CN106102411A - 240vdc高压直流供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及240VDC高压直流供电系统，包括散热模块，所述散热模块包括冷却风扇、散热器和均热板。所述均热板包括上铜板、下铜板、上铜粉烧结层、下铜粉烧结层、实心六角铜柱和铜粉环，上铜粉烧结层烧结于上铜板的下表面，下铜粉烧结层烧结于下铜板的上表面，多个所述实心六角铜柱于下铜板上间隔排列并通过铜条连接，铜粉环包裹实心六角铜柱。所述散热翅片的横截面为对称的纺锤状，一边缘为圆齿状，另一边缘为锯齿状，且散热翅片的表面通过激光熔覆有陶瓷颗粒。所述冷却风扇包括框架和液压杆，所述框架包括外框架和内框架，两者间设有柔性波纹管。所述液压杆的一端铰接于外框架的一侧，另一端铰接于内框架的一侧。本发明可提高散热效率，同时降低噪声。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，具体涉及的是240VDC高压直流供电系统。
背景技术
散热装置对供电系统的正常运作起着非常关键的作用。但是，相关技术中，供电系统的散热器效率较低，且噪声较大。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是解决目前240VDC高压直流供电系统散热效率低，且噪声大的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是240VDC高压直流供电系统，包括散热模块，所述散热模块包括冷却风扇、散热器和均热板。所述冷却风扇安装于散热器一侧，所述均热板安装于散热器的下方。
所述均热板包括上铜板、下铜板、上铜粉烧结层、下铜粉烧结层、实心六角铜柱和铜粉环。所述下铜板的厚度小于上铜板，使得下铜板可减少热源至工质的热阻，而上铜板起支撑作用。上铜粉烧结层烧结于上铜板的下表面，作为均热板的蒸发端吸液芯。下铜粉烧结层烧结于下铜板的上表面，作为均热板的冷凝端吸液芯。多个所述实心六角铜柱于下铜板上间隔排列，相邻两个实心六角铜柱之间通过铜条连接，形成六角形形状。所述实心六角铜柱一端焊接至上铜板，另一端焊接至下铜板。所述铜粉环包裹实心六角铜柱，分别连接蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯。
所述均热板制造工艺简单，成本低，同时还具有非常好的导热性和优异的抗干涸性能。采用铜粉环套嵌实心六角铜柱的方式作为支撑柱，增强了均热板的机械强度，同时铜粉环与蒸发端及冷凝端吸液芯相接触，形成工质回流的路径。
与相关均热板相比，实心六角铜柱增强均热板的机械强度。与单独使用实心六角铜柱相比，多个实心六角铜柱相互连接形成的六角形形状结构进一步增强均热板的机械强度。不仅可以在内部压力小于外部大气压时(真空时)提供支撑，防止均热板在大气压下被压扁，同时还可以在内部压力大于外部大气压时(高温下工作时)保持上下铜板之间的间距，防止均热板发生膨胀变形。
在传统的均热板结构中，工质需要通过均热板的侧边从冷凝端返回到蒸发端，因此工质回流的路径较长，造成均热板效率低，易发生蒸发区干涸现象。而本均热板中采用的铜粉环直接连接蒸发端与冷凝端吸液芯，作为工质回流的路径，帮助工质从冷凝端返回到蒸发端。
该均热板的制造工序如下：(1)冲裁成型上下铜板，并进行清洗；将铜粉放置于上下铜板内表面，空出放置实心六角铜柱的位置，并用石墨模具固定，然后进行铜粉的烧结；(2)将铜粉放置于环形石墨模具中压实后进行超声波振动，振动频率为10kHz，烧结出铜粉环；(3)将实心六角铜柱与铜粉环放置于下铜板空出的位置，将排布好实心六角铜柱与铜粉环的上下铜板放置于石墨模具中固定，然后放置于高压烧结炉中，以氮气作为保护氛围，进行压力扩散焊，烧结过程中采用阶段性升温的方式，第一阶段以20℃/min的升温速度升到300℃，保温10min，然后以25℃/min的升温速度迅速升至800℃内保温2小时，最后冷却至室温；(4)在焊接好的抽气口位置钻出可放入抽气铜管的圆孔；在抽气口处放置铜管，并在辅助焊料的帮助下，通过高频焊接将铜管与均热板焊接在一起；(5)采用负压填充的方式，在低温抽真空后，将工质通过铜管填充至均热板本文选择的工质为去离子水；(6)灌装后，将铜管口压扁并焊接，确保均热板气密性；(7)最后对均热板进行热压和冷压，确保均热板的表面平整度。由于去离子水具有潜热高，表面张力大并且无毒性等优点，在本实施例中，选择去离子水为工质。
所述均热板中热量的传递主要有两个途径：一个是工质在蒸发端吸液芯吸收热量蒸发，并在冷凝端吸液芯释放热量冷凝，将热量从蒸发端带至冷凝端，这也是均热板相变传热工作的途径；另一个是由于支撑柱的存在，热量可通过连接上下铜板的实心铜柱自下往上传递。
在加热功率为60至300W时，在上表面有效冷凝面积内，均热板上表面的温差约为1℃，说明本实施例的均热板冷凝端的温度分布非常均匀。在加热面积为1×1m2时，均热板的热阻约为0.9K/W。
