發(fā)動機液冷散熱器的電磁屏蔽方案設(shè)計研究

張 鳳 白保健

（濟南吉美樂電源技術(shù)有限公司，山東 濟南 250000）

發(fā)動機液冷散熱器的電磁屏蔽方案設(shè)計研究

張 鳳 白保健

（濟南吉美樂電源技術(shù)有限公司，山東 濟南 250000）

為了使發(fā)動機液冷散熱器的電磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用到各種水冷靜音機組中，濟南吉美樂電源技術(shù)有限公司團隊對散熱器進行了改進設(shè)計，設(shè)計了電磁屏蔽的發(fā)動機液冷散熱器。這是在電源設(shè)備中電磁兼容技術(shù)應(yīng)用于各種水冷發(fā)電機組，保證了電源設(shè)備對其他設(shè)備無電磁波的干擾。

電磁屏蔽；方案設(shè)計；散熱器；水冷發(fā)電機組；電源設(shè)備

通過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，近年來，現(xiàn)階段水冷發(fā)電機組電源設(shè)備所使用發(fā)動機液冷散熱器在野外情況下使用，電磁輻射強，對通信車有一定的干擾，隱蔽性差，不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場對軍用電源機組需求。因此，水冷發(fā)電機組電源類產(chǎn)品對電磁兼容的設(shè)計要求越來越高，設(shè)計部件均要求防干擾、防電磁波設(shè)計，發(fā)動機液冷散熱器是水冷發(fā)電機組應(yīng)用比較廣泛的主要器件。針對以上問題，對其結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計改進，設(shè)計研究了具有電磁屏蔽裝置的發(fā)動機液冷散熱器，廣泛應(yīng)用于防干擾電源設(shè)備中。

1 主要結(jié)構(gòu)介紹

發(fā)動機液冷散熱器采用自行設(shè)計的水冷發(fā)電機組專用散熱器，由兩層或多層散熱片組件、散熱風(fēng)扇、密封外殼、電磁密封襯墊、濾波器組成。發(fā)動機液冷散熱器使用散熱風(fēng)扇和散熱水路以及散熱片給發(fā)動機散熱。散熱風(fēng)扇中的電機因為自身的功能特性或者輸入電源和控制線路的因素，不可避免地會產(chǎn)生電磁輻射。在使用液冷發(fā)動機配套的發(fā)電機組等各種產(chǎn)品中，電磁兼容性日益成為一個重要指標(biāo)。現(xiàn)有的發(fā)動機液冷散熱器結(jié)構(gòu)無法作為一個電磁屏蔽殼體使用，而使用的散熱片本身也不具有電磁屏蔽作用，必須另外設(shè)計增加電磁屏蔽結(jié)構(gòu)。作為一個通用的分立部件，發(fā)動機液冷散熱器自身采取電磁屏蔽措施，可以有效地減少給其他產(chǎn)品帶來的電磁干擾。

2 主要方案內(nèi)容

電磁屏蔽裝置的發(fā)動機液冷散熱器包括兩層或多層散熱片組件、散熱風(fēng)扇、密封外殼、電磁密封襯墊、濾波器，圖1為外形結(jié)構(gòu)示意圖；所述散熱片組件由多條散熱水管與嵌入其間的蜂窩狀散熱帶以及進水通道、出水通道組成，蜂窩狀散熱帶與散熱水管導(dǎo)電接觸良好，并布滿散熱片組件通風(fēng)面；該蜂窩狀散熱帶由多條根據(jù)需要屏蔽的電磁噪聲頻譜設(shè)計的散熱條對接組成六角形蜂窩狀形式；所述液冷散熱器，由兩層或多層散熱片組件和密封外殼通過電磁密封襯墊結(jié)合在一起，形成一個電磁密封殼體，將散熱風(fēng)扇布置在殼體內(nèi)，風(fēng)扇控制與電源線路通過濾波器與外部連接。這樣就可以有效屏蔽風(fēng)扇電機的對外輻射和傳導(dǎo)干擾，達到液冷散熱器電磁屏蔽的目的。

圖1

圖2

圖2中：1為上散熱片組件；2為下散熱片組件；3為密封外殼；4為散熱風(fēng)扇；5為上電磁密封襯墊；6為下電磁密封襯墊；7為上進水通道；8為上出水通道；9為上蜂窩狀散熱帶；10為上散熱水管；11為下進水通道；12為下出水通道；13為下蜂窩狀散熱帶；14為下散熱水管；15為濾波器。

一種具有電磁屏蔽裝置的發(fā)動機液冷散熱器，包括有密封外殼3、散熱風(fēng)扇4、濾波器15、上散熱水管10、下散熱水管14、上進水通道7、上出水通道8、下進水通道11及下出水通道12；其特征在于：所述的上散熱水管10及下散熱水管14各設(shè)有多條，分別與嵌入其間的上蜂窩狀散熱帶9及下蜂窩狀散熱帶13構(gòu)成上散熱片組件1和下散熱片組件2，所述上散熱水管10及下散熱水管14呈矩形狀分別與上蜂窩狀散熱帶9及下蜂窩狀散熱帶13緊密接觸，并布設(shè)整個通風(fēng)面；所述的上蜂窩狀散熱帶9及下蜂窩狀散熱帶13是由多條根據(jù)需要屏蔽的電磁噪聲頻譜設(shè)計的散熱條16對接組成六角形蜂窩狀形式；所述的上散熱片組件1和下散熱片組件2的內(nèi)側(cè)分別設(shè)有上電磁密封襯墊5和為下電磁密封襯墊6；所述的上散熱片組件1和下散熱片組件2至少上、下各設(shè)置一層，或分別多層設(shè)置。該液冷散熱器，由上、下兩層或多層散熱片組件和密封外殼通過電磁密封襯墊結(jié)合在一起，形成一個電磁密封殼體，將散熱風(fēng)扇布置在殼體內(nèi)部，風(fēng)扇控制與電源線路通過濾波器與外部連接。

