CN210325775U - 液冷散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种液冷散热器，包括主体部，且所述主体部包括第一散热面，所述主体部内具有第一接口、第二接口以及至少两条并联连接在所述第一接口和第二接口之间的第一冷却液通道；其中：所述至少两条第一冷却液通道在所述主体部的圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，且所述第一接口位于所述圆形区域的中央位置，所述第二接口位于所述圆形区域的边缘；所述至少两条第一冷却液通道分别位于与所述第一散热面相邻的第一平面上，并为所述第一散热面上的器件散热。本实用新型实施例通过并联的至少两条第一冷却液通道，增加了冷却液与主体部的接触面积，从而可有效降低液冷散热器的流阻和热阻，提高液冷散热器的散热能力。

Description

液冷散热器

技术领域

本实用新型实施例涉及散热领域，更具体地说，涉及一种液冷散热器。

背景技术

晶闸管、整流二极管、二极管等大功率压接型器件，一般多为圆盘形，并支持双面水冷的散热结构。这些大功率压接型器件的热功率密度很高，对水冷板的热阻和流阻有很高的要求，所以合理的散热器流道结构对这些器件的应用具有关键的作用。

目前的大功率压接型器件的散热器的流道结构多配合器件的尺寸，并具有双层螺旋形的水道结构，两层水道分别为安装在散热器的两个面的器件散热。目前常用的螺旋水道有两种：间隔式螺旋流道和中心进水式的螺旋流道。

如图1所示，在间隔式螺旋流道的散热器中，流体从圆盘外部的进水口11沿渐缩螺线形的水道流到圆心，再从圆心沿渐扩螺线形水道流到圆盘外部的出水口12，流进和流出的水道相间分布，且水道分两层，从而支持双面散热。若大功率压接型器件热源均匀，上述水道具有温度均匀的优点。但实际的大功率压接型器件往往在圆心处热密度较高，具有上述水道结构的散热器将导致大功率压接型器件圆心温度较高。如图2所示，为间隔式螺旋流道的散热器中水道内各处流体的温度及静压的示意图；如图3所示，为采用上述间隔式螺旋流道的散热器进行散热的大功率压接型器件的表面的温度的示意图。

如图4所示，在中心进水式的螺旋流道中，流体流进、流出的水道发生改变，流体从圆盘外部的进水口21沿上下两层水道之间的直线通道流入圆盘圆心部位，再从圆心处分流到上下两层水道，并沿渐扩螺线形水道流到圆盘外部的出水口22，这样圆心处流过的是低温度流体，可解决中心热密度较高的问题。

然而，上述两种散热器的水道都采用单管结构的水道，因此只能通过增大螺旋线密度来增大散热面积和流速，但这将导致水道的长度增加，且过流断面减小，从而流阻显著增加，并导致实际应用时流量下降，散热能力无法提升。

并且，如图5所示，现有螺旋型水冷散热器的水道采用机械加工方式成型，即两条水道分别加工在中间层31的上下两个表面，并呈对称结构，水道加工完成后采用真空钎焊工艺通过一层薄钎料32将中间层31和盖板33焊接在一起。但由于水道位于中间层31，焊接效果的好坏将对散热器的散热能力影响较大。并且，机械加工方式使得散热器加工成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例针对上述螺旋水道散热器在提高散热能力时导致水道长度增加、实际流量下降，以及机械工艺加工水道成本高且焊接效果影响散热能力的问题，提供一种新的液冷散热器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种液冷散热器，包括主体部，且所述主体部包括第一散热面，所述主体部内具有第一接口、第二接口以及至少两条第一冷却液通道，且所述至少两条第一冷却液通道并联连接在所述第一接口和第二接口之间；其中：所述至少两条第一冷却液通道在所述主体部的圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，且所述第一接口位于所述圆形区域的中央位置，所述第二接口位于所述圆形区域的边缘；所述至少两条第一冷却液通道分别位于与所述第一散热面相邻的第一平面上，并为所述第一散热面上的器件散热。

优选地，所述主体部包括与所述第一散热面平行的第二散热面，所述主体部内具有至少两条第二冷却液通道，所述至少两条第二冷却液通道并联连接在所述第一接口和第二接口之间，且所述至少两条第二冷却液通道分别在所述圆形区域内呈相邻设置的螺旋形；所述至少两条第二冷却液通道分别位于与所述第二散热面相邻的第二平面上，并为所述第二散热面上的器件散热。

