多通道散热器和具有其的功率模块的制作方法

本发明涉及散热技术领域，尤其是涉及一种多通道散热器和具有其的功率模块。

背景技术：

车用igbt功率模块在工作时会产生大量的热量，功率模块自身的温度过高时会影响其正常工作，通常设置水冷散热器对其进行散热。水冷散热器包括多个扁平状的散热扁管，每两个散热扁管之间放置一个功率模块，注入水冷散热器内的冷却液在多个散热扁管之间流通以实现对功率模块降温的目的。

然而，常规的水冷散热器不具有均流的作用，通往每个散热扁管内的冷却液的量不同，越远离进水口的散热扁管内的冷却液量越少，从而使每个散热扁管的散热效率不同，导致水冷散热器的散热效率大大降低，严重影响了功率模块的正常工作。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多通道散热器，所述多通道散热器具有可以实现冷却液的均流、散热效率高的优点。

本发明还提出了一种设有上述多通道散热器的功率模块。

根据本发明实施例的多通道散热器，包括：多个散热管，所述多个散热管在第一方向上间隔分布，所述多个散热管包括第一外侧散热管、至少一个中间散热管和第二外侧散热管，所述中间散热管位于所述第一外侧散热管和所述第二外侧散热管之间，每个所述散热管内设有散热通路，每个所述散热管上设有与所述散热通路连通的进口通孔和出口通孔，所述多个散热管的所述出口通孔依次连通以限定出出口流路；进口管和出口管，所述进口管与所述第一外侧散热管的进口通孔连通，所述出口管与所述第一外侧散热管的出口通孔连通；多个流量控制阀，每个所述流量控制阀内设有流通流路，每个所述流量控制阀的外周壁设有与所述流通流路连通的节流口，每个所述散热管的进口通孔设有所述流量控制阀，每个所述散热管上的所述流量控制阀通过相应的所述节流口与相应的所述散热通路连通，多个所述进口通孔处的所述流量控制阀依次相连以限定出与所述进口管连通的进口流路，在所述进口流路内液体的流动方向上，位于下游的所述节流口的开口总面积大于位于上游的所述节流口的开口总面积。

根据本发明实施例的多通道散热器，通过在多个散热管内设置流量控制阀，流量控制阀上设有冷却液的流通流路和节流口，其中位于下游的节流口的开口总面积大于位于上游的节流口的开口总面积，从而可以使流入多个散热管内的冷却液量大致相同，可以使每个散热管的散热效率相同，实现多通道散热器的均匀散热。多通道散热器的结构简单、安装方便，可以实现更好的散热效果。

根据本发明的一些实施例，相邻的两个所述流量控制阀通过插接方式配合连通。

在本发明的一些实施例中，相邻的两个所述流量控制阀的连接处焊接连接。

根据本发明的一些实施例，所述流量控制阀包括：配合部，所述配合部为中空件，所述配合部内设有流通流路；分流部，所述分流部的至少一端与所述配合部相连，所述分流部的外周壁上设有多个所述节流口，每个所述节流口均与相对应的所述流通流路连通以实现分流；其中，相邻所述流量控制阀之间的所述配合部配对组合。

