冷却组件的制作方法

本实用新型涉及冷却技术领域，特别是涉及一种冷却组件。

背景技术：

梯度功率放大器(简称梯度功放)是整个梯度控制电路的功率输出级，具有功率大，开关时间短，输出电流精确以及可靠性高等特点。IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是梯度功放的核心部件，单个大功率IGBT模块在工作中发热量最大可达到2KW以上，IGBT中核心温度在达到150℃(新型IGBT达到180℃)时将被烧毁甚至爆炸，因此，必须对功率元件进行散热保护。

通常情况下，在水冷板(通常为铝板)表面布IGBT或其它大功率电气件，IGBT或其它电气件通过底部涂抹导热硅脂与铝板表面紧密接触，从而达到对电气件散热的效果。

如何设置一种冷却组件，以改善散热效果，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种冷却组件，具有至少两层冷却管，散热效果好，可以满足在其两面布置电气件的散热需求。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种冷却组件，包括第一冷却板、第二冷却板和冷媒流通用的冷却管，还包括中间板，所述第一冷却板、所述中间板和所述第二冷却板依次连接，并且，相邻两者的相对侧面分别设有与所述冷却管的两侧面配合的凹槽，以便在相邻两者之间均安装所述冷却管，所述第一冷却板和所述第二冷却板以各自与所述中间板相背的侧面形成产热件的安装面。

本实用新型的冷却组件，在第一冷却板和第二冷却板之间设有中间板，如此，第一冷却板与中间板之间、第二冷却板与中间板之间各形成一个冷却管的安装腔室，然后将第一冷却板和中间板的相对侧面分别与冷却管的两侧面对应设置，将第二冷却板和中间板的相对侧面分别与冷却管的两侧面对应设置，以便在中间板的两侧各形成一个冷却管的安装槽，将冷却管置于中间板的两侧，使得本实用新型的冷却组件具有双层冷却管。加之第一冷却板和第二冷却板与中间板相背的侧面形成产热件的安装面，使得处于两侧的冷却管与安装于两侧的产热件具有足够的换热面积，在较大程度上提高了换热效率，能够对产热件进行快速降温；并且，双层冷却管的设置增加了整体散热量，可以在第一冷却板和第二冷却板均安装产热件，实现能够满足双侧安装产热件需求的冷却组件，扩展了本实用新型冷却组件的适用范围。

可选地，还包括第一连接器，所述第一连接器具有第一入口和与其连通的第一出口，所述第一入口用于引入冷媒，所述第一出口与所述冷却管一一对应设置，用于连接所述冷却管的冷媒入口端；

和/或，还包括第二连接器，所述第二连接器具有第二出口和与其连通的第二入口，所述第二入口与所述冷却管一一对应设置，用于连接所述冷却管的冷媒出口端，所述第二出口用于引出换热后的冷媒。

