本發(fā)明主要涉及到軌道交通設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器。

背景技術(shù)：

當(dāng)城軌車輛和電力設(shè)備變流器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生功率損耗（熱量），因此需要變流器具備較好的散熱性能，且功率越大，散熱容量也越大。目前軌道交通變流器的散熱方式主要有風(fēng)冷、水冷和熱管散熱三種，由于能饋?zhàn)兞髌鞑捎瞄g歇工作制以及柜體尺寸限制，目前普遍采用風(fēng)冷和熱管散熱兩種散熱形式。熱管散熱器具有大容量散熱能力，但相對(duì)于風(fēng)冷翅片散熱器具有散熱形式較為復(fù)雜，價(jià)格高、所需柜體尺寸大等缺點(diǎn)，在能饋?zhàn)兞髌鹘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)日益緊湊與競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的形勢(shì)下，目前普遍采用翅片散熱器替代價(jià)格高昂的熱管散熱器（熱管散熱器成本通常是普通型材散熱器的3倍以上）。

但是現(xiàn)有市面上翅片散熱器仍然存在一定的局限性，在能饋?zhàn)兞髌魇褂弥写嬖诤苊黠@的缺陷：由于能饋?zhàn)兞髌鞅旧斫Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，散熱器呈現(xiàn)廋長的矩形狀，空氣的散熱路徑十分長，由下往上空氣依次為6個(gè)共3層功率元件進(jìn)行散熱，這使得越往上走空氣溫升依次升高，導(dǎo)致空氣與熱源的溫差下降，從而降低了對(duì)流傳熱的散熱效率，使得同一個(gè)散熱器上的上下IGBT模塊溫差相差很大，比如通過熱仿真得出最上層IGBT模塊比最下層IGBT模塊溫度高出15K左右。同一個(gè)模塊三相橋臂由于溫差較大在串并聯(lián)時(shí)會(huì)影響IGBT的電氣性能，最終可能導(dǎo)致變流器炸管或輸出故障等嚴(yán)重故障，因此僅僅依靠簡(jiǎn)單的型材散熱片和一通到底的簡(jiǎn)單散熱路徑，很難滿足大功率元件的散熱需求，但采用重力式熱管散熱器又會(huì)極大的增加柜體尺寸以及整機(jī)材料成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、散熱效果好、成本低的用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器，包括基板，所述基板的一側(cè)上安裝多個(gè)發(fā)熱元件，所述基板的另一側(cè)上沿空氣流動(dòng)方向依次設(shè)有用于散熱的進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件和出風(fēng)側(cè)翅片組件，所述進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件和出風(fēng)側(cè)翅片組件均設(shè)有多塊平行間隔布置的翅片，所述進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件的翅片數(shù)量少于出風(fēng)側(cè)翅片組件的翅片數(shù)量以使進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件的翅片間距大于出風(fēng)側(cè)翅片組件的翅片間距、用于使空氣快速通過進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件后進(jìn)入出風(fēng)側(cè)翅片組件以完成散熱。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每塊所述進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件的翅片上均設(shè)有多個(gè)百葉窗孔，多個(gè)所述百葉窗孔沿空氣流動(dòng)方向依次間隔布置于翅片上用于破壞翅片邊界層以提高空氣湍流度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每塊所述進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件翅片上的百葉窗孔數(shù)量為9至個(gè)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每塊所述出風(fēng)側(cè)翅片組件的翅片均為光片翅片。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件翅片間距為出風(fēng)側(cè)翅片組件翅片間距的.8至.倍。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基板上嵌設(shè)有多根均溫?zé)峁苡糜诜稚l(fā)熱元件的熱量并降低基板的擴(kuò)散熱阻。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述均溫?zé)峁芫鶠橹惫?，多根所述均溫?zé)峁芫毕蛞来纹叫虚g隔布置于基板。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述均溫?zé)峁芄踩?，每根所述均溫?zé)峁艿膬A斜角度均為度。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基板上開設(shè)有用于嵌設(shè)均溫?zé)峁艿墓潭ú?，每根所述均溫?zé)峁艿闹車扛矊?dǎo)熱材料用于降低接觸熱阻。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述發(fā)熱元件與基板之間涂有導(dǎo)熱硅脂用于降低接觸熱阻，所述進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件和出風(fēng)側(cè)翅片組件的翅片均通過壓接工藝鑲嵌在基板的槽縫中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）本發(fā)明的用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器，采取散熱翅片分層設(shè)計(jì)，并且兩者間的翅片也采取上密下疏的區(qū)別分布設(shè)計(jì)，可有效降低散熱器迎風(fēng)面至出風(fēng)側(cè)翅片組件的阻力，達(dá)到低流阻和均溫的目的，增加了處于風(fēng)路末端的發(fā)熱元件的散熱風(fēng)量，提高出風(fēng)側(cè)翅片組件散熱效率，降低了處于風(fēng)路末端的發(fā)熱元件的臺(tái)面溫度，從而有效的降低了整個(gè)變流器模塊的臺(tái)面最高溫度，最終實(shí)現(xiàn)均溫的目的。同時(shí)，這種特殊的科學(xué)設(shè)計(jì)，不用增加變流器模塊和散熱器外形尺寸，有效地降低了制作成本，特別符合軌道交通變流器設(shè)備的使用需求。

