一种高散热效率的液冷散热器的制作方法

1.本实用新型属于散热器领域，具体涉及一种高散热效率的液冷散热器。


背景技术：

2.随着电力电子行业发展，其核心的功率单元的igbt散热设计就越来越重要，其直接决定产品的性能和密度。如今不论是电力电子产品，还是电动汽车控制单元对功率密度要求越来越高，因而对igbt散热设计要求就越来越高。
3.针对igbt的散热方式中，最有效的就是液冷散热。随着igbt散热功率的不断增大，同时产品功率密度要求越来越高，开发高效率的igbt液冷散热器就尤其重要。传统的液冷散热器在当下大功率和高功率密度下就很难满足，主要体现在以下方面：
4.(1)传统液冷散热器方案多采用多支路并联流道，同时通过大流道和大流量来实现热量交换，为了满足散热需求就需要更大的换热面积和流量，最终牺牲的都是成本；
5.(2)传统的液冷散热器水道设计简单，通常没有扰流设计，热交换效率偏低；
6.(3)传统的液冷散热器通常采用钻孔，流道过渡直角转弯较多，流阻相对大。


技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题是提供一种散热效率高、成本低的高散热效率的液冷散热器。
8.为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：
9.一种高散热效率的液冷散热器，包括进液口、出液口和多个流道组，多个所述流道组并联连接在一起，所述流道组包括多个串联连接在一起的分流道，所述流道组具有进液端和出液端，所述进液端与所述进液口连通在一起，所述出液端与所述出液口连通在一起。
10.进一步地，还包括第一汇流流道，第一汇流流道一端与所述进液口连接在一起，另一端与所述流道组的进液端连接在一起。
11.进一步地，还包括第二汇流流道，第二汇流流道一端与所述出液口连接在一起，另一端与所述流道组的出液端连接在一起。
12.进一步地，所述分流道内设有多个并联连接在一起的子流道。
13.进一步地，每个所述分流道内所述子流道数目为六个。
14.进一步地，每个所述流道组包括2个或3个所述分流道。
15.进一步地，包括主体，所述流道组开设在所述主体上。
16.进一步地，发热体的安装位置与所述流道组相对应。
17.本实用新型的有益效果：
18.该高散热效率的液冷散热器综合了并联和串联流道的特点，把多个分流道进行分组，每个流道组内包括的多个分流道串联，保证流道组内液体流速一致；然后各流道组之间并联，从而降低整个液冷散热器的压损，提升流量，最终提升整个液冷散热器的散热效率。
附图说明
19.图1为本实用新型的高散热效率的液冷散热器在一个优选实施例中的主视图；
20.图2为本实用新型的高散热效率的液冷散热器和发热体在一个优选实施例中的立体结构示意图；
21.图3为对比例1中的并联流道散热器的流速分布示意图；
22.图4为对比例1中的并联流道散热器的温度分布示意图；
23.图5为对比例2中的串联流道散热器的流速分布示意图；
24.图6为对比例2中的串联流道散热器的温度分布示意图。
25.附图标记包括：
26.110—第一汇流流道
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120—第二汇流流道
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200—流道组
27.210—分流道
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220—子流道
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300—进液口
28.400—出液口
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500—主体
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600—发热体
具体实施方式
29.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
31.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.实施例1
34.请参照图1及图2，为本实用新型的一较佳实施例，该高散热效率的液冷散热器，包括进液口300、出液口400和多个流道组200，多个所述流道组200并联连接在一起，所述流道组200包括多个串联连接在一起的分流道210，所述流道组200具有进液端和出液端，所述进液端与所述进液口300连通在一起，所述出液端与所述出液口400连通在一起。
