组合式水冷板的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种组合式水冷板，包括：集流室Ⅰ、主腔体和集流室Ⅱ；所述主腔体一端设有集流室Ⅰ，另一端设有集流室Ⅱ，其特征在于：分体式单独结构的集流室Ⅰ、主腔体和集流室Ⅱ通过螺栓穿过通孔紧固连接在一起。本发明所述的组合式水冷板，可以根据电子功率元件的不同散热需求，快速的设计制造成分体式单独结构的集流室Ⅰ、主腔体和集流室Ⅱ组成的水冷板，并实现快速组装，制作样件；在保证正常工作和延长工作寿命的前提下，避免了硬钎焊的高额费用，通过螺柱或螺栓对集流室Ⅰ、主腔体和集流室Ⅱ进行紧固连接，根据不同工况要求可以方便调节通道布置，克服了成本高的难题。
【专利说明】组合式水冷板
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子产品散热用的水冷板领域，一种水冷板。
【背景技术】
[0002]目前，水冷板工作模式:功率模块工作时产生的热量，通过其安装接触面以导热的方式传递给主腔体外表面，再以导热的方式将热量从主腔体外表面扩散主腔体内表面，最终以对流换热的方式热量由循环的冷却液从水冷板转移至外界环境中，当整个系统达到热平衡后，主腔体表面温度会维持在功率模块能够正常工作温度，存在问题:随着电子元器件的高功率、高集成的飞速发展，其工作时产生的热量越来越大，对水冷板的要求越来越苛亥IJ，且钎焊形式的水冷板在一定程度上存在泄漏的安全隐患，同时焊接成本非常高，改善水冷板的安全性及降低成本至关重要。
【发明内容】
[0003]本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种组合式水冷板，用以解决现有的钎焊形式的水冷板在一定程度上存在泄漏的安全隐患，同时焊接成本非常高，不能满足人们的使用要求的缺点。本发明采用的技术手段如下:
[0004]一种组合式水冷板，包括:集流室1、主腔体和集流室II ;所述主腔体一端设有集流室I，另一端设有集流室II，其特征在于:分体式单独结构的集流室1、主腔体和集流室
II通过螺栓穿过通孔紧固连接在一起，所述集流室I单面分别开有两个相同的槽I和槽II，集流室II单面开有槽III，所述主腔体紧贴集流室I 一侧中间部位分别设有相同的两个长方形密封槽I和密封槽II，所述密封槽I和密封槽II内分别设有多个贯穿整个主腔体的槽道。
[0005]作为优选所述主腔体背面钻有用于安装IGBT电子元件的螺纹孔。
[0006]作为优选所述多个槽道具有一种以上的管道形式，所述管道形式包括:圆形管、矩形管、三角形管、波纹管、内部螺纹翅片管和轴向内部翅片管。
[0007]作为优选所述集流室I和集流室II为浇铸成型或机械加工直接成型；主腔体为铝合金与铜质管材浇铸成为一体，再进行机械加工成型。
[0008]作为优选所述主腔体两端相对位置各开有两个螺纹孔，每一侧的螺纹孔分别与集流室I和集流室II上开有的通孔通过螺柱紧固连接。
[0009]与现有技术比较，本发明所述的组合式水冷板，可以根据电子功率元件的不同散热需求，快速的设计制造成分体式单独结构的集流室1、主腔体和集流室II组成的水冷板，并实现快速组装，制作样件；在保证正常工作和延长工作寿命的前提下，避免了硬钎焊的高额费用，通过螺柱或螺栓对集流室1、主腔体和集流室II进行紧固连接，根据不同工况要求可以方便调节通道布置，克服了成本高的难题。
[0010]所述组合式水冷板成型不采用真空钎焊或气体保护焊工艺等工艺，而是采用铸造或都机械加工一体成型工艺；同时采用机械式密封，可以达到水冷板模块化组装的作用；通过在主腔体内部布置槽道可以增加水冷板的热性能，可以根据不同的需要设计水冷板的难易程度，设计灵活简便。
[0011]本发明所述的组合式水冷板，在满足热阻的同时加工难度低，减低了加工成本，提高了安全性，更有利于功率模块的正常工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图。
[0013]图2是波纹管的结构示意图。
[0014]图3是内部螺纹翅片管的结构示意图。
[0015]图4是轴向内部翅片管的结构示意图。
[0016]图5是光管通道截面形状。
【具体实施方式】