（2）本發(fā)明的用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器，每塊進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件的翅片上均設(shè)有多個(gè)百葉窗孔，用于破壞翅片邊界層以提高空氣湍流度，這能夠加強(qiáng)翅片對(duì)流換熱，強(qiáng)化散熱，可有效提高進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件的翅片散熱效率。

（3）本發(fā)明的用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器，每塊出風(fēng)側(cè)翅片組件的翅片均為光片翅片，能進(jìn)一步有效的降低出風(fēng)側(cè)翅片組件阻力，能較好的抵消出風(fēng)側(cè)翅片組件由于翅片數(shù)量增加和翅片間距減少所帶來的影響，進(jìn)一步提升整個(gè)散熱器氣動(dòng)性能。

（4）本發(fā)明的用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器，進(jìn)一步提供多根均溫?zé)峁艿奶厥庠O(shè)計(jì)。將上部熱量傳遞到下部，用以分散發(fā)熱元件的熱量并降低散熱器基板的擴(kuò)散熱阻，均衡整個(gè)散熱器溫度。如在鋁基散熱器嵌入多根均溫?zé)峁?，其有效?dǎo)熱系數(shù)非常接近甚至高于銅基散熱器，且其重量明顯更輕。通過均溫?zé)峁芎筒煌崞M件的相互配合，能夠得到極佳的散熱效果。

（5）本發(fā)明的用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器，均溫?zé)峁芫鶠橹惫?，直管設(shè)計(jì)避免常用的彎曲或者壓扁，可顯著降低均溫?zé)峁軆?nèi)部蒸汽流通阻力，有效避免蒸汽空間閉塞，提升均溫?zé)峁苄阅?，進(jìn)而顯著提高散熱器散熱效率和基板均溫性能。三根均溫?zé)峁軓淖笊现劣蚁屡c水平方向呈45度傾斜角度布置，剛好穿過熱量集中區(qū)域（即散熱器中心區(qū)域），且45度角路徑最長，在基板矩形區(qū)域能完整穿過所有熱源并有效的將高溫區(qū)域熱量傳遞給低溫區(qū)域，散熱效果更佳。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器的立體結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2是本發(fā)明的用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器的側(cè)視結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3是本發(fā)明的用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器的背面結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖4是本發(fā)明的進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件的單個(gè)翅片在實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖例說明：

1、基板；2、發(fā)熱元件；3、進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件；31、百葉窗孔；4、出風(fēng)側(cè)翅片組件；5、均溫?zé)峁堋?/p>