35.现有技术中液冷散热器通常采用多流道并联或者串联来实现热量交换，相同条件下并联流道散热器往往压损小，为快速进行热量交换，就需要大流量来提高流速；同样的流量下，串联流道散热器整体压损相当高，需要更大的循环泵来保证流量。该高散热效率的液冷散热器综合了并联和串联流道的特点，把多个分流道210进行分组，每个流道组200内包括的多个分流道210串联，保证流道组200内液体流速一致；然后各流道组200之间并联，从而降低整个液冷散热器的压损，提升流量，最终提升整个液冷散热器的散热效率。以下对上
述各个组成部分分别作进一步详细介绍。
36.如图1所示，该高散热效率的液冷散热器包括主体500、进液口300、出液口400和流道组200。发热体600的安装位置与流道组200相对应。发热体600可以为igbt。
37.主体500上开设有用于向流道组200内引入液体的进液口300，以及用于将流道组200内液体引出的出液口400。主体500上还设有多个流道组200，多个所述流道组200并联连接在一起。所述流道组200具有进液端和出液端，所述进液端与所述进液口300连通在一起，所述出液端与所述出液口400连通在一起。温度较低的液体自进液口300经流道组200的进液端流入流道组200内，在流道组200内与发热体600进行换热，温度较高的液体再依次经流道组200的出液端、出液口400流出该高散热效率的液冷散热器，从而将发热体600产生的热量带走。
38.所述流道组200包括多个串联连接在一起的分流道210，保证流道组200内液体流速一致。优选地，每个所述流道组200包括2个或3个所述分流道210。具体地，多个发热体600的安装位置与多个分流道210一一对应。
39.为了使得液体的流态更加均衡，在本技术的优选实施例中，分流道210内设有多个并联连接在一起的子流道220。优选地，每个所述分流道210内所述子流道220数目为六个。
40.在本技术的优选实施例中，该高散热效率的液冷散热器还包括第一汇流流道110和第二汇流流道120。其中，第一汇流流道110的一端与所述进液口300连接在一起，另一端与所述流道组200的进液端连接在一起，温度较低的液体依次经进液口300、第一汇流流道110流进流道组200内；第二汇流流道120的一端与所述出液口400连接在一起，另一端与所述流道组200的出液端连接在一起，温度较高的液体依次经第二汇流流道120和出液口400流出该高散热效率的液冷散热器。
41.该高散热效率的液冷散热器既可单面或双面布局发热体600，也可根据发热体600的数量设置流道组200的数量，还可根据损耗和流量调整分流道210的尺寸，从而实现大功率高密度功率方案。
42.对比例1
43.在本对比例中，并联流道散热器采用并联流道来实现热量交换。由公式q＝ρ.v.cp.δt(q：散热器上igbt的总热耗散热功率，ρ：液体密度，v：液体流速，cp：比热容，δt：进出口温升)可得，散热功率与液体流速成正比，这种并联流道散热器需要更大的循环泵来提供大流量散热，也就是单位流量散热效率并不高。
44.同样的流量下，该并联流道散热器整体压损相当低，同时并联越多，流速逐渐降低，导致发热体600温度也逐渐升高，如图3和图4所示。
45.对比例2
46.在本对比例中，串联流道散热器采用串联流道来实现热量交换。相同条件下串联流道散热器往往压损大，但热量也需要足够的流量来进行换热，这样就需要更大的循环泵来克服散热器压损，最终会带来循环系统体积和成本的上升，如图5和图6所示。
47.通过相同条件下并联流道散热器和串联流道散热器的对比分析可得：
48.1、并联流道可降低压损，相同的外循环可得更多流量，但并联越多流速降低会导致温度分布不均。
49.2、串联流道会导致压损增大，相同的外循环得到的流量会偏小，同时串联越多流
道水温也相应升高；但串联流道有很好的流速一致性。
50.实施例与对比例1、对比例2在相同条件下，散热效果对比如下：
[0051] 对比例1对比例2实施例发热体温度107
‑
173℃99.5～111℃101～104℃压损0.07bar0.6bar0.13bar流速0.147～1.58m/s1.33～3.05m/s1.28～1.5m/s
[0052]
对比可知，本实施例的高散热效率的液冷散热器综合了并联和串联流道的优点，流道组200内液体流速一致，压损较低，流量较大，提升了整个液冷散热器的散热效率。
[0053]
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。