[0017]如图1-图5所示，一种组合式水冷板，包括:集流室I 1、主腔体2和集流室II 3 ；所述主腔体2 —端设有集流室I 1，另一端设有集流室II 3，其特征在于:分体式单独结构的集流室I 1、主腔体2和集流室II 3通过螺栓穿过通孔11紧固连接在一起，并实现快速组装，制作样件；在保证正常工作和延长工作寿命的前提下，避免了硬钎焊的高额费用，这种结构方式可以根据不同的散热及阻力要求等不同工况方便调节槽道布置，并且两种集流室可以和不同的主腔体进行组合，实现了水冷板的模块化生产，克服了成本高的难题；所述集流室I I单面分别开有两个相同的槽I 8和槽II 9，集流室II 3单面开有槽III 7，所述主腔体2紧贴集流室I I 一侧中间部位分别设有相同的两个长方形密封槽I 5和密封槽II 10，所述密封槽I 5和密封槽II 10内分别设有多个贯穿整个主腔体2的槽道4，所述槽道4可以增加水冷板的热性能，所述密封槽I 5的位置与槽I 8对应，密封槽II 10的位置与槽II 9的位置对应，集流室I I和主腔体2安装时，密封槽I 5和密封槽II 10内机械密封有异型密封圈，主腔体2和集流室II 3安装时，主腔体2和集流室II 3间机械密封有异型密封圈，通过机械密封，密封十分紧密，避免了组合式水冷板内部流体的泄露，造成电子器件的损坏，并且可以达到水冷板模块化组装的作用。
[0018]所述主腔体2背面钻有用于安装IGBT电子元件的螺纹孔。所述多个槽道4具有一种以上的管道形式，所述管道形式包括:圆形管、矩形管、三角形管、波纹管、内部螺纹翅片管和轴向内部翅片管；所述圆形管能够为管内加翅片、制成内螺旋管增加纵向涡或制成内部有肋片的异形管等，不同形式配合的槽道4有利于控制内部流体的流速，可以满足不同电子功率元件的不同散热需求。
[0019]所述集流室I I和集流室II 3为浇铸成型或机械加工直接成型；主腔体2为铝合金与铜质管材浇铸成为一体，再进行机械加工成型至目标尺寸，防止了钎焊形式的水冷板在一定程度上存在泄漏的安全隐患，同时焊接成本非常高的缺点。
[0020]所述主腔体2两端相对位置各开有两个螺纹孔6，每一侧的螺纹孔6分别与集流室I I和集流室II 3上开有的通孔11通过螺柱紧固连接，分别进行紧固安装，方便安装、拆卸，根据对水冷板的热阻、流阻及安装空间的需求，改变槽道4布置方案，更加便捷。
[0021]实施例1，如图1-图5所示，一种组合式水冷板，包括:集流室I 1、主腔体2和集流室II 3 ;所述主腔体2 —端设有集流室I 1，另一端设有集流室II 3，其特征在于:分体式单独结构的集流室I 1、主腔体2和集流室II 3通过螺栓穿过通孔11紧固连接在一起，并实现快速组装，制作样件；在保证正常工作和延长工作寿命的前提下，避免了硬钎焊的高额费用，这种结构方式可以根据不同的散热及阻力要求等不同工况方便调节槽道布置，并且两种集流室可以和不同的主腔体进行组合，实现了水冷板的模块化生产，克服了成本高的难题；所述集流室I I单面分别开有两个相同的槽I 8和槽II 9，集流室II 3单面开有槽III7，所述主腔体2紧贴集流室I I一侧中间部位分别设有相同的两个长方形密封槽I 5和密封槽II 10，所述密封槽I 5和密封槽II 10内分别设有多个贯穿整个主腔体2的槽道4，所述槽道4可以增加水冷板的热性能，所述密封槽I 5的位置与槽I 8对应，密封槽II 10的位置与槽II 9的位置对应，集流室I I和主腔体2安装时，密封槽I 5和密封槽II 10内机械密封有异型密封圈，主腔体2和集流室II 3安装时，主腔体2和集流室II 3间机械密封有异型密封圈，通过机械密封，密封十分紧密，避免了组合式水冷板内部流体的泄露，造成电子器件的损坏，并且可以达到水冷板模块化组装的作用。
[0022]所述主腔体2背面钻有用于安装IGBT电子元件的螺纹孔。所述多个槽道4具有一种以上的管道形式，所述管道形式包括:圆形管、矩形管、三角形管、波纹管、内部螺纹翅片管和轴向内部翅片管；所述圆形管能够为管内加翅片、制成内螺旋管增加纵向涡或制成内部有肋片的异形管等，不同形式配合的槽道4有利于控制内部流体的流速，可以满足不同电子功率元件的不同散热需求。
[0023]所述集流室I I和集流室II 3为浇铸成型或机械加工直接成型；主腔体2为铝合金与铜质管材浇铸成为一体，再进行机械加工成型至目标尺寸，防止了钎焊形式的水冷板在一定程度上存在泄漏的安全隐患，同时焊接成本非常高的缺点。
[0024]实施例2，如图1-图5所示，一种组合式水冷板，包括:集流室I 1、主腔体2和集流室II 3;所述主腔体2 —端设有集流室I 1，另一端设有集流室II 3，其特征在于:分体式单独结构的集流室I 1、主腔体2和集流室II 3通过螺柱紧固连接在一起，所述主腔体2两端相对位置各开有两个螺纹孔6，每一侧的螺纹孔6分别与集流室I I和集流室II 3上开有的通孔11通过螺柱紧固连接，分别进行紧固安装，方便安装、拆卸，根据对水冷板的热阻、流阻及安装空间的需求，改变槽道4布置方案，更加便捷，并实现快速组装，制作样件；在保证正常工作和延长工作寿命的前提下，避免了硬钎焊的高额费用，这种结构方式可以根据不同的散热及阻力要求等不同工况方便调节槽道布置，并且两种集流室可以和不同的主腔体进行组合，实现了水冷板的模块化生产，克服了成本高的难题；所述集流室I I单面分别开有两个相同的槽I 8和槽II 9，集流室II 3单面开有槽III 7，所述主腔体2紧贴集流室I I一侧中间部位分别设有相同的两个长方形密封槽I 5和密封槽II 10，所述密封槽I 5和密封槽II 10内分别设有多个贯穿整个主腔体2的槽道4，所述槽道4可以增加水冷板的热性能，所述密封槽I 5的位置与槽I 8对应，密封槽II 10的位置与槽II 9的位置对应，集流室