所述散热器包括基板、热管和散热翅片，所述散热翅片相互平行并垂直于水平面，所述热管的蒸发端表面压出平面，并嵌于基板部分的表面。所述热管选择叉排布置，其外形特征为NACA0018翼型，NACA0018翼型截面积较大的一端朝向冷却风扇，NACA0018截面积较小的一端远离冷却风扇。
所述散热翅片的横截面为对称的纺锤状，所述散热翅片朝向冷却风扇的边缘为圆齿状，散热翅片背向冷却风扇的边缘为锯齿状。采用连续CO2激光器对散热翅片进行表面处理：(1)所述激光器输出发散角小于5mrad的波长10.6μm的多模光束，由焦距300mm的GaAs透镜聚焦为直径约2mm的光斑，所述光斑投射至所述散热翅片的表面形成间隔设置的凹坑；(2)在惰性气体的保护下，经过步骤(1)处理后的散热翅片表面涂覆陶瓷颗粒复合涂层；(3)所述激光器输出发散角小于5mrad的波长10.6μm的多模光束，由焦距300mm的GaAs透镜聚焦为直径约5mm的光斑，所述光斑投射至所述散热翅片的表面进行激光扫描。
经过激光表面熔覆处理后，颗粒状的陶瓷嵌套于散热翅片的表面形成凸起，经过步骤(1)处理后散热翅片的表面形成凹陷，因此散热翅片的表面凹凸不平，粗糙度显著增加。冷却气体经过时在散热翅片的表面形成湍流，增加风阻的同时提高了散热量。在风速相同的情况下，相比于边缘以及表面平滑的散热翅片，朝向冷却风扇的边缘为圆齿状，背向冷却风扇的边缘为锯齿状，表面为波浪状的散热翅片的噪声可降低6～8dB。
所述冷却风扇相对于散热器居中。所述冷却风扇包括叶片、轮毂、液压杆、控制器和包围叶片起保护作用的框架。所述叶片表面涂覆有硅酸钠薄膜，减低叶片阻力。所述框架包括外框架和内框架，所述叶片和轮毂安装于外框架内，所述内框架相对于散热器固定。所述外框架与内框架间设有柔性波纹管，所述柔性波纹管的一端设于所述外框架相对于内框架的一侧，所述柔性波纹管的另一端设于所述内框架相对于外框架的一侧，使得所述柔性波纹管于外框架与内框架间形成风道。所述液压杆的一端可转动地铰接于所述外框架相对于内框架的一侧，另一端则可转动地铰接于所述内框架相对于外框架的一侧。所述控制器控制所述液压杆的延伸、压缩和转动。所述液压杆可沿轴向移动外框架，调整散热器与冷却风扇之间的轴向间距，沿轴向调整散热器与叶片位置至合适距离后，相比于其他的距离，轮毂位置的最高温度下降，且散热器内空气温度沿半径方向分布较为均匀。转动液压杆，外框架可相对于散热器平行沿不同方向移动，根据散热器的热量分布情况局部加大散热器具体某一部分的风量，促进其散热。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明均热板的结构分解示意图。
图2是本发明均热板的结构示意图。
图3是本发明散热器实施例一部分结构俯视图。
图4是本发明散热器热管的截面形状示意图。
附图标记：1、上铜板，2、上铜粉烧结层，3、实心六角铜柱，4、铜粉环，5、下铜粉烧结层，6、下铜板，7、抽气口，8、散热翅片，9、热管。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例一
240VDC高压直流供电系统，包括散热模块，所述散热模块包括冷却风扇、散热器和均热板。所述冷却风扇安装于散热器一侧，所述均热板安装于散热器的下方。
参阅图1和图2，所述均热板包括上铜板、下铜板、上铜粉烧结层、下铜粉烧结层、实心六角铜柱和铜粉环。所述下铜板的厚度小于上铜板，使得下铜板可减少热源至工质的热阻，而上铜板起支撑作用。上铜粉烧结层烧结于上铜板的下表面，作为均热板的蒸发端吸液芯。下铜粉烧结层烧结于下铜板的上表面，作为均热板的冷凝端吸液芯。多个所述实心六角铜柱于下铜板上间隔排列，相邻两个实心六角铜柱之间通过铜条连接，形成六角形形状。所述实心六角铜柱一端焊接至上铜板，另一端焊接至下铜板。所述铜粉环包裹实心六角铜柱，分别连接蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯。
所述均热板制造工艺简单，成本低，同时还具有非常好的导热性和优异的抗干涸性能。采用铜粉环套嵌实心六角铜柱的方式作为支撑柱，增强了均热板的机械强度，同时铜粉环与蒸发端及冷凝端吸液芯相接触，形成工质回流的路径。
与相关均热板相比，实心六角铜柱增强均热板的机械强度。与单独使用实心六角铜柱相比，多个实心六角铜柱相互连接形成的六角形形状结构进一步增强均热板的机械强度。不仅可以在内部压力小于外部大气压时(真空时)提供支撑，防止均热板在大气压下被压扁，同时还可以在内部压力大于外部大气压时(高温下工作时)保持上下铜板之间的间距，防止均热板发生膨胀变形。
在传统的均热板结构中，工质需要通过均热板的侧边从冷凝端返回到蒸发端，因此工质回流的路径较长，造成均热板效率低，易发生蒸发区干涸现象。而本均热板中采用的铜粉环直接连接蒸发端与冷凝端吸液芯，作为工质回流的路径，帮助工质从冷凝端返回到蒸发端。
