CN210042701U - 散热结构及具有该散热结构的功率变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种散热结构及具有该散热结构的功率变换器。该散热结构包括：散热壳体，所述散热壳体具有底壁和侧壁；第一进出风口与第二进出风口，分别设置于所述散热壳体的两端；以及多个散热器，所述多个散热器平行且间隔设置于所述散热壳体内，所述散热器之间形成第一空间，所述散热器与所述散热壳体的所述侧壁之间形成第二空间，且所述散热器的排列方向垂直于所述第一进出风口与所述第二进出风口的连线方向。这样，可以缩短电子器件产生的热量的排出路径，使得热量可以及时的通过第一进出风口或第二进出风口排出，保证散热结构散热均匀，避免散热结构一端的温度过高，提高散热结构的散热能力，保证功率变换器的使用性能及工作可靠性。

Description

散热结构及具有该散热结构的功率变换器

技术领域

本实用新型涉及散热设备技术领域，特别是涉及一种散热结构及具有该散热结构的功率变换器。

背景技术

体积与功率密度已经成为目前功率变换器设计的重要参数指标。体积不断减少已经成为功率模块的发展趋势，通过减小体积，提高功率密度来有效的降低产品成本，减少设备所需的安装空间，提高产品的竞争优势。同时，体积的减少，功率密度的提高势必要求加强功率变换器的设计紧凑性，提升单位体积的散热能力。因此，模块需要有良好的散热通道及方案。

目前，功率变换器大多采用单块散热器散热方案，以减小功率变换器的体积。但是，单块散热器往往尺寸较大，进而导致功率变换器模块的尺寸变大，尤其是深度方向尺寸。这就导致功率变换器的散热能力低，越靠近功率变换器的尾端，散热能力越差，散热不均匀，进而影响功率变换器的使用性能及工作可靠性；此外变换器模块的深度过大，还会导致模块风压过高，需要高转速、高性能的风机，增加了设备成本。

实用新型内容

基于此，有必要针对目前功率变换器因采用单块散热器、深度尺寸大导致的散热能力差问题，提供一种减小深度尺寸、提高散热能力的散热结构及具有该散热结构的功率变换器。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种散热结构，包括：

散热壳体，所述散热壳体具有底壁和侧壁；

第一进出风口与第二进出风口，所述第一进出风口与第二进出风口分别设置于所述散热壳体的两端；以及

多个散热器，所述多个散热器平行且间隔设置于所述散热壳体内，所述散热器之间形成第一空间，所述散热器与所述散热壳体的所述侧壁之间形成第二空间，且所述散热器的排列方向垂直于所述第一进出风口与所述第二进出风口的连线方向。

在其中一个实施例中，所述多个散热器中任一个与至少一个电子器件热耦合。

在其中一个实施例中，所述多个散热器中任一个设置有散热鳍片。

在其中一个实施例中，所述散热壳体内还具有功耗器件布置区，所述功耗器件布置区位于所述第一空间和/或所述第二空间。

在其中一个实施例中，所述散热结构还包括连接件，所述连接件固定连接各所述散热器。

在其中一个实施例中，所述散热结构还包括缓冲件，所述缓冲件设置于所述连接件背离所述散热器的表面。

在其中一个实施例中，所述散热结构还包括散热风机，所述散热风机设置于所述第一进出风口和/或所述第二进出风口，用于实现所述散热壳体内外的空气流通。

在其中一个实施例中，所述散热壳体还包括顶盖，所述顶盖平行设置于所述底壁，并与所述侧壁抵接，且所述顶盖相邻于所述第一进出风口或所述第二进出风口的边缘。

一种功率变换器，其特征在于，包括电路板、功耗器件、电子器件以及如上述任一技术特征所述的散热结构；

所述电路板设置于所述底壁，所述功耗器件设置于所述散热结构的功耗器件布置区，所述电子器件与所述散热器热耦合，所述功耗器件与所述电子器件均电性连接于所述电路板。

在其中一个实施例中，所述功率变换器还包括导热垫片，所述导热垫片设置于所述电子器件和所述散热器之间，所述电子器件藉由所述导热垫片与所述散热器中任一个热耦合。

采用上述技术方案后，本实用新型至少具有如下技术效果：

本实用新型的散热结构及具有该散热结构的功率变换器，采用多个散热器平行布置，其上紧贴功率变换器的电子器件，并且散热器的排列方向垂直于第一进出风口与第二进出风口的连线方向，以减小散热结构沿第一进出风口与第二进出风口连线方向的尺寸，即减小散热结构深度方向的尺寸。这样，可以缩短电子器件产生的热量的排出路径，使得热量可以及时的通过第一进出风口或第二进出风口排出。有效的解决目前功率变换器因采用单块散热器、深度尺寸大导致的散热能力差问题，保证散热结构散热均匀，避免散热结构一端的温度过高，提高散热能力，保证功率变换器的使用性能及工作可靠性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例散热结构一实施方式的内部示意图；

