[实用新型]一种用于冷却电力电子元件的风冷散热器

说明书

本实用新型所属技术领域为电力电子技术，特别是大功率管散热技术。

电力电子元件如整流管，晶闸管等工作时内部芯片产生相当可观的耗散热。必须有适当的散热器来冷却元件，以保证PN结温度不超过容许值。国内已能批量生产额定平均电流达2500安的元件，内部耗散热超过3KW。目前国内外，1000安以下的元件使用风冷散热器，一般采用实体型风冷散热器。超过1000安的元件须用水冷散热器，水冷散热必须配备冷却水系统，而且水冷限制了设备的耐压等级，特别对于移动性设备如电力机车或起重吊车等，水冷散热甚为不便。

本实用新型的目的，针对现有技术中的问题，而发明创造一种大功率的风冷散热器来代替水冷散热器。

本发明创造的一种用于冷却电力电子元件的风冷散热器，其结构是：它由壳体和工作液体组成，壳体外侧制有肋片以增大散热面积，壳体顶部或其他部位设置有充液口，壳体内部为细高的O字形腔体，腔体截面为方形，园形，梅花形，各种曲线形或由数个园孔形构成。腔体上部为蒸汽空间，下部为液池，液池内充有工作液体。

本实用新型的原理是依靠腔体内液体蒸汽在内部传递热量，利用液体沸腾与蒸汽冷凝过程的等温性，使增大散热面积的同时散热面温度不至于下降，因而有效地提高了散热能力。

本实用新型与现有技术比较；

1、现有技术冷却1000安以上的电力电子元件须用水冷散热器，水冷散热器必须配备庞大的冷却水系统，造价贵，对移动性设备使用水冷散热器很不方便。本实用新型适用于冷却1000安以上的电力电子元件，它利用腔体内工作液体沸腾与蒸汽冷凝过程的等温性，有效的提高散热能力，结构紧凑。

2、现有的实体型风冷散热器，只适用1000安以下的电力电子元件风冷散热。因为它的散热能力受到如下因素的限制，当增大对流散热面积的同时，必然会增大散热器内部金属材料导热热流的路程。从而使散热面温度下降，散热能力减弱以至于抵消了增大散热面积的效果。本实用新型散热器内部设置一个充有少量液体的腔体，依靠液体蒸汽在内部传递热量，有效的提高散热能力。因此如果增大壳体尺寸和肋片数量，可以制得热阻值更小，散热能力更大的散热器。

3、现有技术中的热管式散热器，加工复杂，充液口多，有些要求横向通风，因此使用不便。本实用新型外形类似于实体型散热器，不必修改机拒设计就可以使用，且可用挤压或铸造方法成批生产。由于内部具有细高的O字形腔体，既增强了内部传热能力，又改善腔体的耐压性能。

附图；

图1，一种用于冷却电力电子元件的风冷散热器结构示意图。

图2，一种用于冷却电力电子元件的风冷散热器A-A断面示意图。

图3，一种用于冷却电力电子元件风冷散热器B-B断面示意图。

下面结合附图说明本实用新型的具体结构。

该风冷散热器，由壳体1和工作液体2组成，壳体1的外侧制有肋片3，以增大散热面积，壳体内部有一个细高的O字形腔体4，腔体上部为蒸汽空间，下部为液池，液池内充有工作液体2。腔体顶部有充液口5。腔体截面为方形，也可以是园形，梅花形，各种曲线形或由数个园孔形构成。

散热器工作时由大功率管耗散热的热流6自壳体下部一侧导入，液体受热蒸发沸腾吸收热量，蒸汽在腔体壁面冷凝放出汽化潜热后成为液体回到液池，壁面的热量由自下向上流动的空气7带走散入大气。这样反复循环上述过程，则将整流管，晶闸管等工作时内部芯片产生的耗散热被带走，保证PN结温度不超过容许值，使之正常工作。

目前我们制成风冷散热器轮廓尺寸为130×90×300毫米，用两件这样的样品组成双面冷却的散热器，在风速5米/秒时稳态热阻值为0.029℃/W。用来冷却1000安电力电子元件绰绰有余。如果增大壳体尺寸和肋片数量，可以制得热阻值更小，或散热能力更大的散热器。可以代替使用不便的水冷散热器。