该均热板的制造工序如下：(1)冲裁成型上下铜板，并进行清洗；将铜粉放置于上下铜板内表面，空出放置实心六角铜柱的位置，并用石墨模具固定，然后进行铜粉的烧结；(2)将铜粉放置于环形石墨模具中压实后进行超声波振动，振动频率为10kHz，烧结出铜粉环；(3)将实心六角铜柱与铜粉环放置于下铜板空出的位置，将排布好实心六角铜柱与铜粉环的上下铜板放置于石墨模具中固定，然后放置于高压烧结炉中，以氮气作为保护氛围，进行压力扩散焊，烧结过程中采用阶段性升温的方式，第一阶段以20℃/min的升温速度升到300℃，保温10min，然后以25℃/min的升温速度迅速升至800℃内保温2小时，最后冷却至室温；(4)在焊接好的抽气口位置钻出可放入抽气铜管的圆孔；在抽气口处放置铜管，并在辅助焊料的帮助下，通过高频焊接将铜管与均热板焊接在一起；(5)采用负压填充的方式，在低温抽真空后，将工质通过铜管填充至均热板本文选择的工质为去离子水；(6)灌装后，将铜管口压扁并焊接，确保均热板气密性；(7)最后对均热板进行热压和冷压，确保均热板的表面平整度。由于去离子水具有潜热高，表面张力大并且无毒性等优点，在本实施例中，选择去离子水为工质。
所述均热板中热量的传递主要有两个途径：一个是工质在蒸发端吸液芯吸收热量蒸发，并在冷凝端吸液芯释放热量冷凝，将热量从蒸发端带至冷凝端，这也是均热板相变传热工作的途径；另一个是由于支撑柱的存在，热量可通过连接上下铜板的实心铜柱自下往上传递。
在加热功率为60至300W时，在上表面有效冷凝面积内，均热板上表面的温差约为1℃，说明本实施例的均热板冷凝端的温度分布非常均匀。在加热面积为1×1m2时，均热板的热阻约为0.9K/W。
所述散热器包括基板、热管和散热翅片，所述散热翅片相互平行并垂直于水平面，所述热管的蒸发端表面压出平面，并嵌于基板部分的表面。所述热管选择叉排布置，参阅图4，其外形特征为NACA0018翼型，NACA0018翼型截面积较大的一端朝向冷却风扇，NACA0018截面积较小的一端远离冷却风扇。
参阅图3，所述散热翅片的横截面为对称的纺锤状，且所述散热翅片的边缘为锯齿状。所述散热翅片的上表面和下表面皆为波浪状，且安装时所述散热翅片的上表面的波峰对准相邻另一散热翅片的下表面的波谷，使得相邻两块散热翅片之间形成波浪型的通道，增加散热效率。使用锯齿状边缘以及波浪状表面的散热翅片可有效地降低噪音，具有锯齿状边缘以及波浪型表面的散热翅片比不具有的散热翅片的噪音降低2～3dB。
所述冷却风扇相对于散热器居中。所述冷却风扇包括叶片、轮毂、液压杆、控制器和包围叶片起保护作用的框架。所述叶片表面涂覆有硅酸钠薄膜，减低叶片阻力。所述框架包括外框架和内框架，所述叶片和轮毂安装于外框架内，所述内框架相对于散热器固定。所述外框架与内框架间设有柔性波纹管，所述柔性波纹管的一端设于所述外框架相对于内框架的一侧，所述柔性波纹管的另一端设于所述内框架相对于外框架的一侧，使得所述柔性波纹管于外框架与内框架间形成风道。所述液压杆的一端可转动地铰接于所述外框架相对于内框架的一侧，另一端则可转动地铰接于所述内框架相对于外框架的一侧。所述控制器控制所述液压杆的延伸、压缩和转动。所述液压杆可沿轴向移动外框架，调整散热器与冷却风扇之间的轴向间距，沿轴向调整散热器与叶片位置至合适距离后，相比于其他的距离，轮毂位置的最高温度下降，且散热器内空气温度沿半径方向分布较为均匀。转动液压杆，外框架可相对于散热器平行沿不同方向移动，根据散热器的热量分布情况局部加大散热器具体某一部分的风量，促进其散热。
沿轴向调整散热器与叶片至合适距离后，轮毂位置的最高温度由原来的97.7℃下降至89.7℃。
实施例二
240VDC高压直流供电系统，包括散热模块，所述散热模块包括冷却风扇、散热器和均热板。所述冷却风扇安装于散热器一侧，所述均热板安装于散热器的下方。
参阅图1和图2，所述均热板包括上铜板、下铜板、上铜粉烧结层、下铜粉烧结层、实心六角铜柱和铜粉环。所述下铜板的厚度小于上铜板，使得下铜板可减少热源至工质的热阻，而上铜板起支撑作用。上铜粉烧结层烧结于上铜板的下表面，作为均热板的蒸发端吸液芯。下铜粉烧结层烧结于下铜板的上表面，作为均热板的冷凝端吸液芯。多个所述实心六角铜柱于下铜板上间隔排列，相邻两个实心六角铜柱之间通过铜条连接，形成六角形形状。所述实心六角铜柱一端焊接至上铜板，另一端焊接至下铜板。所述铜粉环包裹实心六角铜柱，分别连接蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯。
所述均热板制造工艺简单，成本低，同时还具有非常好的导热性和优异的抗干涸性能。采用铜粉环套嵌实心六角铜柱的方式作为支撑柱，增强了均热板的机械强度，同时铜粉环与蒸发端及冷凝端吸液芯相接触，形成工质回流的路径。
与相关均热板相比，实心六角铜柱增强均热板的机械强度。与单独使用实心六角铜柱相比，多个实心六角铜柱相互连接形成的六角形形状结构进一步增强均热板的机械强度。不仅可以在内部压力小于外部大气压时(真空时)提供支撑，防止均热板在大气压下被压扁，同时还可以在内部压力大于外部大气压时(高温下工作时)保持上下铜板之间的间距，防止均热板发生膨胀变形。
在传统的均热板结构中，工质需要通过均热板的侧边从冷凝端返回到蒸发端，因此工质回流的路径较长，造成均热板效率低，易发生蒸发区干涸现象。而本均热板中采用的铜粉环直接连接蒸发端与冷凝端吸液芯，作为工质回流的路径，帮助工质从冷凝端返回到蒸发端。