优选地，所述主体部内具有第三接口、至少两条第三冷却液通道和至少两条第四冷却液通道，且所述第三接口位于所述圆形区域的边缘；

所述至少两条第三冷却液通道分别位于所述第一平面上，所述至少两条第三冷却液通道并联连接在所述第一接口和第三接口之间；所述至少两条第三冷却液通道在所述圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，且所述至少两条第三冷却液通道与所述至少两条第一冷却液通道相间分布；

所述至少两条第四冷却液通道分别位于所述第二平面上，所述至少两条第四冷却液通道并联连接在所述第一接口和第三接口之间；所述至少两条第四冷却液通道在所述圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，且所述至少两条第四冷却液通道与所述至少两条第二冷却液通道相间分布。

优选地，所述主体部包括第四接口，且所述第四接口位于所述圆形区域的边缘；所述主体部内具有用于连通所述第一接口和第四接口的第五冷却液通道，且所述第五冷却液通道位于所述第一平面和第二平面之间。

优选地，所述主体部包括中间层、第一盖板以及第二盖板；

所述第一盖板焊接在所述中间层的上表面，所述至少两条第一冷却液通道位于所述中间层和第一盖板之间，且所述第一散热面位于所述第一盖板的背向所述中间层的表面；

所述第二盖板焊接在所述中间层的下表面，所述至少两条第二冷却液通道位于所述中间层和第二盖板之间，且所述第二散热面位于所述第二盖板的背向所述中间层的表面。

优选地，所述至少两条第一冷却液通道分别由所述第一盖板的朝向所述中间层的表面的螺旋形槽构成，所述至少两条第二冷却液通道分别由所述第二盖板的朝向所述中间层的表面的螺旋形槽构成。

优选地，所述第一盖板上的螺旋形槽和所述第二盖板上的螺旋形槽分别通过锻压工艺加工成型。

优选地，所述第一盖板和所述第二盖板具有相同厚度，且所述中间层的厚度小于所述第一盖板或所述第二盖板的厚度。

优选地，所述至少两条第一冷却液通道分别由所述中间层的朝向所述第一盖板的表面的螺旋形槽构成，所述至少两条第二冷却液通道分别由所述中间层的朝向第二盖板的表面的螺旋形槽构成。

优选地，所述中间层的上表面的螺旋形槽和所述中间层的下表面的螺旋形槽分别通过锻压工艺加工成型，且所述中间层的厚度大于所述第一盖板和所述第二盖板的厚度。

本实用新型实施例的液冷散热器，通过并联的至少两条第一冷却液通道，增加了冷却液与主体部的接触面积，从而可有效降低液冷散热器的流阻和热阻，提高液冷散热器的散热能力。并且，本实用新型实施例还通过锻压工艺加工冷却液通道，可大大降低液冷散热器的成本，提高了大功率压接型器件的应用范围。

附图说明

图1是现有间隔式螺旋流道的散热器内水道的结构示意图；

图2是现有间隔式螺旋流道的散热器内流体的温度及压强的示意图；

图3是使用现有间隔式螺旋流道的散热器进行散热的大功率压接型器件的表面温度的示意图；

图4是现有中心进水式螺旋流道的散热器内水道的结构示意图；

图5是现有散热器的焊接结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的液冷散热器内冷却液通道的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的液冷散热器内冷却液通道的截面结构示意图；

图8是本实用新型另一实施例提供的液冷散热器内冷却液通道的结构示意图；

图9是图8中液冷散热器内冷却液的压强的示意图；

图10是使用图8中的液冷散热器进行散热的大功率压接型器件的表面温度的示意图；

图11是本实用新型实施例提供的液冷散热器的焊接结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例的液冷散热器可应用于大功率压接型器件的散热，且该液冷散热器可采用间隔式螺旋流道或中心进水式螺旋流道。

