新型散热器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种新型散热器，包括组合设置在发热体发热面上的多根板状热管，所述板状热管为散热板内沿板面并列设置的、管侧壁互连的多个微型独立热管结构体；所述板状热管沿所述微型独立热管的轴线方向分成蒸发段与冷凝段，所述蒸发段全部或部分与所述发热体发热面贴合，所述冷凝段为与空气接触的自由板面。本发明能够大幅减少散热器的体积与重量，同时提升散热效率。
【专利说明】新型散热器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种散热器，特别是安装在变频器、电力电子器件及其他发热体上的散热器。
【背景技术】
[0002]变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器靠内部IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
[0003]变频器在工作过程中会产生大量的热，主要产热部件是IGBT和整流桥。变频器的故障率随温度升高而迅速增加，使用寿命随温度升高而快速下降。因此，变频器必须配备适合的散热器以降低工作温度。
[0004]图1显示了现有变频器散热器的基本结构。散热器包括导热的基板12，基板12又包括热源接触面14和热管安装面13，热源接触面14与变频器的散热面接触传热，热管安装面13上设置有多排插槽或众多插孔，在热管安装面13上通过插入插槽或插孔安装若干热管10，热管10的散热段上设置有散热翅片片11，散热翅片11通常为铜片或铝片。热管10为一封闭的、其内为真空的铜管，铜管内注有液态工质，通常铜管为圆形截面管。现有变频器用散热器存在的问题是:受限于传统热管比表面积小，单根热管冷凝面与翅片接触面小、翅片效率不高等固有缺陷，而且单个热管的体积较大，翅片接触及间距不合理等，从而导致变频器散热器整体的体积、重量较大，且成本高，空气流道易堵塞、工艺繁琐。
[0005]同样，各种类型的电力电子器件由于器件发热问题而必须设置散热器的场合，现有的散热器都有上述问题。其他发热体的散热同样存在这些问题。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中散热器存在的体积、重量较大、空气流道易堵塞及成本高、工艺繁琐等问题，本发明提供一种新型散热器，具有体积小、重量轻，空气流道不易阻塞、成本低和工艺简单的优点。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]新型散热器，包括组合设置在发热体发热面上的多根板状热管，所述板状热管为散热板内沿板面并列设置的、管侧壁互连的多个微型独立热管结构体；所述板状热管沿所述微型独立热管的轴线方向分成蒸发段与冷凝段，所述蒸发段全部或部分与所述发热体发热面贴合，所述冷凝段为与空气接触的自由板面。
[0009]所述板状热管的冷凝段上和蒸发段未与发热面结合的部分设置有散热翅片。
[0010]所述板状热管的厚度为0.5mm至IOmm之间，且所述微型独立热管的等效直径为0.1mm至8mm之间时，所述蒸发段的长度和所述板状热管轴线方向的长度之比为1:5至1:100000。
[0011]所述板状热管的厚度为1.0mm至4mm之间，且所述微型独立热管的等效直径为0.3mm至3mm之间时，所述蒸发段的长度和所述板状热管轴线方向的长度之比为1:10至1:200。
[0012]所述发热体为与热源接触的基板，所述基板包括热源接触面和热管安装面，所述热管安装面上设置有多排侧壁为平面、与所述蒸发段部分匹配的插槽，所述板状热管通过所述蒸发段插入插槽固定在所述基板上，所述蒸发段部分或全部的板面与插槽侧壁紧密贴
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[0013]所述板状热管的厚度为0.5mm至IOmm之间，且所述微型独立热管的等效直径为0.1mm至8mm之间时，所述插槽的高度和所述板状热管轴线方向的长度之比为1:5至1:100000。
[0014]所述板状热管的厚度为1.0mm至4mm之间，且所述微型独立热管的等效直径为0.3mm至3mm之间时，所述插槽的高度和所述板状热管轴线方向的长度之比为1:10至1:200。
[0015]在所述热管安装面上的某一插槽内沿槽长方向并列设置多个所述板状热管。
[0016]所述新型散热器为变频器用散热器，当所述变频器散热器装配后，在重力方向上所述冷凝段位于所述蒸发段上方。
[0017]所述热源接触面和热管安装面平行，且所述板状热管倾斜于所述热管安装面设置。