该均热板的制造工序如下：(1)冲裁成型上下铜板，并进行清洗；将铜粉放置于上下铜板内表面，空出放置实心六角铜柱的位置，并用石墨模具固定，然后进行铜粉的烧结；(2)将铜粉放置于环形石墨模具中压实后进行超声波振动，振动频率为10kHz，烧结出铜粉环；(3)将实心六角铜柱与铜粉环放置于下铜板空出的位置，将排布好实心六角铜柱与铜粉环的上下铜板放置于石墨模具中固定，然后放置于高压烧结炉中，以氮气作为保护氛围，进行压力扩散焊，烧结过程中采用阶段性升温的方式，第一阶段以20℃/min的升温速度升到300℃，保温10min，然后以25℃/min的升温速度迅速升至800℃内保温2小时，最后冷却至室温；(4)在焊接好的抽气口位置钻出可放入抽气铜管的圆孔；在抽气口处放置铜管，并在辅助焊料的帮助下，通过高频焊接将铜管与均热板焊接在一起；(5)采用负压填充的方式，在低温抽真空后，将工质通过铜管填充至均热板本文选择的工质为去离子水；(6)灌装后，将铜管口压扁并焊接，确保均热板气密性；(7)最后对均热板进行热压和冷压，确保均热板的表面平整度。由于去离子水具有潜热高，表面张力大并且无毒性等优点，在本实施例中，选择去离子水为工质。
所述均热板中热量的传递主要有两个途径：一个是工质在蒸发端吸液芯吸收热量蒸发，并在冷凝端吸液芯释放热量冷凝，将热量从蒸发端带至冷凝端，这也是均热板相变传热工作的途径；另一个是由于支撑柱的存在，热量可通过连接上下铜板的实心铜柱自下往上传递。
在加热功率为60至300W时，在上表面有效冷凝面积内，均热板上表面的温差约为1℃，说明本实施例的均热板冷凝端的温度分布非常均匀。在加热面积为1×1m2时，均热板的热阻约为0.9K/W。
所述散热器包括基板、热管和散热翅片，所述散热翅片相互平行并垂直于水平面，所述热管的蒸发端表面压出平面，并嵌于基板部分的表面。所述热管选择叉排布置，参阅图4，其外形特征为NACA0018翼型，NACA0018翼型截面积较大的一端朝向冷却风扇，NACA0018截面积较小的一端远离冷却风扇。
参阅图3，所述散热翅片的横截面为对称的纺锤状，且所述散热翅片的边缘为圆齿状。所述散热翅片的上表面和下表面皆为波浪状，且安装时，所述散热翅片的上表面的波峰对准相邻另一散热翅片的下表面的波谷，使得相邻两块散热翅片之间形成波浪型的通道，增加散热效率。使用圆齿状边缘以及波浪状表面的散热翅片可有效地降低噪音，具有圆齿状边缘以及波浪型表面的散热翅片比不具有的散热翅片的噪音降低2～4dB。
所述冷却风扇相对于散热器居中。所述冷却风扇包括叶片、轮毂、液压杆、控制器和包围叶片起保护作用的框架。所述叶片表面涂覆有硅酸钠薄膜，减低叶片阻力。所述框架包括外框架和内框架，所述叶片和轮毂安装于外框架内，所述内框架相对于散热器固定。所述外框架与内框架间设有柔性波纹管，所述柔性波纹管的一端设于所述外框架相对于内框架的一侧，所述柔性波纹管的另一端设于所述内框架相对于外框架的一侧，使得所述柔性波纹管于外框架与内框架间形成风道。所述液压杆的一端可转动地铰接于所述外框架相对于内框架的一侧，另一端则可转动地铰接于所述内框架相对于外框架的一侧。所述控制器控制所述液压杆的延伸、压缩和转动。所述液压杆可沿轴向移动外框架，调整散热器与冷却风扇之间的轴向间距，沿轴向调整散热器与叶片位置后，轮毂位置的最高温度下降，且散热器内空气温度沿半径方向分布较为均匀。转动液压杆，外框架可相对于散热器平行沿不同方向移动，根据散热器的热量分布情况局部加大散热器具体某一部分的风量，促进其散热。
沿轴向调整散热器与叶片至合适距离后，轮毂位置的最高温度由原来的98.1℃下降至88.6℃。
实施例三
240VDC高压直流供电系统，包括散热模块，所述散热模块包括冷却风扇、散热器和均热板。所述冷却风扇安装于散热器一侧，所述均热板安装于散热器的下方。
参阅图1和图2，所述均热板包括上铜板、下铜板、上铜粉烧结层、下铜粉烧结层、实心六角铜柱和铜粉环。所述下铜板的厚度小于上铜板，使得下铜板可减少热源至工质的热阻，而上铜板起支撑作用。上铜粉烧结层烧结于上铜板的下表面，作为均热板的蒸发端吸液芯。下铜粉烧结层烧结于下铜板的上表面，作为均热板的冷凝端吸液芯。多个所述实心六角铜柱于下铜板上间隔排列，相邻两个实心六角铜柱之间通过铜条连接，形成六角形形状。所述实心六角铜柱一端焊接至上铜板，另一端焊接至下铜板。所述铜粉环包裹实心六角铜柱，分别连接蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯。
所述均热板制造工艺简单，成本低，同时还具有非常好的导热性和优异的抗干涸性能。采用铜粉环套嵌实心六角铜柱的方式作为支撑柱，增强了均热板的机械强度，同时铜粉环与蒸发端及冷凝端吸液芯相接触，形成工质回流的路径。
与相关均热板相比，实心六角铜柱增强均热板的机械强度。与单独使用实心六角铜柱相比，多个实心六角铜柱相互连接形成的六角形形状结构进一步增强均热板的机械强度。不仅可以在内部压力小于外部大气压时(真空时)提供支撑，防止均热板在大气压下被压扁，同时还可以在内部压力大于外部大气压时(高温下工作时)保持上下铜板之间的间距，防止均热板发生膨胀变形。
