一种直接接触连通型热管散热器及使用方法与流程

本发明属于热管技术领域，尤其涉及一种适用于大功率电力电子器件的直接接触连通型热管散热器及使用方法。

背景技术：

目前应用于电力电子器件散热的热管散热器，普遍采用金属基板，如铜或铝等材料作为衬底，一面精加工作为功率器件的安装面，另一面与热管采用焊锡联接。热管工作过程是利用内部工质的相变原理来实现极高的导热性能；热管是一种全密封的真空管，内部充有液态工质，热管发热端侧壁有吸液芯毛细多孔材料。热管蒸发端(发热端)的液态工质通过毛吸作用吸附在吸液芯中，当热管的一端受热时吸液芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿热管侧壁通过重力作用流回蒸发段。如此循环不己，热量由热管的一端传至另—端。

该技术存在的缺点在于，功率器件所发的热量首先传导到金属基板，金属基板再传导到热管，中间还会有焊锡，金属基板、焊锡层这段的热阻无法消除，不能最大限度的发挥热管的传热性能。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种直接接触连通型热管散热器及使用方法，最大限度的发挥热管的传热性能，提高散热效率。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种直接接触连通型热管散热器，包括母管、子管、基板、翅片、风腔壳体，基板设有与母管相匹配的凹槽；基板与母管焊接，所述的母管侧壁为平面结构，且基板表面与母管侧壁处于同一平面，若干发热器件安装在该平面；母管与若干子管连接组成复合热管，子管一端为封闭结构，另一端与母管相连通；所述的子管与基板倾斜设置，翅片与子管固定连接，翅片与基板平行设置，风腔壳体设置在翅片的外部。

所述的母管为铜管，母管横截面为一边是直线的几何形。

所述的母管截面为矩形、半圆形、梯形或平行四边形。

所述的母管端部设有注液管。

所述的基板与若干复合热管连接。

所述的风腔壳体的截面为平行四边形。

一种直接接触连通型热管散热器的使用方法，发热器件安装在基板上，发热器件与母管直接接触，发热器件发热时，吸附在母管侧壁的吸液芯上的液态工质受热汽化，通过微小压差流向子管，将热量传导到子管，子管经散热翅片强制风冷使蒸汽冷凝，冷凝后液体经子管侧壁通过重力作用流回母管，实现热量的快速传递与散发；同时因母管吸液芯的毛吸作用，使热量通过液态工质横向传递，实现两个以上发热器件温度平衡；使发热器件温度降低≥10℃，两个以上发热器件的温差≤1℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

直接接触连通型热管散热器可广泛应用于风速较低(如：多器件并联风道)、功率器件发热较大的大功率风冷场合。该散热器采用热管直接接触发热器件，最大限度的发挥热管的传热性能，极大的提高了散热效率，可提高风冷条件下设备的功率等级：

1，发热器件与复合热管直接接触，消除了实体基板热阻，可使温升降低7～10℃；

2，两个以上发热器件安装于同一散热器上，因母管的等温效应，可使所有发热器件保持温度一致；

3，风腔壳体采用平行四边形结构，使风道贴近翅片，保证最大通风效率。

附图说明

图1是复合热管的主视图。

图2是复合热管的侧视图。

图3是复合热管的立体图。

图4是本发明的立体图。

图5是本发明的内部结构示意图。

图6是风腔壳体的主视图。

图7是风腔壳体的侧视图。

图8是风腔壳体的立体图。

图9是基板的结构示意图。

图中：1-母管2-子管3-注液管4-基板5-凹槽6-翅片7-发热器件8-风腔壳体。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1-图9，一种直接接触连通型热管散热器，包括母管1、子管2、基板4、翅片6、风腔壳体8，母管1与若干子管2连接组成复合热管，子管2一端为封闭结构，另一端与母管1相连通；基板4设有与母管1相匹配的凹槽5，见图9；基板4与母管1焊接，且基板4表面与母管1表面处于同一平面，发热器件7安装在该平面；所述的子管2与基板4倾斜设置，翅片6与子管2固定连接，翅片6与基板4平行设置，风腔壳体8设置在翅片6的外部。

