[发明专利]一种散热能力均衡的水冷散热器

说明书

本发明公开了一种散热能力均衡的水冷散热器，包括散热器本体、进水口和出水口，散热器本体内设有连通进水口和出水口的冷却水道，冷却水道三等分为冷却水道前段、冷却水道中段和冷却水道后段，进水口设有连通至冷却水道中段或冷却水道后段的旁通管。本发明的好处是能够降低冷却水道后段的热流阻，平衡冷却水道前后端的冷却效率，并且在旁通管与冷却水道的汇交处，由于旁通管内冷却水与冷却水道内冷却水的温度差异，旁通管和冷却水道汇交处会形成水体对流，提高冷却水的吸热能力，从而能够提高冷却水的吸热效率，相比冷却水道的单向冷却方式更能提高IGBT模块的散热效率。

技术领域

本发明涉及水冷散热技术领域，尤其涉及一种散热能力均衡的水冷散热器。

背景技术

水冷散热器广泛应用于IGBT模块上，一般通过冷却水道内设置扰流件来破坏或减薄层流的边界层，从而促进水体内部热量交换来提高散热效率；此外，也有通过延长冷却水道、提高冷却水流速等方法来提高水冷散热器的散热效率。然而随着IGBT模块随着电动汽车标准的不断升级，所要求的散热性能也越来越高，目前水冷散热器仍需要不断改进，存在很大的不足。

例如，中国专利文献中，申请号为CN2016109076221，公开日为2017年1月25日公开的名为“一种含有静态混合器的水冷散热器”的发明专利，该申请案公开了一种含有静态混合器的水冷散热器，包括散热器本体、进水口、出水口和散热水道，所述散热水道内设有静态混合器，所述静态混合器由多个扰流单元通过连接杆依次连接而成，扰流单元为正螺旋片和反螺旋片的相互连接。其不足之处在于：静态混合器的实质就是在冷却水道内设置的扰流原件，通过水道内的扰流单元来提高水道内水体的对流换热，从而提高换热效率，但是根据热力学和流体力学，在冷却水温度升高的后期，热流阻会快速变大，也就是吸热能力会快速降低，而在水道内设置扰流原件会降低水道的直径，从而进一步扩大热流阻造成的影响，造成冷却水道后段的冷却能力大幅下降；现有技术中，通过缩小冷却水道直径来延长冷却水道长度的方式也存在冷却水道后期吸热能力不足的问题。

此外，现有技术中还有采用冷却水道并联的方式用于冷却，但其存在冷却路径较短，冷却水使用不充分的问题，在电力汽车模块需要耗费更多的能源来用于冷却水的制冷，显然，该方式是不利于电动汽车的续航。

发明内容

基于现有技术中的上述不足，本发明提供了一种水冷散热器，能够平衡冷却水道前后端的冷却效率，降低冷却水道后端的热流阻，从而保证IGBT模块的冷却均衡，提高散热效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种散热能力均衡的水冷散热器，包括散热器本体、进水口和出水口，其特征是，散热器本体内设有连通进水口和出水口的冷却水道，冷却水道三等分为冷却水道前段、冷却水道中段和冷却水道后段，进水口设有连通至冷却水道中段或冷却水道后段的旁通管。

通过旁通管将进水口处的温度较低的冷却水直接通入到冷却水道的中段或后段，从而能够降低冷却水道后段的热流阻，平衡冷却水道前后端的冷却效率，并且在旁通管与冷却水道的汇交处，由于旁通管内冷却水与冷却水道内冷却水的温度差异，旁通管和冷却水道汇交处会形成水体对流，提高冷却水的吸热能力，从而能够提高冷却水的吸热效率，相比冷却水道的单向冷却方式更能提高IGBT模块的散热效率。

作为优选，在冷却水道沿进水口到出水口的方向上，旁通管后方的冷却水道的横截面积大于旁通管前方的冷却水道的横截面积。旁通管后方的冷却水道的横截面积变大时，其内部冷却水的热流阻增加相比前段就会减缓，从而能够平抑后段冷却水道的热流阻上升速率，保证后段冷却水的吸热能力。

进一步的，旁通管后方的冷却水道的横截面积等于旁通管前方的冷却水道的横截面积加上旁通管的横截面积。旁通管后方的冷却水道需要同步流出前方冷却水道和旁通管内的冷却水，方便旁通管内水体流速与冷却水道内水体流速控制的同步性，从而保证散热效果的均匀性，防止随时间变化出现不同效果的散热。