可选地，各所述第一出口设于所述第一连接器的一侧，所述第一入口设于所述第一连接器的另一侧；

和/或，各所述第二入口设于所述第二连接器的一侧，所述第二出口设于所述第二连接器的另一侧。

可选地，所述第一连接器在所述第一入口的端部设有第一连接部，用于连接输入冷媒用的接头；

和/或，所述第二连接器在所述第二出口的端部设有第二连接部，用于连接输出冷媒用的接头。

可选地，所述第一连接器在各所述第一出口的端部设有第一定位部，用于与所述冷却管的冷媒入口端固定连接；

和/或，所述第二连接器在各所述第二入口的端部设有第二定位部，用于与所述冷却管的冷媒出口端固定连接。

可选地，所述第一冷却板、所述中间板和所述第二冷却板在相对应的其中一个位置开槽，以形成用于安装所述第一连接器的第一安装槽；

和/或，所述第一冷却板、所述中间板和所述第二冷却板在相对应的另一个位置开槽，以形成用于安装所述第二连接器的第二安装槽。

可选地，所述第一连接器不突出所述第一安装槽；和/或，所述第二连接器不突出所述第二安装槽。

可选地，所述第一冷却板、所述中间板和所述第二冷却板依次连接形成封闭的冷却板体，以内置各所述冷却管。

可选地，所述第一冷却板、所述中间板和所述第二冷却板在相对应的再一个位置开槽，以形成用于嵌入把手的第三安装槽。

可选地，与所述第一冷却板或所述第二冷却板处于同一侧的所述冷却管，分别经过与各自同侧的所述产热件的热量集中区域。

附图说明

图1为本实用新型所提供冷却组件在一种具体实施方式中的组装分解示意图；

图2为图1所示冷却组件的组装完成示意图；

图3为图2所示冷却组件处于使用状态的立体结构示意图；

图4为图2所示冷却组件处于使用状态的侧面结构示意图；

图5为图2所示冷却组件中冷却管组件的组装示意图；

其中，图5a为第一连接器的结构示意图；图5b为冷却管的结构示意图；图5c为第一连接器和第二连接器与冷却管组装后所形成冷却管组件的结构示意图；

图6为图2所示冷却组件中第一冷却板、中间板和第二冷却板的组装分解示意图。

图1-图6中：

第一冷却板1、第一槽11、第二槽12、第三槽13、第二冷却板2、第四槽21、第五槽22、第六槽23、冷却管3、冷媒入口端31、冷媒出口端32、中间板4、第七槽41、第八槽42、第九槽43、产热件5、安装面6、第一连接器7、第一入口71、第一出口72、第一连接部73、第一定位部74、第二连接器8、第一安装槽91、第二安装槽92、第三安装槽93、把手10、输入接头20、输出接头30。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行介绍，以便本领域技术人员准确理解本实用新型的技术方案。

本文所述的第一、第二等词仅用于区分结构相同或类似的两个以上部件，或者相同或类似的两个以上的结构，不表示对顺序的特殊限定。

本实用新型提供了一种冷却组件，具有双层冷却管，可以在冷却组件的两面均布置IGBT等大功率电气件，能够满足大功率电气件的散热需求，如背景技术中提到的梯度功率放大器。

如图1-图4所示，本实用新型的冷却组件包括第一冷却板1、第二冷却板2、中间板4和冷媒流通用的冷却管3，第一冷却板1、中间板4和第二冷却板2依次连接，并且，相邻两者的相对侧面分别设有与冷却管3的两侧面配合的凹槽，以便在相邻两者之间均安装冷却管3，如此，中间板4的两侧均安装有冷却管3；第一冷却板1和第二冷却板2以各自与中间板4相背的侧面形成产热件5的安装面6，该产热件5可以为IGBT等大功率的电气件，其在工作过程中会产生较大的热量。

如图1所示，中间板4是相对于第一冷却板1和第二冷却板2而言的，即处于第一冷却板1和第二冷却板2之间，其两侧面分别与第一冷却板1和第二冷却板2连接。中间板4、第一冷却板1和第二冷却板2均可以采用铝板，不仅重量轻，还具有良好的导热功能，利于冷却管3与产热件5之间进行热交换，提高换热效率。或者，中间板4、第一冷却板1和第二冷却板2可以采用其他传热效率较高的材料制成。亦或者，可以仅将第一冷却板1和第二冷却板2采用传热效率较高的材料制成，中间板4可以采用传热效率相对较低、但强度高一些的材料制成，以便在改善散热效果的同时兼顾使用可靠性。

冷却管3可以成折线状回转弯折，以形成类似蛇形管的结构，此种结构形式具有较大的表面积，能够增大与产热件5的换热面积，进而提高换热效率。尤其是，可以根据产热件5的热量分布特点，对冷却管3的结构进行设置，以使得冷却管3经过产热件5的热量集中区域，还可以使得冷却管3在该热量集中区域采用密集的布置形式，进而提高换热效率，改善冷却效果。

如图2所示，第一冷却板1、中间板4和第二冷却板2可以组装形成箱体状的结构，作为本实用新型的冷却组件，此时的冷却组件也可以称之为冷却箱。采用冷却箱结构的冷却组件，可以将冷却管3内置在箱体中，避免了冷却管3外露，可以有效防护冷却管3，延长冷却管3的使用寿命，还提高了结构的封闭性，避免冷却组件的内部结构与外部安装的产热件5产生干涉。

为实现冷却管3的可靠定位，设于第一冷却板1和中间板4的相对侧面的凹槽可以组合形成冷却管3的安装槽，用于实现冷却管3的安装定位，具体可以将冷却管3卡紧固定于第一冷却板1和中间板4的凹槽内。同理，设于第二冷却板2和中间板4的相对侧面的凹槽也可以组合形成冷却管3的安装槽，用于实现另一侧的冷却管3的安装定位。