在传统的均热板结构中，工质需要通过均热板的侧边从冷凝端返回到蒸发端，因此工质回流的路径较长，造成均热板效率低，易发生蒸发区干涸现象。而本均热板中采用的铜粉环直接连接蒸发端与冷凝端吸液芯，作为工质回流的路径，帮助工质从冷凝端返回到蒸发端。
该均热板的制造工序如下：(1)冲裁成型上下铜板，并进行清洗；将铜粉放置于上下铜板内表面，空出放置实心六角铜柱的位置，并用石墨模具固定，然后进行铜粉的烧结；(2)将铜粉放置于环形石墨模具中压实后进行超声波振动，振动频率为10kHz，烧结出铜粉环；(3)将实心六角铜柱与铜粉环放置于下铜板空出的位置，将排布好实心六角铜柱与铜粉环的上下铜板放置于石墨模具中固定，然后放置于高压烧结炉中，以氮气作为保护氛围，进行压力扩散焊，烧结过程中采用阶段性升温的方式，第一阶段以20℃/min的升温速度升到300℃，保温10min，然后以25℃/min的升温速度迅速升至800℃内保温2小时，最后冷却至室温；(4)在焊接好的抽气口位置钻出可放入抽气铜管的圆孔；在抽气口处放置铜管，并在辅助焊料的帮助下，通过高频焊接将铜管与均热板焊接在一起；(5)采用负压填充的方式，在低温抽真空后，将工质通过铜管填充至均热板本文选择的工质为去离子水；(6)灌装后，将铜管口压扁并焊接，确保均热板气密性；(7)最后对均热板进行热压和冷压，确保均热板的表面平整度。由于去离子水具有潜热高，表面张力大并且无毒性等优点，在本实施例中，选择去离子水为工质。
所述均热板中热量的传递主要有两个途径：一个是工质在蒸发端吸液芯吸收热量蒸发，并在冷凝端吸液芯释放热量冷凝，将热量从蒸发端带至冷凝端，这也是均热板相变传热工作的途径；另一个是由于支撑柱的存在，热量可通过连接上下铜板的实心铜柱自下往上传递。
在加热功率为60至300W时，在上表面有效冷凝面积内，均热板上表面的温差约为1℃，说明本实施例的均热板冷凝端的温度分布非常均匀。在加热面积为1×1m2时，均热板的热阻约为0.9K/W。
所述散热器包括基板、热管和散热翅片，所述散热翅片相互平行并垂直于水平面，所述热管的蒸发端表面压出平面，并嵌于基板部分的表面。所述热管选择叉排布置，参阅图4，其外形特征为NACA0018翼型，NACA0018翼型截面积较大的一端朝向冷却风扇，NACA0018截面积较小的一端远离冷却风扇。
所述散热翅片的横截面为对称的纺锤状，所述散热翅片朝向冷却风扇的边缘为圆齿状，散热翅片背向冷却风扇的边缘为锯齿状。采用连续CO2激光器对散热翅片进行表面处理：(1)所述激光器输出发散角小于5mrad的波长10.6μm的多模光束，由焦距300mm的GaAs透镜聚焦为直径约2mm的光斑，所述光斑投射至所述散热翅片的表面形成间隔设置的凹坑；(2)在惰性气体的保护下，经过步骤(1)处理后的散热翅片表面涂覆陶瓷颗粒复合涂层；(3)所述激光器输出发散角小于5mrad的波长10.6μm的多模光束，由焦距300mm的GaAs透镜聚焦为直径约5mm的光斑，所述光斑投射至所述散热翅片的表面进行激光扫描。
经过激光表面熔覆处理后，颗粒状的陶瓷嵌套于散热翅片的表面形成凸起，经过步骤(1)处理后散热翅片的表面形成凹陷，因此散热翅片的表面凹凸不平，粗糙度显著增加。冷却气体经过时在散热翅片的表面形成湍流，增加风阻的同时提高了散热量。在风速相同的情况下，相比于边缘以及表面平滑的散热翅片，朝向冷却风扇的边缘为圆齿状，背向冷却风扇的边缘为锯齿状，表面为波浪状的散热翅片的噪声可降低6～8dB。
所述冷却风扇相对于散热器居中。所述冷却风扇包括叶片、轮毂、液压杆、控制器和包围叶片起保护作用的框架。所述叶片表面涂覆有硅酸钠薄膜，减低叶片阻力。所述框架包括外框架和内框架，所述叶片和轮毂安装于外框架内，所述内框架相对于散热器固定。所述外框架与内框架间设有柔性波纹管，所述柔性波纹管的一端设于所述外框架相对于内框架的一侧，所述柔性波纹管的另一端设于所述内框架相对于外框架的一侧，使得所述柔性波纹管于外框架与内框架间形成风道。所述液压杆的一端可转动地铰接于所述外框架相对于内框架的一侧，另一端则可转动地铰接于所述内框架相对于外框架的一侧。所述控制器控制所述液压杆的延伸、压缩和转动。所述液压杆可沿轴向移动外框架，调整散热器与冷却风扇之间的轴向间距，沿轴向调整散热器与叶片位置后，轮毂位置的最高温度下降，且散热器内空气温度沿半径方向分布较为均匀。转动液压杆，外框架可相对于散热器平行沿不同方向移动，根据散热器的热量分布情况局部加大散热器具体某一部分的风量，促进其散热。
沿轴向调整散热器与叶片至合适距离后，轮毂位置的最高温度由原来的95.4℃下降至86.6℃。
实施例四
240VDC高压直流供电系统，包括散热模块，所述散热模块包括冷却风扇、散热器和均热板。所述冷却风扇安装于散热器一侧，所述均热板安装于散热器的下方。
参阅图1和图2，所述均热板包括上铜板、下铜板、上铜粉烧结层、下铜粉烧结层、实心六角铜柱和铜粉环。所述下铜板的厚度小于上铜板，使得下铜板可减少热源至工质的热阻，而上铜板起支撑作用。上铜粉烧结层烧结于上铜板的下表面，作为均热板的蒸发端吸液芯。下铜粉烧结层烧结于下铜板的上表面，作为均热板的冷凝端吸液芯。多个所述实心六角铜柱于下铜板上间隔排列，相邻两个实心六角铜柱之间通过铜条连接，形成六角形形状。所述实心六角铜柱一端焊接至上铜板，另一端焊接至下铜板。所述铜粉环包裹实心六角铜柱，分别连接蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯。
