發(fā)動機(jī)液冷散熱器的電磁屏蔽方案設(shè)計研究

張鳳+白保健

摘要：為了使發(fā)動機(jī)液冷散熱器的電磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用到各種水冷靜音機(jī)組中，濟(jì)南吉美樂電源技術(shù)有限公司團(tuán)隊對散熱器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，設(shè)計了電磁屏蔽的發(fā)動機(jī)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(jī)組，保證了電源設(shè)備對其他設(shè)備無電磁波的干擾。

關(guān)鍵詞：電磁屏蔽；方案設(shè)計；散熱器；水冷發(fā)電機(jī)組；電源設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM153 文章編號：1009-2374（2017）07-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.010

通過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，近年來，現(xiàn)階段水冷發(fā)電機(jī)組電源設(shè)備所使用發(fā)動機(jī)液冷散熱器在野外情況下使用，電磁輻射強(qiáng)，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(jī)組需求。因此，水冷發(fā)電機(jī)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(jī)液冷散熱器是水冷發(fā)電機(jī)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(jìn)行了設(shè)計改進(jìn)，設(shè)計研究了具有電磁屏蔽裝置的發(fā)動機(jī)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(jī)液冷散熱器采用自行設(shè)計的水冷發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)散熱。散熱風(fēng)扇中的電機(jī)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(jī)配套的發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)的對外輻射和傳導(dǎo)干擾，達(dá)到液冷散熱器電磁屏蔽的目的。

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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)水通道7、上出水通道8、下進(jìn)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。

如圖4、圖5所示，所述散熱片組件2由蜂窩狀散熱帶13、進(jìn)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(jìn)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(jī)散熱量，可增加散熱水管的數(shù)量，并可以進(jìn)行多層布置。

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(dá)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(jìn)水通道、下進(jìn)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(jìn)行屏蔽和衰減。

如圖2所示，發(fā)動機(jī)運行時，攜帶發(fā)動機(jī)熱量的冷卻液從上進(jìn)水通道7、及進(jìn)水通道11分別進(jìn)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(jī)中，如此循環(huán)，達(dá)到發(fā)動機(jī)冷卻的目的。

如上所述，帶有屏蔽裝置的發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)的對外輻射和傳導(dǎo)干擾；達(dá)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(dá)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(jī)液冷散熱器進(jìn)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。

參考文獻(xiàn)

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

作者簡介：張鳳（1982-），女，山東濟(jì)南人，供職于濟(jì)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；白保健（1985-），男，山東濟(jì)南人，供職于濟(jì)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。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）