[發明專利]一種新型結構的熱管散熱方法及裝置

無效

• 申請號: 200710035378.5
• 申請日: 2007-07-17
• 公開（公告）號: CN101086430A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 譚軍
• 申請（專利權）人: 中國南車集團株洲電力機車研究所
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;H05K7/20;H01L23/427
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明涉及一種散熱方式及裝置，具體說是一種熱管散熱的方式及裝置；應用在大功率機車整流裝置和變頻器、逆變器的散熱領域，也可應用在其他大功率器件的散熱領域。

背景技術

隨著電子技術的發展，電子器件越來越向高頻、高速、模塊化方向發展，大功率的5寸元器件以及大功率的IGBT模塊的廣泛應用使得電子器件所產生的熱量一直在增加。資料表明電子設備運行出錯55％都是由過熱造成的，因此電子器件冷卻越來越成為電子產品開發、研制中非常重要的環節。散熱的好壞直接影響到電子產品的成本、可靠性、以及工作性能。

熱管技術是1963年美國LosAlamos國家實驗室的G.M.Grover發明的一種稱為“熱管”的傳熱元件，它充分利用了熱傳導原理與致冷介質的快速熱傳遞性質，透過熱管將發熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，其導熱能力超過任何已知金屬的導熱能力。熱管技術以前被廣泛應用在宇航、軍工等行業，自從被引入散熱器制造行業，使得人們改變了傳統散熱器的設計思路，擺脫了單純依靠高風量電機或用水冷散熱器來獲得更好散熱效果的單一散熱模式，采用熱管技術使得散熱器即便采用低轉速、低風量的電機，同樣可以得到滿意的效果，使得困擾風冷散熱的噪音問題得到良好解決，開辟了散熱行業新天地。

現在我們的熱管散熱器已北京地鐵、上海地鐵、電動汽車、200公里動車組、SS4、DF11電力機車等機車領域廣泛應用，民用市場我們的熱管散熱器也在大功率變流器、逆變器、功補裝置、高壓軟啟動、1.5MW雙饋電機變頻器等領域得到廣泛應用，耗散功率從0.5KW-20KW各種型號都有。

現有的熱管散熱器結構一般是將已經制作好的管狀熱管置于所需散熱的基板內，利用熱傳導的方式，從基板將熱傳導至熱管，再通過熱管進行散熱。管狀熱管和基板之間采用過度配合連接為一體，采用過渡配合把熱管壓入基板，然后再利用外力使基板變形壓緊熱管，用機械力把熱管的根部鉚緊的工藝制作散熱器(如圖1所示結構)，也有把熱管和基板焊接在一起，但工質和基板是分開的工藝制作的散熱器由于孔和熱管的外徑不可能很圓，有一定的橢圓度，所以熱管和基板的接觸實際上是線接觸，因此接觸熱阻大。并很容易導致局部的脫落，從而影響整體的牢固性，出現抗振性能下降的現象。因此很有必要對此加以改進。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的不足，提供一種新型熱管散熱方法及其裝置，通過本發明技術所制作出來的熱管散熱器，具有接觸熱阻小，可靠性高，結構簡單、體積緊湊的特點。

本發明的技術方案是：一種熱管散熱方法，直接利用基板材料作為熱管的一部分，在基板材料內直接形成熱管工作腔，將端部開口的熱管在裝好傳熱介質后，插入基板材料內直接形成熱管工作腔內，再通過焊接或具有密封性能的機械連接形成金屬連接形成基板與管狀熱管共同形成的熱管散熱器。所述的熱管散熱是以基板直接為熱管的一部分，通過基板和熱管共同的熱管效應進行散熱的。

根據本發明的方法所提出的熱管散熱器是：一種熱管散熱器，包括熱管、基板和傳熱介質，其特征在于：所述的熱管根部為開放式結構，基板上有與熱管相配的熱管工作腔，熱管根部直接插入基板的熱管工作腔內，并通過焊接或具有密封性能的機械連接成為一體，傳熱介質在熱管與基板的熱管工作腔所形成的密閉腔體內。所述的焊接可以是釬焊、銅焊或其它焊接方式。所述的具有密封性能的機械連接可以是螺紋連接、鉚接或熱壓接。

新結構的熱管散熱器是通過釬焊焊接使散熱器的基板成為熱管的一部分，工質就在基板腔內，基板的熱量直接傳到工質中，避免了通過基板傳到管狀熱管之間的熱傳導損失，提高散熱效率。再一個由于是整體焊接的形式，它的牢固性和抗震動從而結構更牢固，減少了元器件和熱管之間的接觸熱阻和熱管管壁的導熱熱阻，增加了散熱器的散熱能力。采用新結構做的熱管散熱器，在額定電壓：690VAC、額定電流：400A、基波頻率：50Hz、開關頻率：2400Hz、功率器件：ff800r17kf6c_b2，耗散功率1200W，比舊結構的散熱器元件臺面溫度低5℃，采用新結構做的熱管散熱器在反向重復峰值電壓：3000V、正向平均電流：6400A、反向重復峰值電流：≤400mA、整流管型號：ZPc6400-30，耗散功率2000W，比舊結構的散熱器元件臺面溫度低8℃。

附圖說明

圖1為管狀熱管示意圖；

圖2為傳統熱管散熱器結構示意圖；

圖3為新型熱管散熱器結構示意圖。

圖中：1-安裝元器件的基板；2-熱管；3-傳熱介質；4-熱管工作腔：

具體實施方式