散热器以及其应用的壳单元、制造散热器的铸造模具的制作方法

本发明涉及一种能够快速消散热量的散热器、带有所述散热器的壳单元以及制造散热器的铸造模具。

背景技术：

在电机控制器中都安装有IGBT（绝缘栅双极型晶体管），IGBT的发热量巨大，为了能够快速消散所述IGBT工作时产生的热量，在收容所述电机控制器的控制器壳体上必须设计散热装置。例如中国发明专利申请CN201510601293.3中披露的液冷电机壳体，包括机壳内圈101和套设在所述机壳内圈101上的机壳外圈201，在所述机壳内圈101上设置有环形凹槽102，这样在所述机壳内圈101和 机壳外圈201之间形成了用来容纳冷却液的环形冷却用腔。在所述机壳外圈201的两端分别设置有与所述环形冷却用腔相通的进液口202和出液口203。在所述机壳内圈上的环形凹槽102的底部焊接连接或者一体设置有用来将环形凹槽102分隔成冷却液流动通道的分道筋，所述分道筋包括三条沿机壳内圈轴线方向均匀间隔设置的环形凸台103， 所述环形凸台103沿所述机壳内圈101径向上的高度与环形凹槽102的深度相同，三条所述环形凸台103将所述环形凹槽102分成 了四条液道。在所述液道的底壁上设置有扰流柱105，每两个所述扰流柱105为一组，每一组的两个扰流柱沿所述机壳内圈101轴线方向间隔设置，沿所述环形冷却用腔的延伸方向均匀间隔分布有多组扰流柱。这样通过在所述环形冷却用腔内设置扰流柱105，一方面增加了电机壳体与冷却液的接触面积，提高了散热效率，另一方面所述扰流柱105可以将冷却液流打散，避免出现冷却液与环形凹槽接触面处的层流作用，获得了较好的流场分布，提高了热交换速度和散热效率。

技术实现要素：

专利CN201510601293.3中的机壳内圈一般是采用铸造工艺通过高压压铸机将铝液冲型到模具型腔而成型。但是由于在所述环形凹槽102中分布较密集的所述散热柱，在铝液填充过程中，所述散热柱的顶端易产生严重的卷气、冷隔、欠铸等现象，大大降低了所述机壳内圈的合格率，而且相应的模具型腔较薄, 大大减少了模具寿命。

针对现有技术的不足，本发明的发明目的之一旨在对散热器作进一步的改进，在满足相对高效的散热效率的基础上，提高所述散热器的制造良品率。鉴于此本发明提出一种散热器，包括散热板体，在所述散热板体上设置有向上凸起设置的隔板，所述隔板能够把所述散热板体之上的空间分隔为回形的冷媒流道，在所述散热板体上的对应所述冷媒流道的壁体区域上设置有多个间隔排列的散热柱，所述散热柱向上凸起设置；在所述散热板体上的对应所述冷媒流道的壁体区域上还设置有向上凸起设置的散热片，所述散热片沿其所在的所述冷媒流道的流道段的延伸方向布置，所述散热片至少把部分前后相邻布置的所述散热柱的根部连接一起，所述散热片的高度小于与其连接的所述散热柱的高度，所述散热片、散热柱和所述散热板体之间为一体成型结构。

其中，回形的冷媒流道是指所述冷媒流道为迂回盘绕的流道。在冷却过程中，所述散热柱和散热片能够直接与流淌于所述冷媒流道中的冷媒接触而大量的消散热量。

其中，所述散热片沿其所在的所述冷媒流道的流道段的延伸方向布置，上述特征定义了所述散热片的延伸方向，所述散热片的延伸方向与其所在的所述冷媒流道的流道段的延伸方向基本一致的，例如当所述散热片所在的所述冷媒流道的流道段横向延伸时，所述散热片也是横向延伸，而不会竖向延伸。如此所述散热片的设置并不会明显地阻碍流淌于所述冷媒流道内的冷媒的流动，而且还能够起到一定的导向作用，有利于所述冷媒流动得更加顺畅、快速。

