发动机液冷散热器的电磁屏蔽方案设计研究

张凤+白保健

摘要：为了使发动机液冷散热器的电磁屏蔽技术应用到各种水冷静音机组中，济南吉美乐电源技术有限公司团队对散热器进行了改进设计，设计了电磁屏蔽的发动机液冷散热器。这是在电源设备中电磁兼容技术应用于各种水冷发电机组，保证了电源设备对其他设备无电磁波的干扰。

关键词：电磁屏蔽；方案设计；散热器；水冷发电机组；电源设备 文献标识码：A

中图分类号：TM153 文章编号：1009-2374（2017）07-0023-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.010

通过市场调研发现，近年来，现阶段水冷发电机组电源设备所使用发动机液冷散热器在野外情况下使用，电磁辐射强，对通信车有一定的干扰，隐蔽性差，不能满足现代战场对军用电源机组需求。因此，水冷发电机组电源类产品对电磁兼容的设计要求越来越高，设计部件均要求防干扰、防电磁波设计，发动机液冷散热器是水冷发电机组应用比较广泛的主要器件。针对以上问题，对其结构进行了设计改进，设计研究了具有电磁屏蔽装置的发动机液冷散热器，广泛应用于防干扰电源设

备中。

1 主要结构介绍

发动机液冷散热器采用自行设计的水冷发电机组专用散热器，由两层或多层散热片组件、散热风扇、密封外壳、电磁密封衬垫、滤波器组成。发动机液冷散热器使用散热风扇和散热水路以及散热片给发动机散热。散热风扇中的电机因为自身的功能特性或者输入电源和控制线路的因素，不可避免地会产生电磁辐射。在使用液冷发动机配套的发电机组等各种产品中，电磁兼容性日益成为一个重要指标。现有的发动机液冷散热器结构无法作为一个电磁屏蔽壳体使用，而使用的散热片本身也不具有电磁屏蔽作用，必须另外设计增加电磁屏蔽结构。作为一个通用的分立部件，发动机液冷散热器自身采取电磁屏蔽措施，可以有效地减少给其他产品带来的电磁干扰。

2 主要方案内容

电磁屏蔽装置的发动机液冷散热器包括两层或多层散热片组件、散热风扇、密封外壳、电磁密封衬垫、滤波器，图1为外形结构示意图；所述散热片组件由多条散热水管与嵌入其间的蜂窝状散热带以及进水通道、出水通道组成，蜂窝状散热带与散热水管导电接触良好，并布满散热片组件通风面；该蜂窝状散热带由多条根据需要屏蔽的电磁噪声频谱设计的散热条对接组成六角形蜂窝状形式；所述液冷散热器，由两层或多层散热片组件和密封外壳通过电磁密封衬垫结合在一起，形成一个电磁密封壳体，将散热风扇布置在壳体内，风扇控制与电源线路通过滤波器与外部连接。这样就可以有效屏蔽风扇电机的对外辐射和传导干扰，达到液冷散热器电磁屏蔽的目的。

图2中：1为上散热片组件；2为下散热片组件；3为密封外壳；4为散热风扇；5为上电磁密封衬垫；6为下电磁密封衬垫；7为上进水通道；8为上出水通道；9为上蜂窝状散热带；10为上散热水管；11为下进水通道；12为下出水通道；13为下蜂窝状散热带；14为下散热水管；15为滤波器。

一种具有电磁屏蔽装置的发动机液冷散热器，包括有密封外壳3、散热风扇4、滤波器15、上散热水管10、下散热水管14、上进水通道7、上出水通道8、下进水通道11及下出水通道12；其特征在于：所述的上散热水管10及下散热水管14各设有多条，分别与嵌入其间的上蜂窝状散热带9及下蜂窝状散热带13构成上散热片组件1和下散热片组件2，所述上散热水管10及下散热水管14呈矩形状分别与上蜂窝状散热带9及下蜂窝状散热带13紧密接触，并布设整个通风面；所述的上蜂窝状散热带9及下蜂窝状散热带13是由多条根据需要屏蔽的电磁噪声频谱设计的散热条16对接组成六角形蜂窝状形式；所述的上散热片组件1和下散热片组件2的内侧分别设有上电磁密封衬垫5和为下电磁密封衬垫6；所述的上散热片组件1和下散热片组件2至少上、下各设置一层，或分别多层设置。该液冷散热器，由上、下两层或多层散热片组件和密封外壳通过电磁密封衬垫结合在一起，形成一个电磁密封壳体，将散热风扇布置在壳体内部，风扇控制与电源線路通过滤波器与外部连接。

