一种具有扰流交错台阶直流道水冷板的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，包括上盖板、基板与下盖板；上盖板及基板表面均铣有直流道，直流道里设计有扰流台阶；上盖板直流道内的扰流台阶与基板直流道内的扰流台阶交错排列，上盖板与基板、下盖板与基板焊接在一起形成有进水口和出水口的水冷板。水冷板上盖板和基板直流道内扰流台阶交错设计，有效减薄热边界层液膜厚度，使流体在对流换热时的热阻减小，让流体在流道里的流动变成剧烈无序的湍流状态，从而强化换热效果，改善了水冷板换热性能、降低水冷板的热阻，解决了热流密度在13W/cm2～15W/cm2电子设备的散热难点，当额定流量为6L/min时，水冷板的热阻可达到8K/kw以下。
【专利说明】一种具有扰流交错台阶直流道水冷板
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水冷板，特别是一种具有扰流交错台阶直流道水冷板。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的发展，电子设备的性能迅速提高，功率迅速增大，整个系统的耗散功率也急剧增大，而电子设备的空间结构日益减小。
[0003]电子设备耗散功率增加和空间结构小型化，导致电子设备热流密度迅速增大，散热也日益突出。电子设备散热问题如果不能得到较好地解决，不仅会影响到设备的工作性能而且影响到电子设备的使用寿命。
[0004]大功率电力电子的冷却方式分为空气冷却，油冷和水冷。但在高热流密度下，风冷已很难奏效，且在大系统中会导致体积和重量很大，难以满足总体要求。而水冷由于水的热容量和密度大，器件在散热器上的安装密度也可加大，因而集成度高、结构紧凑，对于总发热量大和功率开关器件数多的系统就很合适。其关键的散热器件叫水冷板。通常在电子设备的热流密度超过5W/cm2时，就应该选择强迫液冷的冷却方式。
[0005]但目前的水冷板由于流道设计简单，流体在流道里面处于层流状态，没有起到强化换热效果，从而导致散热器的传热效率降低，散热能力比较差。
实用新型内容
[0006]为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种具有扰流交错台阶的直流道水冷板，该水冷板具有较高的传热效率，可以解决热流密度为13W/cm2?15W/cm2电子设备的散热难点，当额定流量为6L/min时，水冷板的热阻可达到8K/kW以下。
[0007]本实用新型解决其问题所采用的技术方案是:
[0008]一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，所述水冷板包括上盖板、基板与下盖板；所述上盖板表面铣有直流道，直流道里设计有扰流台阶；所述基板表面铣有直流道，直流道设计有扰流台阶，所述上盖板直流道内的扰流台阶与基板直流道内的扰流台阶交错排列，所述上盖板与基板、下盖板与基板焊接在一起形成有进水口和出水口的水冷板。
[0009]为了更好的实现本实用新型，所述基板设计有通孔，所述上盖板设计有焊接加强筋，焊接加强筋穿过通孔伸到基板底部与基板焊接在一起。
[0010]为了更好的实现本实用新型，所述基板设计有凹槽，所述上盖板设计有肋条，基板与上盖板装配时肋条嵌入凹槽。
[0011]为了更好的实现本实用新型，所述基板正面设计有进水主干道，进水主干道连接进水口。流体从进水口进入后，经由进水主干道流入各直流道。
[0012]为了更好的实现本实用新型，所述基板反面设计有出水主干道，出水主干道连接出水口。各直流道的流体在出水主干道内汇集，从出水口流出。
[0013]为了更好的实现本实用新型，所述上盖板扰流台阶高度及基板扰流台阶高度接近流体的热边界层厚度，为0.2?0.4mm ;而且上盖板扰流台阶及基板扰流台阶交错设计。
[0014]为了更好的实现本实用新型，所述扰流台阶形状是长方体或圆柱体。
[0015]为了更好的实现本实用新型，所述上盖板与基板以及下盖板与基板通过搅拌摩擦焊焊接在一起。
[0016]为了更好的实现本实用新型，所述水冷板的材质为铝合金。
[0017]本实用新型与现有技术相比，具有如下优点及有益效果:
[0018](I)水冷板上盖板和基板直流道内扰流台阶交错设计，有效减薄热边界层液膜厚度，使流体在对流换热时的热阻减小，让流体在流道里的流动变成剧烈无序的湍流状态，从而强化换热效果，改善了水冷板换热性能、降低水冷板的热阻，解决了热流密度在13W/cm2?15W/cm2电子设备的散热难点，当额定流量为6L/min时,水冷板的热阻可达到8K/kw以下；
[0019](2)水冷板结构简单，工艺可靠，环保，承压能力好。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对实用新型作进一步说明:
[0021]图1是本实用新型水冷板爆炸示意图；
[0022]图2是本实用新型水冷板上盖板直流道以及扰流台阶示意图；
[0023]图3是本实用新型水冷板上盖板肋条及焊接加强筋示意图；
[0024]图4是本实用新型水冷板基板正面示意图；
[0025]图5是本实用新型水冷板上盖板及基板配合示意图；
[0026]图6是本实用新型水冷板基板正面流道示意图；
[0027]图7是本实用新型水冷板基板反面流道示意图；
[0028]图8是本实用新型水冷板上盖板与基板焊道示意图；