其中，所述散热片至少把部分前后相邻布置的所述散热柱的根部连接一起，所述散热片的高度小于所述散热柱的高度。上述特征首先定义了，所述散热片的布置方式，例如可以是在全部前后相邻布置的所述散热柱的根部之间都连接有所述散热片，又或者仅仅是部分前后相邻布置的所述散热柱的根部之间连接有所述散热片，而另一部分前后相邻布置的所述散热柱的根部之间没有连接有所述散热片。上述特征还定义了所述散热片在前后相邻布置的所述散热柱之间的连接位置，所述散热片仅仅连接于前后相邻布置的所述散热柱的根部而不连接所述散热柱的顶部。

进一步的技术方案还可以是，位于所述冷媒流道的拐角位置的至少部分前后相邻布置的所述散热柱之间不设置所述散热片。其中，可以是位于所述冷媒流道的拐角位置的全部前后相邻布置的所述散热柱之间都不设置所述散热片，又或者是仅仅位于所述冷媒流道的拐角位置的部分前后相邻布置的所述散热柱之间不设置所述散热片。这样，省略至少一部分所述散热片的设置，可以在所述拐角位置腾出更多让所述冷媒流动的空间，便于冷媒快速地调整流向从而能够顺利地通过所述冷媒流道的拐角位置。

进一步的技术方案还可以是，所述冷媒流道包括有用于衔接冷媒入口的入口衔接部以及用于衔接冷媒出口的出口衔接部，所述冷媒入口用于向所述冷媒流道输送冷媒，所述冷媒出口用于排出所述冷媒流道内的冷媒；布置在所述入口衔接部或/和出口衔接部附近区域的至少部分前后相邻布置的所述散热柱之间不设置所述散热片。其中，可以是位于所述入口衔接部或/和出口衔接部附近区域的全部前后相邻布置的所述散热柱之间都不设置所述散热片，又或者是仅仅位于所述入口衔接部或/和出口衔接部附近区域的部分前后相邻布置的所述散热柱之间不设置所述散热片。这样，在实际应用中也就在所述冷媒入口或/和所述冷媒出口附近位置省略了部分所述散热片的设置，可以为所述冷媒的流动腾出更多的流动空间，所述冷媒能够更顺利地通过所述冷媒出口排出到所述冷媒流道之外，提高所述冷媒的排放速度，或所述冷媒能够更顺利地通过所述冷媒入口进入到所述冷媒流道之外，提高所述冷媒的流动速度。

另外，本发明还提出一种应用所述散热器的壳单元，包括有具有冷却用腔的壳体和盖封所述冷却用腔的盖板，所述散热器设置在所述冷却用腔内，所述盖板的内底面与所述散热器的隔板的上顶面贴合设置。其中，所述冷却用腔不仅能够收容所述散热器还能够收容流淌于所述散热器的冷媒流道上的冷媒。另外，所述盖板不仅能够密封所述冷却用腔，还能够与所述隔板结合减少冷媒直接越过所述隔板的上顶面在不同的冷媒流道段上串流而影响冷媒的有序流动和冷却效果。