II和主腔体2安装时，密封槽I 5和密封槽II 10内机械密封有异型密封圈，主腔体2和集流室II 3安装时，主腔体2和集流室II 3间机械密封有异型密封圈，通过机械密封，密封十分紧密，避免了组合式水冷板内部流体的泄露，造成电子器件的损坏，并且可以达到水冷板模块化组装的作用。
[0025]所述主腔体2背面钻有用于安装IGBT电子元件的螺纹孔。所述多个槽道4具有一种以上的管道形式，所述管道形式包括:圆形管、矩形管、三角形管、波纹管、内部螺纹翅片管和轴向内部翅片管；所述圆形管能够为管内加翅片、制成内螺旋管增加纵向涡或制成内部有肋片的异形管等，不同形式配合的槽道4有利于控制内部流体的流速，可以满足不同电子功率元件的不同散热需求。
[0026]所述集流室I I和集流室II 3为浇铸成型或机械加工直接成型；主腔体2为铝合金与铜质管材浇铸成为一体，再进行机械加工成型至目标尺寸，防止了钎焊形式的水冷板在一定程度上存在泄漏的安全隐患，同时焊接成本非常高的缺点。
[0027]工作时，槽I 8内的流体通过密封槽I 5处的槽道4进入槽III 7，流体从槽III 7内通过密封槽II 10处的槽道4流进槽II 9内，成为一个循环，进行水冷功能，槽I 8和槽II 9分别开有流体进出的通道。
[0028]本发明所述的组合式水冷板，可以根据电子功率元件的不同散热需求，快速的设计制造成分体式单独结构的集流室1、主腔体和集流室II组成的水冷板，并实现快速组装，制作样件；在保证正常工作和延长工作寿命的前提下，避免了硬钎焊的高额费用，通过螺柱或螺栓对集流室1、主腔体和集流室II进行紧固连接，根据不同工况要求可以方便调节通道布置，克服了成本高的难题。
[0029]所述组合式水冷板成型不采用真空钎焊或气体保护焊工艺等工艺，而是采用铸造或都机械加工一体成型工艺；同时采用机械式密封，可以达到水冷板模块化组装的作用；通过在主腔体内部布置槽道可以增加水冷板的热性能，可以根据不同的需要设计水冷板的难易程度，设计灵活简便。
[0030]本发明所述的组合式水冷板，在满足热阻的同时加工难度低，减低了加工成本，提高了安全性，更有利于功率模块的正常工作。
[0031]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种组合式水冷板，包括:集流室I (I)、主腔体(2)和集流室II (3);所述主腔体(2)一端设有集流室I (1)，另一端设有集流室II (3)，其特征在于:分体式单独结构的集流室1(1)、主腔体(2 )和集流室II (3 )通过螺栓穿过通孔(11)紧固连接在一起，所述集流室I(I)单面分别开有两个相同的槽I (8)和槽II (9)，集流室II (3)单面开有槽III(7),所述主腔体(2)紧贴集流室I (I) 一侧中间部位分别设有相同的两个长方形密封槽I (5)和密封槽II (10)，所述密封槽I (5)和密封槽II (10)内分别设有多个贯穿整个主腔体(2)的槽道(4)。
2.根据权利要求1所述的组合式水冷板，其特征在于:所述主腔体(2)背面钻有用于安装IGBT电子元件的螺纹孔。
3.根据权利要求1所述的组合式水冷板，其特征在于:所述多个槽道(4)具有一种以上的管道形式，所述管道形式包括:圆形管、矩形管、三角形管、波纹管、内部螺纹翅片管和轴向内部翅片管。
4.根据权利要求1所述的组合式水冷板，其特征在于:所述集流室I(I)和集流室II(3)为浇铸成型或机械加工直接成型；主腔体(2)为铝合金与铜质管材浇铸成为一体，再进行机械加工成型。
5.根据权利要求1、2、3、或4所述的组合式水冷板，其特征在于:所述主腔体(2)两端相对位置各开有两个螺纹孔(6)，每一侧的螺纹孔(6)分别与集流室I (I)和集流室II (3)上开有的通孔(11)通过螺柱紧固连接。
【文档编号】H05K7/20GK103533817SQ201310544909
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】王硕, 苗苗, 李雪冬 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司