CN206789539U - 一种用于发热不均衡总成的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于发热不均衡总成的冷却装置，包括相互连接以形成密封空间的上盖和冷却基板，所述冷却基板的底面紧贴电气系统的发热元件，所述冷却基板的侧面设置有冷却液进口和冷却液出口，所述冷却基板的内部设置有由导流板和阻流板组合形成的多个水流区域，所述多个水流区域依次连通以构成供冷却液流动的通道，每个水流区域的冷却截面积根据冷却热量来确定。本实用新型通过设置导流板、阻流板的位置及不同冷却区域冷却水路截面积，使得内部冷却水流速有所差异。对于发热量较大的区域通过增大水阻，减小冷却截面积方式以提高冷却水流速，发热量较小的区域通过增大冷却截面积方式以降低冷却水流速，达到了相同流量冷却散热不均匀总成的目的。

Description

一种用于发热不均衡总成的冷却装置

技术领域

本实用新型涉及一种冷却装置，具体涉及一种用于发热不均衡总成的冷却装置。

背景技术

从电子口出现，晶体口诞生，再到集成电路问世，短短几十年时间，功率元器件已完成数轮升级换代，越来越多的影响着人们正常工作和生活。随着功率元器件的小型化及电路集成度呈现几何级增长，总成部件体积越来越小，功率密度越来越大，诸如二极管、MOSFET、IGBT等各种功率元器件的发热量随之大幅增加，如何解决其散热问题，已经成为总成部件能否提升竞争力的关键。

专利文献1(申请号：200420023241.X)公开了一种燃料电池轿车用DC/DC变换器用金属水冷板，包括冷却液进口，冷却液出口，在所述金属水冷板中钻设有至少一冷却液进口道，至少一冷却液出口道和至少一贯通口道，根据口道设置，将所述冷却液进口道、所述冷却液出口道及所述贯通口道通过堵头密封。专利文献2(申请号：200620049374.3)公开了一种车用DC/DC、DC/AC及其集成系统低阻水冷装置，包括水冷基板、橡胶垫、盖板三大部分。基板上表面紧贴电气系统发热元件，基板侧面设有冷却液进口和冷却液出口，基板内部设有冷却液流道，橡胶垫位于基板和盖板之间，并与基板和盖板耐压密封固定；基板内部的冷却液流道由柱形束通道、矩形通道、口型通道组成，并根据散热要求进行组合，用于散热和减少阻力；基板的柱行截面为圆形或椭圆形或圆形带导流板或椭圆带导流板结构。专利文献3(申请号：200820147065.9)公开了一种电机外壳冷却水路结构，包括：机壳，固定安装于所述机壳上的固定筋、冷却液进口和冷却液出口，所述机壳包括一体设计的机壳内套和机壳外套，且机壳的截面为一端封闭的U型腔体结构；所述冷却液进口和冷却液出口分别设置于所述机壳上，其中，所述相邻两个固定筋之间，相向地设置有活动筋。

然而，对于专利文献1，其采用金属水冷板分流方式，这样的设计会导致各个水路中分得的冷却水随机性比较大，使得冷却并不均匀，不适合用于发热不均衡的总成，并且存在功率模块局部不能及时散热而导致总成功能失效的风险。水冷板通过钻孔的方式形成冷却水路，同时钻孔后通过堵头密封，其精度不能保证，工艺有待提高，堵头密封方式存在密封不严的问题，该结构并不利于结构推广。对于专利文献2，其公开的冷却水路设计结构复杂，基板内部的冷却液流道由柱形束通道、矩形通道、口型通道组成，其流道设计形状过多，流道弯折次数过多且没有导流板等引流结构容易造成冷却液压降较大、试制加工困难及试制成本提高等问题，也不利于推广应用。对于专利文献3，其公开的是电机冷却水路结构，其特点是加强筋交错设置使得冷却通道成为波浪形冷却通道，设计新颖，但是该结构只适用于电机等散热均匀的机械类部件，并不适用于内部不同模块散热量不一致的电子类总成部件，难以达到提供小流量的冷却水即可实现热不均衡冷却。