进一步的技术方案还可以是，在所述壳体内还设置有电气腔，所述电气腔和所述冷却用腔上下分置并公共同一个腔底壁，在所述腔底壁上设置有安装窗口；所述散热器的散热板体与所述壳体之间为分体性结构，所述散热板体嵌装并密封设置在所述安装窗口内；所述电子元器件设置在所述电气腔内并连接到所述散热板体上。其中，所述散热板体嵌装并密封设置在所述安装窗口内，上述特征定义了所述散热板体的安装位置，所述散热板体嵌装在所述安装窗口内填充所述安装窗口，并密封所述安装窗口，这样所述冷却用腔内的冷媒基本上难以通过所述安装窗口泄漏到所述电气腔内。至于所述散热板体与所述安装窗口之间的密封结构可以有多种，例如通过焊接工艺使所述散热板体直接焊接在所述安装窗口内。另外，所述壳体同时具有电气腔和所述冷却用腔，通过所述电气腔收容所述电子元器件，可以对所述电子元器件进行收藏保护，避免所述冷却用腔的冷媒特别是液体滴落到所述电子元器件上对所述电子元器件造成损坏。另外，所述电子元器件连接到所述散热板体上，能够借助所述散热板体快速地消散工作时产生的热量。其次，所述散热板体与所述壳体之间为分体性结构，这样，可以简化所述壳体的结构，便于制造。

进一步的技术方案还可以是，在所述冷却用腔的腔侧壁或盖板上设置有用于连通所述散热器的冷媒流道的冷媒入口和冷媒出口。

进一步的技术方案还可以是，所述盖板焊接密封在所述冷却用腔的腔口部位。这样，相对采用密封圈的密封结构，采用焊接结构能够大大地提高所述盖板与所述冷却用腔之间的密封性。

另外，本发明还提出一种制造所述的散热器的铸造模具，包括能够相互结合的上模块和下模块，其特征在于，在所述上模块和下模块之间能够形成散热板铸腔，所述散热板铸腔用于铸造所述散热器的散热板体，在所述上模块上设置有凹陷设置的隔板铸腔, 所述隔板铸腔用于铸造一体成型于所述散热板体上的隔板，所述隔板能够把所述散热板体之上的空间分隔为回形的冷媒流道,在所述上模块对应所述冷媒流道的区域设置有多个凹陷设置的散热柱铸腔，所述散热柱铸腔用于铸造一体成型于所述散热板体上的散热柱，所述散热柱铸腔相互间隔排列并分别连通所述散热板铸腔；在所述上模块对应所述冷媒流道的区域上还设置有凹陷设置的散热片铸腔，所述散热片铸腔用于铸造一体成型于所述散热板体上的散热片，所述散热片铸腔连通所述散热板铸腔，所述散热片铸腔沿其所对应的所述冷媒流道的流道段的延伸方向布置，所述散热片铸腔至少把部分前后相邻布置的所述散热柱铸腔连通一起，所述散热片铸腔的深度小于与其连通的所述散热柱铸腔的深度。

进一步的技术方案还可以是，对应所述冷媒流道的拐角位置布置的前后相邻布置的至少部分所述散热柱铸腔之间不连通设置所述散热片铸腔。这样通过所述铸造模具铸造出来的散热器上的位于所述冷媒流道的拐角位置的至少部分前后相邻布置的所述散热柱之间不设置所述散热片。

根据上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.由于在所述上模块上还设置有凹陷设置的散热片铸腔，所述散热片铸腔用于铸造一体成型于所述散热板体上的散热片，所述散热片铸腔连通所述散热板铸腔,如此能够在所述散热板体上形成向上凸起设置的散热片，所述散热片可以增加所述散热器的散热面积，提高散热效率。基于此，可以适当地减少所述散热柱的设置数量从而降低所述散热柱的布置密度，进而可以降低所述散热器的制造难度，减少所述散热柱出现缺陷而导致所述散热器报废的概率，同时还能够降低所述铸造模具的加工难度。

2.由于所述散热片至少把部分前后相邻布置的所述散热柱的根部连接一起，这样，体现在相应的所述铸造模具的结构是所述散热片铸腔至少把部分前后相邻布置的所述散热柱铸腔连通一起，即至少部分的所述散热片铸腔和所述散热柱铸腔是相互连通的，从而增加了相邻的两个散热柱铸腔之间的金属铸造熔液的流通面积，减少了金属铸造熔液的流通阻力。在铸造的过程中，金属铸造熔液能够更容易地填充所述散热柱铸腔，减少或避免在所述散热柱的顶端出现卷气、冷隔、欠铸等不良现象，有利于提高所述散热器的制造良品率。