所述均热板制造工艺简单，成本低，同时还具有非常好的导热性和优异的抗干涸性能。采用铜粉环套嵌实心六角铜柱的方式作为支撑柱，增强了均热板的机械强度，同时铜粉环与蒸发端及冷凝端吸液芯相接触，形成工质回流的路径。
与相关均热板相比，实心六角铜柱增强均热板的机械强度。与单独使用实心六角铜柱相比，多个实心六角铜柱相互连接形成的六角形形状结构进一步增强均热板的机械强度。不仅可以在内部压力小于外部大气压时(真空时)提供支撑，防止均热板在大气压下被压扁，同时还可以在内部压力大于外部大气压时(高温下工作时)保持上下铜板之间的间距，防止均热板发生膨胀变形。
在传统的均热板结构中，工质需要通过均热板的侧边从冷凝端返回到蒸发端，因此工质回流的路径较长，造成均热板效率低，易发生蒸发区干涸现象。而本均热板中采用的铜粉环直接连接蒸发端与冷凝端吸液芯，作为工质回流的路径，帮助工质从冷凝端返回到蒸发端。
该均热板的制造工序如下：(1)冲裁成型上下铜板，并进行清洗；将铜粉放置于上下铜板内表面，空出放置实心六角铜柱的位置，并用石墨模具固定，然后进行铜粉的烧结；(2)将铜粉放置于环形石墨模具中压实后进行超声波振动，振动频率为10kHz，烧结出铜粉环；(3)将实心六角铜柱与铜粉环放置于下铜板空出的位置，将排布好实心六角铜柱与铜粉环的上下铜板放置于石墨模具中固定，然后放置于高压烧结炉中，以氮气作为保护氛围，进行压力扩散焊，烧结过程中采用阶段性升温的方式，第一阶段以20℃/min的升温速度升到300℃，保温10min，然后以25℃/min的升温速度迅速升至800℃内保温2小时，最后冷却至室温；(4)在焊接好的抽气口位置钻出可放入抽气铜管的圆孔；在抽气口处放置铜管，并在辅助焊料的帮助下，通过高频焊接将铜管与均热板焊接在一起；(5)采用负压填充的方式，在低温抽真空后，将工质通过铜管填充至均热板本文选择的工质为去离子水；(6)灌装后，将铜管口压扁并焊接，确保均热板气密性；(7)最后对均热板进行热压和冷压，确保均热板的表面平整度。由于去离子水具有潜热高，表面张力大并且无毒性等优点，在本实施例中，选择去离子水为工质。
所述均热板中热量的传递主要有两个途径：一个是工质在蒸发端吸液芯吸收热量蒸发，并在冷凝端吸液芯释放热量冷凝，将热量从蒸发端带至冷凝端，这也是均热板相变传热工作的途径；另一个是由于支撑柱的存在，热量可通过连接上下铜板的实心铜柱自下往上传递。
在加热功率为60至300W时，在上表面有效冷凝面积内，均热板上表面的温差约为1℃，说明本实施例的均热板冷凝端的温度分布非常均匀。在加热面积为1×1m2时，均热板的热阻约为0.9K/W。
所述散热器包括基板、热管和散热翅片，所述散热翅片相互平行并垂直于水平面，所述热管的蒸发端表面压出平面，并嵌于基板部分的表面。所述热管选择叉排布置，参阅图4，其外形特征为NACA0018翼型，NACA0018翼型截面积较大的一端朝向冷却风扇，NACA0018截面积较小的一端远离冷却风扇。
所述散热翅片的横截面为对称的纺锤状，所述散热翅片的边缘为锯齿状。采用连续CO2激光器对散热翅片进行表面处理：(1)所述激光器输出发散角小于5mrad的波长10.6μm的多模光束，由焦距300mm的GaAs透镜聚焦为直径约2mm的光斑，所述光斑投射至所述散热翅片的表面形成间隔设置的凹坑；(2)在惰性气体的保护下，经过步骤(1)处理后的散热翅片表面涂覆陶瓷颗粒复合涂层；(3)所述激光器输出发散角小于5mrad的波长10.6μm的多模光束，由焦距300mm的GaAs透镜聚焦为直径约5mm的光斑，所述光斑投射至所述散热翅片的表面进行激光扫描。
经过激光表面熔覆处理后，颗粒状的陶瓷嵌套于散热翅片的表面形成凸起，经过步骤(1)处理后散热翅片的表面形成凹陷，因此散热翅片的表面凹凸不平，粗糙度显著增加。冷却气体经过时在散热翅片的表面形成湍流，增加风阻的同时提高了散热量。在风速相同的情况下，相比于边缘以及表面平滑的散热翅片，边缘为锯齿状且经过机关给表面处理的散热翅片的噪声可降低4～5dB。
所述冷却风扇相对于散热器居中。所述冷却风扇包括叶片、轮毂、液压杆、控制器和包围叶片起保护作用的框架。所述叶片表面涂覆有硅酸钠薄膜，减低叶片阻力。所述框架包括外框架和内框架，所述叶片和轮毂安装于外框架内，所述内框架相对于散热器固定。所述外框架与内框架间设有柔性波纹管，所述柔性波纹管的一端设于所述外框架相对于内框架的一侧，所述柔性波纹管的另一端设于所述内框架相对于外框架的一侧，使得所述柔性波纹管于外框架与内框架间形成风道。所述液压杆的一端可转动地铰接于所述外框架相对于内框架的一侧，另一端则可转动地铰接于所述内框架相对于外框架的一侧。所述控制器控制所述液压杆的延伸、压缩和转动。所述液压杆可沿轴向移动外框架，调整散热器与冷却风扇之间的轴向间距，沿轴向调整散热器与叶片位置后，轮毂位置的最高温度下降，且散热器内空气温度沿半径方向分布较为均匀。转动液压杆，外框架可相对于散热器平行沿不同方向移动，根据散热器的热量分布情况局部加大散热器具体某一部分的风量，促进其散热。