实用新型内容

本实用新型为弥补现有水冷结构单一、不能区分发热不均衡的总成区域，或结构设计过于复杂，水阻较大等缺点，提供一种用于发热不均衡总成的冷却装置。

本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型的实施例提供一种用于发热不均衡总成的冷却装置，其特征在于，包括相互连接以形成密封空间的上盖和冷却基板，所述冷却基板的底面紧贴电气系统的发热元件，所述冷却基板的侧面设置有冷却液进口和冷却液出口，所述冷却基板的内部设置有依次连通以构成供冷却液流动的通道的第一冷却区域、第二冷却区域、第三冷却区域和第四冷却区域，所述第一冷却区域、第二冷却区域、第三冷却区域和第四冷却区域具有根据冷却热量而确定的冷却液通过截面积，其中，第四冷却区域、第三冷却区域、第一冷却区域和第二冷却区域的冷却液通过截面积依次减小，所述第三冷却区域用于冷却发热量大的电子元件，所述第一冷却区域、所述第二冷却区域和所述第四冷却区域用于冷却发热量低的电子元件，所述第一冷却区域与所述冷却液进口连通，所述第四冷却区域与所述冷却液出口连通，所述第一冷却区域、所述第三冷却区域和所述第四冷却区域设置有与冷却液的流动方向成钝角以将冷却液引入和引出冷却区域的导流板，所述第二冷却区域和所述第四冷却区域设置有与流入其中的冷却液的流动方向垂直的阻流板。

可选地，所述第一冷却区域、第二冷却区域、第三冷却区域和第四冷却区域通过所述冷却基板内设置的挡板和异形构件来形成，所述冷却基板在靠近所述冷却基板的左侧壁的底面上突出形成有连接上侧壁和下侧壁的挡条，所述异形构件包括基体部以及分别从基体部延伸的第一延伸部、第二延伸部和第三延伸部，所述第一延伸部自所述基体部延伸连接至所述冷却基板的下侧壁，所述第二延伸部自所述基体部沿平行所述下侧壁的方向延伸至所述挡条，所述第三延伸部自所述基体部沿平行所述上侧壁的方向延伸至所述挡条，所述第二延伸部、所述基体部和所述第三延伸部共同形成一U型空间，所述挡板一端与所述左侧壁连接，另一端沿平行所述第二延伸部的方向延伸至所述U型空间，其中，所述第一延伸部、所述基体部、所述第二延伸部以及第二延伸部的虚拟延伸端与相应的侧壁共同围成所述第一冷却区域；所述挡板、位于所述挡板和所述第二延伸部之间的挡条以及位于所述第二延伸部的虚拟延伸端和所述挡板之间的侧壁共同围成所述第二冷却区域；所述U型空间和与之连通的由所述挡板和所述上侧壁之间的挡条以及相应的侧壁所围成的空间组成所述第三冷却区域；所述第四冷却区域为所述冷却基板内部除了所述第一冷却区域、第二冷却区域和第三冷却区域之外的部分。

可选地，在所述第一冷却区域内，所述第一延伸部在靠近所述冷却液进口的位置形成有第一导流板，在所述左侧壁和所述下侧壁相交的部分形成有第二导流板；在所述第三冷却区域内，所述基体部在连接所述第二延伸部和所述第三延伸部的部分分别形成有第三导流板和第四导流板，所述挡板在与所述左侧壁连接的位置形成有第五导流板，在所述左侧壁和所述上侧壁相交的部分形成有第六导流板；在所述第四冷却区域内，形成位于所述基体和所述第一延伸部上且与所述第二延伸部构成锐角的第七导流板，以及在所述上侧壁和右侧壁相交的部分形成有第八导流板。

