CN219350213U - 散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种散热结构，包括：基板，基板用于与发热模块接触，以对发热模块散热；换热管，和基板连接，换热管内流通工作流体；换热结构，换热结构设置在换热管内，换热结构增大与工作流体的接触面积；和/或限流结构，限流结构设置在换热管内，限流结构具有贯穿的限流通道，限流通道的流通面积小于换热管的流通面积。本方案中，在换热管内设置有换热结构，增大了与工作流体的换热面积，从而提高了对发热模块的散热效果；或者，在换热管内设置有限流结构，工作流体在通过限流结构时流速增大，流体在换热管内产生漩涡，这样破坏了换热管内原本稳定的热边界层，使得换热管内的温度分布更加均匀，提高了对发热模块的散热效果。

Description

散热结构

技术领域

本实用新型涉及功率模块散热技术领域，具体而言，涉及一种散热结构。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(简称IGBT)是电机控制器中最为重要的器件，是决定控制器性能的关键。近年来，随着IGBT模块集成度越来越高，热流密度也随之变高，过高的热流密度带来大量发热。若不将其中的热能及时传递出去，热能会在内部狭小的空间中逐渐积累，当热能超过模块的最大承受能力，就会导致IGBT模块内部器件被烧毁失效，进而影响控制器可靠性和安全性。现有IGBT功率模块散热器需要借助管道将热量传递给工作流体，其传热能力较低，故需要一种高效散热结构来满足IGBT功率模块或其他类型的发热模块的散热需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种散热结构，以解决现有技术中的散热结构对发热模块的散热效果差的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种散热结构，包括：基板，所述基板用于与发热模块接触，以对所述发热模块散热；换热管，和所述基板连接，所述换热管内流通工作流体；换热结构，所述换热结构设置在所述换热管内，所述换热结构增大与工作流体的接触面积；和/或限流结构，所述限流结构设置在所述换热管内，所述限流结构具有贯穿的限流通道，所述限流通道的流通面积小于所述换热管的流通面积。

进一步地，所述换热结构包括凸筋，所述凸筋凸出设置在所述换热管的内壁上，所述凸筋沿所述换热管的延伸方向延伸。

进一步地，沿所述换热管的横向，所述换热结构包括多个并排设置的所述凸筋，相邻两个所述凸筋之间形成供工作流体通过的槽道。

进一步地，所述凸筋的长度为10-20mm，所述凸筋的高度为1-2mm，所述凸筋的厚度为0.5-1mm；所述换热结构包括3-5个所述凸筋。

进一步地，沿所述换热管内工作流体的流动方向，所述换热结构为多个，多个所述换热结构间隔设置。

进一步地，在所述换热管内的工作流体流动方向上，所述限流通道的流通面积逐渐缩小。

进一步地，沿所述换热管的横向，所述限流通道包括多个并排设置的限流孔；其中，多个所述限流孔相同；或，多个所述限流孔的形状和/或尺寸不同。

进一步地，所述限流结构的高度为1-2mm，所述限流结构的厚度为2-6mm，所述限流通道包括并排设置的3-6个限流孔。

进一步地，所述限流结构为多个，多个所述限流结构沿所述换热管内工作流体的流动方向间隔设置。

进一步地，所述换热管包括依次连接的输入管段、连接管段和输出管段，所述输入管段和所述输出管段并排设置；其中，所述换热结构位于所述输入管段和/或所述输出管段内，所述限流结构位于所述输入管段和/或所述输出管段内。

进一步地，所述换热管包括槽板和盖板，所述槽板内的凹槽流通工作流体，所述换热结构位于所述凹槽内，所述限流结构位于所述凹槽内，所述盖板和所述槽板焊接连接，以封闭所述凹槽的开口。

进一步地，所述基板具有安装槽，所述换热管的至少一部分位于所述安装槽内，所述换热管的表面和所述基板的表面平齐，所述基板背离所述安装槽的开口的一侧与所述发热模块接触。