根据本发明的一些实施例，每个所述散热管和所述流量控制阀焊接连接。

根据本发明的一些实施例，每个所述散热管的所述出口通孔均设有所述流量控制阀，多个所述出口通孔处的所述流量控制阀依次相连以限定出所述出口流路。

在本发明的一些实施例中，在所述出口流路内液体的流动方向上，位于上游的所述节流口的开口总面积大于位于下游的所述节流口的开口总面积。

在本发明的一些实施例中，每个所述散热管上的两个所述流量控制阀的所述节流口的开口总面积相同。

根据本发明的一些实施例，每个所述流量控制阀上设有多个所述节流口。

在本发明的一些实施例中，每个所述流量控制阀的多个所述节流口在周向上均匀间隔分布。

根据本发明的一些实施例，所述多通道散热器还包括密封垫，所述密封垫设置在相邻两个所述流量控制阀的连接处。

根据本发明的一些实施例，每个所述散热管的外周壁设有定位部，所述多通道散热器还包括至少一个固定连接件，每个所述固定连接件依次穿过所述多个散热管的所述定位部。

根据本发明实施例的功率模块，包括：多个功率器件；根据本发明上述实施例的多通道散热器，相邻所述散热管之间至少设有一个所述功率器件。

根据本发明实施例的功率模块，通过设置上述多通道散热器，多通道散热器内的每个散热管内设有流量控制阀，流量控制阀上设有冷却液的流通流路和节流口，其中位于下游的节流口的开口总面积大于位于上游的节流口的开口总面积，从而可以使流入多个散热管内的冷却液量大致相同，可以使每个散热管的散热效率相同，实现多通道散热器的均匀散热。多通道散热器的结构简单、安装方便，可以实现更好的散热效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的多通道散热器的整体结构示意图；

图2是图1中所示的多通道散热器的主视图；

图3是根据本发明实施例的流量控制阀的整体结构示意图；

图4是根据本发明实施例的流量控制阀与密封垫的配合结构示意图；

图5是根据本发明实施例的散热管的整体结构示意图。

附图标记：

多通道散热器100，

散热管10，第一外侧散热管10a，第二外侧散热管10b，中间散热管10c，进口通孔110，出口通孔120，定位部130，安装孔1310，散热部140，

进口管20，

出口管30，

流量控制阀40，第一配合部410，第二配合部420，分流部430，节流口4310，密封垫440，

固定连接件50，

功率模块200，

功率器件60。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的多通道散热器100，该多通道散热器100可以与车用igbt功率器件60装配在一起，可以实现功率器件60的散热。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的多通道散热器100，包括：多个散热管10、进口管20、出口管30和多个流量控制阀40。如图1所示，多个散热管10在第一方向上间隔分布，多个散热管10包括第一外侧散热管10a、至少一个中间散热管10c和第二外侧散热管10b，中间散热管10c位于第一外侧散热管10a和第二外侧散热管10b之间。具体而言，例如如图1所示，多通道散热器100上设有多个散热管10，多个散热管10在前后方向上间隔设置，其中位于最前端的第一外侧散热管10a和位于最后端的第二外侧散热管10b之间至少设有一个中间散热管10c，功率器件60设置在相邻的散热管10之间并与相邻的两个散热管10的侧面贴合。散热管10可以对功率器件60进行散热以降低其工作温度，从而可以保证功率器件60的正常运行。

每个散热管10内设有散热通路，冷却液可以在散热通路内流通。每个散热管10上设有与散热通路连通的进口通孔110和出口通孔120，多个散热管10的进口通孔110依次相连以限定出进口流路，多个散热管10的出口通孔120依次连通以限定出出口流路。当多通道散热器100工作时，冷却液可以在进口流路、出口流路和散热管10内的散热通路中流通，从而可以降低相邻散热管10之间的功率器件60的温度。

如图1-图2所示，进口管20与第一外侧散热管10a的进口通孔110连通，出口管30与第一外侧散热管10a的出口通孔120连通。当多通道散热器100工作时，冷却液通过进口管20进入多通道散热器100内，其中一部分的冷却液进入第一外侧散热管10a内的散热通路内流通，剩余部分的冷却液沿着进口流路进入下一个散热管10内。冷却液可以顺着进口流路进入到每个散热管10内，由此冷却液可以分配到每一个散热管10内并进行流通，冷却液在流通的过程中与多通道散热器100内的功率器件60完成换热，换热完成后的冷却液最后沿着出口流路从出口管30流出。

如图3-图4所示，每个流量控制阀40内设有流通流路，每个流量控制阀40的外周壁设有与流通流路连通的节流口4310，每个散热管10的进口通孔110处设有流量控制阀40，每个散热管10上的流量控制阀40通过相应的节流口4310与相应的散热通路连通，多个进口通孔110处的流量控制阀40依次相连以限定出与进口管20连通的进口流路。

在进口流路内冷却液的流动方向上，位于下游(远离进口管20的位置)的节流口4310的开口总面积大于位于上游(靠近进口管20的位置)的节流口4310的开口总面积。具体而言，节流口4310的开口总面积为流量控制阀40上的节流口4310的开口截面面积的总和。例如，当流量控制阀40上设有一个节流口4310时，节流口4310的开口总面积即为该节流口4310的开口截面面积。再例如，当流量控制阀40上设有多个节流口4310时，节流口4310的开口总面积即为流量控制阀40上每个节流口4310开口截面积的总和。