可选地，所述挡板在位于所述第二冷却区域的面形成为阻流板，在所述第四冷却区域内设置有第一阻流板和第二阻流板，所述第一阻流板位于所述异形构件和所述第二阻流板之间，所述第一阻流板平行冷却基板的右侧壁设置，一端连接所述上侧壁，另一端与所述下侧壁间隔一定距离，所述第二阻流板与所述第一阻流板间隔一定距离平行设置，一端连接所述下侧壁，另一端与所述上侧壁间隔一定距离。

可选地，还包括密封垫，所述冷却基板与所述上盖相接触的表面上设置有安置所述密封垫的凹槽。

可选地，所述密封垫为防水橡胶垫。

可选地，所述上盖和所述冷却基板通过螺栓连接或者焊接连接。

可选地，所述冷却液进口和冷却液出口分别与冷却液流入管和冷却液流出管连接。

可选地，所述冷却液进口和冷却液出口分别通过螺纹连接方式与冷却液流入管和冷却液流出管连接。

与现有技术相比，本实用新型实现了相同进冷却量的前提下，内部通过设置导流板、阻流板的位置及不同冷却区域冷却水路截面积，使得内部冷却液流速有所差异。对于发热量较大的区域通过增大水阻，减小冷却截面积方式以提高冷却液流速，发热量较小的区域通过增大冷却截面积方式以降低冷却液流速，达到了相同流量冷却散热不均与总成的目的。

附图说明

图1为本实用新型的冷却装置的爆炸示意图。

图2为本实用新型一实施例的冷却基板的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型的技术思想是根据不同的散热需要来设置具有不同冷却液流通截面积和冷却液流动速率的冷却区域，主要设计理念为：(1)使用与冷却液流入方向呈钝角的导流板，实现冷却水流流向更改，使用与冷却液流向成90°角阻流板来形成高液压区，在高液压的下个冷却液流动区域若为非高液压区域，则下个冷却区域的冷却液的流速高于其他区域冷却液流速，高压液阻区冷却液流速慢适合冷却低散热量区域，高速液流区适合冷却高散热量区域；(2)在不同冷却区域的冷却液流通截面积不同，通过使得各冷却区域的冷却液流通截面积不同，达到大截面积区域内冷却液流速慢，小截面积区域内冷却叶流速快，从而实现相同流量可冷却散热不均匀总成的目的。

以下，参考图1和图2对本实用新型的实施例提供的冷却水路结构进行介绍。

如图1所示，本实用新型一实施例提供的用于发热不均衡总成的冷却装置，包括相互连接以形成密封空间的上盖2和冷却基板4，所述冷却基板4的底面紧贴电气系统的发热元件，所述冷却基板4的侧面设置有冷却液进口和冷却液出口，所述冷却基板的内部设置有依次连通以构成供冷却液流动的通道多个冷却区域，每个冷却区域具有根据冷却热量而确定的冷却液通过截面积和冷却液流速，并具有根据冷却热量而设置的导流板和阻流板，多个冷却区域的详细结构将随后介绍。

在本实用新型中，冷却液可采用冷却水，但是并不局限于此，也可以采用其他具有冷却效果的冷却介质。在本实用新型的实施例中，使用冷却水来作为冷却介质。

在本实用新型的一示例中，上盖2和冷却基板4可通过螺栓连接或者焊接连接在一起。在采用螺栓连接的方式下，可在上盖2和冷却基板4相接触的边缘形成多个固定孔，然后将螺栓1固定到固定孔中即可。为防止冷却液(此实施例为冷却水)泄露，可在上盖2和冷却基板4之间设置密封垫3，密封垫3可为防水橡胶垫，在冷却基板4余上盖2接触的边缘设置有安置密封垫3的凹槽，通过螺栓1将上盖2固定安装在安装有防水橡胶垫3的冷却基板4上，起到密封冷却水作用。此外，冷却基板的4的冷却水进口和冷却水出口分别跟进水管6和出水管5连接，为保证冷却基板的密封性，进口和出口与进水管6和出水管5之间可通过设置螺纹方式进行密封连接，为此，例如，可在冷却水进口和冷却水出口上设置外螺纹，在进水管6和出水管5上设置与外螺纹相配合的内螺纹。

