一种用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，包括基板，基板的一侧上安装多个发热元件，基板的另一侧上沿空气流动方向依次设有用于散热的进风侧翅片组件和出风侧翅片组件，进风侧翅片组件和出风侧翅片组件均设有多块平行间隔布置的翅片，进风侧翅片组件的翅片数量少于出风侧翅片组件的翅片数量以使进风侧翅片组件的翅片间距大于出风侧翅片组件的翅片间距、用于使空气快速通过进风侧翅片组件后进入出风侧翅片组件以完成散热。本发明专利技术具有结构简单紧凑、散热效果好、成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到轨道交通设备领域，具体涉及一种用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器。
技术介绍
当城轨车辆和电力设备变流器工作时会产生功率损耗（热量），因此需要变流器具备较好的散热性能，且功率越大，散热容量也越大。目前轨道交通变流器的散热方式主要有风冷、水冷和热管散热三种，由于能馈变流器采用间歇工作制以及柜体尺寸限制，目前普遍采用风冷和热管散热两种散热形式。热管散热器具有大容量散热能力，但相对于风冷翅片散热器具有散热形式较为复杂，价格高、所需柜体尺寸大等缺点，在能馈变流器结构设计日益紧凑与竞争日益激烈的形势下，目前普遍采用翅片散热器替代价格高昂的热管散热器（热管散热器成本通常是普通型材散热器的3倍以上）。但是现有市面上翅片散热器仍然存在一定的局限性，在能馈变流器使用中存在很明显的缺陷：由于能馈变流器本身结构特点，散热器呈现廋长的矩形状，空气的散热路径十分长，由下往上空气依次为6个共3层功率元件进行散热，这使得越往上走空气温升依次升高，导致空气与热源的温差下降，从而降低了对流传热的散热效率，使得同一个散热器上的上下IGBT模块温差相差很大，比如通过热仿真得出最上层IGBT模块比最下层IGBT模块温度高出15K左右。同一个模块三相桥臂由于温差较大在串并联时会影响IGBT的电气性能，最终可能导致变流器炸管或输出故障等严重故障，因此仅仅依靠简单的型材散热片和一通到底的简单散热路径，很难满足大功率元件的散热需求，但采用重力式热管散热器又会极大的增加柜体尺寸以及整机材料成本。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于：针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单紧凑、散热效果好、成本低的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，包括基板，所述基板的一侧上安装多个发热元件，所述基板的另一侧上沿空气流动方向依次设有用于散热的进风侧翅片组件和出风侧翅片组件，所述进风侧翅片组件和出风侧翅片组件均设有多块平行间隔布置的翅片，所述进风侧翅片组件的翅片数量少于出风侧翅片组件的翅片数量以使进风侧翅片组件的翅片间距大于出风侧翅片组件的翅片间距、用于使空气快速通过进风侧翅片组件后进入出风侧翅片组件以完成散热。作为本专利技术的进一步改进，每块所述进风侧翅片组件的翅片上均设有多个百叶窗孔，多个所述百叶窗孔沿空气流动方向依次间隔布置于翅片上用于破坏翅片边界层以提高空气湍流度。作为本专利技术的进一步改进，每块所述进风侧翅片组件翅片上的百叶窗孔数量为9至个。作为本专利技术的进一步改进，每块所述出风侧翅片组件的翅片均为光片翅片。作为本专利技术的进一步改进，所述进风侧翅片组件翅片间距为出风侧翅片组件翅片间距的.8至.倍。作为本专利技术的进一步改进，所述基板上嵌设有多根均温热管用于分散发热元件的热量并降低基板的扩散热阻。作为本专利技术的进一步改进，所述均温热管均为直管，多根所述均温热管均斜向依次平行间隔布置于基板。作为本专利技术的进一步改进，所述均温热管共三根，每根所述均温热管的倾斜角度均为度。作为本专利技术的进一步改进，所述基板上开设有用于嵌设均温热管的固定槽，每根所述均温热管的周围均涂覆导热材料用于降低接触热阻。作为本专利技术的进一步改进，所述发热元件与基板之间涂有导热硅脂用于降低接触热阻，所述进风侧翅片组件和出风侧翅片组件的翅片均通过压接工艺镶嵌在基板的槽缝中。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，采取散热翅片分层设计，并且两者间的翅片也采取上密下疏的区别分布设计，可有效降低散热器迎风面至出风侧翅片组件的阻力，达到低流阻和均温的目的，增加了处于风路末端的发热元件的散热风量，提高出风侧翅片组件散热效率，降低了处于风路末端的发热元件的台面温度，从而有效的降低了整个变流器模块的台面最高温度，最终实现均温的目的。同时，这种特殊的科学设计，不用增加变流器模块和散热器外形尺寸，有效地降低了制作成本，特别符合轨道交通变流器设备的使用需求。（2）本专利技术的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，每块进风侧翅片组件的翅片上均设有多个百叶窗孔，用于破坏翅片边界层以提高空气湍流度，这能够加强翅片对流换热，强化散热，可有效提高进风侧翅片组件的翅片散热效率。（3）本专利技术的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，每块出风侧翅片组件的翅片均为光片翅片，能进一步有效的降低出风侧翅片组件阻力，能较好的抵消出风侧翅片组件由于翅片数量增加和翅片间距减少所带来的影响，进一步提升整个散热器气动性能。