模塊化快速成型水冷板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模塊化快速成型水冷板，其特征在于：包括主集流室、至少一個(gè)主腔體和與所述主腔體相匹配的集流室；所述主腔體內(nèi)設(shè)有多條貫穿于所述主腔體且用于冷卻液流動(dòng)的流道；所述主集流室與所述主腔體固定的一側(cè)設(shè)有冷卻液容納槽Ⅰ，所述集流室與所述主腔體固定的一側(cè)設(shè)有冷卻液容納槽Ⅱ；所述主集流室和所述集流室分別通過(guò)攪拌摩擦焊固定在所述主腔體的兩側(cè)。本發(fā)明的模塊化的水冷板在滿足熱阻的同時(shí)降低加工難度，降低了加工成本，提高了安全性，更有利于功率模塊的正常工作。
【專利說(shuō)明】模塊化快速成型水冷板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及換熱【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)是一種模塊化快速成型水冷板。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，水冷板工作模式如下:功率模塊工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，通過(guò)其安裝接觸面以導(dǎo)熱的方式傳遞給主腔體外表面，再以導(dǎo)熱的方式將熱量從主腔體外表面擴(kuò)散到主腔體內(nèi)表面，最終以對(duì)流換熱的方式熱量由循環(huán)的冷卻液從水冷板轉(zhuǎn)移至外界環(huán)境中，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后，主腔體表面溫度會(huì)維持在功率模塊能夠正常工作溫度。
[0003]目前，隨著電子元器件的高功率、高集成的飛速發(fā)展，其工作時(shí)產(chǎn)生的熱量越來(lái)越大，對(duì)水冷板的要求越來(lái)越苛刻，且釬焊形式的水冷板在一定程度上存在泄漏的安全隱患，同時(shí)焊接成本非常高，改善水冷板的安全性及降低成本至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種模塊化快速成型水冷板。本發(fā)明主要采用一體拉制的主腔體通過(guò)攪拌摩擦焊與集流室成型，從而達(dá)到水冷板模塊化快速組裝的作用。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0006]一種模塊化快速成型水冷板，其特征在于:包括主集流室、至少一個(gè)主腔體和與所述主腔體相匹配的集流室；
[0007]所述主腔體內(nèi)設(shè)有多條貫穿于所述主腔體且用于冷卻液流動(dòng)的流道；
[0008]所述主集流室與所述主腔體固定的一側(cè)設(shè)有冷卻液容納槽I，所述集流室與所述主腔體固定的一側(cè)設(shè)有冷卻液容納槽II ;
[0009]所述主集流室和所述集流室分別通過(guò)攪拌摩擦焊固定在所述主腔體的兩側(cè)。
[0010]作為優(yōu)選，當(dāng)所述主腔體的個(gè)數(shù)大于等于2時(shí)，所述主腔體兩兩之間通過(guò)攪拌摩擦焊焊接固定成一體，焊接后的所述主腔體的總長(zhǎng)度等于所述主集流室的長(zhǎng)度；與所述主腔體相匹配的所述集流室兩兩之間通過(guò)攪拌摩擦焊焊接固定成一體，焊接后的所述集流室的總長(zhǎng)度等于所述主集流室的長(zhǎng)度。
[0011]作為優(yōu)選，所述流道的橫截面至少為圓形、三角形或矩形中的一種或以上。
[0012]作為優(yōu)選，所述流道至少為流道內(nèi)設(shè)有翅片的流道、增加縱向渦的內(nèi)螺旋流道或流道內(nèi)設(shè)有肋片的異型流道中的一種或以上。
[0013]上述的流道的橫截面形式并不僅限于上述的三種或三種的任意組合，流道的截面形式，以及上述的流道內(nèi)部的散熱翅片的設(shè)置或流道成內(nèi)螺旋管形式等等均可通過(guò)數(shù)值仿真分析技術(shù)確認(rèn)是否滿足需求后設(shè)定。數(shù)值仿真分析技術(shù)需根據(jù)給定的冷卻液流量及電子功率元件產(chǎn)生的熱量進(jìn)行分析，根據(jù)對(duì)水冷板的熱阻、流阻及安裝空間的需求，確定流道布
置的方案。
[0014]作為優(yōu)選，所述主腔體的背面設(shè)有用于安裝電子功率元件的螺紋孔。[0015]較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的模塊化快速成型水冷板，是根據(jù)電子功率元件的不同散熱需求，快速的設(shè)計(jì)水冷板并實(shí)現(xiàn)快速組裝的技術(shù)方案；在保證正常工作和延長(zhǎng)工作壽命的前提下，水冷板成型不采用真空釬焊或氣體保護(hù)焊工藝等工藝，而是采用一體拉制及攪拌摩擦焊成型，避免了硬釬焊的高額費(fèi)用；并且根據(jù)不同工況要求，通過(guò)在主腔體內(nèi)部布置異形流道增加水冷板的熱性能，根據(jù)不同的需要設(shè)計(jì)水冷板的難易程度，方便調(diào)節(jié)流道布置，設(shè)計(jì)靈活簡(jiǎn)便，克服了成本高及泄漏的難題。