如图6所示，是本实用新型实施例提供的液冷散热器的示意图，该液冷散热器采用间隔式螺旋流道。本实施例的液冷散热器包括主体部6，且该主体部6包括第一散热面（该第一散热面可位于主体部6的一侧表面），并且该主体部6内具有第一接口61、第二接口62、第三接口64、两条第一冷却液通道63以及两条第三冷却液通道65。上述两条第一冷却液通道63并联连接在第一接口61和第二接口62之间，两条第三冷却液通道65则并联连接在第一接口61和第三接口64之间。并且为增加第一冷却液通道63的表面积（即增加第一冷却液通道63的冷却液与主体部6的接触面积），两条第一冷却液通道63在主体部6的圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，同样地，两条第三冷却液通道65也在主体部6的圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，且两条第一冷却液通道63和两条第三冷却液通道65相间分布。上述第一接口61位于圆形区域的中央位置，第二接口62位于圆形区域的边缘，第三接口64也位于圆形区域的边缘。两条第一冷却液通道63（即每一第一冷却液通道63的轴向的各个位置的横截面的中心点）以及两条第三冷却液通道65（即每一第三冷却液通道65的轴向的各个位置的横截面的中心点）分别位于第一平面上，上述第一平面与第一散热面平行，且该第一平面与第一散热面相邻，从而可实现贴于第一散热面的大功率压接型器件的散热。

在使用时，可将外部进水管连接到第三接口64，出水管连接到第二接口62，从而由外部进水管流入的冷却液可经由第三接口64流入到两条第三冷却液通道65，并流经第三冷却液通道65后到达第一接口61，在第一接口61处，冷却液进入到两条第一冷却液通道63，然后经由两条第一冷却液通道63和第二接口62流出到出水管。上述液冷散热器通过并联的第一冷却液通道63和第三冷却液通道65，相对于现有的间隔式单管螺旋流道的散热器，可在不增加冷却液通道长度的同时，使得冷却液与主体部6的接触面积增加一倍，从而极大提高了液冷散热器的散热能力。由于第一冷却液通道63和第三冷却液通道65的长度不变，即本实施例的液冷散热器可在保证冷却液在主体部6内的流阻不变，提高液冷散热器的散热能力。

当然，在实际应用中，上述第一冷却液通道63、第三冷却液通道65的数量可以根据大功率压接型器件的功率密度增加，例如第一冷却液通道63的数量可以是三条或三条以上，第三冷却液通道65的数量可以是三条或三条以上。

在本实用新型的另一实施例中，液冷散热器可以实现双面散热，即主体部6除了位于一侧表面的第一散热面外，还包括位于该主体部6的另一侧表面的第二散热面，且该第二散热面与第一散热面平行。相应地，如图7所示，主体部6内除了两条第一冷却液通道63和两条第三冷却液通道65外，还具有至少两条第二冷却液通道67和至少两条第四冷却液通道66，且上述至少两条第二冷却液通道67和至少两条第四冷却液通道66（即每一第二冷却液通道67和每一第四冷却液通道66的轴向的各个位置的横截面的中心点）分别位于第二平面，且该第二平面与第二散热面平行并相邻设置，从而可通过至少两条第二冷却液通道67和至少两条第四冷却液通道66为贴于第二散热面的大功率压接型器件散热。

上述至少两条第二冷却液通道67并联连接在第一接口61和第二接口62之间，至少两条第四冷却液通道66并联连接在第一接口61和第三接口64之间，且至少两条第四冷却液通道66与至少两条第二冷却液通道67相间设置。为增加第二冷却液通道67和第四冷却液通道66的表面积，上述至少两条第二冷却液通道67可在主体部6的圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，同样地，至少两条第四冷却液通道66也可在主体部6的圆形区域内呈相邻设置的螺旋形。

本实用新型实施例的液冷散热器还可采用中心进水式螺旋流道，如图8所示。本实施例的液冷散热器包括主体部7，且该主体部7包括第一散热面（该第一散热面可位于主体部7的一侧表面），并且该主体部7内具有第一接口71、第二接口72、第四接口74、两条第一冷却液通道73以及一条第五冷却液通道。上述两条第一冷却液通道73并联连接在第一接口71和第二接口72之间，第五冷却液通道则连接在第一接口71和第四接口74之间。并且，两条第一冷却液通道73在主体部7的圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，第五冷却液通道则呈直线型。第一接口71位于圆形区域的中央位置，第二接口72位于圆形区域的边缘，第四接口74也位于圆形区域的边缘。两条第一冷却液通道73（即每一第一冷却液通道73的轴向的各个位置的横截面的中心点）位于第一平面上，第五冷却液通道则位于第一平面的远离第一散热面的一侧，上述第一平面与第一散热面平行，且第一平面与第一散热面相邻，从而可实现贴于第一散热面的大功率压接型器件的散热。

