CN111212546A - 一种双面冷却散热器结构组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双面冷却散热器结构组件，包括冷板组件，所述冷板组件上设有进水管和出水管，所述冷板组件包括层叠排列的多个冷板体，每个冷板体中设有散热水道且都并联连接在进水管和出水管之间，所述水道中设有散热翅片；还包括固定支架，所述固定支架上设有相对设置的固定挡板和调节挡板，所述冷板组件固定在所述固定挡板和调节挡板之间，所述冷板组件与调节挡板之间设有用于调节压紧程度的楔形滑块。与现有技术相比，本发明采用双面冷却散热器层叠式的散热结构，散热能力强，且扩展方便，具有简单可靠、小型紧凑、重量轻、安装方便、易于实现单电机、多电机同步工作等优点。

Description

一种双面冷却散热器结构组件

技术领域

本发明涉及散热设备技术领域，尤其是涉及一种双面冷却散热器结构组件。

背景技术

随着新能源汽车产业高功率、小型化发展趋势，功率模块也呈现高能量、小型化的趋势，更高功率密度的模块需要散热能力更强的散热器。当前的电机控制器散热器水道结构简单，且为单面散热，散热效率较低，多供单电机使用，当为多电机设计时，会增加模块的个数，由于水道为平面的单面散热结构，导致散热器的整体尺寸过大，已经不满足当前的高功率小型化的散热器散热需求。因此迫切需要设计出一款散热能力强，结构紧凑、易于扩展的散热器，以满足当前电机控制器高功率密度和高散热需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双面冷却散热器结构组件。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双面冷却散热器结构组件，包括冷板组件，所述冷板组件上设有进水管和出水管，所述冷板组件包括层叠排列的多个冷板体，每个冷板体中设有散热水道且都并联连接在进水管和出水管之间，所述水道中设有散热翅片；还包括固定支架，所述固定支架上设有相对设置的固定挡板和调节挡板，所述冷板组件固定在所述固定挡板和调节挡板之间，所述冷板组件与调节挡板之间设有用于调节压紧程度的楔形滑块。

优选的，所述冷板体包括相互配合连接的平板式冷板和槽式冷板，所述槽式冷板中设有与平板式冷板外轮廓形状相符的水道腔体，所述平板式冷板安装在所述水道腔体中；所述平板式冷板朝向水道腔体的一面设有第一散热翅片，另一面设有贯通的进、出水接头。

优选的，所述水道腔体的中部设有与所述第一散热翅片交错排列的第二散热翅片。

优选的，所述散热翅片具体为散热针翅。

优选的，所述平板式冷板和槽式冷板采用搅拌摩擦焊的方式连接。

优选的，所述多个冷板体包括位于最前侧的前冷板体和位于最后侧的后冷板体；所述后冷板体朝向冷板组件内部的一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的公接头，另一面封闭；所述前冷板体朝外的一面设有与水道腔体连通的进水管和出水管，另一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的母接头。

优选的，所述前冷板体和后冷板体之间设有至少一个中冷板体，所述中冷板体的一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的母接头，另一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的公接头。

优选的，所述调节挡板朝向冷板组件的一侧设有用于安装楔形滑块的楔形槽，所述楔形槽与楔形滑块的倾斜角度一致。

优选的，所述冷板体的四周设有圆柱孔，多个冷板体通过第一螺栓穿过圆柱孔固定连接。

优选的，所述冷板组件与楔形滑块之间设有平面挡板。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、双面冷却散热器层叠式的散热结构，散热能力强，且扩展方便，结构紧凑，易于实现单电机、多电机同步工作。

2、通过平板式冷板和槽式冷板错排的散热翅片结构使换热面积在相同的散热空间里增大了一倍，进一步增强了散热能力。

3、散热翅片结构与水冷板一体化的的设计结构，简化了散热器装配的步骤，降低了散热器装配的难度，且扩展方便。

4、每块平板式冷板作为水冷板，自带散热翅片结构，加强了水冷板的结构强度，降低了水冷板因太薄而受力变形的风险。

5、楔形滑块控制调节挡板的平面与冷板组件的平面接触的压紧程度，从而使冷板组件中被散热器件表面受到均匀的面力，可以在被散热器件不被压坏的基础上与冷板体表面良性接触散热。