[0016]基于上述理由本發(fā)明可在元器件換熱領(lǐng)域廣泛推廣。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的兩個(gè)主腔體和兩個(gè)集流室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2提供的一個(gè)主腔體和一個(gè)集流室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1、主集流室2、集流室3、主腔體31、流道
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
[0022]如圖1所示，一種模塊化快速成型水冷板，根據(jù)給定的冷卻液流量及電子功率元件產(chǎn)生的熱量，分析水冷板的熱阻、流阻及安裝空間后采用主集流室1、兩個(gè)主腔體3和與所述主腔體3相匹配的兩個(gè)集流室2的散熱結(jié)構(gòu)形式。
[0023]所述主腔體3采用鋁材拉制成型，再對(duì)主腔體3加工至目標(biāo)尺寸。主腔體3內(nèi)設(shè)有多條貫穿于所述主腔體3且用于冷卻液流動(dòng)的流道31，流道31的可根據(jù)需要制成橫截面至少為圓形、三角形或矩形中的一種或以上，至少為流道內(nèi)設(shè)有翅片的流道、增加縱向渦的內(nèi)螺旋流道或流道內(nèi)設(shè)有肋片的異型流道中的一種或以上；所述主集流室I與所述集流室2采用機(jī)械加工直接成型，即在與所述主腔體3固定的一側(cè)設(shè)有冷卻液容納槽I和冷卻液容納槽II ；
[0024]所述主腔體3兩兩之間通過(guò)攪拌摩擦焊焊接固定成一體，焊接后的所述主腔體3的總長(zhǎng)度等于所述主集流室I的長(zhǎng)度；所述集流室2兩兩之間通過(guò)攪拌摩擦焊焊接固定成一體，焊接后的所述集流室2的總長(zhǎng)度等于所述主集流室I的長(zhǎng)度。所述主集流室I和所述集流室2分別通過(guò)攪拌摩擦焊固定在所述主腔體3的兩側(cè)。所述主腔體3的背面設(shè)有用于安裝電子功率元件的螺紋孔。
[0025]實(shí)施例2
[0026]如圖2所示，一種模塊化快速成型水冷板，根據(jù)給定的冷卻液流量及電子功率元件產(chǎn)生的熱量，分析水冷板的熱阻、流阻及安裝空間后采用主集流室1、一個(gè)主腔體3和與所述主腔體3相匹配的一個(gè)集流室2的散熱結(jié)構(gòu)形式。
[0027]所述主腔體3采用鋁材拉制成型，再對(duì)主腔體3加工至目標(biāo)尺寸。主腔體3內(nèi)設(shè)有多條貫穿于所述主腔體3且用于冷卻液流動(dòng)的流道31，流道31的可根據(jù)需要制成橫截面至少為圓形、三角形或矩形中的一種或以上，至少為流道內(nèi)設(shè)有翅片的流道、增加縱向渦的內(nèi)螺旋流道或流道內(nèi)設(shè)有肋片的異型流道中的一種或以上；所述主集流室I與所述集流室2采用機(jī)械加工直接成型，即在與所述主腔體3固定的一側(cè)設(shè)有冷卻液容納槽I和冷卻液容納槽II;
[0028]所述主集流室I和所述集流室2分別通過(guò)攪拌摩擦焊固定在所述主腔體3的兩偵U。所述主腔體3的背面設(shè)有用于安裝電子功率元件的螺紋孔。
[0029]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化快速成型水冷板，其特征在于:包括主集流室(I)、至少一個(gè)主腔體(3)和與所述主腔體(3)相匹配的集流室(2)； 所述主腔體(3)內(nèi)設(shè)有多條貫穿于所述主腔體(3)且用于冷卻液流動(dòng)的流道(31)；所述主集流室(I)與所述主腔體(3 )固定的一側(cè)設(shè)有冷卻液容納槽I，所述集流室(2 )與所述主腔體(3)固定的一側(cè)設(shè)有冷卻液容納槽II ； 所述主集流室(I)和所述集流室(2)分別通過(guò)攪拌摩擦焊固定在所述主腔體(3)的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化快速成型水冷板，其特征在于:當(dāng)所述主腔體(3)的個(gè)數(shù)大于等于2時(shí)，所述主腔體(3)兩兩之間通過(guò)攪拌摩擦焊焊接固定成一體，焊接后的所述主腔體(3)的總長(zhǎng)度等于所述主集流室(I)的長(zhǎng)度；與所述主腔體(3)相匹配的所述集流室(2)兩兩之間通過(guò)攪拌摩擦焊焊接固定成一體，焊接后的所述集流室(2)的總長(zhǎng)度等于所述主集流室(I)的長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化快速成型水冷板，其特征在于:所述流道(31)的橫截面至少為圓形、三角形或矩形中的一種或以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的模塊化快速成型水冷板，其特征在于:所述流道(31)至少為流道內(nèi)設(shè)有翅片的流道、增加縱向渦的內(nèi)螺旋流道或流道內(nèi)設(shè)有肋片的異型流道中的一種或以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化快速成型水冷板，其特征在于:所述主腔體(3)的背面設(shè)有用于安裝電子功率元件的螺紋孔。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK103533815SQ201310526549
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】劉俊杰, 王碩 申請(qǐng)人:中國(guó)北車集團(tuán)大連機(jī)車研究所有限公司