应用本实用新型的技术方案，提供了一种散热结构，包括：基板，基板用于与发热模块接触，以对发热模块散热；换热管，和基板连接，换热管内流通工作流体；换热结构，换热结构设置在换热管内，换热结构增大与工作流体的接触面积；和/或限流结构，限流结构设置在换热管内，限流结构具有贯穿的限流通道，限流通道的流通面积小于换热管的流通面积。本方案中，在换热管内设置有换热结构，换热结构与换热管内的工作流体接触，增大了换热面积，从而可通过换热结构将发热模块产生的一部分热量传递至工作流体带走，提高了对发热模块的散热效果；或者，在换热管内设置有限流结构，工作流体在通过限流结构时流速增大，由于流速的变化，流体在换热管内产生大小不等的漩涡，这样破坏了换热管内原本稳定的热边界层，使得换热管内的温度分布更加均匀，进而强化了散热结构的传热能力，提高了对发热模块的散热效果。本方案中可以单独采用换热结构，也可以单独采用限流结构，或者换热结构和限流结构共同使用。其中，基板表面积比较大，起到热量传递的作用，有利于将发热模块产生的热量传递至工作流体，基板采用导热性好的材料制成，例如铝合金。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例一提供的散热结构的示意图；

图2示出了图1的局部放大图；

图3示出了图1中的限流结构的剖视图；

图4示出了本实用新型的实施例二提供的散热结构的示意图；

图5示出了本实用新型的实施例三提供的散热结构的示意图；

图6示出了本实用新型的实施例四提供的散热结构的示意图；

图7示出了本实用新型的实施例五提供的散热结构的示意图；

图8示出了本实用新型的实施例六提供的散热结构的示意图；

图9示出了本实用新型的实施例七提供的散热结构的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、换热管；11、输入管段；12、连接管段；13、输出管段；14、槽板；15、盖板；20、换热结构；21、凸筋；30、限流结构；31、限流通道；32、限流孔；40、基板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图9所示，本实用新型的实施例提供了一种散热结构，包括：基板40，基板40用于与发热模块接触(包括直接接触或间接接触)，以对发热模块散热；换热管10，和基板40连接，换热管10内流通工作流体，如冷媒等，散热结构利用工作流体通过基板40对发热模块散热；换热结构20，换热结构20设置在换热管10内，换热结构20增大与工作流体的接触面积，提高散热结构的散热效率；和/或限流结构30，限流结构30设置在换热管10内，限流结构30具有贯穿的限流通道31，限流通道31的流通面积小于换热管10的流通面积，以增大换热管10内的工作流体流速，提高散热效率。其中，基板40表面积比较大，起到热量传递的作用，有利于将发热模块产生的热量传递至工作流体，基板40采用导热性好的材料制成，例如铝合金。

本方案中，在换热管10内设置有换热结构20，换热结构20与换热管10内的工作流体接触，增大了换热面积，从而可通过换热结构20将功率模块或其他发热模块产生的一部分热量传递至工作流体带走，提高了对发热模块的散热效果；或者，在换热管10内设置有限流结构30，工作流体在通过限流结构30时流速增大，由于流速的变化，流体在换热管10内产生大小不等的漩涡，这样破坏了换热管内原本稳定的热边界层，使得换热管10内的温度分布更加均匀，进而强化了散热结构的传热能力，提高了对发热模块的散热效果。本方案中可以单独采用换热结构20，也可以单独采用限流结构30，或者换热结构20和限流结构30共同使用。

如图2所示，换热结构20包括凸筋21，凸筋21凸出设置在换热管10的内壁上，凸筋21沿换热管10的延伸方向延伸。这样通过凸筋21的表面与工作流体的接触，实现了与工作流体的换热，增大了换热面积。由于凸筋21设置在换热管10的内壁上，换热管10的外壁与功率模块或其他发热模块接触，这样发热模块产生的热量通过基板40、换热管10、凸筋21传递至工作流体，通过工作流体吸热将热量带走，提高了对发热模块的散热效果。凸筋21沿换热管10的延伸方向延伸，这样可减少对工作流体的阻力。并且，采用凸筋21的形式，结构简单，便于加工和装配。

具体地，沿换热管10的横向，换热结构20包括多个并排设置的凸筋21，相邻两个凸筋21之间形成供工作流体通过的槽道。多个并排设置的凸筋21分别与工作流体接触，这样每个凸筋21的表面均可与工作流体换热，进一步增大了换热面积，提高了散热效果。并且，相邻两个凸筋21之间形成供工作流体通过的槽道，可避免凸筋21阻碍工作流体流动。