同时，还可以采用钎焊等焊接工艺将冷却管3与凹槽的槽体接触面进行焊接。具体而言，凹槽及中间板4都需要填充钎焊料，进行整体钎焊，以保证第一冷却板1、中间板4、第二冷却板2及冷却管3紧密贴合在一起，不存在缝隙，具有更好的导热效果。

如图3和图4所示，采用本实用新型的冷却组件，由于中间板4的两侧均设有冷却管3，形成双层结构，在第一冷却板1和第二冷却板2的安装面6均可以安装产热件5，从而实现了产热件5的双侧安装，能够满足大功率器件的双侧安装和散热需求。

以IGBT作为产热件5为例，在图3和图4所示的实施例中，可以在第一冷却板1和第二冷却板2的安装面6均安装四个IGBT，其中两个IGBT上下布置，形成一列IGBT，另外两个IGBT上下布置，形成另外一列IGBT，这两列IGBT可以左右间隔布置，且两列IGBT均处于冷却组件的中部区域。此处所述的上下、左右等方位仅以图3为参照，以方便描述；此处的中部区域是区别于冷却组件的边沿而言的，并不是指冷却组件的正中间。

结合图3和图4可知，本实用新型还可以设有第一连接器7，采用一个冷媒的入口将冷媒引入，然后通过分流而输入两侧的冷却管3；同理，本实用新型还可以设有第二连接器8，用于将两侧的冷却管3内的冷媒汇总，然后经由一个冷媒的出口将冷媒引出。

以下结合图5和图6，对本实用新型的冷却组件进行详细介绍。

如图5中(a)所示，第一连接器7具有第一入口71和与其连通的第一出口72，第一入口71用于引入冷媒，第一出口72与冷却管3一一对应设置，用于连接冷却管3的冷媒入口端31。在本实施例中，第一连接器7设有一个第一入口71和两个第一出口72，形成类似三通管的结构形式，第一入口71将引入的冷媒进行分流，以形成与冷却管3一一对应的两路冷媒；其中一路冷媒通过一个第一出口72经由一侧冷却管3的冷媒入口端31进入同侧冷却管3，另一路冷媒通过另一个第一出口72经由另一侧冷却管3的冷媒入口端31进入同侧的冷却管3，以分别沿两侧的冷却管3流动经过与产热件5相对应的区域，对产热件5进行冷却。

同理，本实用新型还可以包括第二连接器8，第二连接器8具有第二出口和与其连通的第二入口，第二入口与冷却管3一一对应设置，用于连接冷却管3的冷媒出口端32，在本实施例中设有两个第二入口，分别与两侧的冷却管3的冷媒出口端32连接；第二出口用于引出换热后的冷媒。该第二连接器8也类似三通管，与第一连接器7不同的是，其具有两个入口、一个出口，两个第二入口用于将两侧冷却管3内经过换热后的冷媒汇聚到第二出口，以便经由第二出口流出。

鉴于第一连接器7和第二连接器8的结构相似，可以类比第一连接器7设置第二连接器8，本实施例仅以第一连接器7为例进行详细说明，对于第二连接器8不再一一赘述。可以理解的是，第二连接器8的第二入口可以参照第一连接器7的第一出口72设置，第二出口可以参照第一连接器7的第一入口71设置，或者说，将第一连接器7中第一入口71和第一出口72的位置互换，即可形成第二连接器8，此时的第一入口71相当于第二连接器8的第二出口，第一出口72相当于第二连接器8的第二入口。

如图5中(b)所示，冷却管3可以呈S型连续回转，以形成折线状的管体结构，该冷却管3的冷媒入口端31和冷媒出口端32可以布置在其同一侧，在图(b)中显示为冷却管3的右侧；冷媒入口端31和冷媒出口端32可以略伸出冷却管3的管体，以便与第一连接器7和第二连接器8进行连接。

如图5中(c)所示，各第一出口72设于第一连接器7的一侧，第一入口71设于第一连接器7的另一侧；各第二入口设于第二连接器8的一侧，第二出口设于第二连接器8的另一侧，并且，第一出口72和第二入口可以处于同一侧，第一入口71和第二出口可以处于同一侧，以便第一连接器7和第二连接器8以同一侧面对冷却管3设置，实现与冷却管3的连接，以另一侧置于冷却管3的外侧，使得第一入口71和第二出口朝外设置，以便于接入冷媒的输入和输出件。