其中，母管1为方形铜管，或者母管1的截面为半圆形、梯形、平行四边形等一边为直线的几何形；也可以是一边为直线的非几何形。母管1端部设有注液管3，见图1-图3。基板4与若干复合热管连接，见图4、图5。见图6-图8，风腔壳体8的截面为平行四边形，风腔壳体8倾斜的角度与子管2倾斜角度相对应，在风腔壳体8内形成的风道可保证最大通风效率。风腔壳体8两端对应设置通风百叶，见图4。

见图1-图9，用一根方形铜管制作母管1，并在端部焊接一注液管3，子管2由一端封闭的铜管制作，在方形通过外壁上按子管2外径尺寸开若干个圆孔，若干子管2插入圆孔中，使母管1与子管2相互连通，再用高频焊机焊接在一起，再将方形铜管两侧用铜片封死，形成复合热管；复合热管由注液管3注液生成真空；基板4上横向开凹槽5，凹槽5深度与方形铜管直径相对应，凹槽5底部开口，以便于子管2穿插，基板4镀镍；铝基板4与复合热管锡焊，使基板4受热面与母管1表面处于同一平面；再串翅片6，精铣热管平面，达到热管与发热器件7直接接触的目的，在基板4另一面开槽道，以消除因铜铝热膨胀系数不同而引起的热应力变形，最后，安装风腔壳体8；直接接触连通型热管散热器制作完成。

直接接触连通型热管散热器的使用方法，发热器件7安装在基板4上，发热器件7与母管1直接接触，发热器件7发热时，吸附在母管1侧壁的吸液芯上的液态工质受热汽化，通过微小压差流向子管2，将热量传导到子管2，子管2经散热翅片6强制风冷使蒸汽冷凝，冷凝后液体经子管2侧壁通过重力作用流回母管1，实现热量的快速传递与散发；同时因母管1吸液芯的毛吸作用，使热量通过液态工质横向传递，实现两个以上发热器件7温度平衡；使发热器件7温度降低≥10℃，两个以上发热器件7的温差≤1℃，提高其等温性。

本发明可为大功率电力电子器件，如：igbt、igct、iegt、scr等风冷散热，应用于大功率电力电子装置，应用于风速较低(如多器件并联风道)的风冷场合，优点在于：

1，发热器件7与热管直接接触，消除了实体基板4(铜或铝)热阻，再利用热管相变原理高速传热性能，可使温升降低7～10℃，提高了散热效率；

2，两个或多个igbt等大功率电力电子器件安装于同一散热器上，因母管1的等温效应，可使两个以上器件保持温度一致；因此可应用于如大功率svg、高压变频器等电力电子装置；同等条件下，可比常规热管散热器温升降低5～10℃以上；

3，利用截面为平行四边形的风腔壳体8，形成贴近散热翅片6的风道，可保证最大通风效率。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种直接接触连通型热管散热器及使用方法，包括母管、子管、基板、翅片、风腔壳体，基板设有与母管相匹配的凹槽；基板与母管焊接，所述的母管侧壁为平面结构，且基板表面与母管侧壁处于同一平面，若干发热器件安装在该平面；母管与若干子管连接组成复合热管，子管一端为封闭结构，另一端与母管相连通；所述的子管与基板倾斜设置，翅片与子管固定连接，翅片与基板平行设置，风腔壳体设置在翅片的外部。优点是：最大限度的发挥热管的传热性能，极大的提高了散热效率，可提高风冷条件下设备的功率等级。

技术研发人员：樊树林;黄铁;樊树海
受保护的技术使用者：鞍山市久益电子有限公司;樊树林
技术研发日：2017.11.08
技术公布日：2018.02.23