（4）本专利技术的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，进一步提供多根均温热管的特殊设计。将上部热量传递到下部，用以分散发热元件的热量并降低散热器基板的扩散热阻，均衡整个散热器温度。如在铝基散热器嵌入多根均温热管，其有效导热系数非常接近甚至高于铜基散热器，且其重量明显更轻。通过均温热管和不同翅片组件的相互配合，能够得到极佳的散热效果。（5）本专利技术的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，均温热管均为直管，直管设计避免常用的弯曲或者压扁，可显著降低均温热管内部蒸汽流通阻力，有效避免蒸汽空间闭塞，提升均温热管性能，进而显著提高散热器散热效率和基板均温性能。三根均温热管从左上至右下与水平方向呈45度倾斜角度布置，刚好穿过热量集中区域（即散热器中心区域），且45度角路径最长，在基板矩形区域能完整穿过所有热源并有效的将高温区域热量传递给低温区域，散热效果更佳。附图说明图1是本专利技术用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器的立体结构原理示意图。图2是本专利技术的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器的侧视结构原理示意图。图3是本专利技术的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器的背面结构原理示意图。图4是本专利技术的进风侧翅片组件的单个翅片在实施例中的结构原理示意图。图例说明：1、基板；2、发热元件；3、进风侧翅片组件；31、百叶窗孔；4、出风侧翅片组件；5、均温热管。具体实施方式以下结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1至图4所示，本专利技术提供一种用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，包括基板1，基板1的一侧上安装多个发热元件2（如IGBT模块），基板1的另一侧上沿空气流动方向（图中箭头方向）依次设有用于散热的进风侧翅片组件3和出风侧翅片组件4，进风侧翅片组件3和出风侧翅片组件4均设有多块平行间隔布置的翅片，进风侧翅片组件3的翅片数量少于出风侧翅片组件4的翅片数量以使进风侧翅片组件3的翅片间距大于出风侧翅片组件4的翅片间距、用于使空气快速通过进风侧翅片组件3后进入出风侧翅片组件4以完成散热。如果按照现有技术设计，处于风路首端的发热元件2（图1中AB所示）的温度势必会要低于处于风路末端的发热元件2（图1中CD）的温度，导致散热器温度不均。为了克服这一技术问题，本专利技术在不增加变流器模块和散热器外形尺寸前提下，采取散热翅片分层区别设计。即在同一平面上，沿空气流动路径方向将翅片组件分为上下两层，下层为进风侧翅片组件3，上层为出风侧翅片组件4。并且两者间的翅片也采取上密下疏的区别分布设计；通过减少下层进风侧翅片组件3的翅片数量，增大进风侧翅片组件3的翅片间距，可有效降低散热器迎风面至出风侧翅片组件4的阻力，使得外部空气能够快速的通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，包括基板（1），所述基板（1）的一侧上安装多个发热元件（2），其特征在于，所述基板（1）的另一侧上沿空气流动方向依次设有用于散热的进风侧翅片组件（3）和出风侧翅片组件（4），所述进风侧翅片组件（3）和出风侧翅片组件（4）均设有多块平行间隔布置的翅片，所述进风侧翅片组件（3）的翅片数量少于出风侧翅片组件（4）的翅片数量以使进风侧翅片组件（3）的翅片间距大于出风侧翅片组件（4）的翅片间距、用于使空气快速通过进风侧翅片组件（3）后进入出风侧翅片组件（4）以完成散热。

【技术特征摘要】
1.一种用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，包括基板（1），所述基板（1）的一侧上安装多个发热元件（2），其特征在于，所述基板（1）的另一侧上沿空气流动方向依次设有用于散热的进风侧翅片组件（3）和出风侧翅片组件（4），所述进风侧翅片组件（3）和出风侧翅片组件（4）均设有多块平行间隔布置的翅片，所述进风侧翅片组件（3）的翅片数量少于出风侧翅片组件（4）的翅片数量以使进风侧翅片组件（3）的翅片间距大于出风侧翅片组件（4）的翅片间距、用于使空气快速通过进风侧翅片组件（3）后进入出风侧翅片组件（4）以完成散热。2.根据权利要求1所述的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，其特征在于，每块所述进风侧翅片组件（3）的翅片上均设有多个百叶窗孔（31），多个所述百叶窗孔（31）沿空气流动方向依次间隔布置于翅片上用于破坏翅片边界层以提高空气湍流度。3.根据权利要求2所述的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，其特征在于，每块所述进风侧翅片组件（3）翅片上的百叶窗孔（31）数量为9至11个。4.根据权利要求2所述的用于轨道交通变流器的低流阻均温散热器，其特征在于，每块所述出风侧翅片组件（4）的翅片均为光片翅片。5.根据权利要求1所述的用于轨道交...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉斌，张祥，翁星方，殷炯，孙林，师蒙招，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43