[0018]所述基板和所述板状热管的材质为铝或铝合金。
[0019]所述板状热管为微热管阵列板状热管。
[0020]本发明的技术效果:具有体积小、重量轻，空气流道不易阻塞，成本低和工艺简单的优点。
[0021]本发明新型散热器，采用板状热管作为散热部件，由于板状热管是由多个微型独立热管形成的板状结构，因此相比比表面积小的传统圆热管具有比表面积大的特点，所以不只是如传统热管起导热作用，而更主要起向空气散热的作用，由于散热面积大，因此可以不需要再在板状热管上设置翅片，就能实现加翅片的圆热管组成的散热器散热的功能，这样空气流道不易阻塞。由于接触面积和散热面积大，同时导热快，因此相对同样散热量的现有散热器，体积小，板状热管可采用轻质金属材料挤压做成，相比现有铜圆热管，不但重量轻，而且成本低，工艺简单。
[0022]相对于现有变频器及电力电子器件用散热器，本发明用板状热管替代了现有技术中的传统圆热管，由于插槽侧壁为平面，板状热管的蒸发段的板面与插槽侧壁的接触面比圆热管大，能保证更多的接触传热面，减少接触热阻，同时板状热管内单位体积工质热传导面积大，且由于是插接，比圆热管的焊接方便和实用。板状热管由于有比圆热管大得多的比表面积，冷凝换热面既可本身作为翅片与空气换热，也可结合传统翅片散热，翅片效率高，因此比现有圆热管的传热效率高。因此，在传热量大和效率高这一前提下，变频器及电力电子器件用散热器的板状热管的体积比现有技术中热管的体积小，也使得本发明变频器及电力电子器件用散热器的整体体积、重量减小一半以上，实现了本发明的目的。【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为现有变频器用散热器的结构图。
[0024]图2为本发明新型变频器在发热体发热面上倾斜设置的结构示意图。
[0025]图3为在基板上垂直于基板表面竖直设置的结构示意图。
[0026]图4为平板热管20上加装翅片的示意图。
[0027]图中标识说明如下:
[0028]10、热管；11、散热翅片；12、基板；13、热管安装面；14、热源接触面；
[0029]20、板状热管；21、热管安装面；22、热源接触面；23、基板；
[0030]41、散热翅片。
【具体实施方式】
[0031]以下结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
[0032]图2和图3显示了本发明新型散热器用于变频器散热实例，图3基板23为剖视。变频器及电力电子器件用新型散热器，包括基板23。基板23可视为发热体的一种，与热源结合，包括热源接触面22和热管安装面21两个互相平行的板面，当然发热体本身也可以是热源，比如芯片。热源接触面22用于与变频器产热部件(例如IGBT和整流桥)接触导热。在基板23的热管安装面21上设置有多排侧壁为平面的插槽，板状热管20插在所述插槽内且其蒸发段与插槽侧面紧密贴合，图2显示的是同一插槽内倾斜插有多根平板热管，其一板面朝向观察者，图3显示的是不同插槽分别插有平板热管，平板热管的侧面朝向观察者。板状热管20内由多个微型独立热管沿板面并列连接而成，微型独立热管管侧壁互连。所述微型独立热管为密封管状结构，其中设置有起相变换热作用的工质，对铝板、铜板等散热板采用冲压挤压方式即可得到本发明的板状热管20。由于同等散热面积的板状热管20的散热效率要高于现有的散热器(例如图1所示散热器)，因此，本发明的变频器及电力电子器件用新型散热器的体积可以减小，重量也相应降低。对于大功率变频器(IGBT)散热，本发明重量、体积皆为传统圆热管加翅片散热器的三分之一以下。用于600W以上LED散热，为世界上唯一可实用化散热产品。将本发明用于其他电子器件散热，可以不使用风扇就能实现现有电子器件的散热冷却，将使电子器件散热步入无风扇时代。
[0033]板状热管20为微热管阵列热管，直尺状结构，其长度方向为其中所述微型独立热管的轴线方向，在这一轴线方向上，板状热管20分成蒸发段与冷凝段，所述蒸发段是指板状热管20插入热管安装面21上所述插槽内并与插槽侧壁紧密贴合的部分，当然插槽外附近的板状热管20也可能是蒸发段的一部分，所述冷凝段主要是指板状热管20突出基板23的部分，或蒸发段之外的部分，蒸发段为与空气接触的自由板面。板状热管20的厚度为0.5mm至IOmm之间，且其中的微型独立热管的等效直径为0.1mm至8mm之间时,所述插槽的高度或蒸发段的长度与板状热管20轴线方向的长度之比为1:5至1:100000。优选的，板状热管20的厚度为1.0mm至4mm之间，且微型独立热管的等效直径为0.3mm至3mm之间时，所述插槽的高度或蒸发段的长度与板状热管20轴线方向的长度之比为1:10至1:200。从图2和图3中可以看到，在热管安装面21上设置了多个板状热管20，板状热管20之间平行设置，形成板状热管阵列，以增强散热效果。