图2为图1所示的散热结构另一实施方式的内部示意图；

图3为本实用新型另一实施例的散热结构的内部示意图；

图4为图3所示的散热结构另一实施方式的内部示意图；

图5为图3所示的散热结构安装顶盖后的示意图；

图6为图1所示的散热结构安装于功率变换器的整体结构示意图。

其中：

100-散热结构；

110-散热壳体；

111-第一进出风口；

112-第二进出风口；

113-挡风板；

114-功耗器件布置区；

120-散热器；

130-连接件；

140-缓冲件；

150-散热风机；

200-电子器件；

300-电路板；

400-导热垫片；

500-功耗器件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的散热结构及具有该散热结构的功率变换器进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1至图5，本实用新型提供一种散热结构100。该散热结构100应用于功率变换器中。可以理解的，功率变换器包括但不限于DC\DC功率变换器、AC\DC功率变换器，还可以为其他类型的转化器如信号转化器等。本实用新型的散热结构100具有减小的深度方向的尺寸，可以缩短热量的排出路径，避免散热结构100一端的温度过高，提高散热结构100的散热能力，实现转化器的可靠散热，进而保证功率变换器的工作性能及可靠性。

在一实施例中，如图1所示，散热结构100包括散热壳体110和多个散热器120。散热壳体110具有底壁、侧壁、第一进出风口111以及第二进出风口112。第一进出风口111与第二进出风口112相对设置于散热壳体110的两端。多个散热器120平行且间隔设置于散热壳体110内，散热器120之间和散热器120与散热壳体110的侧壁之间间隔一定距离，形成容置空间，且散热器120的排列方向垂直于第一进出风口111与第二进出风口112的连线方向。

散热壳体110具有两个侧壁，两个侧壁相对设置于底壁并围设成容置腔，多个散热器120安装于容置腔中。可选地，侧壁和底壁由挡风板构成。容置腔的两端形成开口即为第一进出风口111与第二进出风口112。气流可以通过第一进出风口111与第二进出风口112进出散热壳体110。第一进出风口111可以为进风口或出风口；相应的，第二进出风口112也可以为出风口或进风口。具体的，当第一进出风口111作为进风口使用时，第二进出风口112相应的作为出风口使用；当第一进出风口111作为出风口使用时，第二进出风口112相应的作为进风口使用。

定义第一进出风口111与第二进出风口112的连线方向为散热结构100的深度方向，即为图1中所示的平行于纸面的左右方向。多个散热器120的排列方向，即如图1所示的平行于纸面的上下方向，和散热结构100的深度方向相垂直。示例性地，散热器120呈平板状设置，散热器120的延伸方向沿第一进出风口111与第二进出风口112的连线方向。这样，散热器120的延伸方向与气流的流动方向相一致，散热器120不会阻挡气流流动，保证气流能够在第一进出风口111与第二进出风口112之间顺畅流动，保证散热效果。并且，多个散热器120平行且间隔布置于散热壳体110的容置腔后，相邻的散热器120之间形成第一空间，散热器120与散热壳体110的侧壁之间形成第二空间。第一空间与第二空间可以供气流流通，避免气流混流，并引导气流流动，进一步保证散热效果。

散热器120的侧面用于布置功率变换器的电子器件200。在本实施例中，电子器件200安装于电路板300，并紧贴散热器120，与散热器120热耦合，这一点在下文详述。示例性地，电子器件200为功率开关管等，其工作时会产生大量的热量。电子器件200工作时产生的热量可以传导至散热器120上，进而散热器120将热量散发至空气中。当气流从第一空间与第二空间流过时，气流会将热量带走，以降低电子器件200及散热器120的温度，进而降低散热壳体110内的温度，保证电子器件200工作的可靠性。

同时，相较于目前采用单块散热器的功率变换器而言，本实用新型的散热结构100采用多个散热器120平行设置，通过多个散热器120布置功率变换器所需的电子器件200，在保证电子器件200数量不减少的前提下，缩短散热结构100深度方向的尺寸，这样可以缩短电子器件200产生的热量的排出路径，使得热量可以及时的通过第一进出风口111或第二进出风口112排出。同时，散热结构100的深度尺寸减小后，还能提高散热结构100的功率密度和机械强度，降低散热结构100的成本，进而降低功率变换器的成本。