6、冷板体采用搅拌摩擦焊的方式装配，具有操作简单、封闭方式可靠、良品率高、比真空钎焊的焊接参数更易控制的优点。

附图说明

图1是本发明双面冷却散热器结构组件的俯视图；

图2是本发明的后冷板体的主视图；

图3是图2中A-A方向的剖视图；

图4是本发明的后冷板体的俯视图；

图5是本发明的后冷板体的平板式冷板的主视图；

图6是本发明的后冷板体的平板式冷板的左视图；

图7是本发明的后冷板体的平板式冷板的俯视图；

图8是本发明的后冷板体的自带散热针翅的槽式冷板的主视图；

图9是本发明的后冷板体的自带散热针翅的槽式冷板的后视图；

图10是图9中B-B方向的剖视图；

图11是本发明的后冷板体的自带散热针翅的槽式冷板的俯视图；

图12是本发明的中冷板体的平板式冷板的主视图；

图13是本发明的中冷板体的平板式冷板的俯视图；

图14是本发明的中冷板体的平板式冷板的主视图；

图15是本发明的中冷板体的平板式冷板的俯视图；

图16是本发明的中冷板体的自带散热针翅的槽式冷板的主视图；

图17是图16中C-C方向的剖视图；

图18是本发明的中冷板体的自带散热针翅的槽式冷板的俯视图；

图19是本发明的前冷板体的平板式冷板的主视图；

图20是本发明的前冷板体的平板式冷板的俯视图；

图21是本发明的前冷板体的自带散热针翅的槽式冷板的主视图；

图22是图21中D-D方向的剖视图；

图23是本发明的前冷板体的自带散热针翅的槽式冷板的俯视图；

图24是本发明的前冷板体的自带散热针翅的槽式冷板的后视图；

图25是本发明的固定支架的俯视图；

图26是图25中E-E方向的剖视图；

图27是本发明的楔形滑块的主视图；

图28是本发明的楔形滑块的左视图；

图29是本发明的平面挡板的主视图；

图30是本发明的平面挡板的俯视图。

其中：1、第一螺栓，2、固定支架，2-1、固定挡板，2-2、楔形槽，2-3、调节挡板，3、第二螺栓，4、平面挡板，5、后冷板体，5-1、后冷板体平板式冷板，5-11、后冷板体平板式冷板散热针翅，5-12、后冷板体公接头，5-2、后冷板体槽式冷板，5-21、平面挡板安装限位块，5-22、后冷板体槽式冷板自带的散热针翅，5-23、冷板组件固定件，6、中冷板体，6-1、中冷板体平板式冷板，6-11、中冷板体平板式冷板散热针翅，6-12、母接头，6-13、O型圈安装槽，6-2、中冷板体槽式冷板，6-21、中冷板体槽式冷板自带的散热针翅，6-22、中冷板体公接头，7、前冷板体，7-1、前冷板体平板式冷板，7-2、前冷板体槽式冷板，7-21、进水管，7-22、出水管，7-23、前冷板体槽式冷板自带的散热针翅，8、第一螺母，9、功率模块，10、楔形滑块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，一种双面冷却散热器结构组件，包括冷板组件和固定支架2。冷板组件上设有进水管7-21和出水管7-22，冷板组件包括层叠排列的多个冷板体，每个冷板体中设有散热水道且都并联连接在进水管7-21和出水管7-22之间，水道中设有散热翅片。固定支架2上设有相对设置的固定挡板2-1和调节挡板2-3，冷板组件固定在固定挡板2-1和调节挡板2-3之间。其中固定挡板2-1的作用是在冷板组件安装时，冷板组件一侧的表面紧紧贴合该固定挡板2-1。冷板组件与调节挡板2-3之间设有用于调节压紧程度的楔形滑块10。

本实施例中，冷板组件与楔形滑块10之间设有平面挡板4。冷板组件的相邻两个冷板体之间放入被散热器件后，通过第一螺栓1进行自身预紧，再通过第二螺栓3固定在固定支架2上，通过平面挡板4配合楔形滑块10给冷板组件一侧的表面施加均匀的面力，压紧冷板组件。本实施中被散热器件为功率模块9。

