本申請要求美國申請序列號No.14/286,670，其提交于2014年5月23日并且標題為“HEATSINK WITH INTERNAL CAVITY FOR LIQUID COOLING”，其內(nèi)容通過引用并入本文。

背景技術：

一些電氣和電子部件在使用期間需要某種形式的冷卻。在某些情況下，通過使空氣流或液體流(即，冷卻劑)與(多個)熱產(chǎn)生設備熱接觸來提供主動冷卻。當空氣/冷卻劑穿過加熱區(qū)域時，熱量被空氣/冷卻劑吸收，然后熱能以某種方式(諸如使用輻射器)從冷卻介質(zhì)消散。

在液體冷卻系統(tǒng)中，冷卻劑通常通過一個或多個導管循環(huán)，該管道被設計成吸收所產(chǎn)生的熱量并將其傳遞到在內(nèi)部流動的介質(zhì)。一些這樣的導管具有設計成改善到冷卻劑中的熱傳遞的內(nèi)部結構。然而，制造具有內(nèi)部結構的這種導管可能是具有挑戰(zhàn)性的。

技術實現(xiàn)要素：

在第一方面，具有用于液體冷卻的內(nèi)部腔體的熱沉包括：第一部分，其具有延伸到內(nèi)部腔中的第一組翅片；第二部分，其附接到第一部分使得形成內(nèi)部腔體，該第二部分具有延伸到內(nèi)部腔體中并且被構造成裝配在第一組翅片之間的第二組翅片；在第一部分和第二部分中的至少一個部分上的內(nèi)部腔體的入口；以及在第一部分和第二部分中的至少一個部分上的內(nèi)部腔體的出口。

各實施方式可以包括任何或所有以下特征。第一組翅片包括以第一陣列布置的第一引腳(pin)，并且其中第二組翅片包括以第二陣列布置的第二引腳。第一陣列具有與第二陣列中的行交錯的行，并且其中第一陣列具有與第二陣列中的列交錯的列。第一陣列中的列中的一列具有N個完整引腳，并且其中第二陣列中的相應列具有N-1個完整引腳和兩個半引腳，該兩個半引腳分別位于N-1個完整引腳的上方和下方。第一部分具有內(nèi)部腔體，并且其中第二部分是基本上平坦的蓋，當?shù)诙糠指浇拥降谝徊糠謺r，該蓋封閉內(nèi)部腔體。入口和出口位于第一部分上。入口在到達內(nèi)部腔體之前轉向，并且其中熱沉在轉向處具有翅片。出口在內(nèi)部腔體之后轉向，并且其中熱沉在轉向處具有翅片。熱沉包括由基本上平坦的第一部分和第二部分形成的殼體，熱沉還包括在殼體的邊緣上的突片，該突片被構造成用于將彈簧定位在殼體上以用于保持電氣部件。每個彈簧包括夾具，該夾具被構造成用于保持一對電氣部件，在殼體的每一側上有一個電氣部件。第一組翅片與第二組引腳相反地定向。第一組翅片和第二組翅片彼此完全重疊。第一組翅片和第二組翅片具有相同的形狀。翅片是引腳，并且相同的形狀包括橢圓形輪廓。第一組翅片和第二組翅片中的每組翅片是引腳，并且其中每個引腳具有拔模斜度(draft)。入口被構造成用于連接到具有附接的至少另一個熱沉的第一歧管，其中出口被構造成用于連接到也具有附接的至少另一個熱沉的第二歧管，并且其中第一歧管和第二歧管提供穿過熱沉和另一熱沉的平行的冷卻劑流。第一部分和第二部分分別由第一鑄造部分和第二鑄造部分組成。第一部分和第二部分由鋁制成。

在第二方面，一種制造具有用于液體冷卻的內(nèi)部腔體的熱沉的方法包括：鑄造具有延伸到內(nèi)部腔體中的第一組翅片的第一部分；鑄造被構造成附接到第一部分使得形成內(nèi)部腔體的第二部分，該第二部分具有延伸到內(nèi)部腔體中并且被構造成裝配在第一組翅片之間的第二組翅片，其中內(nèi)部腔體的入口位于第一部分和第二部分中的至少一個部分上，并且其中內(nèi)部腔體的出口位于第一部分和第二部分中的至少一個部分上；以及將第二部分附接到第一部分。

各實施方式可以包括任何或所有以下特征。第一組翅片包括以第一陣列布置的第一引腳，其中第二組翅片包括以第二陣列布置的第二引腳，其中第一陣列具有與第二陣列中的行交錯的行，其中第一陣列具有與第二陣列中的列交錯的列。第一陣列中的列中的一列具有N個完整引腳，并且其中第二陣列中的對應列具有N-1個完整引腳和兩個半引腳，該兩個半引腳分別位于N-1個完整引腳的上方和下方。第一部分和第二部分由鋁鑄造。

