CN106163214A - 电气单元及其散热组件 - Google Patents

Abstract

公开了一种散热组件以及包含这种散热组件的电气单元。所述散热组件包括：承载框架，其承载着电气单元的电元件，并且形成有一或多个固定部位，所述固定部位中形成有轴向延伸的插槽；散热板件，其形成有与所述固定部位中的插槽轴向对正的配合孔；以及将承载框架与散热板件组装在一起的紧固衬套，其包括本体段和固定段，并且在其内形成有轴向贯通孔，所述本体段插入所述插槽中，所述固定段插入并干涉配合在所述配合孔中。

Description

电气单元及其散热组件

技术领域

本申请涉及一种电气单元中的散热组件以及包含这种散热组件的电气单元。

背景技术

电气单元通常具有承载着电元件的塑料框架，该塑料框架常被安装到导热的金属板件上，以实现框架的散热等功能。

现有技术中，有各种方式将塑料框架常安装到金属板件。例如，根据一种现有技术，在塑料框架中镶嵌注塑垫圈，并且在金属板件上形成铆接突起，将铆接突起穿过垫圈，再将铆接突起变形而实现铆接。这种技术的缺点在于，在塑料框架中镶嵌注塑垫圈以及在金属板件上形成铆接结构导致加工复杂，铆接工具的操作需要有较大空间，需要额外的固定结构将金属板件固定到其它部件。

根据另一种现有技术，在金属板中加工出孔，在塑料框架上形成倒钩，将倒钩从一侧穿过金属板中的孔，使得钩头从另一侧露出并钩挂在金属板上。这种技术的缺点在于，倒钩的固定不牢固，倒钩穿过金属板会影响金属板向其它元件的安装，需要额外的固定结构将金属板件固定到其它部件。

根据另一种现有技术，在金属板中加工出孔，在塑料框架上形成销，所述销插入所述孔中以产生干涉配合，由此产生将塑料框架固定于金属板件的夹持力。这种技术的缺点在于，要精确地控制塑料框架与金属板件之间的干涉配合，配合精度影响二者之间的夹持力，尤其是在存在多个固定点的情况下，此外，需要额外的固定结构/区域将金属板件固定到其它部件。

发明内容

本申请旨在提供一种用于电气单元中的散热组件，其中，电气单元的框架容易被固定到散热板件上。

为此，根据本申请的一个方面，提供了一种电气单元中的散热组件，其包括：承载框架，其承载着电气单元的电元件，并且形成有一或多个固定部位，所述固定部位中形成有轴向延伸的插槽；散热板件，其形成有与所述固定部位中的插槽轴向对正的配合孔；以及将承载框架与散热板件组装在一起的紧固衬套，其包括本体段和固定段，并且在其内形成有轴向贯通孔，所述本体段插入所述插槽中，所述固定段插入并干涉配合在所述配合孔中。

根据一种可行实施方式，所述紧固衬套还包括法兰部分，所述法兰部分与固定段位于本体段的轴向相反两侧，所述固定部位的至少一部分沿轴向被夹持在所述法兰部分与所述散热板件之间。

根据一种可行实施方式，所述固定段的径向尺寸小于所述本体段，由此在所述固定段和所述本体段之间形成朝向所述散热板件的衬套台阶。

根据一种可行实施方式，所述固定部位沿轴向被夹持在所述法兰部分与所述散热板件之间的部分具有轴向压缩变形能力。

根据一种可行实施方式，所述轴向压缩变形能力由所述固定部位的底面上形成的多个向下的突起提供。

根据一种可行实施方式，所述插槽包括大径插槽段和小径插槽段，所述法兰部分安置在所述大径插槽段中，所述本体段插入所述小径插槽段中，所述大径插槽段和小径插槽段之间形成背对所述散热板件的插槽台阶，所述法兰部分推抵于所述插槽台阶。