冷板体包括相互配合连接的平板式冷板和槽式冷板。槽式冷板为水冷板，槽式冷板中设有与平板式冷板外轮廓形状相符的水道腔体，平板式冷板安装在水道腔体中。冷板组件中所有的槽式冷板内部水道腔体的结构一致。槽式冷板的四周设有圆柱孔，多个冷板体通过第一螺栓1穿过该圆柱孔固定连接。平板式冷板朝向水道腔体的一面设有第一散热翅片，另一面设有贯通的进、出水接头。本实施例中，平板式冷板和槽式冷板采用搅拌摩擦焊的方式连接，槽式冷板中设有2mm高的凸台，用于搅拌摩擦焊焊接定位。在凸台下方有3mm深的跑道型的水道腔体，在跑道型水道腔体中部设有第二散热翅片。第一散热翅片和第二散热翅片交错排列成翅片密度更大的散热体，且第一、第二散热翅片均为高3mm、直径1mm、间距1.2mm的Pin-Fin散热针翅，针式的散热翅片具有换热面积大，散热效果好的优点。另外，在水冷板薄板上自带散热翅片，加强了水冷板的结构强度，以免因水冷板太薄而受力变形，导致与功率模块9接触不良。

多个冷板体包括位于最前侧的前冷板体7和位于最后侧的后冷板体5，当只有一个被散热器件的时候，冷板组件只需要前冷板体7和后冷板体5两个冷板体。本实施例中，如图1所示，前冷板体7和后冷板体5之间设有2个中冷板体6，可以对3个功率模块9进行散热。

如图2～4所示，后冷板体5包括后冷板体平板式冷板5-1和后冷板体槽式冷板5-2，后冷板体5朝向冷板组件内部的一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的公接头，另一面封闭，具体结构如下。如图5～7所示，后冷板体平板式冷板5-1与槽式冷板相贴的一面设有后冷板体平板式冷板散热针翅5-11，另一面设有后冷板体公接头5-12。如图8～11所示，后冷板体槽式冷板5-2的水道腔体中自带散热针翅，后冷板体槽式冷板5-2的背面封闭且设有平面挡板安装限位块5-21和冷板组件固定件5-23。冷板组件固定件5-23为带孔的凸台状，用于将冷板组件固定于固定支架2上，其孔的设计大于螺栓公称直径1mm，方便吸收安装和制造带来的误差。

如图12、13所示，中冷板体6包括中冷板体平板式冷板6-1和中冷板体槽式冷板6-2，中冷板体6的一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的母接头6-12，另一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的公接头。如图14、15所示，中冷板体平板式冷板6-1与槽式冷板相贴的一面设有中冷板体平板式冷板散热针翅6-11，另一面设有母接头6-12，母接头6-12是圆柱凸台状，与公接头配合连接。如图16～18所示，中冷板体槽式冷板6-2的水道腔体中自带散热针翅，中冷板体槽式冷板6-2的背面设有与水道腔体连通的中冷板体公接头6-22。冷板结构的一致性方便了扩展为多电机控制器的应用。本实施例中，公接头为大头，母接头6-12为小头，所有的公接头与母接头6-12的尺寸设计一致，以保证水道流阻的均匀性。公、母接头6-12采用O型封闭圈径向封闭的结构设计，且所有的O型圈安装槽6-13全部设计在母接头6-12上。

如图19、20所示，前冷板体7包括前冷板体平板式冷板7-1和前冷板体槽式冷板7-2，前冷板体7朝外的一面设有与水道腔体连通的进水管7-21和出水管7-22，具体为长50mm的水管凸台，另一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的母接头6-12。进水管7-21和出水管7-22分别为整个冷板组件的入水口和出水口，水流通过进水管7-21流入，同时流向前冷板体7、中冷板体6、后冷板体5，所有冷却液全部从出水管7-22流出。前冷板体平板式冷板7-1的结构与中冷板体平板式冷板6-1的结构相同。如图21～24所示，前冷板体槽式冷板7-2朝向冷板组件内部的一面设有水道腔体，水道腔体中自带散热针翅，另一面设有进水管7-21、出水管7-22。