如图1至图9所示，在不同的实施例中，换热结构20中包括凸筋21的数量可设置为3至5个，或根据需要设置为其他数量。

其中，凸筋21的具体尺寸可根据需要设置。例如，凸筋21的长度为10-20mm，凸筋21的高度为1-2mm，凸筋21的厚度为0.5-1mm。凸筋21的截面可以为矩形、三角形等形状。其中，凸筋21的高度是图4中垂直于纸面的方向，凸筋21的厚度是图4中纸面的上下方向，凸筋21的长度是图4中纸面的左右方向。

为了进一步提高换热效果，换热结构20可以为多个，多个换热结构20沿换热管10内工作流体的流动方向间隔设置。如图1至图9所示，在不同的实施例中，换热结构20的数量以及相邻的换热结构20的间距，可根据需要设置为不同的数值。

在本方案中，限流结构30具有贯穿的限流通道31，限流通道31的流通面积小于换热管10的流通面积，以使换热管10内的工作流体在经过限流通道31时流速增大。工作流体在经过限流通道31时，由于流通面积减小，工作流体的流速会增大，由于流速的变化，流体在换热管10内产生大小不等的漩涡，这样破坏了换热管内原本稳定的热边界层，使得换热管10内的温度分布更加均匀，进而强化了散热结构的传热能力。

具体地，在换热管10内的工作流体流动方向上，限流通道31的流通面积逐渐缩小。采用此种结构设置，与固定不变的流通面积相比，可以进一步增大工作流体从限流通道31输出时的速度，并且，工作流体从限流通道31流通面积大的一端进入限流通道31内，可减小流体阻力。

如图2、图3和图9所示，沿换热管10的横向，限流通道31包括多个并排设置的限流孔32，这样每个限流孔32均可起到限流和增加工作流体流动速度的作用。具体地，在换热管10内的工作流体流动方向上，限流孔32的流通面积逐渐缩小，这样可以进一步增大工作流体从限流孔32输出时的速度。

其中，多个限流孔32相同；或，多个限流孔32的形状不同，或多个限流孔32尺寸不同。例如，在图2和图3中，限流孔32为锥形，并且相邻的限流孔32的直径不同；在图9中，限流孔32的截面为方形。

如图1至图9所示，在不同的实施例中，限流通道31包括并排设置的3-6个限流孔32，或者可包含其他数量的限流孔32。

本方案中，限流结构30的具体尺寸参数根据需要设定。例如，限流结构30的高度为1-2mm，限流结构30的厚度为2-6mm。其中，限流结构30的高度是图4中垂直于纸面的方向，限流结构的厚度是图4中纸面的上下方向。

为了提高在不同位置的限流效果，限流结构30为多个，多个限流结构30沿换热管10内工作流体的流动方向间隔设置。这样在换热管10不同位置的工作流体可被限流结构30起到限流加速的效果，从而换热管10内的工作流体的温度分布更加均匀，提高了换热能力。

在本方案中，换热结构20和换热管10的内壁焊接；限流结构30和换热管10的内壁焊接。采用焊接的方式，连接可靠，导热效果好。当然，换热结构20和换热管10还可采用过盈配合或卡接或粘接等连接方式；限流结构30和换热管10还可采用过盈配合或卡接或粘接等连接方式。本方案中，换热管10可以采用圆管、方管、扁管等形状的管。

如图1所示，换热管10包括依次连接的输入管段11、连接管段12和输出管段13，输入管段11和输出管段13并排设置；其中，换热结构20位于输入管段11和/或输出管段13内，限流结构30位于输入管段11和/或输出管段13内。通过将换热管10分为不同的管段，可以改变换热管10的走向，使换热管10更加紧凑，在有限的空间内增大与发热模块的接触面积。

如图2所示，换热管10包括槽板14和盖板15，槽板14内的凹槽流通工作流体，换热结构20位于凹槽内，限流结构30位于凹槽内，盖板15和槽板14焊接连接，以封闭凹槽的开口。这样换热管10为分体结构，便于将换热结构20或限流结构30安装到换热管10的内壁，通过盖板15和槽板14焊接连接，实现了对凹槽的大开口的密封，避免工作流体泄露。