冷却基板4的详细结构可参见图2。如图2所示，本实用新型的冷板板4的内部形成有4个冷却区域，分别为冷却区域A、冷却区域B、冷却区域C和冷却区域D，冷却区域C用于冷却发热量大的电子元件，冷却区域A、冷却区域B和冷却区域D用于冷却发热量低的电子元件，在本实用新型的一示例中，第四冷却区域、第三冷却区域、第一冷却区域和第二冷却区域的冷却液通过截面积依次减小，但并局不限于此，也可以布置成其他形式，冷却区域A与冷却液进口连通，冷却区域D与冷却液出口连通。冷却区域A、冷却区域C和冷却区域D设置有使冷却液流向改变以使得冷却液在冷却区域流动的导流板，所冷却区域B设置有与流入其中的冷却液的流动方向垂直的阻流板，以及冷却区域D还设置有与在其中流动的冷却液的流动方向垂直的阻流板。

具体地，冷却区域A、冷却区域B、冷却区域C和冷却区域D通过所述冷却基板内设置的挡板12和异形构件来形成，所述冷却基板在靠近所述冷却基板的左侧壁的底面上突出形成有连接上侧壁和下侧壁的挡条10，所述异形构件包括基体部9以及分别从基体部延伸的第一延伸部7、第二延伸部11和第三延伸部8，所述第一延伸部7自所述基体部延伸连接至所述冷却基板的下侧壁，所述第二延伸部8自所述基体部沿平行所述下侧壁的方向延伸至所述挡条，所述第三延伸部8自所述基体部9沿平行所述上侧壁的方向延伸至所述挡条10，所述第二延伸部8、所述基体部9和所述第三延伸部11共同形成一U型空间，所述挡板一端与所述左侧壁连接，另一端沿平行所述第二延伸部的方向延伸至所述U型空间，其中，如图2所示，所述第一延伸部7、所述基体部9、所述第二延伸部8以及第二延伸部的虚拟延伸端(自挡条处延长至左侧壁的延长部分)与相应的侧壁(即，第二延伸部的虚拟延伸端与左侧壁的接触位置和第一延伸部与下侧壁的接触位置之间的侧壁部分)共同围成所述冷却区域A；所述挡板12、位于所述挡板12和所述第二延伸部之8间的挡条以及位于所述第二延伸部的虚拟延伸端和所述挡板12之间的侧壁共同围成所述冷却区域B；所述U型空间和与之连通的由所述挡板12和所述上侧壁之间的挡条以及相应的侧壁(即位于挡板12与左侧壁的接触位置和挡条与上侧壁的接触位置之间的侧壁部分)所围成的空间组成所述冷却区域C；所述冷却区域D为所述冷却基板内部除了所述冷却区域A、冷却区域B和冷却区域C之外的部分。在本实用新型中，挡条10的突出高度可根据实际情况来设定，以不影响冷却水流动为前提。本实用新型中的U型空间是指大致类似U型，由图2所示出的结构可知，第二延伸部8、基体部9和第三延伸部11围成的空间大致为一端开放的方形空间。