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明提供一種用于軌道交通變流器的低流阻均溫散熱器，包括基板1，基板1的一側(cè)上安裝多個(gè)發(fā)熱元件2（如IGBT模塊），基板1的另一側(cè)上沿空氣流動(dòng)方向（圖中箭頭方向）依次設(shè)有用于散熱的進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3和出風(fēng)側(cè)翅片組件4，進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3和出風(fēng)側(cè)翅片組件4均設(shè)有多塊平行間隔布置的翅片，進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3的翅片數(shù)量少于出風(fēng)側(cè)翅片組件4的翅片數(shù)量以使進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3的翅片間距大于出風(fēng)側(cè)翅片組件4的翅片間距、用于使空氣快速通過進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3后進(jìn)入出風(fēng)側(cè)翅片組件4以完成散熱。

如果按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)，處于風(fēng)路首端的發(fā)熱元件2（圖1中AB所示）的溫度勢(shì)必會(huì)要低于處于風(fēng)路末端的發(fā)熱元件2（圖1中CD）的溫度，導(dǎo)致散熱器溫度不均。為了克服這一技術(shù)問題，本發(fā)明在不增加變流器模塊和散熱器外形尺寸前提下，采取散熱翅片分層區(qū)別設(shè)計(jì)。即在同一平面上，沿空氣流動(dòng)路徑方向?qū)⒊崞M件分為上下兩層，下層為進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3，上層為出風(fēng)側(cè)翅片組件4。并且兩者間的翅片也采取上密下疏的區(qū)別分布設(shè)計(jì)；通過減少下層進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3的翅片數(shù)量，增大進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3的翅片間距，可有效降低散熱器迎風(fēng)面至出風(fēng)側(cè)翅片組件4的阻力，使得外部空氣能夠快速的通過進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3后進(jìn)入出風(fēng)側(cè)翅片組件4，提高了出風(fēng)側(cè)翅片組件4翅片間風(fēng)速，達(dá)到低流阻的目的，增加了處于風(fēng)路末端的發(fā)熱元件2的散熱風(fēng)量，提高出風(fēng)側(cè)翅片組件4散熱效率，從而降低了處于風(fēng)路末端的發(fā)熱元件2的臺(tái)面溫升。同時(shí)通過增加上層出風(fēng)側(cè)翅片組件4的翅片數(shù)量能直接增加散熱面積，進(jìn)一步提升出風(fēng)側(cè)翅片組件4的散熱效率，進(jìn)一步降低處于風(fēng)路末端的發(fā)熱元件2的臺(tái)面溫度，從而有效的降低了整個(gè)變流器模塊的臺(tái)面最高溫度，最終實(shí)現(xiàn)均溫的目的。綜上，通過以上特殊的科學(xué)設(shè)計(jì)，既不用增加變流器模塊和散熱器外形尺寸，同時(shí)散熱效果極佳，有效地降低了制作成本，特別符合軌道交通變流器設(shè)備的使用需求。

如圖1、圖4所示，進(jìn)一步，在較佳實(shí)施例中，每塊進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3的翅片上均設(shè)有多個(gè)百葉窗孔31，多個(gè)百葉窗孔31沿空氣流動(dòng)方向依次間隔布置于翅片上用于破壞翅片邊界層以提高空氣湍流度，這能夠加強(qiáng)翅片對(duì)流換熱，強(qiáng)化散熱，可有效提高進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3的翅片散熱效率。

進(jìn)一步，在較佳實(shí)施例中，每塊進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3翅片上的百葉窗孔31數(shù)量為9至11個(gè)。每塊進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3的翅片上的百葉窗孔31數(shù)量不能開的太密集，也不能太稀疏。開的太密會(huì)極大地增加整個(gè)散熱器的阻力，降低翅片間風(fēng)速；開的太疏又起不到強(qiáng)化散熱的效果，無法有效提升散熱效率。本發(fā)明通過反復(fù)的仿真優(yōu)化試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，每塊進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3翅片上的百葉窗孔31數(shù)量為9至11個(gè)是最為合適的，這既能強(qiáng)化散熱，又能避免阻力增加過大。

