一种风冷散热结构以及使用该结构的机载电源变换器的制作方法

1.本实用新型属于散热技术领域，具体涉及了一种风冷散热结构以及使用该结构的机载电源变换器。


背景技术：

2.随着电力电子技术的发展，电子元器件及设备日趋小型化、轻量化，使得设备的体积功率密度大大增加。设备结构设计中，关于功率单元(mosfet)的散热是结构设计中的核心及难点，且散热问题的解决直接影响设备的可靠性及寿命。目前对功率单元的散热方案通常情况下是采用散热风机、风道及散热器，对功率单元进行强迫风冷散热。
3.但是现有风冷散热结构由于结构设计不合理，导致风冷效果较差，特别是针对功率单元等热量较高的器件无法进行有效冷却散热。


技术实现要素：

4.为了解决现有风冷散热结构由于结构设计不合理，导致风冷效果较差，特别是针对功率单元等热量较高的器件无法进行有效冷却散热的问题，本实用新型提供了一种风冷散热结构以及使用该结构的机载电源变换器。
5.本实用新型的具体技术方案如下：
6.一种风冷散热结构，包括壳体、风机、针柱阵列以及若干散热翅片；
7.壳体的侧壁上设置有多个风机；
8.针柱阵列的数量和分布位置与外部待冷却的高温区域一致，每组针柱阵列包括竖直设置在壳体底板上的多个细柱；各个细柱之间均具有间隙；
9.壳体内的其他区域设置若干散热翅片。
10.进一步地，每个风机的出风口处均设置有用于将冷风引导至针柱阵列的导流板。
11.进一步地，上述细柱设有中心孔，且截面椭圆形，椭圆的长轴尺寸范围为5-6mm，短轴尺寸范围为3-4mm，中心孔的孔径为2mm。
12.进一步地，上述针柱阵列的数量为n、风机的数量为n+1，导流板数量为2n+2，其中n≥2。
13.本实用新型还提供了一种机载电源变换器，包括功率模块以及风冷散热模块；功率模块包括第一壳体、设置在第一壳体内的电路基板以及设置电路基板上的多个功率单元；
14.所述风冷散热模块与功率模块为上、下布置，并且为两个独立的部分；风冷散热模块包括第二壳体、风机、导流板，齿针阵列以及若干散热翅片；
15.第二壳体的侧壁上设置有多个风机；
16.针柱阵列的数量与功率模块中功率单元的数量一致，且针柱阵列在第二壳体内分布的区域，与功率模块中功率单元的分布区域相对应；
17.每组针柱阵列包括竖直设置在第二壳体底板上的多个细柱；各个细柱之间均具有
间隙；
18.第二壳体内的其他区域设置若干散热翅片。
19.进一步地，每个风机的出风口处均设置有用于将冷风引导至针柱阵列的导流板。
20.进一步地，上述细柱的截面为中空椭圆形，椭圆的长轴长度为范围5-6mm，短轴尺寸范围为3-4mm，中空直径为2mm。
21.进一步地，上述针柱阵列的数量为n、风机的数量为n+1，导流板数量为2n+2，其中n≥2。
22.进一步地，上述第一壳体和第二壳体为一体结构。
23.本实用新型的有益效果在于：
24.1、本实用新型通过设计针柱阵列，通过针柱阵列中各个细柱之间的间隙，使风机的冷风能够充分的分散，实现了对高温区域的有效散热。
25.2、本实用新型通过在风机和针柱阵列之间设有导流板，能有效分配风量及引导风的流向，有效提高了散热效率。
26.3、本实用新型采用的细柱其截面为椭圆形，能够增大有效散热面积，进一步提升了散热效果。
附图说明
27.图1为机载电源变换器的立体结构图。
28.图2为功率模块的俯视图；
29.图3为风冷散热模块的俯视图。
30.附图标记如下：
31.1-功率模块、11-第一壳体、12-电路基板、13-功率单元；
32.2-风冷散热模块、21-第二壳体、22-风机、23-导流板、24-针柱阵列、241-细柱、25-散热翅。
具体实施方式
33.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型的保护的范围。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
35.同时在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语中的“前、后、内和外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
36.本实用新型中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、可拆卸连接或一体式连接：同样可以是机械连接、电连接或直接
连接，也可以通过中间媒介间接相连，也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实用新型中的具体含义。
37.本实用新型提供了一种风冷散热结构，通过在风机的出风口处设置针柱阵列，该针柱阵列的数量和分布位置与外部待冷却的高温区域一致，冷风通过针柱阵列中各个细柱之间的间隙，使风机的冷风能够充分的分散，从而有效的实现了对高温区域的冷却。
38.下面以本实用新型风冷散热结构应用于机载电源变换器为例来作出更加详尽的说明：
39.如图1所示，一种机载电源变换器，包括功率模块1以及风冷散热模块2；风冷散热模块2与功率模块1为上、下布置，并且为两个独立的部分；
40.如图2所示，功率模块1包括第一壳体11、设置在第一壳体11内的电路基板12以及设置电路基板12上的多个功率单元13；各个功率单元13均为高温发热区域；
41.如图3所示，风冷散热模块2包括第二壳体21、风机22、针柱阵列24以及若干散热翅片25；第二壳体21的侧壁上设置有多个风机22；本实施例中设置了三个风机22；
42.针柱阵列24的数量与功率模块1中功率单元13的数量一致(本实施例中虽然有四个功率单元13，但是其中只有两个功率单元为高温发热区域(即图2中的a1和a2)，其余两个热量较低(即图2中的b1和b2)，因此本实施例中针柱阵列的数量为2个)，且针柱阵列24在第二壳体21内分布的区域，与功率模块1中功率单元13的分布区域相对应(即就是一一对应)；第二壳体21内的其他区域设置若干散热翅片25；
43.每组针柱阵列24包括竖直设置在第二壳体21底板上的多个细柱241；各个细柱241之间均具有间隙，为了进一步的提高散热面积，本实施例中细柱241设置有中心孔，截面为椭圆，椭圆长轴尺寸范围为5-6mm，短轴尺寸范围为3-4mm，中心孔直径为2mm。各个细柱交错分布，中空椭圆细柱交错分布能使风速在细柱间相对均匀且能形成扰流，增加散热面积，降低细柱重量。经对比传统齿片在做高低温试验时，10分钟过热保护，而采用椭圆细柱针齿则能满足额定负载长时间稳定工作。
44.为了有效分配风量及引导风的流向，从而进一步提高散热效率，本实施例中还在每个风机22的出风口处均设置有用于将冷风引导至针柱阵列24的导流板23。
45.为了使结构更加紧凑，本实施例中第一壳体11和第二壳体21为一体结构。
46.由于本实施例中针柱阵列24数量为2组，风机22数量为3个，导流板23数量为4个，风机22吹出的冷风在导流板23的作用下引导至2组针柱阵列24中，在针柱阵列24的各个细柱241之间缝隙的作用下，气流开始分散，从而对下方高温发热的功率单元进行了充分的冷却。