可选地，多个散热器120可以均匀分布于散热壳体110中，也可以非均匀分别于散热壳体110中。可选的，各散热器120正对设置，这样可以减小散热结构100延伸度方向的尺寸。在本实用新型的其他实施方式中，各散热器120还可以部分错开设置，这样可以避免散热结构100中热量集中，提升散热结构100的散热能力。

本实用新型中的多个散热器120中任一个设置有散热鳍片。可选的，多个散热鳍片平行布置于散热器120一侧。具体的，在一实施例中，当散热器120的数量为两个时，散热鳍片设置于两个散热器120相对的侧面上，电子器件200紧贴于两个散热器120相背离的侧面上，如图1和图3所示。在另一实施例中，散热鳍片设置于两个散热器120相背离的侧面上，电子器件200紧贴于两个散热器120相对的侧面上，如图2和图4所示。优选地，散热鳍片的延伸方向与气流流动方向相一致，避免阻挡气流，但本实用新型并不以此为限。散热鳍片可以进一步增加散热器120的散热面积，提高散热器120的散热能力。

可选的，多个散热鳍片的排布密度满足电子器件200在不同位置处的散热需求。示例性地，产热量较大区域，散热鳍片的密度可以设置的大一些；产热量较小区域的密度可以设置的小一些，这样可以使得散热器120上各个位置温度均匀，避免散热结构100一端的温度过高。

在一实施例中，散热壳体110内还具有功耗器件布置区114，功耗器件布置区114适用于安装产热量大的功耗器件500。功耗器件布置区114位于第一空间和/或第二空间。具体地，本实用新型的散热结构100采用散热器120对电子器件200进行散热，对于产热较大的功耗器件500而言，本实用新型的散热结构100专门布置功耗器件布置区114，气流流经功耗器件布置区114后，可以带走该区域的热量，降低功耗器件500的温度。

值得注意地，功耗器件布置区114的位置可以位于散热器120与散热壳体110的侧壁之间，如图1、图2和图6所示；功耗器件布置区114的位置也可以位于相邻的散热器120之间；功耗器件布置区114还可以既包括散热器120与散热壳体110之间的区域，又包括相邻的散热器120之间的区域，如图3和图4所示，功耗器件布置区114包括两个散热器120之间以及上方散热器120与散热壳体110的侧壁之间的区域。

参见图3和图5，在一实施例中，散热壳体110还包括顶盖，顶盖平行设置于底壁，盖设于容置腔，并与侧壁抵接。可选地，顶盖为挡风板，以限制气流流动的路径，避免气流混流，并引导气流流动，进一步保证散热效果。

值得说明的，散热壳体110的形状原则上不受限制，只要能够安装散热器120即可。可选地，侧壁具有连通散热壳体110外侧的进出风孔，通过进出风孔也可以实现散热壳体110内外的空气流通，达到散热的目的。可选地，底壁和顶盖也具有连通散热壳体110外侧的进出风孔，通过进出风孔也可以实现散热壳体110内外的空气流通，达到散热的目的。

在一实施例中，散热结构100还包括连接件130，连接件130连接并固定各散热器120，如图1-6所示。示例性地，连接件130为横梁结构，在本实用新型的其他实施方式中，连接件130还可以为其他能够起到连接作用的结构。

连接件130固定连接各散热器120后，可以保证各散热器120为一个整体，便于整体移动、搬运，同时，还能提高整体的结构强度，提高抗冲击能力。并且，连接件130还可以保证各散热器120的整体水平度，使得各散热器120处同一水平面上。

在一实施例中，散热结构100还包括缓冲件140，缓冲件140设置于连接件130背离散热器120的表面，并与散热壳体110的内壁抵接。缓冲件140可以起到缓冲作用，有效的抵消来自散热壳体110带来的外界机械应力，减少对散热器120的冲击。可选的，缓冲件140为缓冲泡棉，当然，在本实用新型的其他实施方式中，缓冲件140可以为其他能够起到缓冲作用的部件，如橡胶垫等。

在一实施例中，散热结构100还包括散热风机150，散热风机150设置于第一进出风口111和/或第二进出风口112，用于实现散热壳体110内外的空气流通，示例性地，如图1至图6所示，在第一进出风口111处设置散热风机150。散热风机150可以加速散热壳体110内的气流流动速度，提高散热结构100的散热能力。同时，相较于目前使用单个散热器的功率变换器而言，本实用新型的散热结构100在深度方向的尺寸减小，使得散热壳体110内部的风压变小，可以使用低噪音、低转速的风机进行散热，无需使用高转速、高性能的风机，可以在提高散热效率的同时，降低散热结构100的成本。