[0029]图9是本实用新型水冷板下盖板与基板焊道示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的详细描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0031]如图1所示，一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，所述水冷板包括上盖板1、基板2与下盖板3 ;如图2所示，所述上盖板表面铣有直流道5-1，直流道5-1里设计有扰流台阶4-1 ;如图4所示，所述基板2表面铣有直流道5-2，直流道5-2设计有扰流台阶4-2，如图5所示，所述上盖板I直流道5-1内的扰流台阶4-1与基板2直流道5-2内的扰流台阶4-2交错排列，所述上盖板I与基板2、下盖板3与基板2焊接在一起形成有进水口 11和出水口 12的水冷板。
[0032]为了更好的实现本实用新型，如图4所示，所述基板2设计有通孔8，如图3所示，所述上盖板I设计有焊接加强筋7，焊接加强筋7穿过通孔8伸到基板2底部与基板2焊接在一起。焊道如图9中15所示。
[0033]为了更好的实现本实用新型，如图4所示，所述基板2设计有凹槽10，如图3所示，所述上盖板I设计有肋条6，基板2与上盖板I装配时肋条6嵌入凹槽10。
[0034]为了更好的实现本实用新型，如图6所示，所述基板2正面设计有进水主干道9，进水主干道9连接进水口 11。流体从进水口 11进入后，经由进水主干道9流入各直流道。
[0035]为了更好的实现本实用新型，如图7所示，所述基板2反面设计有出水主干道13，出水主干道13连接出水口 12。各直流道的流体在出水主干道13内汇集，从出水口流出。
[0036]为了更好的实现本实用新型，所述上盖板I扰流台阶4-1高度及基板2扰流台阶
4-2高度接近流体的热边界层厚度，为0.2?0.4mm ;而且上盖板扰流台阶及基板扰流台阶交错设计。
[0037]为了更好的实现本实用新型，所述扰流台阶4-1及4-2形状是长方体或圆柱体。
[0038]为了更好的实现本实用新型，所述上盖板I与基板2以及下盖板3与基板2通过搅拌摩擦焊焊接在一起。上盖板I与基板2焊道如图8中14所示，下盖板3与基板2焊道如图9中16所示。
[0039]为了更好的实现本实用新型，所述水冷板的材质为铝合金。
[0040]流体在水冷板流道里面对流换热时，流体会在流道表面形成热边界层，边界层的厚度越厚，就会阻止热体与水冷板流道之间的热交换，从而降低水冷板的传热效率，因此，为了提高水冷板的换热效率，必须要降低流道表面的边界层厚度。降低边界层厚度的方法是让液体在水冷板流道中形成紊流，如图4所示。本实用新型设计的上盖板与基板扰流台阶的交错设计，让液体在流道中发生强烈而且无序的流动，从而降低了流体的边界层厚度，也即降低了流体的对流热阻，起到了强化换热的效果。
[0041]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，其特征在于:包括上盖板、基板与下盖板；所述上盖板表面铣有直流道，直流道里设计有扰流台阶；所述基板表面铣有直流道，直流道设计有扰流台阶，所述上盖板直流道内的扰流台阶与基板直流道内的扰流台阶交错排列，所述上盖板与基板、下盖板与基板焊接在一起形成有进水口和出水口的水冷板。
2.根据权利要求1所述的一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，其特征在于:所述基板设计有通孔，所述上盖板设计有焊接加强筋，焊接加强筋穿过通孔伸到基板底部与基板焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，其特征在于:所述基板设计有凹槽，所述上盖板设计有肋条，基板与上盖板装配时肋条嵌入凹槽。
4.根据权利要求1所述的一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，其特征在于:所述基板正面设计有进水主干道，进水主干道连接进水口。
5.根据权利要求1所述的一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，其特征在于:所述基板反面设计有出水主干道，出水主干道连接出水口。
6.根据权利要求1所述的一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，其特征在于:所述上盖板扰流台阶高度及基板扰流台阶高度接近流体的热边界层厚度，为0.2?0.4mm ;而且上盖板扰流台阶及基板扰流台阶交错设计。
7.根据权利要求1所述的一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，其特征在于:所述扰流台阶形状是长方体或圆柱体。
8.根据权利要求1所述的一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，其特征在于:所述上盖板与基板以及下盖板与基板通过搅拌摩擦焊焊接在一起。
9.根据权利要求1所述的一种具有扰流交错台阶直流道水冷板，其特征在于:所述水冷板的材质为招合金。
【文档编号】H05K7/20GK204168700SQ201420660760
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】冷明全, 欧栋生, 文玉良, 崔 国 申请人:广州高澜节能技术股份有限公司