附圖說明

圖1示出了包括主體和蓋的熱沉的示例。

圖2示出了來自圖1的主體的示例。

圖3示出了來自圖1的主體和蓋被組裝以形成熱沉的示例。

圖4示出了具有通過彈簧附接的部件的熱沉的示例。

圖5示出了連接到歧管的三個熱沉的組件。

圖6示出了在組裝之后來自圖1的熱沉的示例性橫截面。

圖7示出了用于制造熱沉的過程的示例。

圖8示出了包括主體和蓋的熱沉的另一示例。

具體實施方式

本文描述了用于使用熱沉有效地冷卻電氣或電子部件的系統(tǒng)和技術的示例。還描述了制造熱沉使得其具有翅片的有利內(nèi)部圖案的過程。例如，一個或多個熱沉可以安裝在電動車輛中以從電動動力系統(tǒng)的部件移除熱量。

圖1示出了熱沉100的示例，熱沉100包括主體102和蓋104。主體具有中空部分106，該中空部分106具有被構造成促進冷卻劑流動的多個翅片，在此為翅片108。翅片布置成規(guī)則圖案(例如，陣列)，在此為翅片行，其中每個翅片也是對應的翅片列的一部分。例如，特定的列分別具有中間翅片108B、108C和108D，以及在列的頂部和下方的對應的半翅片108A和108E。

主體102還具有入口110和出口112。該入口和出口提供進入當蓋104附接到主體時由中空部分106形成的內(nèi)部腔體的流體通路。在該示例中，入口和出口的位置僅是說明性的，并且在其他實施方式中，入口和/或出口可以在不同的位置。作為另一示例，熱沉可以具有多于一個入口和/或出口。入口和出口中的每一個均具有對應的翅片114或116。

蓋104具有被構造成裝配在主體102的翅片108之間的翅片118。類似于主體的翅片，蓋的翅片以規(guī)則圖案(例如，陣列)布置，在此為翅片行，其中每個翅片也是對應的翅片列的一部分。然而，與主體翅片不同，在該示例中，蓋翅片沒有半翅片。相反，當組裝熱沉時，翅片118的第一列118A被構造成裝配在翅片108A-E的一側上，而另一列118B被構造成裝配在翅片108A-E的另一側。也就是說，主體上的翅片行在此與蓋上的翅片行交錯，并且主體上的翅片列在此與蓋上的翅片列交錯。

在其他實施方式中，中空部分106可以分布在多個部件之間。例如，兩個主體部分中的每個主體部分可以具有中空部分的相應的一半，以便在組裝時形成內(nèi)部腔體。此外，在該示例中的翅片的數(shù)量僅是說明性的，并且在其他實施方式中，熱沉可以具有不同數(shù)量的翅片和/或半翅片。作為另一個示例，具有半翅片的列可以替代地在蓋上，或者可以分布在主體與蓋之間。

圖2示出了來自圖1的主體102的示例。該視圖示出了入口110和出口112的示例，每個提供從熱沉的基部表面到內(nèi)部腔體的通路。再次參考圖1，入口110在到達內(nèi)部腔體之前進行轉向。類似地，在出口端，出口112在其在基部表面處離開之前進行轉向。翅片114、116位于相應的轉向處。

主體102具有使得熱沉在組裝時(例如，在附接蓋之后)基本上平坦的形狀。特別地，平坦主體具有邊緣200，在該示例中，邊緣200面向與入口和出口相同的方向。在邊緣上，熱沉具有一個或多個突片202(這里是七個突片)。這些突片可以用于定位，諸如定位熱沉本身或附接到其上的部件(例如，通過夾具或彈簧)。

圖3示出了來自圖1的主體102和蓋104被組裝以形成熱沉的示例。蓋當前相對于主體成一定角度，并且在組裝過程中將被平放在主體上。特別地，蓋具有對應于主體上的邊緣302的邊緣300，以便允許形成內(nèi)部腔體并且對于冷卻劑是防漏的。

圖4示出了具有通過彈簧406附接的部件402、404的熱沉400的示例。在此，每個彈簧均是夾具的形式，其保持兩個部件，在熱沉的每一側上各一個。突片可用于彈簧的定位。例如，突片202A和202B在此幫助定位彈簧406，以便抵抗由該彈簧保持的(多個)對應的部件的位移。為了簡單起見，在此示意性地示出了部件。也就是說，為了清楚起見，省略了引腳、布線或其他連接。

圖5示出了連接到歧管504A-B的三個熱沉502的組件500。每個熱沉附接成在其入口與歧管之一之間以及在其出口與歧管中的另一個之間提供流體連接。歧管具有到它們各自的中空內(nèi)部的相應開口506A-B。例如，冷卻劑可以被引入歧管504A中，以便在通過開口506B離開歧管504B之前提供穿過熱沉502的相應的平行的冷卻劑流。組件500可以是正被冷卻劑的特定循環(huán)冷卻的唯一單元，或者組件可以是在其循環(huán)中由冷卻劑流服務的多個部件或組件中的一個。

