一种冷媒冷却散热器结构的制作方法

本实用新型涉及电力电子元器件和设备的制冷领域，具体涉及一种采用冷媒对电力电子元器件和设备进行冷却的散热结构。

背景技术：

电力电子设备工作期间所消耗的电能，除了有用功外，其余大部分化成热量散发。比如igbt、整流二极管、和其他电源类产品。电子设备产生的热量，使内部温度迅速上升，如果不及时将该热量散发，设备会继续升温，器件就会因过热失效，电子设备的可靠性将下降。而随着电力电子的不断发展，电力元器件内部电路越来越复杂，体积越来越小；热功耗及单位面积内的热流密度也越来越高。设备温升严重地影响可靠性和使用寿命，因此，对散热设计的研究显得十分重要。

现有的散热设计方案多采用以空气或液态水作为冷却介质的方案。用空气作最终冷却介质是容易被人们理解的，因为对空气的取得和排放都很方便，所以风冷是使用最广的方式。但空气的对流换热系数低，用传统的实体散热器噪音和体积大、材料及维护成本高。而风扇散热因为热量无法及时挥发，因而对于电力电子元器件及设备的性能和可靠性还是有不利影响；同时由于风扇需要空气对流进行散热，容易积累灰尘，从而影响设备运行。

水冷散热板中目前常见的采用一根冷媒管直排或s型迂回结构，一般采用一定配比的乙二醇溶液作为冷却介质，同时系统需要额外增加水泵、换热器及风机等机构，成本较高；采用复杂结构固定冷媒管，存在污染、易结垢、使用不方便、更大功率密度时换热能力不足等问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有电力电子元器件散热结构维护不便、散热效率低、结构复杂成本高、容易影响元器件稳定性和可靠性的技术问题，提供一种冷媒冷却散热器结构，结构简单，不需要其他固定及压合结构即可实现安装固定，同时由于单位面积布管率增加，冷媒管直接与发热元件实现换热，换热效率高；与风扇散热和散热板方式相比，不容易结垢积尘，维护方便且使用寿命增加。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种冷媒冷却散热器结构，至少包括冷媒管、基板、发热器件；其特征在于：发热器件固定在基板上，在发热器件和基板之间夹抱式设置若干个冷媒管，发热器件底部直接与冷媒管外周接触。