继续参考图2，可知，在所述冷却区域A内，所述第一延伸部7在靠近所述冷却液进口的位置形成有第一导流板15，在所述左侧壁和所述下侧壁相交的部分形成有第二导流板13；在所述冷却区域C内，所述基体部9在连接所述第二延伸部8和所述第三延伸部11的部分分别形成有第三导流板14和第四导流板20，所述挡板12在与所述左侧壁连接的位置形成有第五导流板12-1，在所述左侧壁和所述上侧壁相交的部分形成有第六导流板21；在所述冷却区域D内，形成位于所述基体和所述第一延伸部上且与所述第二延伸部构成锐角的第七导流板16，及第七导流板16倾斜下侧壁设置，以及在所述上侧壁和右侧壁相交的部分形成有第八导流板18。所述挡板12在位于所述冷却区域B的面形成为阻流板12-2，在所述冷却区域D内设置有第一阻流板19和第二阻流板17，所述第一阻流板19位于所述异形构件和所述第二阻流板17之间，所述第一阻流19板平行所述右侧壁设置，一端连接所述上侧壁，另一端与所述下侧壁间隔一定距离，所述第二阻流板17与所述第一阻流板19间隔一定距离平行设置，一端连接所述下侧壁，另一端与所述上侧壁间隔一定距离。第一阻流板19与下侧壁之间的距离，与第二阻流板17之间的距离，以及第二阻流板17与上侧壁之间的距离可根据实际情况来确定，以满足散热要求为前提。

本实用新型的冷却水路结构的工作原理为：

经进水管6流入的冷却水经设置在冷却水进口处第一导流板15，进入冷却区域A，由于第一导流板15与进水方向成钝角，从而可防止进水水流形成水阻。冷却水流由冷却区域A通过第二导流板13向冷却区域B流动。冷却水流入冷却区域B时，在冷却区域B水流流入方向与阻流板12-2成90°角，因此在冷却区域B形成了高压水流区域。冷却水在冷却区域C由第三导流板14、第四导流板20、第五导流板12-1及第六导流板21实现冷却水流流向转化，即冷却水从冷却区域B流入U型空间，经导流板转向后，冷却水沿与流入方向相反的方向流出U型空间，之后经第五导流板和第六导流板转向后，以与流入U型空间的流向相同的流向流入冷却区域D。由于在由冷却区域C没有设置阻流板，因此冷却水在由冷却区域C向冷却区域D流动过程中，能够确保冷却水流不会形成水阻，同时实现了冷却水流速高于冷却区域B。

冷却水流由冷却区域C通过第七导流板16向冷却区域D流动。由于冷却区域D增大了冷却水通过的截面积，使得冷却区域D的冷却水流速低于冷却区域C的冷却水流速，适合于冷却发热量较小的元器件。冷却水在冷却区域D中，水流流入方向与第一阻流板19成90°角，增大了水阻，从而在降低水流速的情况下可以保证提供足够的水压，使得水流速不至于过慢以影响冷却效果。冷却水经阻流板19提高水压后继续流动，继续流出的冷却水流动方向与第二阻流板17成钝角，防止水流形成水阻。冷却水流经过第二阻流板17转化后，由于冷却水流动方向与第二阻流板17成90°角，增大了水阻，从而可在区域D内冷却水流出冷却出水管前可以保证冷却水流速不至于过慢，即，由于冷却区域D的冷却水截面积大、水速慢，从而可对发热量较低的元件进行冷却。冷却水通过第八导流板18导流后最终由出水管5流出。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于发热不均衡总成的冷却装置，其特征在于，包括相互连接以形成密封空间的上盖和冷却基板，所述冷却基板的底面紧贴电气系统的发热元件，所述冷却基板的侧面设置有冷却液进口和冷却液出口，所述冷却基板的内部设置有依次连通以构成供冷却液流动的通道的第一冷却区域、第二冷却区域、第三冷却区域和第四冷却区域，所述第一冷却区域、第二冷却区域、第三冷却区域和第四冷却区域具有根据冷却热量而确定的冷却液通过截面积，其中，第四冷却区域、第三冷却区域、第一冷却区域和第二冷却区域的冷却液通过截面积依次减小，所述第三冷却区域用于冷却发热量大的电子元件，所述第一冷却区域、所述第二冷却区域和所述第四冷却区域用于冷却发热量低的电子元件，所述第一冷却区域与所述冷却液进口连通，所述第四冷却区域与所述冷却液出口连通，所述第一冷却区域、所述第三冷却区域和所述第四冷却区域设置有与冷却液的流动方向成钝角以将冷却液引入和引出冷却区域的导流板，所述第二冷却区域和所述第四冷却区域设置有与流入其中的冷却液的流动方向垂直的阻流板。

