CN210868515U - 一种散热结构、散热组件及电器盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种散热结构、散热组件及电器盒，涉及散热装置技术领域，解决了现有封闭式电器盒的散热性能难以满足散热需求的技术问题。该散热结构包括散热基体和多个散热肋片，多个所述散热肋片倾斜设置于所述散热基体上形成多个倾斜的散热流道。散热结构的散热肋片之间形成倾斜的散热流道，与传统的竖直流道相比，缩短了流道长度，大大减薄了散热肋片附近的热边界层，消除了肋片流道内的热量积聚现象，大幅度提升了散热肋片的散热效率，从而确保了封闭式电器盒的散热性能满足功率元器件的散热需要。

Description

一种散热结构、散热组件及电器盒

技术领域

本实用新型涉及散热装置技术领域，尤其是涉及一种散热结构、散热组件及电器盒。

背景技术

电器盒内的各种功率元器件通电后发热，使得电器盒的散热问题受到了业内的广泛关注。自然对流散热方式因其低成本和高可靠性的特点在散热领域中应用广泛。但随着电子设备向着小型化和集成化发展，发热功率和热流密度越来越大，传统的自然对流方式仅依靠与空气换热，且空气流速非常小，换热系数较低，导致散热效率愈发不能满足要求。因此，行业内采用的自然对流散热方式通常是在箱体上开设通风孔，增强对流换热。但通风孔的存在容易导致积灰、进虫以及受潮等问题，使内部元器件的寿命和可靠性大大降低。

现阶段，有个别专利采用了全封闭箱体的结构来解决上述问题，并且在内部布置风扇以达到散热要求。但风扇只是增强内部空气循环，均匀内部空气温度，对提高全封闭箱体散热性能的作用非常有限；在内部器件发热功率较大情况下，热量可能难以导出至外界从而损伤器件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种散热结构、散热组件及电器盒，以解决现有技术中存在的封闭式电器盒的散热性能难以满足散热需求的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种散热结构，包括散热基体和多个散热肋片，多个所述散热肋片倾斜设置于所述散热基体上形成多个倾斜的散热流道。

可选地，多个所述散热肋片相平行。

可选地，每个所述散热肋片与水平面的夹角θ的范围均在30°～60°。

可选地，所述散热肋片与水平面的夹角θ＝45°。

可选地，所述散热肋片的高度h的范围在20mm～100mm。

可选地，所述散热肋片的高度h＝50mm。

可选地，所述散热肋片的厚度δ的范围在2mm～6mm。

可选地，相邻两个散热肋片之间的间距D的范围在3mm～10mm。

可选地，所述散热流道中还设置有加密片，且所述加密片设置于所述散热基体与热源对应位置。

本实用新型提供的一种散热组件，包括多个散热单元，其中至少一个所述散热单元包括以上任一所述的散热结构。

可选地，散热组件包括具有所述散热结构的第一散热单元和第二散热单元，且所述第一散热单元的散热肋片与所述第二散热单元的散热肋片以两个散热单元之间的交接面为对称面对称布置。

可选地，多个所述散热单元组成多棱柱体，且棱柱的数量为偶数。

可选地，所有所述散热单元均具有所述散热结构，且每相交两个散热单元的对应散热肋片之间均为面对称，从而形成三维镜像斜齿结构。

本实用新型提供的一种电器盒，包括热源和以上任一所述的散热组件，所述热源安装于所述电器盒内且靠近所述散热流道的热气流出口端。

可选地，所述热源为功率元器件。

本实用新型提供的一种散热结构、散热组件及电器盒，散热结构的散热肋片之间形成倾斜的散热流道，与传统的竖直流道相比，缩短了流道长度，大大减薄了散热肋片附近的热边界层，消除了肋片流道内的热量积聚现象，大幅度提升了散热肋片的散热效率，从而确保了封闭式电器盒的散热性能满足功率元器件的散热需要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施方式提供的一种全封闭式电器盒的立体结构示意图，图中电器盒采用了三维镜像斜齿结构；

