專利名稱：熱管型冷卻裝置,制造熱管型冷卻裝置及其冷卻板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
當前發(fā)明涉及到一熱管型冷卻裝置并且，更具體的，對于一適合于冷卻功率轉(zhuǎn)換器，如安裝在一電動車輛上作為牽引馬達的反相器或轉(zhuǎn)換器或者作為輔助能源提供的，熱管型冷卻裝置。
背景技術(shù)：
先前技術(shù)的熱管型冷卻裝置的構(gòu)成，如附

圖1中，日本公開專利號碼為3-133165(先前技術(shù)1)和日本公開專利號碼為4-225790(先前技術(shù)2)。
先前技術(shù)1所示的熱管型冷卻裝置具有一冷卻板，其中一面附有產(chǎn)生熱的元件，熱管插入到從這邊至另一表面壁厚的方向而形成的孔，和由壁厚的一邊所形成的輻射葉片。
先前技術(shù)2所示的熱管型冷卻裝置具有其中之一表面帶凹槽的冷卻板，由此熱管延伸至凹槽。
先前技術(shù)1所示的熱管型冷卻裝置，以壁厚方向熱管被嵌入冷卻板中，冷卻板和熱管的接觸區(qū)小于等于冷卻板的壁厚。結(jié)果就是，冷卻板接收到的熱量不能有效地傳送到熱管，因為輻射葉片是沿壁厚方向形成，因而輻射葉片的數(shù)目很少從而無法得到有效的冷卻。
先前技術(shù)2所示的熱管型冷卻裝置，當熱管中所含的冷卻液凝固并且功能無法實現(xiàn)時無法采取任何措施，因此冷卻板無法將其接收到的熱有效冷卻。
發(fā)明概述當前發(fā)明有一目的是提供一熱管型冷卻裝置，它能夠有效地將冷卻板按其熱量接收而冷卻。
為達到該目的，當前發(fā)明提供了一熱管型冷卻裝置，它包含了一冷卻板，它具有一熱接受面，另一作為熱輻射面，熱管被嵌入到冷卻板中，其熱輻射面有有多片輻射葉片。
既然在冷卻板的熱輻射面形成有多個輻射葉片，通過熱管和熱輻射葉片的雙重熱輻射能達到很好的冷卻效果，而且當熱管中所含的冷卻液凝固并且功能無法實現(xiàn)時冷卻效率的損耗能限制在最小程度，因為熱能從輻射葉片散出。
附圖簡述附圖1為一熱管型冷卻裝置的縱向截面圖，它是就當前發(fā)明的較佳實施例。
附圖2為一放大的截面附圖用來顯示附圖一中的刨分線Ⅱ-Ⅱ所成的截面。
附圖3為一附圖2中所示的在捻縫前的熱管放大附圖。
附圖4為熱管型冷卻裝置附圖，它是就當前發(fā)明的另一較佳實施例，它對應于附圖1中的右向視圖。
附圖5A，5B，5C和5D是附圖4中所示刨分線Ⅴ-Ⅴ所示截面的不同結(jié)構(gòu)附圖。
附圖6為功率轉(zhuǎn)換器的一方框附圖，在這里，U相的電子回路被顯示，V相和W相的被略去。
推行該發(fā)明的最佳實施例一熱管型冷卻裝置就當前發(fā)明的較佳實施例將被描述為裝在電動車輛地板底下，被用作功率轉(zhuǎn)換器，如附圖1至附圖3所示。
功率轉(zhuǎn)換器的電子元件必須防塵，潮與水滴。電子元件盒1有一開口2。冷卻板3緊貼電子元件盒1以便于覆蓋開口處2。將電子元件盒1以氣密狀態(tài)密封，冷卻板3通過開口處的密封墊(未顯示)，它介于冷卻板3和電子元件盒之間，通過開口處的周邊被固定于電子元件盒1。
冷卻板由具有高導熱性的材料制成，如銅和鋁。冷卻板有一作為熱接受面的平坦的內(nèi)表面和一作為熱輻射面的，位于電子元件盒1外側(cè)的外部表面的。一大串平行的，直立的輻射葉片4成形于冷卻板的熱輻射面，它們堅實地立于熱輻射面，其長度對應于冷卻板3的總的高度。凹槽5形成于冷卻板3的熱輻射面，位于一大群輻射葉片4之中(三片輻射葉片4顯示于附圖2和附圖3)。凹槽5平行于輻射片4，其長度等于冷卻板的總高度。熱管10置于凹槽5中，凹槽5的部分形狀取決于熱管10的外部形狀，目的在于保證它與熱管間的接觸。
