[实用新型]基于液态金属的散热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种散热装置，特别涉及一种综合利用液态金属和热管的优势，对大功率IGBT进行散热的装置，该装置采用液态金属将IGBT处的高热量导出，并在远端利用热管和翅片散热器进行散热，可应用于能源电力领域，可对大功率高/低压变频器高效地散热。

背景技术

在能源电力领域，大功率高/低压变频器往往要求有极高的可靠性，而影响电力设备失效的主要形式是热失效，因此高/低压变频器的热设计直接关系到设备的可靠性与稳定性。高/低压变频器内多颗高功率IGBT密集排列所产生的“局部热点”是大功率变频器散热最为棘手的难题。单个高功率IGBT即可产生较大的发热量及较高的热流密度，而多颗高功率IGBT密集排列导致严重的“热量堆叠”效应，不仅造成电子组件温度过高而失效，同时使远离热源的翅片散热器效率低下，甚至失去意义。

目前，大功率IGBT的散热主要有两种方法，一种是常规的铝/铜散热器，铝、铜的热导率有限，远离“局部热点”的散热翅片温度接近环境温度，换热效率低下，增加散热面积并不能有效提升散热能力。另一种是在铝/铜基板中嵌入热管，利用热管将IGBT处的热量传递至远端，这是目前最为常用的方法，然而，热管是一种被动传热部件，其传递热量的能力比较有限，在大功率IGBT组件较集中的情况下，需布置非常密集的热管阵列，成本较高且难以满足传热需求。此外，热管的布置方式也会对热传递产生影响，受限空间内多段弯折后热管的传热性能大幅度下降。

IGBT模块的体积小、热流密度大，热量导出后体积大热流密度小，但整体热流一直大。因此需要在IGBT模块处设置高效的散热方法，同时在热量导出后的大空间内设置低成本的散热方法。

发明内容

为此，本实用新型提出一种基于液态金属的散热装置，其利用液态金属将IGBT的高密度热量导出，然后在远端结合低成本热管进行散热。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于液态金属的散热装置，其特征在于，包括：

液态金属管路，是装有液态金属的循环封闭管路，其与热源导热连接；

驱动泵，用来驱动所述液态金属管路中的液态金属循环流动；

热管阵列，其吸热端与所述液态金属管路导热连接；

散热器，与所述热管阵列的放热段导热连接。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，所述散热器具有前侧面与后侧面，所述后侧面上安装有散热翅片；所述热源、液态金属管路、驱动泵以及热管阵列均固定在所述散热器的前侧面。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，所述液态金属管路是铜管，采用紧配合的方式嵌入所述散热器的前侧面。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，所述的液态金属管路与所述热源直接导热连接。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，所述热管阵列嵌入所述散热器的前侧面上，且所述热管阵列的吸热端均邻近于所述液态金属管路。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，所述液态金属管路是柔性塑料管路，所述热源固定在所述的液态金属管路上；所述热管阵列的吸热端与所述液态金属管路导热连接，所述散热器与所述热管阵列的放热段焊接连接。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，还包括连接金属板，用于将所述液态金属管路与热管阵列的吸热端固定在一起。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，还包括向所述散热器吹风的风扇。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，所述驱动泵为电磁泵、机械泵、电润湿泵或压电泵。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，所述液态金属为熔点在200°C以下的钠、钾、锂、铷、铯、镓、铟、汞、铅铋合金、镓基二元合金、镓基多元合金、铟基合金、铋基合金、汞基合金或钠钾合金。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，所述镓基二元合金为镓铟合金、镓铅合金或镓汞合金。

所述的基于液态金属的散热装置，其中，所述镓基多元合金为镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。

本实用新型特别适合于具有体积小、热流密度大特点的大功率IGBT的散热。使用的时候，液态金属管道紧贴IGBT模块，将IGBT模块的高密度热量吸收并输运至与液态金属管道紧邻的热管阵列，热管阵列再进一步将热量输运至翅片散热器进行散热。本实用新型具有高效的热输运能力和优异的低成本特征，在大功率高/低压变频器领域具有重要的应用价值。