在使用时，可将外部进水管连接到第四接口74，出水管连接到第二接口72，从而由外部进水管流入的冷却液可经由第四接口74流入到第五冷却液通道，并流经第五冷却液通道75后到达第一接口71，在第一接口71处，冷却液进入到两条第一冷却液通道73，然后经由两条第一冷却液通道73和第二接口72流出到出水管。该实施例中，由于外部冷却液经直线型的第五冷却液通道直接流入到主体部中央位置的第一接口71，然后经外扩的螺旋形第一冷却液通道73流出，可解决第一散热面上大功率压接型器件中心热密度较高的问题。

当然，在实际应用中，上述第一冷却液通道73数量可以根据大功率压接型器件的功率密度增加，例如第一冷却液通道73的数量可以是三条或三条以上。

与图6、7的实施例类似地，上述采用中心进水式螺旋流道的液冷散热器液可实现双面散热。此时，主体部7除了包括第一散热面、第一冷却液通道73外，还包括第二散热面及至少两条并联连接在第一接口71和第二接口72之间的第三冷却液通道77，且两条第三冷却液通道77（即每一第三冷却液通道77的轴向的各个位置的横截面的中心点）分别位于第二平面上（该第二平面平行于第二散热面，并与第二散热面相邻设置），该至少两条第三冷却液通道73在主体部7的圆形区域内呈相邻设置的螺旋形。第五冷却液通道位于第一平面和第二平面之间。

如图9-10所示，上述采用中心进水式螺旋流道的液冷散热器，相较于现有采用间隔式单管螺旋流道的散热器，其流道热阻降低约20%。

在本实用新型的一个实施例中，液冷散热器的主体部6、7包括中间层601、第一盖板602以及第二盖板603，上述中间层601、第一盖板602和第二盖板603分别由具有较高导热系数的材料（例如铝或铝合金）构成，并且第一盖板602通过第一钎料层604焊接在中间层601的上表面，至少两条第一冷却液通道位于中间层601和第一盖板602之间（当液冷散热器采用间隔式螺旋流道时，至少两条第三冷却液通道也位于中间层601和第一盖板602之间；当液冷散热器采用中心进水式螺旋流道时，第五冷却液通道位于中间层601），且第一散热面位于第一盖板602的背向所述中间层601的表面；类似地，第二盖板603通过第二钎料层605焊接在中间层601的下表面，至少两条第二冷却液通道位于中间层601和第二盖板603之间（当液冷散热器采用间隔式螺旋流道时，至少两条第四冷却液通道也位于中间层601和第二盖板603之间），且第二散热面位于第二盖板603的背向中间层601的表面。当然，在实际应用中，第一盖板602和第二盖板603也可通过其他材料焊接到中间层601上。

具体地，上述至少两条第一冷却液通道可分别由第一盖板602的朝向中间层601的表面的螺旋形槽构成（当液冷散热器采用间隔式螺旋流道时，至少两条第三冷却液通道也由第一盖板602的朝向中间层601的表面的螺旋形槽构成；当液冷散热器采用中心进水式螺旋流道时，第五冷却液通道位于中间层601的两侧的螺旋形槽之间），至少两条第二冷却液通道则分别由第二盖板603的朝向中间层601的表面的螺旋形槽构成（当液冷散热器采用间隔式螺旋流道时，至少两条第四冷却液通道也由第二盖板603的朝向中间层601的表面的螺旋形槽构成）。此时，中间层601的主要用于隔离第一冷却液通道和第二冷却液通道，因此该中间层601的厚度可小于第一盖板602或第二盖板603的厚度。

当然，在实际应用中，至少两条第一冷却液通道可分别由中间层601的朝向第一盖板602的表面的螺旋形槽构成（当液冷散热器采用间隔式螺旋流道时，至少两条第三冷却液通道也由中间层601的朝向第一盖板602的表面的螺旋形槽构成），至少两条第二冷却液通道则分别由第二盖板603的朝向中间层601的表面的螺旋形槽构成（当液冷散热器采用间隔式螺旋流道时，至少两条第四冷却液通道也由中间层601的朝向第二盖板603的表面的螺旋形槽构成）。此时，第一盖板602和第二盖板603的厚度小于中间层601的厚度。当然，该结构的散热效果相对较差。