進(jìn)一步，在較佳實(shí)施例中，每塊出風(fēng)側(cè)翅片組件4的翅片均為光片翅片。通過由之前的型材翅片改為光片翅片，能進(jìn)一步有效的降低出風(fēng)側(cè)翅片組件4阻力，能較好的抵消出風(fēng)側(cè)翅片組件4由于翅片數(shù)量增加和翅片間距減少所帶來的影響，進(jìn)一步提升整個(gè)散熱器氣動(dòng)性能。

如圖3所示，進(jìn)一步，在較佳實(shí)施例中，進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3翅片間距為出風(fēng)側(cè)翅片組件4翅片間距的1.8至2.3倍，也即出風(fēng)側(cè)翅片組件4翅片數(shù)量是進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3的1.8至2.3倍。這種數(shù)量、間距規(guī)格的配比，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的低流阻和均溫的效果，進(jìn)一步使得散熱效果極佳。

如圖1所示，進(jìn)一步，在較佳實(shí)施例中，基板1上嵌設(shè)有多根均溫?zé)峁?用于分散發(fā)熱元件2的熱量并降低基板1的擴(kuò)散熱阻。由于本發(fā)明的進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3翅片數(shù)量的減少，這可能會(huì)使得基板1上處于風(fēng)路首端的發(fā)熱元件2（圖中AB所示）出現(xiàn)臺(tái)面溫升，為此，本發(fā)明進(jìn)一步提供多根均溫?zé)峁?的特殊設(shè)計(jì)。嵌設(shè)在基板1上多根均溫?zé)峁?穿過基板1上的6個(gè)發(fā)熱元件2，將上部熱量傳遞到下部，用以分散發(fā)熱元件2的熱量并降低散熱器基板1的擴(kuò)散熱阻，均衡整個(gè)散熱器溫度。如在鋁基散熱器嵌入多根均溫?zé)峁?，其有效導(dǎo)熱系數(shù)非常接近甚至高于銅基散熱器，且其重量明顯更輕。通過均溫?zé)峁?和不同翅片組件的相互配合，能夠得到極佳的散熱效果，大大降低變流器模塊最高溫升，提高變流器模塊串并聯(lián)運(yùn)行性能和模塊可靠性。散熱器臺(tái)面溫差可比原型材散熱器降低25%至40%，最高溫升可降低10%。

如圖1所示，進(jìn)一步，在較佳實(shí)施例中，均溫?zé)峁?均為直管，多根均溫?zé)峁?均斜向依次平行間隔布置于基板1。直管設(shè)計(jì)避免常用的彎曲或者壓扁，可顯著降低均溫?zé)峁?內(nèi)部蒸汽流通阻力，有效避免蒸汽空間閉塞，提升均溫?zé)峁?性能，進(jìn)而顯著提高散熱器散熱效率和基板1均溫性能。

如圖1所示，進(jìn)一步，在較佳實(shí)施例中，均溫?zé)峁?共三根，每根均溫?zé)峁?的傾斜角度均為45度。三根均溫?zé)峁?從左上至右下與水平方向呈45度傾斜角度布置，剛好穿過熱量集中區(qū)域（即散熱器中心區(qū)域），且45度角路徑最長，在基板1矩形區(qū)域能完整穿過所有熱源并有效的將高溫區(qū)域熱量傳遞給低溫區(qū)域，散熱效果更佳。

進(jìn)一步，在較佳實(shí)施例中，基板1上開設(shè)有用于嵌設(shè)均溫?zé)峁?的固定槽，每根均溫?zé)峁?的周圍均涂覆導(dǎo)熱材料用于降低接觸熱阻。

進(jìn)一步，在較佳實(shí)施例中，發(fā)熱元件2與基板1之間涂有導(dǎo)熱硅脂用于降低接觸熱阻，進(jìn)風(fēng)側(cè)翅片組件3和出風(fēng)側(cè)翅片組件4的翅片均通過壓接工藝鑲嵌在基板1的槽縫中。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。