圖6示出了在組裝之后來自圖1的熱沉的示例性橫截面600。主體102和蓋104在此彼此附接，使得形成內(nèi)部腔體。引腳和半引腳在內(nèi)部腔體內(nèi)。特別地，完整的引腳108B-D以及半引腳108A和108E在此是可見的。類似地，翅片602A-D(在該示例中在蓋上)在此處在橫截面中可見。例如，翅片602A-D可形成列118A或B(圖1)。翅片118A-E在此與翅片602A-D相對地定向。特別地，它們在相反的方向上取向。此外，在設計熱沉的部分的過程中，可以選擇在一方面的翅片118A-E和另一方面的翅片602A-D之間的重疊量。例如，在翅片118A-E與602A-D之間存在完全重疊。

翅片118A-E和602A-D可以具有任何合適的形狀。在一些實施方式中，翅片采取從相應本體和蓋延伸的引腳的形狀。例如，引腳可以包括具有橢圓形輪廓的完整引腳和對應的半橢圓形的半引腳。引腳形狀可以取決于流動條件。例如，菱形或圓形可以用于非常低的流量情況。

翅片602A-D相對于翅片118A-E偏移。例如，翅片602A-D在此可以定位成比翅片108A-E更深(在觀察方向上)。這可以為內(nèi)部腔體中的冷卻劑提供有利的流動模式。例如，可以實現(xiàn)顯著量的湍流，這有助于提供從翅片(即，從附接到熱沉的部件)到冷卻劑中的良好熱傳遞。相反，翅片114、116(圖1)可以幫助避免入口和出口附近的湍流。例如，使這些區(qū)域中的流動為層流而不是湍流可有助于避免冷卻劑中不期望的壓力下降。

圖7示出了用于制造熱沉的過程700的示例。在702，設計設備的相應部分。例如，可以限定圖1所示的主體和蓋的形狀，使得它們將適合預期的安裝空間，將物理地容納需要冷卻的預期部件，并且使得熱沉的散熱能力針對預期用途是足夠的。

在704，在設計的部分之間分配多個翅片(例如，引腳)。引腳可以被布置在單獨零件上的相應陣列中。在一些實施方式中，可以分配引腳，使得其中一個零件上的引腳列具有N個引腳，并且使得另一零件上的對應列具有N個引腳的功能等同物。例如，另一零件可以具有N-1個完整引腳和位于列的末端的兩個半引腳。這可以允許來自熱沉的相應零件的更均勻的熱流，例如當部件安裝在其每一側上時。形狀的設計將考慮制造過程的任何要求。例如，當要鑄造熱沉零件時，引腳108、118(圖1)中的每個引腳可以設置有拔模斜度，使得鑄造零件可以從模具中移除。

在706，可以創(chuàng)建用于相應部分的模具。例如，模具可以包括對應于圖1所示的主體和蓋的負形狀。模具可以由任何合適的材料制成，包括但不限于沙子。

然后可以將模具安裝在合適的制造環(huán)境中，諸如在工廠中。使用產(chǎn)生的模具鑄造零件的過程然后可以根據(jù)需要執(zhí)行多次，假設模具在一定量的使用之后可能需要翻新或更換。在708，可以液化合適的金屬?？梢允褂眠m于鑄造的任何金屬或其合金，包括但不限于鋁。在710，例如通過重力進給工藝將液化的金屬放置到模具中。在712允許模具冷卻，這可以涉及被動冷卻或當溫度下降時主動控制溫度。在714處，鑄造零件從相應的模具中移除，并且在716處完成，以確保良好的配合。

在718，這些零件可以組裝成熱沉，以便形成具有設計的引腳組的內(nèi)部腔體?？梢允褂萌魏魏线m的附接技術，包括但不限于焊接或釬焊零件或施加粘合劑。焊接或釬焊的一個優(yōu)點在于兩個零件在熱量上變成一個。因此，即使其兩個半部具有非常不同的尺寸，最終熱沉在每側上的熱質(zhì)量方面也可以非常平衡。

在上述示例中，過程700涉及通過鑄造制造熱沉。這可以提供一些優(yōu)點，例如，可以在內(nèi)部腔體中的相應翅片之間獲得基本上任何期望的分離。相比之下，如果內(nèi)部腔體中的僅有的翅片是在單獨零件之一上的那些翅片，而在相對的零件上沒有翅片，則翅片分離將受制造工藝的限制。

在其他實施方式中，可以使用除鑄造之外的另一種制造技術。例如，單獨零件(例如，圖1的主體和蓋)可以由任何合適的材料加工而成，包括但不限于鋁。

圖8示出了包括主體802和蓋804的熱沉800的另一示例。主體具有含多個翅片808的中空部分806。翅片以規(guī)則圖案布置，在此為行。類似于圖1中的示例，主體802在此也具有入口810和出口812，每個具有對應的翅片814或816。

蓋804具有根據(jù)主體802的翅片808構造的翅片818。類似于主體的翅片，蓋的翅片以規(guī)則圖案布置，在此為行。翅片818交錯，以便裝配在翅片808之間。例如，翅片818中的特定一個翅片被構造成當組裝熱沉時裝配在翅片808A與808B之間。另一個翅片818繼而又構造成當組裝熱沉時裝配在翅片808B與808C之間。翅片808和818被設計成使得在組裝時在它們之間存在一些空間，從而提供用于冷卻劑的通道。

已經(jīng)描述了多個實施例作為示例。然而，其他實施方式由所附權利要求覆蓋。