可以理解的是，冷却液从进口管20进入多通道散热器100之后，随着冷却液的不断分流，冷却液的流速会越来越慢，因此远离进口管20的散热管10内流入的冷却液会变少。通过设置下游的节流口4310的开口总面积大于位于上游的节流口4310的开口总面积，可以使流入多个散热管10内的冷却液量大致相同，从而可以实现每个散热管10的散热效率相同，实现多通道散热器100的均匀散热，可以实现更好的散热效果。

具体而言，可以通过在每个流量控制阀40上设置不同数量的节流口4310以及改变节流口4310的开口大小来改变每个流量节流阀40的开口总面积，由此可以实现流入每个散热管10内的冷却液的量不同，实现多通道散热器100的均流效果。

根据本发明实施例的多通道散热器100，通过在多个散热管10内设置流量控制阀40，流量控制阀40上设有冷却液的流通流路和节流口4310，其中位于下游的节流口4310的开口总面积大于位于上游的节流口4310的开口总面积，从而可以使流入多个散热管10内的冷却液量大致相同，可以使每个散热管10的散热效率相同，实现多通道散热器100的均匀散热。多通道散热器100的结构简单、安装方便，可以实现更好的散热效果。

如图1-图2所示，根据本发明的一些实施例，相邻的两个流量控制阀40通过插接方式配合连通，从而可以简化多通道散热器100的装配流程、提升装配效率。具体而言，流量控制阀40上设有配合部，其中一个流量控制阀40的配合部的前端部分可以与其前一个的流量控制阀40的配合部的后端部分插接配合。当多通道散热器100进行装配时，可以通过相邻的流量控制阀40之间的插接配合将多通道散热器100形成一个整体，由此可以使多通道散热器100的结构更加简单，方便组装和拆卸，并可以根据需求灵活增加/减少多通道散热器100上的散热管10的数量。

在本发明的一些实施例中，相邻的两个流量控制阀40的连接处焊接连接，从而可以使相邻的两个流量控制阀40之间的配合更加牢固，提升进口流路的封闭性能。优选地，可以采用钎焊的方式将相邻的两个流量控制阀40的连接处焊接在一起，从而可以减小流量控制阀40在焊接过程中的变形量，提升流量控制阀40之间连接处的封闭性能。

如图3所示，根据本发明的一些实施例，流量控制阀40包括配合部和分流部430，配合部为中空件，配合部内设有冷却液的流通流路，由此可以实现冷却液在流量控制阀40内的流通。分流部430大致形成为圆盘状，分流部430的至少一端与配合部相连。分流部430的外周壁上设有多个节流口4310，多个节流口4310均与流量控制阀40内的流通流路连通，进入流量控制阀40内的一部分冷却液通过流通流路从节流口4310处流入散热管10内的散热通路内，进入流量控制阀40内的另一部分冷却液通过进口流路流入下一个流量控制阀40内。

如图3所示，在本发明的一个具体示例中，配合部包括第一配合部410和第二配合部420，第一配合部410和第二配合部420均为中空件，第一配合部410和第二配合部420内均设有冷却液的流通流路。第一配合部410和第二配合部中420中的至少一个与分流部430组成整体件，相邻的流量控制阀40之间均可以组成第一配合部410和第二配合部420的组合。可以理解的是，流量控制阀40有多种组成形式，即第一配合部410和分流部430组成的整体件，第二配合部420和分流部430组成的整体件，第一配合部410、第二配合部420和分流部430组成的整体件，两个第一配合部410和分流部430组成的整体件，两个第二配合部420和分流部430组成的整体件。

其中与第一外侧散热管10a配合的流量控制阀40既可以为第二配合部420和分流部430组成的整体件，也可以为第一配合部410和分流部430组成的整体件。与第二外侧散热管10b配合的流量控制阀40既可以为第二配合部420和分流部430组成的整体件，也可以为第一配合部410和分流部430组成的整体件。与中间散热管10c配合的流量控制阀40既可以为第一配合部410、第二配合部420和分流部430组成的整体件，又可以为两个第一配合部410和分流部430组成的整体件，还可以为两个第二配合部420和分流部430组成的整体件。