图2是图1中全封闭式电器盒的后视结构示意图；

图3是图1中全封闭式电器盒的左视图；

图4是图1中全封闭式电器盒的右视图；

图5是本实用新型具体实施方式提供的另一种全封闭电器盒的立体结构示意图，图中倾斜散热肋片只布置于电器盒的一面；

图6是散热肋片为竖直布置时的电器盒外空气流线图；

图7是散热肋片为三维镜像斜齿结构时的电器盒外空气流线图，图中示出的是右侧板附近的流场；

图8是散热肋片为三维镜像斜齿结构时的电器盒外空气流线图，图中示出的是背板附近的流场；

图9是散热肋片为三维镜像斜齿结构时的电器盒外空气流线图，图中示出的是左侧板附近的流场；

图10是本实用新型具体实施方式提供的第三种全封闭电器盒的立体结构示意图，图中散热结构增设有加密片。

图中1、散热肋片；2、散热基体；3、第一散热单元；4、第二散热单元；5、背板；6、左侧板；7、右侧板；8、热源；9、加密片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提供了一种散热结构，包括散热基体2和多个散热肋片1，多个所述散热肋片1倾斜设置于所述散热基体2上形成多个倾斜的散热流道。

散热结构的散热肋片1之间形成倾斜的散热流道，与传统的竖直流道相比，缩短了流道长度，大大减薄了散热肋片1附近的热边界层，消除了肋片流道内的热量积聚现象，大幅度提升了散热肋片1的散热效率，从而确保了封闭式电器盒的散热性能满足功率元器件的散热需要。

作为可选地实施方式，多个散热肋片1相平行。

多个散热肋片1相平行，散热效果平稳，散热可靠。

作为可选地实施方式，每个散热肋片1与水平面的夹角θ的范围均在30°～60°。

斜齿的布置角度是影响换热效率的一个重要参数。散热肋片1与水平面的夹角θ为锐角，通过流体动力学仿真得出较佳的取值范围在30°～60°。

作为可选地实施方式，散热肋片1与水平面的夹角θ＝45°。

散热肋片1与水平面的夹角为45°时散热效率的提升效果最明显。

作为可选地实施方式，散热肋片1的高度h的范围在20mm～100mm。

通过流体动力学仿真得出散热肋片1的高度h的较佳范围在20mm～100mm。

作为可选地实施方式，散热肋片1的高度h＝50mm。

散热肋片1的高度在50mm时防止热量积聚的效果最好。

作为可选地实施方式，散热肋片1的厚度δ的范围在2mm～6mm。

通过流体动力学仿真得出散热肋片1的厚度δ的范围在2mm～6mm时性能较好。

作为可选地实施方式，相邻两个散热肋片1之间的间距D的范围在3mm～10mm。

通过流体动力学仿真得出相邻两个散热肋片1之间的间距D的范围在3mm～10mm时对散热效果的提升效果较好。

作为可选地实施方式，如图10所示，散热流道中还设置有加密片9，且加密片9设置于所述散热基体与热源对应位置。

通过在散热基体2与热源8对应位置增设加密片9进行散热肋片的局部加密，增加散热面积，提高散热结构与热源8对应位置处的散热能力，使热源8的热量能快速地被传导出，并与外界自然对流换热，避免热源8过热损伤，提高可靠性。

加密片9的数量和密度可根据散热需要进行设计和选择。

如图5所示，本实用新型提供了一种散热组件，包括多个散热单元，其中至少一个散热单元包括以上任一的散热结构。

电器盒的斜齿布置方向和位置可根据实际需求灵活改变。若内部元器件发热功率较小，散热需求不高，可选择靠近功率元器件的一面布置斜齿，可以节省成本。

作为可选地实施方式，散热组件包括具有散热结构的第一散热单元3和第二散热单元4，且第一散热单元3的散热肋片1与第二散热单元4的散热肋片1以两个散热单元之间的交接面为对称面对称布置。

冷空气由同一处向两个散热单元流入，不会出现热气流被重复加热，导致温差减小，从而影响散热效率的情况。

作为可选地实施方式，多个散热单元组成多棱柱体，且棱柱的数量为偶数。

采用多棱柱体，结构简单，而采用偶数数量的棱柱，确保热空气不会被重复加热和换热。

如若电器盒内元器件的发热量较大，对散热要求较高，则可设计为4～6面布置斜齿，提高散热效率。

作为可选地实施方式，所有散热单元均具有散热结构，且每相交两个散热单元的对应散热肋片1之间均为面对称，从而形成三维镜像斜齿结构。

利用热浮力原理，合理分配冷热空气进出口及流向，大幅提升电器盒散热性能，将内部的热量直接导出至外界环境中；在确保元器件寿命和整体可靠性的同时，达到电器盒的散热要求。