如果熱管10的形狀有圓形部分，則凹槽5就得有半圓狀截面去迎合熱管10的半圓形狀。
小脊6a和6b沿著每個凹槽5的整個長度的對邊成形。小脊6a和6b必須形成足夠的長度用來包容置于凹槽5的熱管10的暴露在外的半圓周，當它們被捻縫時。
冷卻板3附多個輻射葉片，凹槽5和小脊6a，6b如下成形，例如，用拉伸模拉伸鋁而高效制造冷卻板3。然而如果冷卻板3不需要大批量制造，冷卻板3得通過先在平片上用機器形成凹槽5，再用螺紋將其聯(lián)接到平片上的方法制造而成。
產(chǎn)生熱的電子元件9，如門絕緣雙極晶體管和二極管，即一些功率轉(zhuǎn)換器的元件，它們和冷卻板的熱接受面相聯(lián)，即具輻射葉片4的表面的相對表面。
嵌入凹槽5的熱管10有一圓形截面，并且彎曲95度形成類似于字母“L”的形狀。熱管10具有一熱接受段11和一熱輻射段12。熱管10中含有一定的冷卻液，其用量對應于熱接受段11的體積而定。多個輻射葉片13通過壓力嚙合被連接在熱輻射段12上。輻射葉片13的數(shù)量大約為50個。
當握住凹槽5中熱管10的熱接受段11時，熱接受段11被置于凹槽5中，然后沿凹槽5的邊成形的小脊6a和6b被壓入如附圖3所示的捻縫鑿14中以使小脊6a和6b承受塑性變形并覆蓋熱接受段11。結(jié)果小脊6a和6b與熱接受段11保持緊密接觸并且，熱接受段11緊壓著凹槽5。
捻縫鑿有一凹面，彎曲尖端15用來重塑小脊6a和6b以使其覆蓋熱接受段11。將捻縫鑿14固定到鑿口或鑿口以下部分或通過用滾子作為捻縫鑿14滾動，即將滾子壓在小脊6a和6b上并使之沿小脊6a和6b滾動，以滾子方式來給小脊6a和6b捻縫，小脊6a和6b通過以上兩種方法以塑性變形的形式由捻縫鑿14處理。
如以上所提到的，冷卻板3設(shè)有熱接受面，在該面上附有生熱的電子元件9，和具有熱管10的熱輻射面與電子元件盒1相聯(lián)，它包含電子元件以使其覆蓋開口處2，如附圖1所示。將冷卻板3與電子元件盒1相聯(lián)時，輻射葉片4的延伸方向是重要的。在這個實施例中，冷卻板3與電子元件盒1相聯(lián)使輻射葉片沿著大氣的自然對流方向垂直伸展從而達到有效的冷卻。
該實施例應用單冷卻板3和輻射葉片4，產(chǎn)生熱的電子元件9和熱管10被安裝于冷卻板3上。然而，考慮到簡化裝配和裝卸冷卻板3可能通過裝配多個小冷卻板3(如附圖4所示)而完成那就是，每個小冷卻板3U，3V和3W有和那種冷卻板3相同的高度，其中一表面作為熱接受面，在那里附有生熱的電子元件9，另一面是提供有多個輻射葉片4和熱管10的熱輻射面。熱管10大多被以行安置并附于電子元件盒1使其能覆蓋出口處2。
當冷卻板被成排安置并附于電子元件盒1，為了在防止灰塵，潮和水滴通過冷卻板3U，3W或3V，3W的鄰接處的邊界面7a和7b進入電子元件盒1。如附圖3所示凹槽8a和銜口8b分別平行于輻射葉片4和結(jié)合面7a和7b上的凹槽5，如附圖5所示冷卻板3V(3W)的銜口8b被緊密安裝至冷卻板3U(3V)的凹槽8a以防止外界潮和大氣通過邊界面7a和7b間的空隙進入電子元件盒1。
當銜口8b與凹槽8a嚙合時，一種黏合劑將會施加于凹槽8a與銜口8b，或施加于介于凹槽8a與銜口8b的位置，用來提高冷卻板鄰接邊界面的連接處的氣密性的密封圈上。
在該實施例中，凹槽8a和與之配對的銜口8b如附圖5A所示是長方形的。然而，如附圖5B所示，冷卻板通過兩套銜口-凹槽接口結(jié)合在一起，如附圖5C所示半搭接接口或由一具有半圓狀截面的的銜口和對應的如附圖5D所示凹槽組成的銜口-凹槽接口。本質(zhì)上說，冷卻板鄰接邊界面7a和7b3U，3V和3W不能為平面。
