模块化快速成型水冷板的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种模块化快速成型水冷板，其特征在于：包括主集流室、至少一个主腔体和与所述主腔体相匹配的集流室；所述主腔体内设有多条贯穿于所述主腔体且用于冷却液流动的流道；所述主集流室与所述主腔体固定的一侧设有冷却液容纳槽Ⅰ，所述集流室与所述主腔体固定的一侧设有冷却液容纳槽Ⅱ；所述主集流室和所述集流室分别通过搅拌摩擦焊固定在所述主腔体的两侧。本发明的模块化的水冷板在满足热阻的同时降低加工难度，降低了加工成本，提高了安全性，更有利于功率模块的正常工作。
【专利说明】模块化快速成型水冷板
【技术领域】
[0001]本发明涉及换热【技术领域】，具体地说是一种模块化快速成型水冷板。
【背景技术】
[0002]现有技术中，水冷板工作模式如下:功率模块工作时产生的热量，通过其安装接触面以导热的方式传递给主腔体外表面，再以导热的方式将热量从主腔体外表面扩散到主腔体内表面，最终以对流换热的方式热量由循环的冷却液从水冷板转移至外界环境中，当整个系统达到热平衡后，主腔体表面温度会维持在功率模块能够正常工作温度。
[0003]目前，随着电子元器件的高功率、高集成的飞速发展，其工作时产生的热量越来越大，对水冷板的要求越来越苛刻，且钎焊形式的水冷板在一定程度上存在泄漏的安全隐患，同时焊接成本非常高，改善水冷板的安全性及降低成本至关重要。
【发明内容】
[0004]根据上述提出的技术问题，而提供一种模块化快速成型水冷板。本发明主要采用一体拉制的主腔体通过搅拌摩擦焊与集流室成型，从而达到水冷板模块化快速组装的作用。
[0005]本发明采用的技术手段如下:
[0006]一种模块化快速成型水冷板，其特征在于:包括主集流室、至少一个主腔体和与所述主腔体相匹配的集流室；
[0007]所述主腔体内设有多条贯穿于所述主腔体且用于冷却液流动的流道；
[0008]所述主集流室与所述主腔体固定的一侧设有冷却液容纳槽I，所述集流室与所述主腔体固定的一侧设有冷却液容纳槽II ;
[0009]所述主集流室和所述集流室分别通过搅拌摩擦焊固定在所述主腔体的两侧。
[0010]作为优选，当所述主腔体的个数大于等于2时，所述主腔体两两之间通过搅拌摩擦焊焊接固定成一体，焊接后的所述主腔体的总长度等于所述主集流室的长度；与所述主腔体相匹配的所述集流室两两之间通过搅拌摩擦焊焊接固定成一体，焊接后的所述集流室的总长度等于所述主集流室的长度。
[0011]作为优选，所述流道的横截面至少为圆形、三角形或矩形中的一种或以上。
[0012]作为优选，所述流道至少为流道内设有翅片的流道、增加纵向涡的内螺旋流道或流道内设有肋片的异型流道中的一种或以上。
[0013]上述的流道的横截面形式并不仅限于上述的三种或三种的任意组合，流道的截面形式，以及上述的流道内部的散热翅片的设置或流道成内螺旋管形式等等均可通过数值仿真分析技术确认是否满足需求后设定。数值仿真分析技术需根据给定的冷却液流量及电子功率元件产生的热量进行分析，根据对水冷板的热阻、流阻及安装空间的需求，确定流道布
置的方案。
[0014]作为优选，所述主腔体的背面设有用于安装电子功率元件的螺纹孔。[0015]较现有技术相比，本发明提供的模块化快速成型水冷板，是根据电子功率元件的不同散热需求，快速的设计水冷板并实现快速组装的技术方案；在保证正常工作和延长工作寿命的前提下，水冷板成型不采用真空钎焊或气体保护焊工艺等工艺，而是采用一体拉制及搅拌摩擦焊成型，避免了硬钎焊的高额费用；并且根据不同工况要求，通过在主腔体内部布置异形流道增加水冷板的热性能，根据不同的需要设计水冷板的难易程度，方便调节流道布置，设计灵活简便，克服了成本高及泄漏的难题。
[0016]基于上述理由本发明可在元器件换热领域广泛推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0018]图1是本发明实施例1提供的两个主腔体和两个集流室的结构示意图。
[0019]图2是本发明实施例2提供的一个主腔体和一个集流室的结构示意图。
