一种用于变流器的散热器装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于变流器的散热器装置，包括与外部制冷循环系统连接的散热器本体，散热器本体由铝合金制成，散热器本体内开设有用于流通冷却介质的流道，散热器本体上于流道的出/入口处均设有一个铜铝接头组件以使流道与外部制冷循环系统连通。本实用新型具有结构简单、散热效果好、重量轻、成本低的优点。
【专利说明】
一种用于变流器的散热器装置
技术领域
[0001]本实用新型主要涉及到变流器散热设备领域，具体涉及一种用于变流器的散热器
目.0
【背景技术】
[0002]功率器件(如IGBT、晶闸管、二极管)是变流器的基本单元，变流器运行的过程中，功率器件会产生大量的热量，因此需要相应的散热设备将这些热量导走，才不至于影响变流器设备的正常运转和使用寿命。现有变流器散热一般是采取将功率器件安放在一个独立的散热器上，散热器内布置冷却管道，冷却管道与外部制冷循环系统连接，以使冷却介质循环流过散热器内部并带走功率器件产生的热量。
[0003]众所周知，由于外部制冷循环系统的其它部件是铜材料的，因此散热器(冷却管道)与外部制冷循环系统的接口必须是铜管。并且对于电力电子装置而言，为了减重和控制成本，散热器的主体材质一般使用铝合金材料。正因为上述两点的限制，现有散热器一般采取铝基板和铜管相结合的结构形式，即将一整根铜管作为冷却管道嵌入散热器的铝合金基板内部，电力电子器件安装在基板上，基板内的铜管用于流通冷却介质以进行散热，这样既满足了外部制冷循环系统采用铜管连通的特殊要求，又尽量满足了散热器基体轻便、成本低的要求。
[0004]但是这种结构形式还是存在以下技术问题:
[0005](I)由于铜是战略资源，价格昂贵，因此这种结构形式的散热器成本仍相对较高。
[0006](2)由于铝板与铜管之间存在接触热阻，因此散热器的热阻较大，不能充分利用冷媒高效换热的优势。
[0007](3)铜的密度约为铝的三倍，因此用铜管做冷却流道，仍不能真正满足散热器轻量化的要求。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型所解决的技术问题在于:针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、散热效果好、重量轻、成本低的用于变流器的散热器装置。
[0009]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0010]—种用于变流器的散热器装置，包括与外部制冷循环系统连接的散热器本体，所述散热器本体由铝合金制成，所述散热器本体内开设有用于流通冷却介质的流道，所述散热器本体上于流道的出/入口处均设有一个铜铝接头组件以使流道与外部制冷循环系统连通。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述铜铝接头组件包括铜板固定件和用于与外部制冷循环系统连通的铜质接头，所述铜板固定件上设有与流道配合的第一通孔，所述铜板固定件的一侧用于与散热器本体固定连接，所述铜板固定件的另一侧用于与铜质接头固定连接，所述铜质接头通过第一通孔与流道连通。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述铜铝接头组件还包括与铜板固定件配合的铝板固定件，所述铝板固定件的一侧与铜板固定件固定连接，所述铝板固定件的另一侧固定于散热器本体上，所述铝板固定件上设有与流道、第一通孔相配合的第二通孔。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述铜板固定件通过焊接方式与铝板固定件固定连接。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，所述铜板固定件通过多个螺钉与铝板固定件固定连接，所述铜板固定件与铝板固定件之间设有密封件。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，所述铜板固定件或铝板固定件任一者上开设了环形密封槽，所述密封件为与环形密封槽过盈配合的密封圈。
[0016]作为本实用新型的进一步改进，所述铜铝接头组件还包括设于铜板固定件与铜质接头之间的柔性铜管，所述柔性铜管的一端与铜板固定件固定连接，所述柔性铜管的另一端与铜质接头固定连接用于缓冲铜质接头与铜板固定件之间的应力。
[0017]作为本实用新型的进一步改进，所述散热器本体包括相配合的基板和盖板，待所述流道开设于基板上后，所述盖板密封盖合于基板上以形成散热器本体。