根据一种可行实施方式，所述插槽、尤其是所述小径插槽段中形成有多个径向向内突出的脊，所述脊在所述本体段插入所述插槽、尤其是所述小径插槽段中时被所述本体段径向压缩。

根据一种可行实施方式，所述固定部位的底面上形成有向下突出的突环，所述散热板件在与突环对应的位置上形成有沉槽，用于在其内容置相应的突环。

根据一种可行实施方式，所述散热组件还包括散热器，所述承载框架和散热板件通过穿过所述紧固衬套的贯通孔的紧固件而组装在所述散热器上。

根据本申请的另一个方面，提供了一种电气单元，尤其是电动车辆的电力电子控制单元中的DC/AC逆变器或DC/DC转换器，其包括前面描述的散热组件。

根据本申请，电气单元的承载框架和散热板件的制造和组装可以简化。

附图说明

下面将根据具体实施方式并且结合附图来更彻底地理解并认识本申请的上述和其它方面，在附图中：

图1是本申请的电气单元的散热组件的分解透视图；

图2是本申请的散热组件的局部剖视图；

图3是本申请的散热组件进一步向其它元件上安装后的局部剖视图；

图4是本申请的散热组件中的紧固衬套的剖视图；

图5是本申请的散热组件中的塑料框架的固定部位从上方所作的透视图；

图6是图5中的固定部分从下方所作的透视图。

具体实施方式

现在参照附图来描述本申请的一些实施方式。应当注意的是，附图仅为示意性的，并非按比例绘制的。还应注意的是，在本申请中对方位的描述基于附图中所示的方位，但根据具体的应用，各个部件可以具有各种可行方位。

图1示出了本申请的一种电气单元的散热组件。根据一种可行应用，该电气单元为电动车辆的电力电子控制单元(PEU)中的DC/AC逆变器或DC/DC转换器。

所述电气单元包括承载框架1，其由绝缘材料例如塑料制成为一体的形式，并且在其上侧装有电气单元的各种电元件。由于在电气单元工作时，其电元件会发热，因此要经承载框架1将一部分热量散发出去。为此，在承载框架1的下侧固定一个散热板件2。所述散热板件2优选由导热性好的金属、例如铜制成，大致呈平板状，具有平坦的上下表面以及与承载框架1大致对应的外轮廓。散热板件2的上表面贴合于承载框架1的基本上平坦的底面，下表面用于安装到散热器或其它部件的主表面上。

承载框架1通过多个紧固衬套3而固定到散热板件2，以形成散热组件。紧固衬套3穿过承载框架1上一体形成的固定部位4固定到散热板件2。固定部位4的数量为一或多个。在图示的例子中，这些固定部位4沿着承载框架1的两个相反纵向边缘均布。

紧固衬套3是由硬质材料、例如钢制成的一体元件。如图2、4所示，紧固衬套3包括：顶部法兰部分3a；由法兰部分3a沿轴向向下延伸的本体段3b，其外周为大致圆柱形，本体段3b的下端边缘形成倒角或圆角；以及由本体段3b的下端沿轴向向下延伸的减径固定段3c，其外周为大致圆锥形(如图中所示)或圆柱形(未示出)。贯通孔3d沿轴向贯穿整个紧固衬套3。固定段3c的外周尺寸小于本体段3b的外周尺寸，由此在本体段3b的下端与固定段3c的上端之间形成朝向下方的衬套台阶3e。在固定段3c为圆锥形的情况下，固定段3c呈沿着轴向向下逐渐变细的形状。固定段3c的末端(下端)形成倒角或圆角。法兰部分3a的上下表面以及衬套台阶3e都大致垂直于紧固衬套3的中心轴线。

如图2、5、6所示，承载框架1的固定部位4部分地由承载框架1的本体部分侧向向外突出。固定部位4中形成有上下贯通的插槽，该插槽包括位于固定部位4的上部中的优选为大致圆柱形的上部大径插槽段4a和位于固定部位4的下部中的优选为大致圆柱形的下部小径插槽段4b，二者大致同轴且二者之间产生了朝向上侧的插槽台阶4c。此外，限定下部小径插槽段4b的内周壁4d上形成有三个或更多个径向向内突伸的脊4e。这些脊4e优选围绕插槽的中心轴线均布。每个脊4e的朝向插槽的中心轴线突伸的末端形成尖部。

此外，固定部位4的下部底端围绕小径插槽段4b的下端部分形成相对于承载框架1的底面向下突出的突环4f。在突环4f的底面上，形成有三个或更多个向下的突起4g。这些突起4g优选围绕插槽的中心轴线均布，并且在受到一定的轴向压力时，能够发生轴向压缩变形。

如图1、2所示，散热板件2的上表面在与承载框架上的固定部位4对应的位置上形成有沉槽2a，用于在其内容置相应的突环4f。此外，在与固定部位4中的插槽对应的位置，散热板件2形成有与固定段3c形状和尺寸对应的圆锥形或圆柱形的配合孔2b。