沿轴向调整散热器与叶片至合适距离后，轮毂位置的最高温度由原来的97.1℃下降至88.5℃。
实施例五
240VDC高压直流供电系统，包括散热模块，所述散热模块包括冷却风扇、散热器和均热板。所述冷却风扇安装于散热器一侧，所述均热板安装于散热器的下方。
参阅图1和图2，所述均热板包括上铜板、下铜板、上铜粉烧结层、下铜粉烧结层、实心六角铜柱和铜粉环。所述下铜板的厚度小于上铜板，使得下铜板可减少热源至工质的热阻，而上铜板起支撑作用。上铜粉烧结层烧结于上铜板的下表面，作为均热板的蒸发端吸液芯。下铜粉烧结层烧结于下铜板的上表面，作为均热板的冷凝端吸液芯。多个所述实心六角铜柱于下铜板上间隔排列，相邻两个实心六角铜柱之间通过铜条连接，形成六角形形状。所述实心六角铜柱一端焊接至上铜板，另一端焊接至下铜板。所述铜粉环包裹实心六角铜柱，分别连接蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯。
所述均热板制造工艺简单，成本低，同时还具有非常好的导热性和优异的抗干涸性能。采用铜粉环套嵌实心六角铜柱的方式作为支撑柱，增强了均热板的机械强度，同时铜粉环与蒸发端及冷凝端吸液芯相接触，形成工质回流的路径。
与相关均热板相比，实心六角铜柱增强均热板的机械强度。与单独使用实心六角铜柱相比，多个实心六角铜柱相互连接形成的六角形形状结构进一步增强均热板的机械强度。不仅可以在内部压力小于外部大气压时(真空时)提供支撑，防止均热板在大气压下被压扁，同时还可以在内部压力大于外部大气压时(高温下工作时)保持上下铜板之间的间距，防止均热板发生膨胀变形。
在传统的均热板结构中，工质需要通过均热板的侧边从冷凝端返回到蒸发端，因此工质回流的路径较长，造成均热板效率低，易发生蒸发区干涸现象。而本均热板中采用的铜粉环直接连接蒸发端与冷凝端吸液芯，作为工质回流的路径，帮助工质从冷凝端返回到蒸发端。
该均热板的制造工序如下：(1)冲裁成型上下铜板，并进行清洗；将铜粉放置于上下铜板内表面，空出放置实心六角铜柱的位置，并用石墨模具固定，然后进行铜粉的烧结；(2)将铜粉放置于环形石墨模具中压实后进行超声波振动，振动频率为10kHz，烧结出铜粉环；(3)将实心六角铜柱与铜粉环放置于下铜板空出的位置，将排布好实心六角铜柱与铜粉环的上下铜板放置于石墨模具中固定，然后放置于高压烧结炉中，以氮气作为保护氛围，进行压力扩散焊，烧结过程中采用阶段性升温的方式，第一阶段以20℃/min的升温速度升到300℃，保温10min，然后以25℃/min的升温速度迅速升至800℃内保温2小时，最后冷却至室温；(4)在焊接好的抽气口位置钻出可放入抽气铜管的圆孔；在抽气口处放置铜管，并在辅助焊料的帮助下，通过高频焊接将铜管与均热板焊接在一起；(5)采用负压填充的方式，在低温抽真空后，将工质通过铜管填充至均热板本文选择的工质为去离子水；(6)灌装后，将铜管口压扁并焊接，确保均热板气密性；(7)最后对均热板进行热压和冷压，确保均热板的表面平整度。由于去离子水具有潜热高，表面张力大并且无毒性等优点，在本实施例中，选择去离子水为工质。
所述均热板中热量的传递主要有两个途径：一个是工质在蒸发端吸液芯吸收热量蒸发，并在冷凝端吸液芯释放热量冷凝，将热量从蒸发端带至冷凝端，这也是均热板相变传热工作的途径；另一个是由于支撑柱的存在，热量可通过连接上下铜板的实心铜柱自下往上传递。
在加热功率为60至300W时，在上表面有效冷凝面积内，均热板上表面的温差约为1℃，说明本实施例的均热板冷凝端的温度分布非常均匀。在加热面积为1×1m2时，均热板的热阻约为0.9K/W。
所述散热器包括基板、热管和散热翅片，所述散热翅片相互平行并垂直于水平面，所述热管的蒸发端表面压出平面，并嵌于基板部分的表面。所述热管选择叉排布置，参阅图4，其外形特征为NACA0018翼型，NACA0018翼型截面积较大的一端朝向冷却风扇，NACA0018截面积较小的一端远离冷却风扇。
所述散热翅片的横截面为对称的纺锤状，所述散热翅片的边缘为圆齿状。采用连续CO2激光器对散热翅片进行表面处理：(1)所述激光器输出发散角小于5mrad的波长10.6μm的多模光束，由焦距300mm的GaAs透镜聚焦为直径约2mm的光斑，所述光斑投射至所述散热翅片的表面形成间隔设置的凹坑；(2)在惰性气体的保护下，经过步骤(1)处理后的散热翅片表面涂覆陶瓷颗粒复合涂层；(3)所述激光器输出发散角小于5mrad的波长10.6μm的多模光束，由焦距300mm的GaAs透镜聚焦为直径约5mm的光斑，所述光斑投射至所述散热翅片的表面进行激光扫描。
经过激光表面熔覆处理后，颗粒状的陶瓷嵌套于散热翅片的表面形成凸起，经过步骤(1)处理后散热翅片的表面形成凹陷，因此散热翅片的表面凹凸不平，粗糙度显著增加。冷却气体经过时在散热翅片的表面形成湍流，增加风阻的同时提高了散热量。在风速相同的情况下，相比于边缘平整以及表面平滑的散热翅片，边缘为圆齿状且经过激光表面处理的散热翅片的噪声可降低5～6dB。