第一连接器7和第二连接器8均可以设置为方块状，在其中一个端面设置两个连接口，作为第一出口72或第二入口，在相对的另一个端面设置一个连接口，作为第一入口71或第二出口。此时，第一连接器7和第二连接器8的端面为平面，较为规则，能够与第一冷却板1、中间板4和第二冷却板2形成良好的配合，最终形成冷却箱的结构形式，作为本实用新型的冷却组件，能更好地应用于医疗技术领域，满足IGBT等大功率电气件的安装和散热需求。

详细地，第一连接器7在第一入口71的端部设有第一连接部73，用于连接输入冷媒用的接头，该接头定义为输入接头20；第二连接器8在第二出口的端部设有第二连接部，用于连接输出冷媒用的接头，该接头第一为输出接头30。第一连接部73和第二连接部均可以为螺纹，输入接头20和输出接头30均可以设置为螺纹接头，如图3和图4所示，第一连接器7和第二连接器8不突出冷却组件的边框，输入接头20和输出接头30连接后向外伸出，用于连接冷媒的输送管路。

同理，第一连接器7在各第一出口72的端部设有第一定位部74，用于与冷却管3的冷媒入口端31固定连接；第二连接器8在各第二入口的端部设有第二定位部，用于与冷却管3的冷媒出口端32固定连接。该第一定位部74和第二定位部可以为定位凹槽，冷却管3的冷媒入口端31和冷媒出口端32分别伸入与各自对应的定位凹槽，进行定位连接。

如图6所示，第一冷却板1、中间板4和第二冷却板2在相对应的其中一个位置开槽，以形成用于安装第一连接器7的第一安装槽91；第一冷却板1、中间板4和第二冷却板2在相对应的另一个位置开槽，以形成用于安装第二连接器8的第二安装槽92，其中，第一安装槽91和第二安装槽92可以根据冷却管3的结构进行相应设置，当冷却管3以其同侧的上下两端作为冷媒入口端31和冷媒出口端32时，第一安装槽91和第二安装槽92就分别处于其中一侧的上下两端。

并且，第一冷却板1、中间板4和第二冷却板2在相对应的再一个位置开槽，以形成用于嵌入把手10的第三安装槽93，便于使用者握持把手10而移动冷却组件。该再一个位置只要区别于第一安装槽91和第二安装槽92的位置即可，在优选的实施方式中，该再一个位置可以处于上侧面，或者处于与第一安装槽91和第二安装槽92相对的另一个侧面，以更符合使用者的握持习惯。

结合图1、图2和图6所示，当第一连接器7和第二连接器8安装后，第一连接器7不突出第一安装槽91，第二连接器8不突出第二安装槽92，以使得组装形成的冷却组件具有规则的外部轮廓，不会因外露而在使用过程中过于频繁的受到冲击，延长其使用寿命。

再者，第一冷却板1、中间板4和第二冷却板2依次连接形成封闭的冷却板体，可以将两侧的冷却管3内置安装，不会使得冷却管3外露，能够对冷却管3进行有效防护，提高冷却管3的使用寿命。

尤其是，冷却管3通常采用铜管等软金属制成，冷却管3的冷媒入口端31和冷媒出口端32分别与第一连接器7和第二连接器8连接，不会外露，也就不会因外部撞击而断裂损坏。同时，第一连接器7和第二连接器8也不突出冷却组件的外部轮廓线，而是通过专用的接头实现与冷媒的连通，也实现了对第一连接器7和第二连接器8的防护，保证了连接可靠性，兼顾了对使用寿命的要求。

另外，可以采用冷却水作为冷媒，第一冷却板1、中间板4和第二冷却板2均可以采用铝板制成，如果不设置冷却管3而直接以铝板承载冷媒，由于铝材质极易被水流腐蚀，长时间运行后，导致水中含有大量的铝化合物，非常容易堵塞用于输入或输出冷媒的水冷接头，而水冷接头一旦被堵塞，水流量会严重变小，达不到散热效果。本实用新型采用冷却管3内置的结构形式可以避免接头的腐蚀问题，保证散热可靠性。