如图2所示，并且参照图1、4-6，为将承载框架1固定到散热板件2上，首先，将承载框架1的各固定部位4的突环4f插入散热板件2的相应沉槽2a中，使得突起4g推抵于沉槽2a的槽底。这样，很容易就将承载框架1相对于散热板件2初步定位。在这种状态下，散热板件2中的配合孔2b与承载框架1中的插槽(大径插槽段4a和小径插槽段4b)对正。在这一点上，可以理解，由突环4f和相应沉槽2a提供的承载框架1与散热板件2之间的初步定位结构可以替换为其它任何适宜形式的定位结构，甚至可以取消。

然后，将各紧固衬套3压入承载框架1中的相应固定部位4的插槽中，使得紧固衬套3的固定段3c插入到散热板件2中的配合孔2b中。此时，紧固衬套3的法兰部分3a位于固定部位4的大径插槽段4a中，本体段3b位于固定部位4的小径插槽段4b中，固定部位4的下部被轴向夹持在法兰部分3a与散热板件2之间。这样，就通过紧固衬套3将承载框架1固定到了散热板件2上，由此形成了图2所示的预组装的散热组件。

为了实现紧固衬套3与承载框架1以及散热板件2之间的适当配合，紧固衬套3的一些尺寸被限定。

首先，法兰部分3a的外径小于大径插槽段4a的内径，以使得法兰部分3a能够容置于大径插槽段4a中。

此外，本体段3b的外径略小于小径插槽段4b的内径，但略大于小径插槽段4b中的各脊4e的末端限定的圆的直径。在将本体段3b插入小径插槽段4b中时，各脊4e可被略微径向压缩。这样，不但可以实现紧固衬套3对固定部位4的径向固定，而且还能通过各脊4e的不同压缩程度弥补固定部位4中的插槽与配合孔2b之间的失配，即二者轴线的不重合。这种失配可能是在承载框架1和散热板件2的加工过程中产生的。由于可压缩的脊4e的补偿作用，即使某些固定部位4中的插槽与配合孔2b之间存在失配，也能够在全部固定部位4处将承载框架1固定在散热板件2上。

此外，固定段3c的外径略大于配合孔2b的内径，以使得二者之间产生干涉配合，由此，将紧固衬套3固定在散热板件2上。

根据一种优选实施方式，在轴向上，本体段3b的高度略小于固定部位4下部的高度(从插槽台阶4c到突起4g最下端)，且突环4f和突起4g的高度之和略大于沉槽2a的深度，以使得，在仅利用紧固衬套3将承载框架1与散热板件2初步组装在一起而没有进一步的轴向力将紧固衬套3向散热板件2推压的状态下，突起4g被推抵于沉槽2a的槽底，而衬套台阶3e与沉槽2a的槽底之间、承载框架1的底面与散热板件2的上表面之间都存在一定的间隙。当然，在承载框架1的材料具有一定的可压缩性时，承载框架1的底面与散热板件2的上表面之间的间隙可以小于衬套台阶3e与沉槽2a的槽底之间的间隙，甚至承载框架1的底面与散热板件2的上表面之间不存在间隙。

在如上述方式形成图2所示的预组装的散热组件后，该预组装的散热组件可以被进一步安装到散热器或其它具有散热功能的部件上。例如，如图3所示，散热组件通过螺钉6等紧固件安装到散热器的冷却板5上。该冷却板5优选由散热性能好的材料、例如铝制成，并且可以带有有助于散热的结构(例如翅片等)，并且可以配备有主动冷却的器件(例如风扇等)。各螺钉6穿过相应的紧固衬套3中的贯通孔3d，并且通过螺纹配合而紧固到冷却板5。在利用螺钉6紧固的过程中，螺钉6会向紧固衬套3施加逐渐增大的轴向力。借助于这个轴向力的作用，紧固衬套3将固定部位4的下部轴向压缩，使得突起4g轴向压缩变形，最终衬套台阶3e压紧到沉槽2a的槽底上，而承载框架1的底面与散热板件2的上表面贴紧，散热板件2的下表面与冷却板5的上表面贴紧。这样，就形成了最终的散热组件。在最终的散热组件中，通过紧固衬套3和穿过它们的紧固件实现了承载框架1、散热板件2、散热器之间的牢固装配，并且在它们之间实现高效导热的紧密贴合。

