CN203980979U - 组合式热管散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种组合式热管散热器，尤其涉及重力循环热管及毛细芯热管。这种热管散热器包括：两块拼合的散热体，崁于散热体内的L形热管，散热体基板均温采用1字形热管。热管的选用根据发热功率而定，肋片散热体采用拉制铝型材，组装工艺可靠，结构简单，经济实用。

Description

组合式热管散热器

技术领域

本实用新型涉及一种组合式热管散热器，尤其涉及重力循环热管及毛细芯热管，属于电力电子器件的散热技术领域。 

背景技术

在能源电力领域，变频器内多个大功率IGBT密集排列所产生的“局部热点”是大功率变频器散热最为棘手的难题。多个大功率IGBT会导致严重的“热量堆叠”效应，不仅造成电子元件温度过高，同时使远离热源的肋片散热器效率低下，甚至失去意义。热管是一种新型、高效的经济型换热元件，合理应用热管的超常导热能力，在给定的散热面积，可降低电子器件的工作温度。重力热管内没有吸液芯，冷凝液从冷凝段返回到蒸发段不是靠吸液芯产生的毛细力，而是靠冷凝液自身的重力，因此重力热管的正常工作具有一定的方向性，蒸发段必须置于冷凝段的下方，这样才能使冷凝液靠自身重力从冷端回到热端。 

发明内容

本实用新型是为填补现有技术所存在的空白之处，提供两种热管的冷却方案，保证每个发热元件有很高冷却效率，将局部高热流密度在整个散热表面展开，使温度不急剧上升，其热管散热体结构形式和L形热管制作工艺简洁，经济适用。 

为解决上述技术问题，本实用新型包括两块合二为一拼合的散热体，崁于散热体内的L形热管，由散热体内预先加工成的凹槽或半圆夹持固定， L形热管的竖直边平行贴近发热元件中心芯片位置，一个或两个为一组的L形热管对应一个发热元件，一组散热器可以放置多个，多组散热器可以放置多排。 

在上述技术方案中，大功率模块选用重力式L形热管，其倾斜边轴线与水平面夹角α取2～15°。常规重力式热管是没有吸液芯的，对于小直径热管热虹吸效果下降，为提高冷凝液在重力作用下重新回到加热汽化段的可靠性，除了采用低沸点的工质外， L形热管倾斜边下管壁内置入一根导液芯，导液芯沿封头底面插入固定，其长度超出L形热管的弯头，使凝结液更可靠的向下回流，导液芯截面可以为任意形状。 

作为本实用新型的另一种结构形式，功率小一些的模块选用毛细芯式L形热管，其两边轴线夹角为90°，两个为一组的L形热管竖直边贴合呈U形，均贴近发热元件中心芯片位置，每组对应一个发热元件。 

因为发热元件在靠近散热体端部和相邻发热元件间的温度场是不同的，考虑散热体强排风冷方向，上述技术方案作进一步改进，所述相邻发热元件间隔处，L形热管竖直边较L形热管竖直边长，相当于增加了一个冷端，蒸汽在该端对冷流体放出潜热后重新凝结为液体。 

以上两种热管结构形式还可以是：将二块散热体靠近发热面对称竖直压入重力或毛细芯式1字形热管，固定方式是利用散热体肋片弹性变形，1字形热管从肋片端部方向压入尖齿处至肋片根部，还可以分段加簧片卡在尖齿齿槽中。1字形热管对发热面有均温作用。 

本实用新型特别适合于体积小、热流密度高的大功率IGBT模块散热，在高、低压变频器方面有很大的应用前景。采用热管组合崁入散热体方式，即节省铝材，又减少了散热器体积，在相同的成本下，传热功率和效率提高至少一倍。适应现有技术超大长宽比机型设计的趋势，强排风在散热器端头进入风道，功率模块竖直排布，使热设计大为简化。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明： 