进一步的，沿冷媒管布置方向在基板板面上开设至少一个管槽，冷媒管放置在管槽中且保持冷媒管的外周、基板板面和发热器件底部在同一平面上。

进一步的，发热器件底部和冷媒管的外周相接触部位均设置为平面。

进一步的，发热器件不与冷媒管接触的部位通过固定装置固定在基板上。

进一步的，冷媒管与管槽及基板底部之间填充粘合剂。

进一步的，管槽开口部面积大于闭口部。

进一步的，各管槽中设置至少一根冷媒管。

进一步的，当发热器件呈点阵式方式布置在基板上时，沿发热器件点阵式排布列方向，各冷媒管管长大于发热器件点阵式排布列方向的长度。

进一步的，发热器件和基板之间夹抱式设置多个冷媒管时，冷媒管管径相同或不同，管距相同或不同。

进一步的，当基板上设置若干个发热器件点阵式阵列时，各发热器件点阵下方分别设置冷媒管，不同发热器件下方冷媒管管距相同或不同，冷媒管管径相同或不同。

相对于现有技术，本实用新型有以下几个方面的有益效果：

发热器件位于冷媒管所在侧，发热器件直接接触冷媒管的管壁，换热效率极高；改进了常见方案中，放置在散热基板另一面或通过散热基板时热阻较大的不足。

冷媒管的固定方式，采用粘合剂固定的方式，不需要其他固定及压合结构；改进了常见方案中，盖板压紧固定方式结构复杂的不足。

冷媒管在基板上的布置采用多根管并排布置，冷媒同时通过多根铜管，使冷媒换热效率得到充分发挥；改进常见中的一根或s型迂回结构中，冷媒压损过大，流量不足等问题。

附图说明

图1为本实用冷媒冷却散热器结构的立体结构图。

图2为本实用冷媒冷却散热器结构的俯视图。

图3为图2的b-b剖视图。

图4为本实用冷媒冷却散热器结构的左视图。

图5为冷媒管4和散热基板3相接处的局部放大图。

附图1-4中各附图说明对应如下：1、电子元器件（如芯片）；2、发热器件；3、散热基板；4、冷媒管；5、固定螺丝；6、粘合剂。

具体实施方式：

下面结合附图1-4对本实用新型进行进一步说明。要明确，本实用新型的方案包含但不限于图中所给具体实施例，还包括其变种方式。

图1-4为根据本实用新型实施的冷媒冷却散热器结构一种实施方式。如图1的冷媒冷却散热器结构的立体结构图所示，发热器件2可以是电路板也可以是控制板，其上设置有诸如芯片或单片机之类的电子元器件。至少一个发热器件2固定在散热基板3上。发热器件2和散热基板3之间设置若干个并列设置的冷媒管4（一个的情况当然也适用，当一个发热器件下方设置两个及两个以上冷媒管时，各冷媒管并列设置或分组并列设置，管距和组距根据需要调整）。如图1-2的左右两侧两组发热器件2，每组发热器件2设置一组冷媒管4。发热器件2通过如固定螺丝5的固定结构被固定在散热基板3上并且发热器件2直接与冷媒管4外周接触以达到有效的换热性。

各组冷媒管4中包括若干根冷媒管4，每根冷媒管4长度均大于该发热器件2所排布的散热基板3长边的最大长度并且延伸到外围与必然存在的冷媒泵出机构和循环回收机构连接。如图3-4所示，多个发热器件2呈点阵式方式布置在散热基板2上，沿发热器件2点阵式设置的布阵方向（图4的长度方向），各冷媒管4管长大于发热器件并列排布布阵方向的长度。

本实施例中冷媒管4从散热基板3板面两端伸出后弯曲与板面垂直设置以节约空间。冷媒管4优选为铜管。

如图3所示，散热基板3上表面也即与发热器件接触的表面朝板内开设多条并列的管槽，管槽优选为u型槽也可以为其他可以想到的常规形状如圆形或v型等开口大于闭口的管槽以增加上端换热接触面积，槽内放置有多根并列的冷媒管4，冷媒管4与基板管槽之间的缝隙采用粘合剂6填充，起到粘合固定冷媒管4到散热基板3上的作用。

其中散热基板3优选为为铝合金材质，主要起散热及固定发热器件2等结构支撑作用。

进一步地，发热器件2通过固定螺丝5被固定在靠近冷媒管4的一侧的散热基板3上时，如图5所示，将冷媒管4和散热基板3相接处的部位设置为平面，以增加散热接触面积，并同时能够增加发热器件2放置安装的稳定性。当冷媒管4内通入冷媒后，热量会直接通过冷媒管4管壁、及粘合剂6+散热基板3两个路径进行热传导，冷媒管4中的液态冷媒吸热后气化相变从而带走发热器件2散发的热量。

粘合剂材质优选为具有一定导热性能的环氧树脂胶，填充时为一定的流体态。当放入铜管后，通过外力挤压铜管而使铜管与基板的粘合剂呈非常薄的膜态，粘合剂一定时间后固化。本申请的冷媒可以为常见的液态水、或常用的冷却剂。

相对于现有技术，本申请较同类型冷媒散热器有以下几个方面的改进点：

发热器件位于冷媒管所在侧，发热器件直接接触冷媒管的管壁，换热效率极高；改进了常见方案中，放置在散热基板另一面或通过散热基板时热阻较大的不足。

冷媒管的固定方式，采用粘合剂固定的方式，不需要其他固定及压合结构；改进了常见方案中，盖板压紧固定方式结构复杂的不足。

冷媒管在基板上的布置采用多根管并排布置，冷媒同时通过多根铜管，使冷媒换热效率得到充分发挥；改进常见中的一根或s型迂回结构中，冷媒压损过大，流量不足等问题。

本实用新型散热结构普遍适用于电力电子元器件的散热。当冷媒与已有冷媒输出机构共用输出源时，特别适用于空调制冷电力电子元器件散热，不应由此局限本实用新型的保护范围。