在一实施例中，如图1所示，至少两个散热风机150沿垂直于第一进出风口111与第二进出风口112连线的方向相邻设置，保证散热风机150可以覆盖第一进出风口111，但本实用新型并不以此为限，在其他实施例中，散热风机150的数量还可以为三个或一个等，或者覆盖第二进出风口112。

本实用新型的散热结构100采用多个散热器120平行间隔布置对电子器件200进行散热，缩短散热结构100的深度尺寸，同时，将具有功耗器件500的功耗器件布置区114设置于相邻的散热器120或散热器120与散热壳体110之间，并采用散热风机150加速气流流动，实现散热壳体110内的热量的可靠、及时散发。这样可以提高散热结构100的散热能力，避免散热结构100一端温度过高，降低散热结构100的风压，提高散热结构100的功率密度，降低成本。

参见图1和图6，本实用新还提供一种功率变换器，包括电路板300、功耗器件500、电子器件200以及如上述任一实施例的散热结构100。电路板300设置于底壁。功耗器件500设置于散热结构100的功耗器件布置区114，电子器件200与散热器120热耦合，功耗器件500与电子器件200电性连接于电路板300。示例性地，电子器件200的引脚插接于底部的电路板300上，电子器件200侧面贴设于散热器120。这样，电子器件200产生的热量可以传递至散热器120。本实用新型的功率变换器采用上述的散热结构100后，可以减小功率变换器深度方向的尺寸。

可选地，电子器件200除分布于散热器120一侧，还可位于散热壳体110的外侧，当气流进出第一进出风口111与第二进出风口112时，也能够对散热壳体110外侧的电子器件200进行散热。值得说明的，电子器件200安装于散热器120还是位于散热壳体110的外侧是根据电子器件200在电路板300的布局以及安装空间进行合理设计。

在一实施例中，功率变换器还包括导热垫片400，导热垫片400设置于电子器200和散热器120之间，电子器件200藉由导热垫片400与散热器120中任一个热耦合。导热垫片400由导热绝缘材料制成，可以加快热量的传递，使得电子器件200产生的热量可以快速的传递至散热器120，保证电子器件200的散热效果。同时，导热垫片400还可以增加电子器件200与散热器120之间的接触面积，进而增加传热面积，进一步便于电子器件的热量传递至散热器120。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种散热结构，其特征在于，包括：

散热壳体，所述散热壳体具有底壁和侧壁；

第一进出风口与第二进出风口，所述第一进出风口与第二进出风口分别设置于所述散热壳体的两端；以及

多个散热器，所述多个散热器平行且间隔设置于所述散热壳体内，所述散热器之间形成第一空间，所述散热器与所述散热壳体的所述侧壁之间形成第二空间，且所述散热器的排列方向垂直于所述第一进出风口与所述第二进出风口的连线方向。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述多个散热器中任一个与至少一个电子器件热耦合。

3.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述多个散热器中任一个设置有散热鳍片。

4.根据权利要求1至3任一项所述的散热结构，其特征在于，所述散热壳体内还具有功耗器件布置区，所述功耗器件布置区位于所述第一空间和/或所述第二空间。

5.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述散热结构还包括连接件，所述连接件固定连接各所述散热器。

6.根据权利要求5所述的散热结构，其特征在于，所述散热结构还包括缓冲件，所述缓冲件设置于所述连接件背离所述散热器的表面。

7.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述散热结构还包括散热风机，所述散热风机设置于所述第一进出风口和/或所述第二进出风口，用于实现所述散热壳体内外的空气流通。

8.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述散热壳体还包括顶盖，所述顶盖平行设置于所述底壁，并与所述侧壁抵接，且所述顶盖相邻于所述第一进出风口或所述第二进出风口的边缘。

9.一种功率变换器，其特征在于，包括电路板、功耗器件、电子器件以及如权利要求1至8中任一项所述的散热结构；

所述电路板设置于所述底壁，所述功耗器件设置于所述散热结构的功耗器件布置区，所述电子器件与所述散热器热耦合，所述功耗器件与所述电子器件均电性连接于所述电路板。

10.根据权利要求9所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括导热垫片，所述导热垫片设置于所述电子器件和所述散热器之间，所述电子器件藉由所述导热垫片与所述散热器中任一个热耦合。

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