剖面A-A

圖3

圖5

如圖4、圖5所示，所述散熱片組件2由蜂窩狀散熱帶13、進水通道11、出水通道12、散熱水管14組成，散熱水管14之間鑲嵌有擠壓成型的蜂窩狀散熱帶13，二者交替排列。散熱水管14斷面如圖7所示，蜂窩狀散熱帶13與散熱水管14導(dǎo)電接觸良好，并布滿散熱片組件2全部通風(fēng)面，散熱水管14與進水通道11、出水通道12等形成一個密封的水路。根據(jù)發(fā)動機散熱量，可增加散熱水管的數(shù)量，并可以進行多層布置。

圖6

圖7

上圖中，13為窩狀散熱帶；16為散熱條。

參照附圖，圖6為蜂窩狀散熱帶13的外形圖，蜂窩狀散熱帶13由多條散熱條16組成六角形蜂窩狀形式，散熱條外形如圖7所示，該蜂窩狀散熱帶13具有截止波導(dǎo)管的特性，可屏蔽特定頻率以下頻段電磁波，該特定頻率與蜂窩狀散熱帶13的最大開口尺寸有關(guān)，而蜂窩狀散熱帶的屏蔽效能還與散熱帶的厚度有關(guān)。為達到較好的屏蔽效能，一般要求蜂窩狀散熱帶13的厚度不低于10mm，散熱帶蜂窩孔可采用孔徑3.2mm。該蜂窩狀散熱帶13除具有很高的電磁屏蔽效能以外，還具有良好的通風(fēng)性。

圖2和圖3為所述散熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，該散熱器由上散熱片組件1、下散熱片組件2、密封外殼3、散熱風(fēng)扇4、上電磁密封襯墊5及上電磁密封襯墊6組成。密封殼體3采用全金屬結(jié)構(gòu)，焊接成型或其他方式加工而成，所有板縫全部采用滿焊焊接。上散熱片組件1和下散熱片組件2與密封殼體3緊密配合安裝，中間加裝上電磁密封襯墊5和下電磁密封襯墊6，濾波器15固定在密封殼體3上，形成一個全密封的電磁屏蔽環(huán)境，將散熱風(fēng)扇4布置固定在密封外殼3內(nèi)部的兩層或多層散熱片組件之間。圖1為所述散熱器的外部軸測圖。結(jié)合圖2和圖3可知，圖示散熱器對外連接部分，散熱器上設(shè)有上進水通道、下進水通道11、上出水通道8及出水通道12。電路上僅有散熱風(fēng)扇4的電源和控制接線濾波器15的電源接口17，此外無對外連接關(guān)系。整個電磁密封殼體除上散熱片組件1及散熱片組件2上的蜂窩狀通風(fēng)孔外，無對外可以泄漏電磁波的孔洞或者縫隙。因此，散熱風(fēng)扇4產(chǎn)生的電磁輻射和傳導(dǎo)發(fā)射對外的路徑只剩下上散熱帶組件1和下散熱片組件2的蜂窩狀通風(fēng)孔和濾波器15，而上散熱帶組件1和下散熱片組件2的蜂窩狀通風(fēng)孔和濾波器15都可以有效地對電磁輻射和傳導(dǎo)發(fā)射進行屏蔽和衰減。

如圖2所示，發(fā)動機運行時，攜帶發(fā)動機熱量的冷卻液從上進水通道7、及進水通道11分別進入上散熱水管10和下散熱水管14中，然后將熱量傳遞給上蜂窩狀散熱帶9及下蜂窩狀散熱帶13，之后被散熱風(fēng)扇4將熱量傳遞到大氣中，冷卻后的冷卻液從上出水通道8及下出水通道12回到發(fā)動機中，如此循環(huán)，達到發(fā)動機冷卻的目的。

如上所述，帶有屏蔽裝置的發(fā)動機液冷散熱器有效屏蔽了散熱風(fēng)扇4產(chǎn)生的電磁輻射和傳導(dǎo)發(fā)射。上述具體實施方案為本發(fā)明的優(yōu)選實例，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案而做成其他的結(jié)構(gòu)形式。

3 主要設(shè)計特點

發(fā)動機液冷散熱器不但能增大散熱面積，提高散熱量，又能有效屏蔽風(fēng)扇電機的對外輻射和傳導(dǎo)干擾；達到了液冷散熱器電磁屏蔽的目的，從而使散熱器的電磁兼容性達到更高的標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)更加嚴(yán)酷的電磁環(huán)境。

4 結(jié)語

通過對發(fā)動機液冷散熱器進行電磁屏蔽設(shè)計，適用于各種防電磁干擾設(shè)備中，具有良好的適用性，不但使散熱器本身對其他產(chǎn)品無電磁干擾，又能夠使其他產(chǎn)品對散熱器本身無電磁干擾影響，保證了散熱器的可靠性。

[1]錢照明．電磁兼容設(shè)計基礎(chǔ)及干擾抑制技術(shù)[M]．杭州：浙江大學(xué)出版社，2000．

[2]成大先．機械設(shè)計手冊[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）

TM153

1009-2374（2017）07-0023-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.010

張鳳（1982-），女，山東濟南人，供職于濟南吉美樂電源技術(shù)有限公司技術(shù)中心，研究方向：電氣自動化設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計；白保?。?985-），男，山東濟南人，供職于濟南吉美樂電源技術(shù)有限公司技術(shù)中心，研究方向：電氣自動化設(shè)計、技術(shù)管理。

A