[0018]作为本实用新型的进一步改进，所述流道包括两条分别连接两个铜铝接头组件的主流道，两条所述主流道之间并行连通了多条次流道以使流道形成并联式流道。
[0019]作为本实用新型的进一步改进，所述散热器本体上开设有多个用于固定电子器件的固定孔。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0021](I)本实用新型的用于变流器的散热器装置，不再采用现有铜管加铝质基体的结构形式，而是将散热器本体整体都采用在铝合金材质制作，再在铝合金材质的散热器本体内直接开设制作流道，这样的特殊设计:一是减少了铜管的使用，使得散热器本体重量轻、制作成本低。二是流道和散热器本体之间不存在接触热阻，使得用于变流器的散热器装置的热阻小，散热效果佳，充分利用了冷媒高效换热的优势。
[0022](2)本实用新型的用于变流器的散热器装置，通过在散热器本体上的出/入口处均设置一个铜铝接头组件，有效的将铝质的流道和外部制冷循环系统的铜质管道有效连通，满足了现有外部制冷循环系统特殊的连接要求，使得外部制冷循环系统能够和流道形成有效循环回路，确保了散热作业的高效运行。
[0023](3)本实用新型的用于变流器的散热器装置，通过设置相配合的铜板固定件和铝板固定件，这种面面接触的方式增大了固定面积，强化了稳固、密封连接，使得铜铝接头组件的一侧既满足了外部制冷循环系统特殊的连接要求，同时另一侧又能和散热器本体之间形成稳固、密封连接。
[0024](4)本实用新型的用于变流器的散热器装置，通过设置柔性铜管，一是可以缓冲运输、安装和使用过程中铜铝接头组件处的应力，减小应力的破坏作用，降低冷却介质泄露的可能性，提高用于变流器的散热器装置的可靠性;二是方便了铜质接头的维护更换。
[0025](5)本实用新型的用于变流器的散热器装置，通过设置基板和盖板，便于处于散热器本体内部的流道的设计和加工。并且采用并联式流道设计，可以在扩大散热总面积的同时，有效减小流道的流阻，增强散热效果。【附图说明】
[0026]图1是本实用新型的用于变流器的散热器装置在应用时的剖视结构原理示意图。 [〇〇27]图2是图1中A处的放大结构原理示意图。[〇〇28]图3是本实用新型的用于变流器的散热器装置的侧视结构原理示意图。
[0029]图例说明:
[0030]1、外部制冷循环系统；2、散热器本体；21、流道；211、主流道；212、次流道；22、基板;23、盖板;24、固定孔;3、铜铝接头组件;31、铜板固定件；311、第一通孔;32、铜质接头； 33、铝板固定件;331、第二通孔;34、密封件;35、柔性铜管。【具体实施方式】
[0031]以下结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0032]如图1至图3所示，本实用新型提供一种用于变流器的散热器装置，包括与外部制冷循环系统1连接的散热器本体2,散热器本体2由铝合金制成，散热器本体2内开设有用于流通冷却介质的流道21，散热器本体2上于流道21的出/入口处均设有一个铜铝接头组件3 以使流道21与外部制冷循环系统1连通。本实用新型不再采用现有铜管加铝质基体的结构形式，而是将散热器本体2整体都采用在铝合金材质制作，再在铝合金材质的散热器本体2 内直接开设制作流道21，这样的特殊设计:一是减少了铜管的使用，使得散热器本体2重量轻、制作成本低。二是流道21和散热器本体2之间不存在接触热阻，功率器件散发的热量直接传导至散热器本体2上，然后散热器本体2上的热量再直接传递给流道21内循环流动的冷却介质，使得散热器装置的热阻小，散热效果佳，充分利用了冷媒高效换热的优势。同时，通过在散热器本体2上的出/入口处均设置一个铜铝接头组件3,又有效的将铝质的流道21和外部制冷循环系统1的铜质管道有效连通，满足了现有外部制冷循环系统1特殊的连接要求，使得外部制冷循环系统1能够和流道21形成有效循环回路，确保了散热作业的高效运行。