熱管型冷卻裝置的按當前發(fā)明的另一實施例提供了小冷卻板3U，3W，3V，和生熱的電子元件9，比如四串聯(lián)門絕緣雙極晶體管和二極管，如附圖6所示其中一相，每相附于每個小冷卻板3U，3V，3W，如附圖4所示。既然小冷卻板3U，3W，3V在安裝和維修工作中能被單獨處理，這使安裝和維修工作變得便利。通過凸塊8b與凹槽8a的嚙合將小冷卻板3U，3V，3W的邊界面7a和7b結(jié)合在一起，黏合劑可能會施加于凹槽8a與銜口8b，或施加于介于凹槽8a與銜口8b之間的位置，用來提高冷卻板鄰接邊界面的連接處的氣密性的密封圈上。
當功率轉(zhuǎn)換器運作時，由包含于電子元件盒1的電子元件和附于冷卻板3的電子元件9所產(chǎn)生的熱量由冷卻板3的朝向電子元件盒1內(nèi)部的熱接受表面吸收。所吸收的熱被傳送到暴露于外界大氣中的冷卻板3的熱輻射面，通過輻射葉片4和熱管10將熱散發(fā)到大氣中。
正常操作下傳送到熱輻射面的熱量是通過輻射葉片4，熱管10和冷卻板3的熱輻射面散發(fā)出去的。電動車輛行駛時大部分的熱是通過附于熱管10的輻射葉片13散發(fā)出去。電動車輛停駛后，所吹來的風消失了，因而大部分的熱沿著直立輻射葉片4和冷卻板3的熱輻射面通過自然對流而散發(fā)至大氣中。
有時可能出現(xiàn)干涸現(xiàn)象，此時冷卻液在熱輻射段12中蒸發(fā)并凝固，進而凍結(jié)而無法回到熱接受段11，這通常發(fā)生于冬天一寒冷區(qū)域內(nèi)的運作停止后。如果冷卻液凝固于熱輻射段12并無法回到熱接受段11，在開始運作前，熱接受段11內(nèi)根本沒有冷卻液或僅有少許。其結(jié)果就是，由冷卻板3吸收的熱量無法傳送到熱輻射段12而散發(fā)其熱量，而且還可能造成生熱的電子元件失效。
考慮到上面所提的現(xiàn)象，熱管10能通過提供附有比熱管10更短的短熱管的冷卻板，它能減少冷卻力并提高熱管10的溫度從而使熱接受段11內(nèi)凝固的冷卻液融解，通過這恢復它們所失去的功能。
機械開始運作時或運作開始以后，電動車輛運行速度很慢，行駛時所獲得的風也很少，外部大氣通過沿著附于冷卻板3的輻射葉片4自然對流造成了冷卻板3的內(nèi)部和外部表面的溫度差，即使熱管10無法正常工作。結(jié)果，附于冷卻板3內(nèi)表面的電子元件所產(chǎn)生的熱被傳送至冷卻板3外表面并通過輻射葉片4散發(fā)，以使電子元件9不至于過熱。同時，熱管10中的熱輻射段12中冷卻液被蒸發(fā)，熱管10能執(zhí)行其正常功能。
按當前實施例，冷卻板被有效地冷卻，對應于熱吸收量。
此實施例中的冷卻板具有輻射葉片4，凹槽5，小脊6a和6b，邊界面7a和7b，它們分別提供凹槽8a和銜嘴8b以整體結(jié)構(gòu)拉伸成形，熱管10不需要其孔的專門成形機器而能被簡單制造。
當小冷卻板3U，3W，3V被成排安置，邊界面7a，7b縱向延伸。因此，灰塵和水滴并不待在邊界面7a，7b的固定位置而掉下來。這樣能防止灰塵和水滴通過邊界面7a，7b間的縫隙進入電子元件盒1。
順便說，在前上所述的實施例中，整個小脊6a和6b沿著凹槽5的邊緣以與輻射葉片4相同的長度成形。將熱管10置于凹槽5后，它們通過塑性變形而捻縫。小脊6a和6b可以局部捻縫，只有其中之一的小脊6a和6b被捻縫或者所有小脊6a和6b都被間斷地捻縫。