2.根据权利要求1所述的用于发热不均衡总成的冷却装置，其特征在于，所述第一冷却区域、第二冷却区域、第三冷却区域和第四冷却区域通过所述冷却基板内设置的挡板和异形构件来形成，所述冷却基板在靠近所述冷却基板的左侧壁的底面上突出形成有连接上侧壁和下侧壁的挡条，所述异形构件包括基体部以及分别从基体部延伸的第一延伸部、第二延伸部和第三延伸部，所述第一延伸部自所述基体部延伸连接至所述冷却基板的下侧壁，所述第二延伸部自所述基体部沿平行所述下侧壁的方向延伸至所述挡条，所述第三延伸部自所述基体部沿平行所述上侧壁的方向延伸至所述挡条，所述第二延伸部、所述基体部和所述第三延伸部共同形成一U型空间，所述挡板一端与所述左侧壁连接，另一端沿平行所述第二延伸部的方向延伸至所述U型空间，

其中，所述第一延伸部、所述基体部、所述第二延伸部以及第二延伸部的虚拟延伸端与相应的侧壁共同围成所述第一冷却区域；

所述挡板、位于所述挡板和所述第二延伸部之间的挡条以及位于所述第二 延伸部的虚拟延伸端和所述挡板之间的侧壁共同围成所述第二冷却区域；

所述U型空间和与之连通的由所述挡板和所述上侧壁之间的挡条以及相应的侧壁所围成的空间组成所述第三冷却区域；

所述第四冷却区域为所述冷却基板内部除了所述第一冷却区域、第二冷却区域和第三冷却区域之外的部分。

3.根据权利要求2所述的用于发热不均衡总成的冷却装置，其特征在于，在所述第一冷却区域内，所述第一延伸部在靠近所述冷却液进口的位置形成有第一导流板，在所述左侧壁和所述下侧壁相交的部分形成有第二导流板；在所述第三冷却区域内，所述基体部在连接所述第二延伸部和所述第三延伸部的部分分别形成有第三导流板和第四导流板，所述挡板在与所述左侧壁连接的位置形成有第五导流板，在所述左侧壁和所述上侧壁相交的部分形成有第六导流板；在所述第四冷却区域内，形成位于所述基体和所述第一延伸部上且与所述第二延伸部构成锐角的第七导流板，以及在所述上侧壁和右侧壁相交的部分形成有第八导流板。

4.根据权利要求2所述的用于发热不均衡总成的冷却装置，其特征在于，所述挡板在位于所述第二冷却区域的面形成为阻流板，在所述第四冷却区域内设置有第一阻流板和第二阻流板，所述第一阻流板位于所述异形构件和所述第二阻流板之间，所述第一阻流板平行冷却基板的右侧壁设置，一端连接所述上侧壁，另一端与所述下侧壁间隔一定距离，所述第二阻流板与所述第一阻流板间隔一定距离平行设置，一端连接所述下侧壁，另一端与所述上侧壁间隔一定距离。

5.根据权利要求1所述的用于发热不均衡总成的冷却装置，其特征在于，还包括密封垫，所述冷却基板与所述上盖相接触的表面上设置有安置所述密封垫的凹槽。

6.根据权利要求5所述的用于发热不均衡总成的冷却装置，其特征在于，所述密封垫为防水橡胶垫。

7.根据权利要求1所述的用于发热不均衡总成的冷却装置，其特征在于，所述上盖和所述冷却基板通过螺栓连接或者焊接连接。

8.根据权利要求1所述的用于发热不均衡总成的冷却装置，其特征在于， 所述冷却液进口和冷却液出口分别与冷却液流入管和冷却液流出管连接。

9.根据权利要求8所述的用于发热不均衡总成的冷却装置，其特征在于，所述冷却液进口和冷却液出口分别通过螺纹连接方式与冷却液流入管和冷却液流出管连接。