[0020]图中:1、主集流室2、集流室3、主腔体31、流道
【具体实施方式】
[0021]实施例1
[0022]如图1所示，一种模块化快速成型水冷板，根据给定的冷却液流量及电子功率元件产生的热量，分析水冷板的热阻、流阻及安装空间后采用主集流室1、两个主腔体3和与所述主腔体3相匹配的两个集流室2的散热结构形式。
[0023]所述主腔体3采用铝材拉制成型，再对主腔体3加工至目标尺寸。主腔体3内设有多条贯穿于所述主腔体3且用于冷却液流动的流道31，流道31的可根据需要制成横截面至少为圆形、三角形或矩形中的一种或以上，至少为流道内设有翅片的流道、增加纵向涡的内螺旋流道或流道内设有肋片的异型流道中的一种或以上；所述主集流室I与所述集流室2采用机械加工直接成型，即在与所述主腔体3固定的一侧设有冷却液容纳槽I和冷却液容纳槽II ；
[0024]所述主腔体3两两之间通过搅拌摩擦焊焊接固定成一体，焊接后的所述主腔体3的总长度等于所述主集流室I的长度；所述集流室2两两之间通过搅拌摩擦焊焊接固定成一体，焊接后的所述集流室2的总长度等于所述主集流室I的长度。所述主集流室I和所述集流室2分别通过搅拌摩擦焊固定在所述主腔体3的两侧。所述主腔体3的背面设有用于安装电子功率元件的螺纹孔。
[0025]实施例2
[0026]如图2所示，一种模块化快速成型水冷板，根据给定的冷却液流量及电子功率元件产生的热量，分析水冷板的热阻、流阻及安装空间后采用主集流室1、一个主腔体3和与所述主腔体3相匹配的一个集流室2的散热结构形式。
[0027]所述主腔体3采用铝材拉制成型，再对主腔体3加工至目标尺寸。主腔体3内设有多条贯穿于所述主腔体3且用于冷却液流动的流道31，流道31的可根据需要制成横截面至少为圆形、三角形或矩形中的一种或以上，至少为流道内设有翅片的流道、增加纵向涡的内螺旋流道或流道内设有肋片的异型流道中的一种或以上；所述主集流室I与所述集流室2采用机械加工直接成型，即在与所述主腔体3固定的一侧设有冷却液容纳槽I和冷却液容纳槽II;
[0028]所述主集流室I和所述集流室2分别通过搅拌摩擦焊固定在所述主腔体3的两侦U。所述主腔体3的背面设有用于安装电子功率元件的螺纹孔。
[0029]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种模块化快速成型水冷板，其特征在于:包括主集流室(I)、至少一个主腔体(3)和与所述主腔体(3)相匹配的集流室(2)； 所述主腔体(3)内设有多条贯穿于所述主腔体(3)且用于冷却液流动的流道(31)；所述主集流室(I)与所述主腔体(3 )固定的一侧设有冷却液容纳槽I，所述集流室(2 )与所述主腔体(3)固定的一侧设有冷却液容纳槽II ； 所述主集流室(I)和所述集流室(2)分别通过搅拌摩擦焊固定在所述主腔体(3)的两侧。
2.根据权利要求1所述的模块化快速成型水冷板，其特征在于:当所述主腔体(3)的个数大于等于2时，所述主腔体(3)两两之间通过搅拌摩擦焊焊接固定成一体，焊接后的所述主腔体(3)的总长度等于所述主集流室(I)的长度；与所述主腔体(3)相匹配的所述集流室(2)两两之间通过搅拌摩擦焊焊接固定成一体，焊接后的所述集流室(2)的总长度等于所述主集流室(I)的长度。
3.根据权利要求1所述的模块化快速成型水冷板，其特征在于:所述流道(31)的横截面至少为圆形、三角形或矩形中的一种或以上。
4.根据权利要求1或3所述的模块化快速成型水冷板，其特征在于:所述流道(31)至少为流道内设有翅片的流道、增加纵向涡的内螺旋流道或流道内设有肋片的异型流道中的一种或以上。
5.根据权利要求1所述的模块化快速成型水冷板，其特征在于:所述主腔体(3)的背面设有用于安装电子功率元件的螺纹孔。
【文档编号】H05K7/20GK103533815SQ201310526549
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】刘俊杰, 王硕 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司