图1为本实用新型第一种实施方式的组合式热管散热器的立体分解图，其中仅显示两支不同的L形热管。 

图2为图1所示组合式热管散热器整体的主视图。 

图3为图2所示组合式热管散热器的俯视图。 

图4为图2所示组合式热管散热器的半剖左视图，其中间显示一支带导液芯的L形热管。 

图5为图3所示组合式热管散热器Ⅰ处的局部放大图。 

图6为本实用新型第二种实施方式的组合式热管散热器的立体分解图，其中仅显示两组毛细芯式L形热管。 

具体实施方式

本实用新型第一种实施方式图1显示了三种热管可能的工作状态，重力式L形热管2崁在铣削的半圆凹槽1b上部，带导液芯5a的L形热管5崁在半圆凹槽1b中间，1字形热管4分别崁在两块散热体1中，作为辅助散热，可根据需要添加。由连接孔1a通过螺栓将两块散热体1组合压紧，要求装配精度准确，凹槽1b可涂导热硅脂，减少接触电阻。 

图2和图3示出了发热元件3竖直放置在两块散热体1分型面处，L形热管位于IGBT发热元件3中心芯片处。 

从图4的半剖视图可知，L形热管倾斜边轴线与水平面有α夹角，相对应的凹槽1b也是如此，L形热管2由管壳、封头、排空接头及壳体内工质组成，在工作时，液态工质连续流至发热端而汽化，汽化工质升至冷却端放热而液化，再流至发热端，周而复始。中间显示的一支L形热管5，管壁内下贴铝质导液芯5a，一端长度超过转角处，另一端由封头5b固定。 

图5所示箭头方向是1字形热管4从肋片端部经尖齿1c压入散热体1，考虑压入1字形热管4后的牢固度，分段加簧片6卡在尖齿1c齿槽中是备选方案。 

在本实用新型第二种实施方式图6中，由上至下第一组L形热管7内壁附着有毛细作用的烧结粉末管芯，竖直端两两叠靠在一起，工质汽化连续不断地把热端的热量传递到冷端；第二组L形热管同样竖直端排列在一起，但L形热管8有加长段8a，可以在中间发热元件3和发热元件3相邻间的冷凝段进行换热,消去局部热点。 

当然，第二种实施方式每组的L形热管也可以只用一支来进行较小的热功率传输，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。 

Claims (9)

1.一种组合式热管散热器，包括重力式L形热管（2）、有芯式L形热管（5）以及贴合在竖直散热体（1）上的发热元件（3），其特征在于：所述散热体（1）由二块拼合，垂直于肋片的拼合面加工凹槽（1b），用于崁入L形热管（2），L形热管（2）竖直边平行且紧靠发热元件（3）的发热面。

2.按照权利要求1所述的组合式热管散热器，其特征在于：所述L形热管（2）倾斜边轴线与水平面夹角α取2～15°。

3.按照权利要求1或2所述的组合式热管散热器，其特征在于：所述L形热管（2）的竖直边紧靠发热元件（3）中心芯片位置。

4.按照权利要求1所述的组合式热管散热器，其特征在于：所述有芯式L形热管（5）倾斜边下管壁内还置入一根导液芯（5a），导液芯（5a）从封头（5b）底部插入固定，其长度超出L形热管（5）的弯头处。

5.按照权利要求4所述的组合式热管散热器，其特征在于：所述导液芯（5a）截面可以为任意形状。

6.按照权利要求1所述的组合式热管散热器，其特征在于：所述二块散热体（1）靠近发热面对称竖直压入1字形热管（4），并利用散热体（1）肋片弹性变形在肋片根部尖齿（1c）处予以固定。

7.按照权利要求6所述的组合式热管散热器，1字形热管（4）可以是有芯式或重力式，其特征在于：所述1字形热管（4）压入到位后，分段加簧片（6）卡在尖齿（1c）的齿槽中。

8.一种组合式热管散热器，包括L形热管（7）以及L形热管（8），其特征在于：所述L形热管为毛细芯式，其两边轴线夹角为90°，两个为一组的L形热管竖直边贴合排列呈U形，L形热管竖直边贴近发热元件（3）中心芯片位置，每组对应一个发热元件（3）。

9.按照权利要求8所述的组合式热管散热器，不同的L形热管组合方式适用不同的温度场，其特征在于：所述L形热管（8）竖直边较L形热管（7）竖直边长。