如果小脊6a和6b不能被完全捻縫，在熱管10表面和凹槽5之間會產(chǎn)生縫隙。熱管10表面和凹槽5之間的縫隙將會增加熱接觸電阻，減少導熱率并引起間隙腐蝕。為了防止這樣的麻煩，熱管10的熱接受段的表面被鍍上軟金屬薄膜16，如軟焊錫，鉛等薄膜，同樣也被鍍上軟金屬薄膜16的熱接受段11被安置于凹槽5中，于是，小脊16被捻縫。這樣不會形成縫隙，熱接觸電阻的增加將被抑制并且間隙腐蝕能被避免。
熱管10能通過將熱管10的熱接受段11安置于凹槽5中的方法置于凹槽5中而不會在凹槽5和熱接受段的表面間形成縫隙。其先決條件是熱管10的熱接受段11被鍍以導熱性好的填料或軟金屬層或者將導熱性好的填料施加到凹槽5的表面或者將金屬層置于凹槽5，并開始填料工作。捻縫后所殘留的縫隙必須以真空充填的方法用高導熱性樹脂填充。
在上面描述中已很清楚，就當前發(fā)明而言該熱管型冷卻裝置的冷卻板能對應于所吸收的熱量充分冷卻。
權(quán)利要求
1．一熱管型冷卻裝置包括一冷卻板，其一面作為熱接收面，另一面作為熱輻射面；以及嵌于熱冷卻板中的熱管；其中熱輻射面上有多個輻射葉片。
2．一熱管型冷卻裝置包括一冷卻板，其一面作為熱接收面，另一面作為熱輻射面，其上有有多個輻射葉片；以及附于冷卻板的熱管；其中熱輻射面上有向與輻射葉片平行的方向延伸的凹槽，熱管置于凹槽中，凹槽的邊緣主要通過塑性變形將熱管固結(jié)到冷卻板上。
3．如權(quán)利要求2所述的熱管冷卻裝置，其特征在于即將被捻縫的小脊沿凹槽邊緣方向，平行于輻射葉片而成形，并為了凹槽與熱管緊密結(jié)合小脊被捻縫。
4．如權(quán)利要求3所述的熱管型冷卻裝置，其特征在于小脊以一定高度成形以便于小脊在捻縫前與置于凹槽中的熱管有超過面的高度的接觸。
5．如權(quán)利要求2至4任何一條所述的熱管型冷卻裝置，其特征在于每一熱管位于凹槽中的部分被鍍上了軟金屬薄膜。
6．如權(quán)利要求2所述的熱管型冷卻裝置，其特征在于生熱的電子部分是附于冷卻板的熱接收面。
7．如權(quán)利要求2至6任何一條所述的熱管型冷卻裝置，其特征在于冷卻板是由將多個擁有縱向邊界面的小冷卻板組成，這樣使彼此鄰接的小冷卻板的邊界面更緊密地連接，每個小冷卻板的每個邊界面的一半厚度被切去，這樣相鄰的小冷卻板通過一半搭接接口被結(jié)合在一起。
8．如權(quán)利要求7所述的熱管型冷卻裝置，其特征在于冷卻板附于一電子元件盒以使其覆蓋形成于電子元件盒中的面向電子元件盒內(nèi)部的熱接收面而產(chǎn)生的開口。
9．一熱管型冷卻裝置包括一冷卻板，其一面作為熱接收面，另一面作為熱輻射面并附有多個平行的輻射葉片；以及附于冷卻板的熱管；其特征在于熱輻射面有多道平行于輻射葉片的凹槽，目的在于使其接納位于鄰接輻射葉片間的熱管，將被捻縫的小脊沿凹槽的邊緣而成形。
10．如權(quán)利要求9所述的熱管型冷卻裝置，其特征在于冷卻板具有輻射葉片凹槽和小脊以整塊形式拉伸成形。
11．制造熱管型冷卻裝置的方法包含的步驟制造成形一冷卻板，其中一面具有多個平行的輻射葉片和與之平行的凹槽用來接納該處的熱管；在已成形的熱管和熱管嵌入部分之間介入一導熱性物質(zhì)；以及凹槽的主要邊緣部分塑性變形是朝向安置于凹槽中的熱管的，這樣熱管就被牢牢地固定在冷卻板上了。
全文摘要
一能有效地將冷卻板按其所接收的熱量冷卻的熱管型冷卻裝置,包括冷卻板(3),其一面為熱接收面而另一面為熱輻射面,以及埋于冷卻板(3)中的熱管(10)。熱輻射面具有多個熱輻射葉片片。
文檔編號F28D15/02GK1284160SQ9881336
公開日2001年2月14日 申請日期1998年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月30日
發(fā)明者長谷川三吉, 高崎利夫, 近藤久, 鈴木敦, 原康浩 申請人:株式會社日立制作所