[0034]从图2可见，板状热管20倾斜于热管安装面21设置，由于热源接触面22和热管安装面21互相平行，板状热管20也倾斜于热源接触面22。板状热管20的这种倾斜设置主要目的是使得散热器装配到变频器上后，在重力方向上所述冷凝段位于所述蒸发段上方。
[0035]当然，图2和图3所示实例还可以在板状热管20上加装如图4所示的散热翅片41。散热翅片41加装在冷凝段和蒸发段未与发热面结合的部分，加装的散热翅片41采用现有技术的金属薄翅片即可增加散热面积，提升散热效果，还可适当减少板状热管20的数量，具体的采用图4中的散热翅片41即可，在此不再赘述。
[0036]优选的图2和图3所不实例中，板状热管20、基板23的材质选用招合金,一方面可以增强散热效果，另一方面可以进一步减轻散热器的重量。
[0037]以下通过对本发明变频器及电力电子器件用散热器的工作过程进行的描述，进一步说明本发明的技术方案。
[0038]将本发明变频器及电力电子器件用散热器的热源接触面与变频器上的产热部件的散热面进行接触安装，使两者之间能够进行有效的热传导。当产热部件产热，则热被传导给基板，进而传导到板状热管的蒸发段。在蒸发段内，微型独立热管中的液态工质受热蒸发，带走热量。蒸发的工质进入到板状热管的冷凝段，冷凝段外界的温度低，使得工质冷凝恢复到液态。至此热量被导出板状热管。冷凝后的液态工质流回到蒸发段，继续蒸发带走热量，形成循环。当冷凝段在重力方向上处于蒸发段的上方时，液态工质流回到蒸发段的速度会更快，更有利于提高散热器的散热效率。
[0039]本发明的散热器还可以应用于其他电力电子器件的散热，可以达成提高散热效率，减小体积占用的效果。
[0040]值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关【技术领域】均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。
【权利要求】
1.新型散热器，包括组合设置在发热体发热面上的多根板状热管，所述板状热管为散热板内沿板面并列设置的、管侧壁互连的多个微型独立热管结构体；所述板状热管沿所述微型独立热管的轴线方向分成蒸发段与冷凝段，所述蒸发段全部或部分与所述发热体发热面贴合，所述冷凝段为与空气接触的自由板面。
2.根据权利要求1所述的新型散热器，其特征在于所述板状热管的冷凝段上和蒸发段未与发热面结合的部分设置有散热翅片。
3.根据权利要求1或2所述的新型散热器，其特征在于所述板状热管的厚度为0.5mm至IOmm之间，且所述微型独立热管的等效直径为0.1mm至8mm之间时，所述蒸发段的长度和所述板状热管轴线方向的长度之比为1:5至1:100000。
4.根据权利要求3所述的新型散热器，其特征在于所述板状热管的厚度为1.0mm至4mm之间，且所述微型独立热管的等效直径为0.3mm至3mm之间时，所述蒸发段的长度和所述板状热管轴线方向的长度之比为1:10至1:200。
5.根据权利要求1-4之一所述的新型散热器，其特征在于所述发热体为与热源接触的基板，所述基板包括热源接触面和热管安装面，所述热管安装面上设置有多排侧壁为平面、与所述蒸发段部分匹配的插槽，所述板状热管通过所述蒸发段插入插槽固定在所述基板上，所述蒸发段部分或全部的板面与插槽侧壁紧密贴合。
6.根据权利要求5所述的新型散热器，其特征在于所述板状热管的厚度为0.5mm至IOmm之间，且所述微型独立热管的等效直径为0.1mm至8mm之间时，所述插槽的高度和所述板状热管轴线方向的长度之比为1:5至1:100000。
7.根据权利要求6所述的新型散热器，其特征在于所述板状热管的厚度为1.0mm至4mm之间，且所述微型独立热管的等效直径为0.3mm至3mm之间时，所述插槽的高度和所述板状热管轴线方向的长度之比为1:10至1:200。
8.根据权利要求5-7之一所述的新型散热器，其特征在于在所述热管安装面上的某一插槽内沿槽长方向并列设置多个所述板状热管。
9.根据权利要求5-8之一所述的新型散热器，其特征在于所述新型散热器为变频器用散热器，当所述变频器散热器装配后，在重力方向上所述冷凝段位于所述蒸发段上方；所述板状热管倾斜于所述热管安装面设置。
10.根据权利要求1-9之一所述的新型散热器，其特征在于所述基板和所述板状热管的材质为招或招合金。
【文档编号】F28D15/02GK103615921SQ201310538370
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】赵耀华 申请人:赵耀华