[0033]如图2、图3所示，进一步，在较佳实施例中，铜铝接头组件3包括铜板固定件31和用于与外部制冷循环系统1连通的铜质接头32,铜板固定件31上设有与流道21配合的第一通孔311，铜板固定件31的一侧用于与散热器本体2固定连接，铜板固定件31的另一侧用于与铜质接头32固定连接，铜质接头32通过第一通孔311与流道21连通。为满足外部制冷循环系统1特殊的连接要求，本实用新型的铜铝接头组件3包括一个铜质接头32,铜质接头32的结构形式由外部制冷循环系统1的接头形式确定，以使本散热器装置满足不同外部制冷循环系统1的连接要求。但是，如何将管状的铜质接头32与铝合金材质的散热器本体2形成有效的固定连接，是一个难题。这是因为管状的铜质接头32的横截面积小，如果将铜质接头32直接焊接或者其他方式直接固定在铝合金材质的散热器本体2上，其稳固性是得不到保证的， 而后续的运输、安装、使用过程中一旦两者之间出现缝隙，必定造成冷媒泄漏、散热效果差、 甚至损坏其他电子器件的风险。为此，本实用新型的铜铝接头组件3进一步还提供一个与铜质接头32配合使用的铜板固定件31。铜板固定件31采用薄板的形式，由于其本身是铜质的， 所以将其与铜质接头32直接焊接会形成很好的稳固、密封连接。同时，再将铜板固定件31的一侧与散热器本体2固定，由于此时铜板固定件31与散热器本体2之间是面接触，其稳固、密封效果也能得到有效保证(如采用焊接方式或下文提到的螺钉连接方式)。通过以上的设置，使得铜铝接头组件3的一侧既满足了外部制冷循环系统I特殊的连接要求，同时另一侧又能和散热器本体2之间形成稳固、密封连接，冷却介质从外部制冷循环系统I流出时，其依次从铜质接头32、第一通孔311进入流道21内，有效保证了循环散热作业的开展。
[0034]如图2、图3所示，进一步，在较佳实施例中，铜铝接头组件3还包括与铜板固定件31配合的铝板固定件33，铝板固定件33的一侧与铜板固定件31固定连接，铝板固定件33的另一侧固定于散热器本体2上，铝板固定件33上设有与流道21、第一通孔311相配合的第二通孔331。如图所示，当散热器本体2采用薄板式形式、并且流道21的出/入口均设置在散热器本体2的侧壁处时，此时如果仍采取上述方式，将散热器本体2的侧壁与铜板固定件31直接固定连接，其两者之间的接触面积会比较小，稳固、密封效果仍有待加强。鉴于此，本实用新型的铜铝接头组件3进一步提供一个与铜板固定件31配合的铝板固定件33。铝板固定件33和铜板固定件31面积一致，有效保证了两者之间的接触面积，使得两者之间不论是直接焊接或者采取下文提到的螺钉连接方式，均能形成有效的稳固、密封连接。同时，由于铝板固定件33和散热器本体2均是铝合金材质，所以将再将铝板固定件33直接焊接在散热器本体2上，也同样会形成很好的稳固、密封连接。故，通过设置铝板固定件33，有效保证了铜铝接头组件3与散热器本体2的稳固、密封连接，冷却介质从外部制冷循环系统I流出时，其依次从铜质接头32、第一通孔311、第二通孔331进入流道21内，有效保证了循环散热作业的开展。在本实施例中，铝板固定件33和铜板固定件31面积一致，并且为了尽量地减轻散热器装置的重量，铜板固定件31在兼顾性能的同时，应尽可能地薄。
[0035]在上述实施例中，铜板固定件31通过焊接方式与铝板固定件33固定连接。焊接的方式包括但不限于:铜铝钎焊、铜铝冷压焊、铜铝真空扩散焊、铜铝埋弧焊、铜铝电容储能焊、搅拌摩擦焊。同时，在其他实施例中，铝板固定件33和散热器本体2之间也可以一体成型，即可以利用一整块铝合金材料直接加工出带铝板固定件33的散热器本体2。
[0036]如图2所示，进一步，在较佳实施例中，铜板固定件31还可以通过多个螺钉与铝板固定件33固定连接，如在铜板固定件31上开通孔，并在铝板固定件33的相应位置开螺纹孔，通过螺钉紧固的方式使两者达到紧固的目的，同时，铜板固定件31与铝板固定件33之间设有密封件34，使得两者之间能有效密封，而不会出现缝隙泄露冷却介质的风险。在本实施例中，铜板固定件31或铝板固定件33任一者上开设了环形密封槽，密封件34为与环形密封槽过盈配合的密封圈。当然，在其他实施例中，还可以设置其他的密封件形式，如密封胶等。还可以在相焊接的铜板固定件31与铝板固定件33之间也设置密封件34。
[0037]如图1至图3所示，进一步，在较佳实施例中，铜铝接头组件3还包括设于铜板固定件31与铜质接头32之间的柔性铜管35，柔性铜管35的一端与铜板固定件31固定连接，柔性铜管35的另一端与铜质接头32固定连接用于缓冲铜质接头32与铜板固定件31之间的应力。柔性铜管35采用质地较软的铜管制成，在本实施例中，柔性铜管35的一端与铜板固定件31焊接，其另一端与铜质接头32焊接。由于在运输、安装和使用过程中外部制冷循环系统I与散热器本体2之间可能发生位移，使得两者的连接处即铜铝接头组件3处可能受应力的破坏作用而出现破裂。为此，通过设置柔性铜管35，一是可以缓冲运输、安装和使用过程中铜铝接头组件3处铜质接头32与铜板固定件31之间的应力，减小应力的破坏作用，降低冷却介质泄露的可能性，提高散热器装置的可靠性;二是柔性铜管35的存在也方便了铜质接头32的维护更换。当铜质接头32与外部制冷循环系统1的连接螺纹处发生滑丝的现象时，操作者可以直接在柔性铜管35处切掉坏的铜质接头32,再重新焊上一个新的铜质接头32。