此外，为降低加工成本，上述第一盖板602、第二盖板603或中间层601上的螺旋形槽可通过锻压工艺加工成型。当然，在实际应用中，上述第一盖板602、第二盖板603或中间层601上的螺旋形槽也可采用机械加工方式，但其加工成本相对较高。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液冷散热器，包括主体部，且所述主体部包括第一散热面，其特征在于，所述主体部内具有第一接口、第二接口以及至少两条第一冷却液通道，且所述至少两条第一冷却液通道并联连接在所述第一接口和第二接口之间；其中：所述至少两条第一冷却液通道在所述主体部的圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，且所述第一接口位于所述圆形区域的中央位置，所述第二接口位于所述圆形区域的边缘；所述至少两条第一冷却液通道分别位于与所述第一散热面相邻的第一平面上，并为所述第一散热面上的器件散热。

2.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，所述主体部包括与所述第一散热面平行的第二散热面，所述主体部内具有至少两条第二冷却液通道，所述至少两条第二冷却液通道并联连接在所述第一接口和第二接口之间，且所述至少两条第二冷却液通道分别在所述圆形区域内呈相邻设置的螺旋形；所述至少两条第二冷却液通道分别位于与所述第二散热面相邻的第二平面上，并为所述第二散热面上的器件散热。

3.根据权利要求2所述的液冷散热器，其特征在于，所述主体部内具有第三接口、至少两条第三冷却液通道和至少两条第四冷却液通道，且所述第三接口位于所述圆形区域的边缘；

所述至少两条第三冷却液通道分别位于所述第一平面上，所述至少两条第三冷却液通道并联连接在所述第一接口和第三接口之间；所述至少两条第三冷却液通道在所述圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，且所述至少两条第三冷却液通道与所述至少两条第一冷却液通道相间分布；

所述至少两条第四冷却液通道分别位于所述第二平面上，所述至少两条第四冷却液通道并联连接在所述第一接口和第三接口之间；所述至少两条第四冷却液通道在所述圆形区域内呈相邻设置的螺旋形，且所述至少两条第四冷却液通道与所述至少两条第二冷却液通道相间分布。

4.根据权利要求2所述的液冷散热器，其特征在于，所述主体部包括第四接口，且所述第四接口位于所述圆形区域的边缘；所述主体部内具有用于连通所述第一接口和第四接口的第五冷却液通道，且所述第五冷却液通道位于所述第一平面和第二平面之间。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的液冷散热器，其特征在于，所述主体部包括中间层、第一盖板以及第二盖板；

所述第一盖板焊接在所述中间层的上表面，所述至少两条第一冷却液通道位于所述中间层和第一盖板之间，且所述第一散热面位于所述第一盖板的背向所述中间层的表面；

所述第二盖板焊接在所述中间层的下表面，所述至少两条第二冷却液通道位于所述中间层和第二盖板之间，且所述第二散热面位于所述第二盖板的背向所述中间层的表面。

6.根据权利要求5所述的液冷散热器，其特征在于，所述至少两条第一冷却液通道分别由所述第一盖板的朝向所述中间层的表面的螺旋形槽构成，所述至少两条第二冷却液通道分别由所述第二盖板的朝向所述中间层的表面的螺旋形槽构成。

7.根据权利要求6所述的液冷散热器，其特征在于，所述第一盖板上的螺旋形槽和所述第二盖板上的螺旋形槽分别通过锻压工艺加工成型。

8.根据权利要求6所述的液冷散热器，其特征在于，所述第一盖板和所述第二盖板具有相同厚度，且所述中间层的厚度小于所述第一盖板或所述第二盖板的厚度。

9.根据权利要求5所述的液冷散热器，其特征在于，所述至少两条第一冷却液通道分别由所述中间层的朝向所述第一盖板的表面的螺旋形槽构成，所述至少两条第二冷却液通道分别由所述中间层的朝向第二盖板的表面的螺旋形槽构成。

10.根据权利要求9所述的液冷散热器，其特征在于，所述中间层的上表面的螺旋形槽和所述中间层的下表面的螺旋形槽分别通过锻压工艺加工成型，且所述中间层的厚度大于所述第一盖板和所述第二盖板的厚度。

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