例如，当多流道散热器100进行装配时，第一外侧散热管10a上的流量控制阀40为第二配合部420和分流部430组成的整体件，与第一外侧散热管10a邻近的中间散热管10c上的流量控制阀40为两个第一配合部410和分流部430组成的整体件，下一个中间散热管10c上的流量控制阀40为两个第二配合部420和分流部430组成的整体件，以此类推，相邻的两个散热管10之间通过第一配合部410和第二配合部420配合连接，由此组成多流道散热器100的整体结构。当然可以理解的是，相邻的流量控制阀40之间的组合方式不限于此，只要保证相邻散热管10上的流量控制阀40之间能够组成第一配合部410和第二配合部420的组合即可。

如图5所示，每个散热管10和流量控制阀40焊接连接，从而可以使散热管10和流量控制阀40之间的配合更加牢固、封闭性能更好。优选地，可以采用钎焊的方式将散热管10和流量控制阀40焊接在一起。可以理解的是，钎焊具有焊接头光滑平整、焊接头组织和机械性能变化小等优点，从而可以使散热管10和流量控制阀40的配合更加紧密、牢固，提升冷却液流路的封闭性能，进而可以提升多通道散热器100的散热效率。

如图1-图2所示，根据本发明的一些实施例，每个散热管10的出口通孔120均设有流量控制阀40，多个出口通孔120处的流量控制阀40依次相连以限定出出口流路，从而可以提升多通道散热器100内冷却液的流通效率。具体而言，例如如图1所示，多通道散热器100的每个散热管10的进口通孔110和出口通孔120处均设有流量控制阀40，多个进口通孔110处的流量控制阀40依次相连组成进口流路，多个出口通孔120处的流量控制阀40依次相连组成出口流路，由此可以使多通道散热器100的整体结构更加简单，流量控制阀40可以控制每个散热管10内的冷却液的流量，从而可以使冷却液在进口流路和出口流路中顺畅地流通。

如图3-图4所示，根据本发明的一些实施例，每个流量控制阀40上设有多个节流口4310，从而可以便于实现每个散热管10内冷却液流量的控制。如图3-图4所示，在本发明的一些实施例中，每个流量控制阀40的多个节流口4310在分流部430的周向上均匀间隔分布，由此可以使流量控制阀40的结构更加规则、可以实现其批量生产。

在本发明的一些实施例中，多通道散热器100还包括密封垫440，密封垫440设置在相邻两个流量控制阀40的连接处。具体而言，密封垫440设置在第一配合部410和第二配合部420的结合处，从而可以防止冷却液在流通时出现泄漏的情况，提升流量控制阀40的封闭性能。可选地，密封垫440可以为橡胶圈。

在本发明的一些实施例中，在出口流路内液体的流动方向上，位于上游(远离出口管30的位置)的节流口4310的开口总面积大于位于下游(靠近出口管30的位置)的节流口4310的开口总面积，从而可以有利于换热完成后的冷却液的回流。可以理解的是，位于上游的冷却液经过流通和换热之后流速变慢，通过增大其节流口4310的开口总面积可以方便散热通路内的冷却液流通到出口流路内，由此可以提升多通道散热器100内冷却液的流通速度，进而可以提升其换热效率。

在本发明的一些实施例中，每个散热管10上的两个流量控制阀40的节流口4310的开口总面积相同，从而可以实现多通道散热器100的均匀散热。可以理解的是，每个散热管10上的两个流量控制阀40的节流口4310的开口总面积相同，可以保证冷却液在每个散热管10内的流通时间大致相同，从而可以实现多个散热管10的散热效率大致一致，由此可以实现多通道散热器100的均匀散热，可以保证与其连接的功率器件60的正常运行。

如图1-图2、图5所示，根据本发明的一些实施例，每个散热管10的外周壁设有定位部130，多通道散热器100还包括至少一个固定连接件50，每个固定连接件50依次穿过多个散热管10的定位部130，从而可以使多通道散热器100的结构更加牢固。例如如图5所示，每个散热管10包括定位部130和散热部140，其中定位部130外套在散热部140上，定位部130与散热部140之间可以采用钎焊的方式连接在一起。散热部140内设有散热通路，冷却液在散热部140内流通。定位部130的两端均设有安装孔1310，可以采用两个固定连接件50依次穿过每个散热管10的定位部130两端的安装孔1310将多个散热管10连接在一起，由此可以使多通道散热器100的整体结构更加紧凑、牢固。需要进行说明的是，固定连接件50的数量可以根据实际需求选择设置。

