CN2419686Y - 多级散热结构的散热器 - Google Patents

Abstract

一种用于功率元件的多级散热结构的散热器,包括基板(1)和固定相间排列在基板散热面上的一次散热片(2),其特征在于:两相邻一次散热片(2)之间设有二次散热片(3),二次散热片(3)与两相邻一次散热片(2)固定连接,且形成的通道与基板散热面平行,两相邻二次散热片(3)之间可以设有三次散热片(6)。其特点是:由一次、二次、三次散热片构成多级次散热结构,从基板到散热末级呈相互交差连接的树支状,并构成连接紧密、结构紧凑的传热散热整体。本散热器采用金属薄片制成,体积小,重量轻,散热面积大,散热效率高。

Description

多级散热结构的散热器

本实用新型涉及一种散热器，具体涉及一种电子电力行业中使用的功率元件的散热器。

在电子电力行业产品的许多功率元件上都设有散热器，它的设置不仅为了改善功率元件工作时的散热降温状况，更重要的是保证功率元件工作时本身处于正常的温度环境。如果功率元件温度升高，工作状态变坏，可靠性将大幅度下降直至损坏。另一方面，受功率元件本身体积大小以及安装空间的影响，散热器的大小和环境也受到一定限制，因此散热器的性能好坏将直接影响功率元件的可靠性。为此，提高功率元件散热器的性能也成了保证功率元件可靠性的措施之一。现有技术中，散热器包括基板和散热片，散热片均匀分布于基板的一面，其截面通常为梯形，散热器整体采用铝合金挤压成型。这种散热器的优点是结构简单、坚固耐用，但是由于其采用整体挤压成型，散热片和基板都较厚，存在下列几方面的缺点：1、单位散热面积所需的金属用量大，散热效率低；2、由于散热片较厚，在一定空间内分布的散热片数量和散热面积受到限制，因而整体体积庞大笨重，既占用了较大的空间，安装也不方便；3、受其结构特点的限制，无法制造特大、特小规格的散热器。综上所述这种散热器的散热性能由于结构的局限存在一定的限制。

本实用新型目的是通过改进现有功率元件散热器的结构，提供一种单位空间内散热面积较大、散热效率较高、散热性能更好的散热器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多级散热结构的散热器，包括基板和固定相间排列在基板散热面上的一次散热片，各一次散热片至少构成一个相互平行设置的一次散热片组，所述一次散热片组中，两相邻一次散热片之间设有二次散热片，二次散热片与两相邻一次散热片固定连接，且形成的通道与基板散热面平行。所述“基板”是指紧贴功率元件的导热体。所述“基板散热面”是相对紧贴功率元件的传热面而言，具体指与散热片相联的面。所述“一次散热片”相当于现有技术中的散热片。上述“各一次散热片至少构成一个相互平行设置的一次散热片组”其含意包括下列情况：1、当基板散热面为平面时，各一次散热片相互平行设置构成一个一次散热片组；2、当基板散热面为平面时，各一次散热片相互平行设置构成二个或二个以上的一次散热片组；3、当基板散热面为曲面或折面时，各一次散热片相互平行设置构成一个一次散热片组；4、当基板散热面为曲面或折面时，各一次散热片构成二个或二个以上的一次散热片组，且各一次散热片组之间可以平行也可以呈一定角度。

上述技术方案中，所述二次散热片可以有两种结构：一是二次散热片由一个基片弯折呈波浪结构构成，波峰和波谷分别与两相邻一次散热片固定连接(当二次散热片作为多级散热结构的末级时，该结构效果最佳)。二是二次散热片至少有两片构成，各二次散热片相间排列且相互平行，其两端分别与两相邻一次散热片固定连接。该结构可以作为多级散热结构的末级或过渡级，但作为过渡级为最佳。由此在该结构两相邻二次散热片之间还可以设有三次散热片，三次散热片由一个基片弯折呈波浪结构构成，波峰和波谷分别与两相邻二次散热片固定连接，且形成的通道与二次散热片通道一致。上述波浪可以为方波形，也可以为正弦波形，还可以为锯齿波形。

上述技术方案中，在多次散热结构的未级散热片上可以开有气流孔，以增加气流扰动，从而提高散热效率。所述气流孔可以为圆形、百叶窗形等。

本实用新型所述散热片由金属薄片构成，这点与现有技术中截面通常为梯形是有区别。其整体结构的连接采用整体焊接，一般为钎焊，可以是真空钎焊，也可以是气体保护焊或其它焊接方法。为了保持散热器本身传热与散热的平衡，在散热器结构设计中，应考虑传热路径中的热阻问题，理论上从基板到散热结构未级热阻从小到大为最佳，为此应将基板到散热结构末极的板材厚度逐渐减小，这样基板处传热快，散热慢，而到末级时传热慢，散热快，中间逐步过渡。

本实用新型工作原理是：将散热器的基板与功率元件散热面紧贴固定，功率元件所产生的热量通过其散热面传导到基板，再经一次散热片、二次散热片、三次散热片的路径进行传递，并在传递过程中通过散热器风道中空气的自然对流或风扇强制流动进行散热。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、由于本实用新型采用结构特点为多级次散热结构，从基板开始将散热片设置成一次、二次、三次，而且散热片之间相互连接，在构成通道结构的同时又构成连接紧密、结构紧凑的传热散热整体，打破了现有技术的常规做法，体现了独创性，再现了本实用新型结构设计的巧妙，因此具有新颖性和显著地创造性。

2、由于本实用新型从基板到散热末级呈相互交差连接的树支状结构，加上散热片厚度从大到小过渡，保持了散热器传热与散热的平衡，使各级散热片的效率充分发挥，从而大大提高本结构的散热效率。