如图25、26所示，调节挡板2-3朝向冷板组件的一侧设有用于安装楔形滑块10的楔形槽2-2，楔形槽2-2与楔形滑块10的倾斜角度一致。楔形滑块10的结构如图27、28所示。

如图29、30所示，平面挡板4近似十字形，安装在后冷板体5上的平面挡板安装限位块5-21限定的区域中。

本装置的装配过程为：

(1)先通过搅拌摩擦焊将平板式冷板焊接到槽式冷板中制成冷板体，包括前冷板体7、中冷板体6和后冷板体5；

(2)将所有冷板体按顺序层叠排列，将功率模块9放入冷板体之间，相邻冷板体的公、母接头6-12相接，通过第一螺栓1和第一螺母8将将冷板组件初步预紧；

(3)将冷板组合件通过第二螺栓3初步预紧到固定支架2上，在平面挡板安装限位块5-21区域中安装平面挡板4，安装时使平面挡板4紧紧贴合冷板组件的表面；

(4)在楔形槽2-2中安装楔形滑块10，通过控制楔形滑块10的插接距离来调整功率模块9的面安装力；

(5)待功率模块9表面与相邻冷板体表面接触时，将第一螺栓1和第二螺栓3拧紧。

本装置工作时，将冷却液由进水管7-21流入，同时流向前冷板体7、中冷板体6和后冷板体5，对所有功率模块9进行双面散热，最后冷却液并全部从出水管7-22流出。

Claims (10)

1.一种双面冷却散热器结构组件，包括冷板组件，所述冷板组件上设有进水管和出水管，其特征在于，所述冷板组件包括层叠排列的多个冷板体，每个冷板体中设有散热水道且都并联连接在进水管和出水管之间，所述水道中设有散热翅片；还包括固定支架，所述固定支架上设有相对设置的固定挡板和调节挡板，所述冷板组件固定在所述固定挡板和调节挡板之间，所述冷板组件与调节挡板之间设有用于调节压紧程度的楔形滑块。

2.根据权利要求1所述的一种双面冷却散热器结构组件，其特征在于，所述冷板体包括相互配合连接的平板式冷板和槽式冷板，所述槽式冷板中设有与平板式冷板外轮廓形状相符的水道腔体，所述平板式冷板安装在所述水道腔体中；所述平板式冷板朝向水道腔体的一面设有第一散热翅片，另一面设有贯通的进、出水接头。

3.根据权利要求2所述的一种双面冷却散热器结构组件，其特征在于，所述水道腔体的中部设有与所述第一散热翅片交错排列的第二散热翅片。

4.根据权利要求2所述的一种双面冷却散热器结构组件，其特征在于，所述散热翅片具体为散热针翅。

5.根据权利要求2所述的一种双面冷却散热器结构组件，其特征在于，所述平板式冷板和槽式冷板采用搅拌摩擦焊的方式连接。

6.根据权利要求2所述的一种双面冷却散热器结构组件，其特征在于，所述多个冷板体包括位于最前侧的前冷板体和位于最后侧的后冷板体；所述后冷板体朝向冷板组件内部的一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的公接头，另一面封闭；所述前冷板体朝外的一面设有与水道腔体连通的进水管和出水管，另一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的母接头。

7.根据权利要求6所述的一种双面冷却散热器结构组件，其特征在于，所述前冷板体和后冷板体之间设有至少一个中冷板体，所述中冷板体的一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的母接头，另一面设有与水道腔体连通的用于进、出水的公接头。

8.根据权利要求1所述的一种双面冷却散热器结构组件，其特征在于，所述调节挡板朝向冷板组件的一侧设有用于安装楔形滑块的楔形槽，所述楔形槽与楔形滑块的倾斜角度一致。

9.根据权利要求1所述的一种双面冷却散热器结构组件，其特征在于，所述冷板体的四周设有圆柱孔，多个冷板体通过第一螺栓穿过圆柱孔固定连接。

10.根据权利要求1所述的一种双面冷却散热器结构组件，其特征在于，所述冷板组件与楔形滑块之间设有平面挡板。

Images