如图本实用新型提供了一种全封闭电器盒，包括热源8和以上任一的散热组件，热源8安装于电器盒内且靠近散热流道的热气流出口端。

将作为热源8为功率元器件安装在靠近散热流道热气流出口的位置，避免换热后的热空气再次进入肋片中重复换热。

如图1所示，一种全封闭布置斜齿散热的电器盒，内部有许多功率元器件，通电之后会发热，使内部环境温度升高超过安全标准。如图2所示，与电器盒散热组件背板5紧贴的IGBT板块是发热量最大的热源8。为了针对全封闭的盒体，利用自然对流的散热方式，安全可靠地进行散热，使内部温度降低到安全范围之内。因此对盒体上的肋片布置进行设计并验证。

箱体上布置倾斜肋片(即斜齿)是因为相比于常规的直齿，斜齿能够缩短空气流道长度，减小热边界层，从而减小接触热阻，提高冷空气的换热效率。斜齿具体的布置方式如图2-图4所示。因为背板5右上部紧贴着IGBT热源8，为了使更多冷空气流过背板5，采用图2所示的从左下至右上的布置方向，避免了流经IGBT热源8之后的热空气再次进入流道内进行换热。左侧板6靠近IGBT热源8，与背板5进行换热之后的热空气在左侧板6的左边流出，因此采用图3所示右下至左上的布置方向，避免热空气进行重复换热。对于右侧板7，选择右下至左上的布置方向，与背板5将冷空气分流，避免与右侧板7换热的热空气进入背板5的斜齿流道中。综上可知，斜齿的布置方向应遵循以下几个原则：

(1)避免换热后的热空气再次进入肋片中重复换热；

(2)热源8要靠近换热空气的出口处；

常用直齿布置方式的外空气流线如图6所示，空气全部沿肋片向上流动。肋片长度过长，导致热边界层的产生，换热效率也会降低。

改进设计为斜齿之后，盒体外空气流动如图7-图9所示，冷空气进入各个肋片中间斜向流动，流道长度较短，不易形成热边界层，增强了换热。同时，此种排布方式使得每个方向面板上进入换热的均为冷空气，热空气在出口交界处汇集，没有重复加热的情况，更利于整个电器盒的散热。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种散热结构，其特征在于，包括散热基体和多个散热肋片，多个所述散热肋片倾斜设置于所述散热基体上形成多个倾斜的散热流道；所述散热流道中还设置有加密片，且所述加密片设置于所述散热基体与热源对应位置。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，多个所述散热肋片相平行。

3.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，每个所述散热肋片与水平面的夹角θ的范围均在30°～60°。

4.根据权利要求3所述的散热结构，其特征在于，所述散热肋片与水平面的夹角θ＝45°。

5.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述散热肋片的高度h的范围在20mm～100mm。

6.根据权利要求5所述的散热结构，其特征在于，所述散热肋片的高度h＝50mm。

7.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述散热肋片的厚度δ的范围在2mm～6mm。

8.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，相邻两个散热肋片之间的间距D的范围在3mm～10mm。

9.一种散热组件，其特征在于，包括多个散热单元，其中至少一个所述散热单元包括权利要求1-8任一所述的散热结构。

10.根据权利要求9所述的散热组件，其特征在于，包括具有所述散热结构的第一散热单元和第二散热单元，且所述第一散热单元的散热肋片与所述第二散热单元的散热肋片以两个散热单元之间的交接面为对称面对称布置。

11.一种散热组件，其特征在于，包括多个散热单元，其中第一散热单元和第二散热单元具有散热结构，所述散热结构包括散热基体和多个散热肋片，多个所述散热肋片倾斜设置于所述散热基体上形成多个倾斜的散热流道；且所述第一散热单元的散热肋片与所述第二散热单元的散热肋片以两个散热单元之间的交接面为对称面对称布置。

12.根据权利要求9-11任一所述的散热组件，其特征在于，多个所述散热单元组成多棱柱体，且棱柱的数量为偶数。

13.根据权利要求12所述的散热组件，其特征在于，所有所述散热单元均具有所述散热结构，且每相交两个散热单元的对应散热肋片之间均为面对称，从而形成三维镜像斜齿结构。

14.一种电器盒，其特征在于，包括热源和权利要求9-13任一所述的散热组件，所述热源安装于所述电器盒内且靠近所述散热流道的热气流出口端。

15.根据权利要求14所述的电器盒，其特征在于，所述热源为功率元器件。

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