[0038]如图1、图3所示，进一步，在较佳实施例中，散热器本体2包括相配合的基板22和盖板23,流道21包括两条分别连接两个铜铝接头组件3的主流道211，两条主流道211之间并行连通了多条次流道212以使流道21形成并联式流道。待流道21开设于基板22上后，盖板23密封盖合于基板22上以形成散热器本体2。通过设置基板22和盖板23,便于处于散热器本体2 内部的流道21的设计和加工。流道21推荐采用机铣的形式加工，并且采用并联式流道设计， 可以在扩大散热总面积的同时，有效减小流道21的流阻，增强散热效果。同时，散热器本体2 上开设有多个用于固定电子器件的固定孔24,固定孔24的开设需避开散热器本体2内的流道21。
[0039]在上述实施例中，使用到的铝合金材料包括但不限于1、2、3、4、5、6、7系列的所有牌号铝合金，使用到的铜或铜合金材料包括且不限于纯(紫)铜、黄铜(铜锌合金)、青铜(铜锡合金、铜-铝合金等)、白铜(铜镍合金)四大类。并且，铜板固定件31与柔性铜管35两者可为相同种类的铜或铜合金，也可为不同种类的铜或铜合金。
[0040]以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰， 应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种用于变流器的散热器装置，包括与外部制冷循环系统(1)连接的散热器本体(2)，其特征在于，所述散热器本体(2)由铝合金制成，所述散热器本体(2)内开设有用于流 通冷却介质的流道(21)，所述散热器本体(2)上于流道(21)的出/入口处均设有一个铜铝接 头组件(3)以使流道(21)与外部制冷循环系统(1)连通。2.根据权利要求1所述的用于变流器的散热器装置，其特征在于，所述铜铝接头组件(3)包括铜板固定件(31)和用于与外部制冷循环系统(1)连通的铜质接头(32)，所述铜板固 定件(31)上设有与流道(21)配合的第一通孔(311)，所述铜板固定件(31)的一侧用于与散 热器本体(2)固定连接，所述铜板固定件(31)的另一侧用于与铜质接头(32)固定连接，所述 铜质接头(32)通过第一通孔(311)与流道(21)连通。3.根据权利要求2所述的用于变流器的散热器装置，其特征在于，所述铜铝接头组件 (3)还包括与铜板固定件(31)配合的铝板固定件(33)，所述铝板固定件(33)的一侧与铜板 固定件(31)固定连接，所述铝板固定件(33)的另一侧固定于散热器本体(2)上，所述铝板固 定件(33)上设有与流道(21)、第一通孔(311)相配合的第二通孔(331)。4.根据权利要求3所述的用于变流器的散热器装置，其特征在于，所述铜板固定件(31) 通过焊接方式与铝板固定件(33 )固定连接。5.根据权利要求3所述的用于变流器的散热器装置，其特征在于，所述铜板固定件(31) 通过多个螺钉与铝板固定件(33)固定连接，所述铜板固定件(31)与铝板固定件(33)之间设 有密封件(34)。6.根据权利要求5所述的用于变流器的散热器装置，其特征在于，所述铜板固定件(31) 或铝板固定件(33)任一者上开设了环形密封槽，所述密封件(34)为与环形密封槽过盈配合 的密封圈。7.根据权利要求2至6任意一项所述的用于变流器的散热器装置，其特征在于，所述铜 铝接头组件(3)还包括设于铜板固定件(31)与铜质接头(32)之间的柔性铜管(35)，所述柔 性铜管(35)的一端与铜板固定件(31)固定连接，所述柔性铜管(35)的另一端与铜质接头 (32)固定连接用于缓冲铜质接头(32)与铜板固定件(31)之间的应力。8.根据权利要求1至6任意一项所述的用于变流器的散热器装置，其特征在于，所述散 热器本体(2)包括相配合的基板(22)和盖板(23)，待所述流道(21)开设于基板(22)上后，所 述盖板(23)密封盖合于基板(22)上以形成散热器本体(2)。9.根据权利要求8所述的用于变流器的散热器装置，其特征在于，所述流道(21)包括两 条分别连接两个铜铝接头组件(3)的主流道(211)，两条所述主流道(211)之间并行连通了 多条次流道(212 )以使流道(21)形成并联式流道。10.根据权利要求8所述的用于变流器的散热器装置，其特征在于，所述散热器本体(2) 上开设有多个用于固定电子器件的固定孔(24)。
【文档编号】H05K7/20GK205611146SQ201620403338
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】王幸智, 王雄, 李彦涌, 王忠赞, 王伟杰, 姚磊
【申请人】中车株洲电力机车研究所有限公司