根据本发明实施例的功率模块200，包括多个功率器件60和根据本发明上述实施例的多通道散热器100。相邻散热管10之间至少设有一个功率器件60，每个功率器件60在工作时均会产生大量的热量，散热管10内流通的冷却液可以降低功率器件60的温度。由于每个功率器件60的前后两侧均匀散热管10接触，从而可以提升每个功率器件60的散热效率，保证每个功率器件60的正常运行。

根据本发明实施例的功率模块200，通过设置上述多通道散热器100，多通道散热器100内的每个散热管10内设有流量控制阀40，流量控制阀40上设有冷却液的流通流路和节流口4310，其中位于下游的节流口4310的开口总面积大于位于上游的节流口4310的开口总面积，从而可以使流入多个散热管10内的冷却液量大致相同，可以使每个散热管10的散热效率相同，实现多通道散热器100的均匀散热。多通道散热器100的结构简单、安装方便，可以实现更好的散热效果。

下面参考图1-图5详细描述根据本发明具体实施例的多通道散热器100，该多通道散热器100可以与车用igbt功率器件60装配在一起，可以实现功率器件60的散热。值得理解的是，下面描述仅是示例性的，而不是对发明的具体限制。

如图1-图2、图5所示，多通道散热器100包括：进口管20、出口管30、多个散热管10和多个流量控制阀40。多个散热管10在前后方向上间隔分布，其中位于最前端的第一外侧散热管10a和位于最后端的第二外侧散热管10b之间至少设有一个中间散热管10c，功率器件60设置在相邻的散热管10之间并与相邻的两个散热管10的侧面贴合。每个散热管10包括定位部130和散热部140，其中定位部130外套在散热部140上，定位部130与散热部140之间采用钎焊的方式连接在一起。

每个散热管10的散热部140内设有散热通路，每个散热管10上设有与散热通路连通的进口通孔110和出口通孔120，在进口通孔110和出口通孔120处均设有流量控制阀40，流量控制阀40与散热管10之间采用钎焊的方式固定在一起。进口管20与第一外侧散热管10a的进口通孔110连通，出口管30与第一外侧散热管10a的出口通孔120连通。

如图3-图4所示，每个流量控制阀40包括第一配合部410、第二配合部420和分流部430，第一外侧散热管10a上的流量控制阀40为第二配合部420和分流部430组成的整体件，与第一外侧散热管10a邻近的中间散热管10c上的流量控制阀40为两个第一配合部410和分流部430组成的整体件，下一个中间散热管10c上的流量控制阀40为两个第二配合部420和分流部430组成的整体件，以此类推，相邻两个散热管10之间通过第一配合部410和第二配合部420配合连接，由此组成多流道散热器100的整体结构。

分流部430大致形成为圆盘状，在分流部430的外周壁上均匀间隔设置多个节流口4310，每个流量控制阀40内均设有与每个节流口4310连通的流通流路。其中在进口流路内冷却液的流动方向上，位于下游(远离进口管20的位置)的节流口4310的开口总面积大于位于上游(靠近进口管20的位置)的节流口4310的开口总面积，在出口流路内冷却液的流动方向上，位于上游(远离出口管30的位置)的节流口4310的开口总面积大于位于下游(靠近出口管30的位置)的节流口4310的开口总面积。

具体而言，当多通道散热器100工作时，冷却液通过进口管20进入多通道散热器100内，其中一部分的冷却液通过流量控制阀40上的节流口4310进入第一外侧散热管10a内的散热通路内流通，剩余部分的冷却液沿着进口流路流入下一个流量控制阀40内，在下一个流量控制阀40内的冷却液的分配方式和在第一外侧散热管10a内的分配方式相同，由此冷却液均匀地分配到每一个散热管10内并进行流通。冷却液在流通的过程中与多通道散热器100内的功率器件60完成换热，换热完成后的冷却液进入出口流路，最后沿着出口流路从出口管30中流出，由此完成多通道散热器100的一个散热循环。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。