3.由于所述散热片的高度小于所述散热柱的高度。这样，体现在相应的所述铸造模具的结构是所述散热片铸腔的深度小于所述散热柱铸腔的深度，这样，金属铸造熔液从铸造模具的浇口到所述散热片铸腔的腔底壁的流动路径将小于从铸造模具的浇口到所述散热柱铸腔的腔底壁的流动路径，金属铸造熔液相对容易地填满所述散热片铸腔，减少或避免在所述散热片的顶端出现的卷气、冷隔、欠铸等不良现象，进一步有利于提高所述散热器的制造良品率。另外，还能适当地减少了所述散热片在所述冷媒流道内的占用空间，增加冷媒的流通面积，有利于提高冷媒的流通速度，优化所述散热器的散热效果。

由于本发明具有上述特点和优点，为此可以应用到散热器以及其应用的壳单元、制造散热器的铸造模具中。

附图说明

图1 是应用本发明技术方案的散热器的立体结构示意图；

图2 是所述散热片、散热柱和所述散热板体的局部结构示意图；

图3 是应用本发明技术方案的制造所述散热器的铸造模具的结构示意图；

图4 是应用本发明技术方案的安装有散热器的壳单元的立体结构示意图，图中所述壳单元的盖板处于开启状态；

图5 是所述壳体的立体结构示意图；

图6 是所述壳单元的侧视图；

图7 是图6中A-A方向的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对应用本发明技术方案的散热器以及其应用的壳单元、制造散热器的铸造模具的结构作进一步的说明。

如图1和图2所示，散热器3包括散热板体30，在所述散热板体30上设置有向上凸起设置的隔板(33、34)，所述隔板(33、34)能够把所述散热板体30之上的空间分隔为回形的冷媒流道35。在所述散热板体30上的对应所述冷媒流道35的壁体区域上设置有多个间隔排列的散热柱31，所述散热柱31向上凸起设置。在所述散热板体30上的对应所述冷媒流道35的壁体区域上还设置有向上凸起设置的散热片32，所述散热片32沿其所在的所述冷媒流道35的流道段的延伸方向布置。这样，所述散热片32的延伸方向与其所在的所述冷媒流道35的流道段的延伸方向基本一致的，例如当所述散热片32所在的所述冷媒流道35的流道段横向延伸时，所述散热片32也是横向延伸，而不会竖向延伸。如此所述散热片32的设置并不会明显地阻碍流淌于所述冷媒流道35内的冷媒的流动，而且还能够起到一定的导向作用，有利于所述冷媒流动得更加顺畅、快速。所述散热片32至少把部分前后相邻布置的所述散热柱31的根部连接一起。具体说可以是在全部前后相邻布置的所述散热柱31的根部之间都连接有所述散热片32，又或者仅仅是部分前后相邻布置的所述散热柱31的根部之间连接有所述散热片32，而另一部分前后相邻布置的所述散热柱31的根部之间没有连接有所述散热片32。在本实施方式中主要存在两类省略设置或减少设置所述散热片的区域，下面分别作说明。

第一类区域：所述冷媒流道35包括有用于衔接冷媒入口12的入口衔接部351以及用于衔接冷媒出口11的出口衔接部352，所述冷媒入口12用于向所述冷媒流道35输送冷媒，所述冷媒出口11用于排出所述冷媒流道35内的冷媒。布置在出口衔接部352附近区域即所述冷媒出口11附近区域的前后相邻布置的所述散热柱31，分别为散热柱（31g、31h、31i和31j）之间不设置所述散热片32。这样，在所述冷媒出口11附近位置省略所述散热片32的设置，可以为所述冷媒的流动腾出更多的流动空间，所述冷媒能够更顺利地通过所述冷媒出口11排出到所述冷媒流道35之外，提高所述冷媒的排放速度。另外，还可以同时或仅仅是布置在所述入口衔接部351附近区域的前后相邻布置的所述散热柱31之间不设置所述散热片32，又或者是布置在所述入口衔接部或/和出口衔接部附近区域的部分前后相邻布置的所述散热柱之间不设置所述散热片。