以下结合附图，对本实用新型的组装过程进行详细说明。

如图5中(a)所示，加工第一连接器7和第二连接器8，此处以冷却水作为冷媒，对应的，第一连接器7和第二连接器8均可以采用分水器。作为第一连接器7的分水器有一个第一入口71和两个第一出口72(对应的，作为第二连接器8的分水器则为两个第二入口和一个第二出口)，在两个第一出口72的端部设有第一定位部74，在第一入口71的端部设有第一连接部73。

如图5中(b)所示，冷却管3按照预先的设计折弯，数量为两个。

如图5中(c)所示，将冷却却管的进水端口(即冷媒入口端31)插入第一连接器7的第一出口72，将冷却管3的出水端口(即冷媒出口端32)插入第二连接器8的第二进口，冷却管3的端面通过分水器内部的凹台定位(此时采用凹台作为第一定位部74)。另外一个冷却管3也按照上述步骤操作，使这两个冷却管3的各端口均固定于第一连接器7和第二连接器8的内部。

接着，通过焊接工艺将两冷却管3与第一连接器7和第二连接器8焊接，形成冷却管组件M。

然后，如图6所示，加工第一冷却板1、中间板4及第二冷却板2。第一冷却板1和第二冷却板2可以设置为关于中间板4对称的结构形式，在第一冷却板1上加工第一槽11、第二槽12和第三槽13，在第二冷却板2上加工第四槽21、第五槽22和第六槽23，在中间板4上加工第七槽41、第八槽42和第九槽43。其中，第一槽11和第四槽21分别在第一冷却板1和第二冷却板2的一侧面加工，第七槽41在中间板4的双侧面加工，并保证第一槽11、第四槽21以及第七槽41的结构与冷却管3的外形结构相一致。第一冷却板1、第二冷却板2以及中间板4上分别开设的第二槽12、第五槽22和第八槽42用于安装第一连接器7和第二连接器8，其中，处于上部的槽形成第一连接器7的第一安装槽91，处于下部的槽形成第二连接器8的第二安装槽92；第三槽13、第六槽23和第九槽43形成第三安装槽93，用于安装把手10使用。

如图1所示，将制作好的冷却管组件M(如图5中(c)所示)放入中间板4中，保证两冷却管3与中间板4的两面槽体完全重合，再将第一冷却板1和第二冷却板2分别盖在冷却管组件M的两面，保证第一槽11和第四槽21的槽体与冷却管3完全重合。并且，使得第一连接器7和第二连接器8分别嵌入各自对应的第一安装槽91和第二安装槽92的内部，而不突出板体。

再然后，将所有槽体及冷却管3的接触面、槽体与分水器的接触面、以及第一冷却板1、第二冷却板2和中间板4的接触面通过钎焊工艺进行焊接，最后形成一整块水冷板。

最后，如图2所示，将制作好的水冷板与把手10连接，将把手10嵌入水冷板的内部，形成本实用新型的冷却组件。

使用时，如图3和图4所示，以IGBT作为产热件5为例，将该产热件5固定在水冷板的双侧表面，此时，第一冷却板1和第二冷却板2背离中间板4的表面形成该水冷板的双侧表面；冷媒的输入接头20通过螺纹连接在第一连接器7的第一入口71，冷媒的输出接头30通过螺纹连接在第二连接器8的第二出口。

工作时，冷却水通过水冷接头的进水端(即冷媒的输入接头20)进入，在分水器内部将水流分为两组，每一组水流进入各自的冷却管3，分别对固定在水冷板双侧的IGBT进行冷却。经过循环后的水流在另一个分水器汇合后进入水冷接头的出水端，即冷媒的输出接头30，流出冷却管3。

可见，本实用新型提供的冷却组件，是一种高散热效率、结构紧凑的双面散热组件，其双层冷却管3的结构提高了水冷板的散热能力，更适用于大功率器件固定在水冷板两侧，对水冷板两侧都有散热的作用。并且，第一连接器7和第二连接器8嵌入水冷板内部，更加节省整个冷却组件的整体占用空间，适合于空间较小的布局。此外，冷却管3嵌入在第一连接器7与第一冷却板1、中间板4和第二冷却板2所组成的空间内部，避免了冷却管3外露导致的碰撞。

需要说明的是，本文仅以冷却组件用于梯度功率放大器为例进行说明，但可以理解，凡是需要在冷却组件上布置IGBT等大功率电气件的领域和装置，均可以采用本实用新型的冷却组件，此处不再一一列举。

以上对本实用新型所提供冷却组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。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的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。