3、由于本实用新型大量运用二次和三次散热片，使散热器的散热面积大大增加，对进一步提高散热效率起到了积极作用。

4、由于本实用新型采用在上级散热片空间内设置下级散热片的空间结构设计，与现有技术相比在相同散热面条件下，能够获得更小的体积。

5、由于本实用新型用金属薄片作散热片，与现有技术整体挤压成型的散热器相比，其散热效率大大提高，而重量大大减轻。

6、本实用新型在末级散热片上设置气流孔，或者冲制成百叶窗形，可以使散热通道内气流产生扰动，提高散热效率。

实用新型与现有技术在外形体积、材料体积、散热面积方面的对比如下：

             外形体积    材料体积    散热面积

               (mm)          (mm³)       (mm²)本实用新型    210×170×80      975183    2409390挤压型材散热器 210×170×80    1316580    514004

附图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

附图2为本实用新型实施例二的结构示意图；

附图3为本实用新型采用两个一次散热片组的示意图(两个一次散热片组平行)；

附图4为本实用新型采用两个一次散热片组的示意图(两个一次散热片组呈一定角度)；

附图5为散热器基板为弧形的结构示意图；

附图6为末级散热片上的气流孔示意图；

附图7为末级散热片上的百叶窗示意图。

其中：[1]、基板；[2]、一次散热片；[3]、二次散热片；[4]、侧板；[5]、顶板；[6]、三次散热片；[7]、功率元件；[8]、一次散热片组；[9]、气流孔；[10]、百叶窗。

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见附图1和图7所示，一种两级散热结构的散热器，由基板[1]、侧板[4]、顶板[5]、一次散热片[2]和二次散热片[3]组成，基板[1]与侧板[4]和顶板[5]构成一个散热器外框通道结构，通道截面为矩形，两个侧板[4]与基板[1]和顶板[5]垂直；15个一次散热片[2]沿外框通道横向均匀相间排列在两个侧板[4]之间，其下端与基板散热面固定连接，上端与顶板[5]固定连接，所述15个一次散热片[2]构成一个相互平行设置的一次散热片组[8]，一次散热片组[8]与基板[1]和顶板[5]垂直。一次散热片组[8]中的两相邻一次散热片[2]之间设有二次散热片[3]，所述二次散热片[3]由一个基片弯折呈波浪结构构成，波峰和波谷分别与两相邻一次散热片[2]固定连接，且形成的通道与二次散热片[3]的通道一致。所述波浪为方波形。所述二次散热片[3]的基片上开有气流孔[9]，所述气流孔[9]呈百叶窗[10]形(根据风阻的需要也可以不设气流孔和百叶窗)。本实施例散热器采用真空钎焊整体连接。

实施例二：参见附图2和图6所示，一种三级散热结构的散热器，由基板[1]、侧板[4]、顶板[5]、一次散热片[2]、二次散热片[3]和三次散热片[6]组成，基板[1]与侧板[4]和顶板[5]构成一个散热器外框通道结构，通道截面为矩形，两个侧板[4]与基板[1]和顶板[5]垂直；1个一次散热片[2]沿外框通道横向在两个侧板[4]之间，其下端与基板散热面固定连接，上端与顶板[5]固定连接，一次散热片[2]与基板[1]和顶板[5]垂直。一次散热片[2]与侧板[4]之间设有15个二次散热片[3]，二次散热片[3]与一次散热片[2]与侧板[4]垂直，15个二次散热片[3]之间相间排列且相互平行，其一端与一次散热片[2]固定连接，其另一端与侧板[4]固定连接。所述两相邻二次散热片[3]之间设有三次散热片[6]，三次散热片[6]由一个基片弯折呈波浪结构构成，波峰和波谷分别与两相邻二次散热片[3]固定连接，且形成的通道与二次散热片[3]通道一致。所述波浪为方波形。所述三次散热片[6]的基片上开有气流孔[9]，所述气流孔呈圆形。本实施例散热器采用真空钎焊整体连接。

本实施例，1个一次散热片[2]可以改为设有2个或2个以上相互平行设置的一次散热片[2]，这样各一次散热片[2]与两个侧板[4]一起构成一次散热片组[8]，一次散热片组[8]与基板[1]和顶板[5]垂直。一次散热片[2]的数量可根据实际需要而定。

Claims (7)

1、一种多级散热结构的散热器，包括基板[1]和固定相间排列在基板散热面上的一次散热片[2]，各一次散热片[2]至少构成一个相互平行设置的一次散热片组[8]，其特征在于：所述一次散热片组[8]中，两相邻一次散热片[2]之间设有二次散热片[3]，二次散热片[3]与两相邻一次散热片[2]固定连接，且形成的通道与基板散热面平行。

2、根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述二次散热片[3]由一个基片弯折呈波浪结构构成，波峰和波谷分别与两相邻一次散热片[2]固定连接。

3、根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述二次散热片[3]至少有两片构成，各二次散热片[3]相间排列且相互平行，其两端分别与两相邻一次散热片[2]固定连接。

4、根据权利要求3所述的散热器，其特征在于：两相邻二次散热片[3]之间设有三次散热片[6]，三次散热片[6]由一个基片弯折呈波浪结构构成，波峰和波谷分别与两相邻二次散热片[3]固定连接，且形成的通道与二次散热片[3]通道一致。

5、根据权利要求2或4所述的散热器，其特征在于：所述波浪为方波形或正弦波形或锯齿波形。

6、根据权利要求2或4所述的散热器，其特征在于：所述基片上开有气流孔[9]。

7、根据权利要求6所述的散热器，其特征在于：所述气流孔呈百叶窗[10]形。

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