第二类区域：位于所述冷媒流道35的拐角位置的至少部分前后相邻布置的所述散热柱31之间不设置所述散热片32。例如如图2所示的位于所述冷媒流道35左上部的拐角位置A，布置在所述拐角位置A上的部分散热柱31，分别为散热柱（31d、31d和31f）之间不设置所述散热片32。当然还可以是布置在所述拐角位置A上的全部散热柱31，分别为散热柱（31d、31d、31f、31k、31l和31m）之间都不设置所述散热片32。这样，省略至少一部分所述散热片32的设置，可以在所述拐角位置腾出更多让所述冷媒流动的空间，便于冷媒快速地调整流向从而能够顺利地通过所述冷媒流道35的拐角位置。

如图2所示，除上述第一类区域和第二类区域外，所述散热片32把前后相邻布置的所述散热柱31的根部都连接一起，所述散热片32的高度H2小于与其连接的所述散热柱31的高度H1。这样，所述散热片32仅仅连接于前后相邻布置的所述散热柱31的根部而不连接所述散热柱31的顶部。所述散热片32、散热柱31和所述散热板体30之间为一体成型结构。

如图3所示，本发明还提出一种制造所述的散热器3的铸造模具，包括能够相互结合的上模块4和下模块5，在所述上模块4和下模块5之间能够形成散热板铸腔6，所述散热板铸腔6用于铸造所述散热器3的散热板体30，在所述上模块4上设置有凹陷设置的隔板铸腔（图中未画出）, 所述隔板铸腔用于铸造一体成型于所述散热板体30上的隔板(33、34)，所述隔板(33、34)能够把所述散热板体30之上的空间分隔为回形的冷媒流道35,在所述上模块4对应所述冷媒流道35的区域设置有多个凹陷设置的散热柱铸腔41，所述散热柱铸腔41用于铸造一体成型于所述散热板体30上的散热柱31，所述散热柱铸腔41相互间隔排列并分别连通所述散热板铸腔6；在所述上模块4对应所述冷媒流道35的区域上还设置有凹陷设置的散热片铸腔42，所述散热片铸腔42用于铸造一体成型于所述散热板体30上的散热片32，所述散热片铸腔42连通所述散热板铸腔6，所述散热片铸腔42沿其所对应的所述冷媒流道35的流道段的延伸方向布置，所述散热片铸腔42至少把部分前后相邻布置的所述散热柱铸腔41连通一起，所述散热片铸腔42的深度小于与其连通的所述散热柱铸腔41的深度。

进一步的，对应所述冷媒流道35的拐角位置布置的前后相邻布置的至少部分所述散热柱铸腔41之间不连通设置所述散热片铸腔42。这样通过所述铸造模具铸造出来的散热器3上的位于所述冷媒流道35的拐角位置的至少部分前后相邻布置的所述散热柱31之间不设置所述散热片32。

根据上述技术方案，可以发现由于在所述上模块4上还设置有凹陷设置的散热片铸腔42，所述散热片铸腔42用于铸造一体成型于所述散热板体30上的散热片32，所述散热片铸腔42连通所述散热板铸腔6,如此能够在所述散热板体30上形成向上凸起设置的散热片32，所述散热片32可以增加所述散热器3的散热面积，提高散热效率。基于此，可以适当地减少所述散热柱31的设置数量从而降低所述散热柱31的布置密度，进而可以降低所述散热器3的制造难度，减少所述散热柱31出现缺陷而导致所述散热器3报废的概率，同时还能够降低所述铸造模具的加工难度。