根据一种可选实施方式，螺钉6的外螺纹的轴向和径向尺寸可以设置成使得，随着螺钉6旋入紧固衬套3的贯通孔3d，紧固衬套3的本体段3b和/或固定段3c被径向向外略微撑开，以加强紧固衬套3对承载框架1和/或散热板件2的固定作用。

根据本申请，由于在承载框架1的固定部位4处，利用紧固衬套3实现了承载框架1与散热板件2之间的固定，并且紧固衬套3本身又提供了对承载框架1和散热板件2形成的预组装的散热组件进行进一步组装的位置，因此，不再需要额外提供空间来将预组装的散热组件安装到其它部件上。这样，简化了散热组件(预组装的和最终的)的结构以及加工和安装过程。

此外，由于固定部位4中形成了可径向压缩变形的脊4e，以适应于承载框架1与散热板件2的装配位置之间的失配。因此，对承载框架1和散热板件2的加工精度要求可以降低，从而降低散热组件的成本。

此外，利用紧固件在固定部位4将承载框架1和散热板件2紧固到散热器上，实现了承载框架1和散热板件2之间的紧固和紧密贴合以及散热板件2与散热器之间的紧固和紧密贴合。这样，就以简单的方式实现了高效组装和散热。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种电气单元中的散热组件，包括：

承载框架(1)，其承载着电气单元的电元件，并且形成有一或多个固定部位(4)，所述固定部位中形成有轴向延伸的插槽；

散热板件(2)，其形成有与所述固定部位(4)中的插槽轴向对正的配合孔(2b)；以及

将承载框架(1)与散热板件(2)组装在一起的紧固衬套(3)，其包括本体段(3b)和固定段(3c)，并且在其内形成有轴向贯通孔(3d)，所述本体段(3b)插入所述插槽中，所述固定段(3c)插入并干涉配合在所述配合孔(2b)中。

2.如权利要求1所述的散热组件，其中，所述紧固衬套(3)还包括法兰部分(3a)，所述法兰部分(3a)与固定段(3c)位于本体段(3b)的轴向相反两侧，所述固定部位(4)的至少一部分沿轴向被夹持在所述法兰部分(3a)与所述散热板件(2)之间。

3.如权利要求2所述的散热组件，其中，所述固定段(3c)的径向尺寸小于所述本体段(3b)，由此在所述固定段(3c)和所述本体段(3b)之间形成朝向所述散热板件(2)的衬套台阶(3e)。

4.如权利要求2或3所述的散热组件，其中，所述固定部位(4)沿轴向被夹持在所述法兰部分(3a)与所述散热板件(2)之间的部分具有轴向压缩变形能力。

5.如权利要求4所述的散热组件，其中，所述轴向压缩变形能力由所述固定部位(4)的底面上形成的多个向下的突起(4g)提供。

6.如权利要求2至5中任一项所述的散热组件，其中，所述插槽包括大径插槽段(4a)和小径插槽段(4b)，所述法兰部分(3a)安置在所述大径插槽段(4a)中，所述本体段(3b)插入所述小径插槽段(4b)中，所述大径插槽段(4a)和小径插槽段(4b)之间形成背对所述散热板件(2)的插槽台阶(4c)，所述法兰部分(3a)推抵于所述插槽台阶(4c)。

7.如权利要求1-6中任一项所述的散热组件，其中，所述插槽、尤其是所述小径插槽段(4b)中形成有多个径向向内突出的脊(4e)，所述脊在所述本体段(3b)插入所述插槽、尤其是所述小径插槽段(4b)中时被所述本体段(3b)径向压缩。

8.如权利要求1-7中任一项所述的散热组件，其中，所述固定部位(4)的底面上形成有向下突出的突环(4f)，所述散热板件(2)在与突环(4f)对应的位置上形成有沉槽(2a)，用于在其内容置相应的突环(4f)。

9.如权利要求1-8中任一项所述的散热组件，还包括散热器，所述承载框架和散热板件(2)通过穿过所述紧固衬套(3)的贯通孔(3d)的紧固件而组装在所述散热器上。

10.一种电气单元，尤其是电动车辆的电力电子控制单元中的DC/AC逆变器或DC/DC转换器，其包括如权利要求1-9中任一项所述的散热组件。