所述冷却风扇相对于散热器居中。所述冷却风扇包括叶片、轮毂、液压杆、控制器和包围叶片起保护作用的框架。所述叶片表面涂覆有硅酸钠薄膜，减低叶片阻力。所述框架包括外框架和内框架，所述叶片和轮毂安装于外框架内，所述内框架相对于散热器固定。所述外框架与内框架间设有柔性波纹管，所述柔性波纹管的一端设于所述外框架相对于内框架的一侧，所述柔性波纹管的另一端设于所述内框架相对于外框架的一侧，使得所述柔性波纹管于外框架与内框架间形成风道。所述液压杆的一端可转动地铰接于所述外框架相对于内框架的一侧，另一端则可转动地铰接于所述内框架相对于外框架的一侧。所述控制器控制所述液压杆的延伸、压缩和转动。所述液压杆可沿轴向移动外框架，调整散热器与冷却风扇之间的轴向间距，沿轴向调整散热器与叶片位置后，轮毂位置的最高温度下降，且散热器内空气温度沿半径方向分布较为均匀。转动液压杆，外框架可相对于散热器平行沿不同方向移动，根据散热器的热量分布情况局部加大散热器具体某一部分的风量，促进其散热。
沿轴向调整散热器与叶片至合适距离后，轮毂位置的最高温度由原来的96.4℃下降至87.9℃。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (2)
1.240VDC高压直流供电系统，其特征在于，包括散热模块，所述散热模块包括冷却风扇、散热器和均热板；所述冷却风扇安装于散热器一侧，所述均热板安装于散热器的下方；
所述均热板包括上铜板、下铜板、上铜粉烧结层、下铜粉烧结层、实心六角铜柱和铜粉环，上铜粉烧结层烧结于上铜板的下表面，作为均热板的蒸发端吸液芯，下铜粉烧结层烧结于下铜板的上表面，作为均热板的冷凝端吸液芯，多个所述实心六角铜柱于下铜板上间隔排列，相邻两个实心六角铜柱之间通过铜条连接，形成六角形形状，所述实心六角铜柱一端焊接至上铜板，另一端焊接至下铜板，所述铜粉环包裹实心六角铜柱，分别连接蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯；
所述均热板由以下工序制造而成：(1)冲裁成型上下铜板，并进行清洗；将铜粉放置于上下铜板内表面，空出放置实心六角铜柱的位置，并用石墨模具固定，然后进行铜粉的烧结；(2)将铜粉放置于环形石墨模具中压实后进行超声波振动，振动频率为10kHz，烧结出铜粉环；(3)将实心六角铜柱与铜粉环放置于下铜板空出的位置，将排布好实心六角铜柱与铜粉环的上下铜板放置于石墨模具中固定，然后放置于高压烧结炉中，以氮气作为保护氛围，进行压力扩散焊，烧结过程中采用阶段性升温的方式，第一阶段以20℃/min的升温速度升到300℃，保温10min，然后以25℃/min的升温速度迅速升至800℃内保温2小时，最后冷却至室温；(4)在焊接好的抽气口位置钻出可放入抽气铜管的圆孔；在抽气口处放置铜管，并在辅助焊料的帮助下，通过高频焊接将铜管与均热板焊接在一起；(5)采用负压填充的方式，在低温抽真空后，将工质通过铜管填充至均热板；(6)灌装后，将铜管口压扁并焊接，确保均热板气密性；(7)最后对均热板进行热压和冷压，确保均热板的表面平整度；
所述散热器包括基板、热管和散热翅片，所述散热翅片相互平行并垂直于水平面，所述热管的蒸发端表面压出平面，并嵌于基板部分的表面；所述热管选择叉排布置，其外形特征为NACA0018翼型，NACA0018翼型截面积较大的一端朝向冷却风扇，NACA0018截面积较小的一端远离冷却风扇；
所述散热翅片的横截面为对称的纺锤状，所述散热翅片朝向冷却风扇的边缘为圆齿状，散热翅片背向冷却风扇的边缘为锯齿状；散热翅片经过以下激光表面处理：(1)所述激光器输出发散角小于5mrad的波长10.6μm的多模光束，由焦距300mm的GaAs透镜聚焦为直径约2mm的光斑，所述光斑投射至所述散热翅片的表面形成间隔设置的凹坑；(2)在惰性气体的保护下，经过步骤(1)处理后的散热翅片表面涂覆陶瓷颗粒复合涂层；(3)所述激光器输出发散角小于5mrad的波长10.6μm的多模光束，由焦距300mm的GaAs透镜聚焦为直径约5mm的光斑，所述光斑投射至所述散热翅片的表面进行激光扫描。
2.根据权利要求1所述的240VDC高压直流供电系统，其特征在于，所述冷却风扇包括叶片、轮毂、液压杆、控制器和包围叶片起保护作用的框架；所述叶片表面涂覆有硅酸钠薄膜；所述框架包括外框架和内框架，所述叶片和轮毂安装于外框架内，所述内框架相对于散热器固定，所述外框架与内框架间设有柔性波纹管，所述柔性波纹管的一端设于所述外框架相对于内框架的一侧，所述柔性波纹管的另一端设于所述内框架相对于外框架的一侧，使得所述柔性波纹管于外框架与内框架间形成风道，所述液压杆的一端可转动地铰接于所述外框架相对于内框架的一侧，另一端则可转动地铰接于所述内框架相对于外框架的一侧，所述控制器控制所述液压杆的延伸、压缩和转动，所述液压杆可沿轴向移动外框架，转动液压杆，外框架可相对于散热器平行沿不同方向移动；所述散热翅片的边缘为圆齿状或锯齿状。
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