如图1至图9所示，基板40具有安装槽，换热管10的至少一部分位于安装槽内，换热管10的表面和基板40的表面可以平齐。将换热管10安装于基板40的安装槽内，可以增大换热管10与基板40的接触面积，从而提高换热效果。将换热管10的表面和基板40的表面平齐，可避免换热管10与其他结构干涉。其中，基板40背离安装槽的开口的一侧与功率模块或其他发热模块接触，当然，也可根据需要将基板40与换热管10平齐的一面安装功率模块或其他发热模块。该散热结构可用于电机、空调器等产品。换热管10内除流通冷媒外，还可以流通冷却液等工作流体。

上述方案中，在换热管10内设置有换热结构20，换热结构20与换热管10内的工作流体接触，增大了换热面积，从而可通过换热结构20将发热模块产生的一部分热量传递至工作流体带走，提高了对发热模块的散热效果；或者，在换热管10内设置有限流结构30，工作流体在通过限流结构30时流速增大，由于流速的变化，流体在换热管10内产生大小不等的漩涡，这样破坏了换热管内原本稳定的热边界层，使得换热管10内的温度分布更加均匀，进而强化了散热结构的传热能力，提高了对发热模块的散热效果。本方案中可以单独采用换热结构20，也可以单独采用限流结构30，或者换热结构20和限流结构30共同使用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种散热结构，其特征在于，包括：

基板(40)，所述基板(40)用于与发热模块接触，以对所述发热模块散热；

换热管(10)，和所述基板(40)连接，所述换热管(10)内流通工作流体；

换热结构(20)，所述换热结构(20)设置在所述换热管(10)内，所述换热结构(20)增大与工作流体的接触面积；和/或限流结构(30)，所述限流结构(30)设置在所述换热管(10)内，所述限流结构(30)具有贯穿的限流通道(31)，所述限流通道(31)的流通面积小于所述换热管(10)的流通面积。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述换热结构(20)包括凸筋(21)，所述凸筋(21)凸出设置在所述换热管(10)的内壁上，所述凸筋(21)沿所述换热管(10)的延伸方向延伸。

3.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，沿所述换热管(10)的横向，所述换热结构(20)包括多个并排设置的所述凸筋(21)，相邻两个所述凸筋(21)之间形成供工作流体通过的槽道。

4.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述凸筋(21)的长度为10-20mm，所述凸筋(21)的高度为1-2mm，所述凸筋(21)的厚度为0.5-1mm；所述换热结构(20)包括3-5个所述凸筋(21)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的散热结构，其特征在于，沿所述换热管(10)内工作流体的流动方向，所述换热结构(20)为多个，多个所述换热结构(20)间隔设置。

6.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，在所述换热管(10)内的工作流体流动方向上，所述限流通道(31)的流通面积逐渐缩小。

7.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，沿所述换热管(10)的横向，所述限流通道(31)包括多个并排设置的限流孔(32)；其中，

多个所述限流孔(32)相同；或，多个所述限流孔(32)的形状和/或尺寸不同。

8.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述限流结构(30)的高度为1-2mm，所述限流结构(30)的厚度为2-6mm，所述限流通道(31)包括并排设置的3-6个限流孔(32)。

9.根据权利要求1或6至8任一项所述的散热结构，其特征在于，所述限流结构(30)为多个，多个所述限流结构(30)沿所述换热管(10)内工作流体的流动方向间隔设置。

10.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述换热管(10)包括依次连接的输入管段(11)、连接管段(12)和输出管段(13)，所述输入管段(11)和所述输出管段(13)并排设置；其中，所述换热结构(20)位于所述输入管段(11)和/或所述输出管段(13)内，所述限流结构(30)位于所述输入管段(11)和/或所述输出管段(13)内。

11.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述换热管(10)包括槽板(14)和盖板(15)，所述槽板(14)内的凹槽流通工作流体，所述换热结构(20)位于所述凹槽内，所述限流结构(30)位于所述凹槽内，所述盖板(15)和所述槽板(14)焊接连接，以封闭所述凹槽的开口。

12.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述基板(40)具有安装槽，所述换热管(10)的至少一部分位于所述安装槽内，所述换热管(10)的表面和所述基板(40)的表面平齐，所述基板(40)背离所述安装槽的开口的一侧与所述发热模块接触。

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