其次，由于所述散热片32至少把部分前后相邻布置的所述散热柱31的根部连接一起，这样，体现在相应的所述铸造模具的结构是所述散热片铸腔42至少把部分前后相邻布置的所述散热柱铸腔41连通一起，即至少部分的所述散热片铸腔42和所述散热柱铸腔41是相互连通的，从而增加了相邻的两个散热柱铸腔41之间的金属铸造熔液的流通面积，减少了金属铸造熔液的流通阻力。在铸造的过程中，金属铸造熔液能够更容易地填充所述散热柱铸腔41，减少或避免在所述散热柱31的顶端出现卷气、冷隔、欠铸等不良现象，有利于提高所述散热器3的制造良品率。

再者，由于所述散热片32的高度小于所述散热柱31的高度。这样，体现在相应的所述铸造模具的结构是所述散热片铸腔42的深度小于所述散热柱铸腔41的深度，这样，金属铸造熔液从铸造模具的浇口到所述散热片铸腔42的腔底壁的流动路径将小于从铸造模具的浇口到所述散热柱铸腔41的腔底壁的流动路径，金属铸造熔液相对容易地填满所述散热片铸腔42，减少或避免在所述散热片32的顶端出现的卷气、冷隔、欠铸等不良现象，进一步有利于提高所述散热器3的制造良品率。另外，还能适当地减少了所述散热片32在所述冷媒流道35内的占用空间，增加冷媒的流通面积，有利于提高冷媒的流通速度，优化所述散热器3的散热效果。

如图4、图5、图6和图7所示，本发明还提出应用有散热器3的壳单元100，包括有具有冷却用腔10的壳体1和盖封所述冷却用腔10的盖板2，所述散热器3设置在所述冷却用腔10内，所述盖板2焊接密封在所述冷却用腔10的腔口部并让其内底面与所述散热器3的隔板（33、34）的上顶面贴合设置。这样，相对采用密封圈的密封结构，采用焊接结构能够大大地提高所述盖板2与所述冷却用腔10之间的密封性。另外，所述盖板2与所述隔板（33、34）结合减少冷媒直接越过所述隔板（33、34）的上顶面在不同的冷媒流道段上串流而影响冷媒的有序流动和冷却效果。在所述冷却用腔10的腔侧壁上设置有用于连通所述冷媒流道35的冷媒入口12和冷媒出口11。当然在其他的实施方式中还可以把所述冷媒入口12和冷媒出口11设置在所述盖板2上。

在所述壳体1内还设置有电气腔14，所述电气腔14和所述冷却用腔10上下分置并公共同一个腔底壁13，在所述腔底壁13上设置有安装窗口130；所述散热器3的散热板体30与所述壳体1之间为分体性结构，所述散热板体30嵌装并密封设置在所述安装窗口130内；电子元器件7设置在所述电气腔14内并连接到所述散热板体30上。其中，所述散热板体30嵌装并密封设置在所述安装窗口130内，上述特征定义了所述散热板体30的安装位置，所述散热板体30嵌装在所述安装窗口130内填充所述安装窗口130，并密封所述安装窗口130，这样所述冷却用腔10内的冷媒基本上难以通过所述安装窗口130泄漏到所述电气腔14内。至于所述散热板体30与所述安装窗口130之间的密封结构可以有多种，例如通过焊接工艺使所述散热板体30直接焊接在所述安装窗口130内。另外，所述壳体1同时具有电气腔14和所述冷却用腔10，通过所述电气腔14收容电子元器件7，可以对所述电子元器件7进行收藏保护，避免所述冷却用腔10的冷媒特别是液体滴落到所述电子元器件7上对所述电子元器件7造成损坏。另外，所述电子元器件7连接到所述散热板体30上，能够借助所述散热板体30快速地消散工作时产生的热量。其次，所述散热板体30与所述壳体1之间为分体性结构，这样，可以简化所述壳体1的结构，便于制造。