如图4、图5所示，所述散热片组件2由蜂窝状散热带13、进水通道11、出水通道12、散热水管14组成，散热水管14之间镶嵌有挤压成型的蜂窝状散热带13，二者交替排列。散热水管14断面如图7所示，蜂窝状散热带13与散热水管14导电接触良好，并布满散热片组件2全部通风面，散热水管14与进水通道11、出水通道12等形成一个密封的水路。根据发动机散热量，可增加散热水管的数量，并可以进行多层布置。

上图中，13为窝状散热带；16为散热条。

参照附图，图6为蜂窝状散热带13的外形图，蜂窝状散热带13由多条散热条16组成六角形蜂窝状形式，散热条外形如图7所示，该蜂窝状散热带13具有截止波导管的特性，可屏蔽特定频率以下频段电磁波，该特定频率与蜂窝状散热带13的最大开口尺寸有关，而蜂窝状散热带的屏蔽效能还与散热带的厚度有关。为达到较好的屏蔽效能，一般要求蜂窝状散热带13的厚度不低于10mm，散热带蜂窝孔可采用孔径3.2mm。该蜂窝状散热带13除具有很高的电磁屏蔽效能以外，还具有良好的通风性。

图2和图3为所述散热器的内部结构图，该散热器由上散热片组件1、下散热片组件2、密封外壳3、散热风扇4、上电磁密封衬垫5及上电磁密封衬垫6组成。密封壳体3采用全金属结构，焊接成型或其他方式加工而成，所有板缝全部采用满焊焊接。上散热片组件1和下散热片组件2与密封壳体3紧密配合安装，中间加装上电磁密封衬垫5和下电磁密封衬垫6，滤波器15固定在密封壳体3上，形成一个全密封的电磁屏蔽环境，将散热风扇4布置固定在密封外壳3内部的两层或多层散热片组件之间。图1为所述散热器的外部轴测图。结合图2和图3可知，图示散热器对外连接部分，散热器上设有上进水通道、下进水通道11、上出水通道8及出水通道12。电路上仅有散热风扇4的电源和控制接线滤波器15的电源接口17，此外无对外连接关系。整个电磁密封壳体除上散热片组件1及散热片组件2上的蜂窝状通风孔外，无对外可以泄漏电磁波的孔洞或者缝隙。因此，散热风扇4产生的电磁辐射和传导发射对外的路径只剩下上散热带组件1和下散热片组件2的蜂窝状通风孔和滤波器15，而上散热带组件1和下散热片组件2的蜂窝状通风孔和滤波器15都可以有效地对电磁辐射和传导发射进行屏蔽和衰减。

如图2所示，发动机运行时，携带发动机热量的冷却液从上进水通道7、及进水通道11分别进入上散热水管10和下散热水管14中，然后将热量传递给上蜂窝状散热带9及下蜂窝状散热带13，之后被散热风扇4将热量传递到大气中，冷却后的冷却液从上出水通道8及下出水通道12回到发动机中，如此循环，达到发动机冷却的目的。

如上所述，带有屏蔽装置的发动机液冷散热器有效屏蔽了散热风扇4产生的电磁辐射和传导发射。上述具体实施方案为本发明的优选实例，可根据本发明的技术方案而做成其他的结构形式。

3 主要设计特点

发动机液冷散热器不但能增大散热面积，提高散热量，又能有效屏蔽风扇电机的对外辐射和传导干扰；达到了液冷散热器电磁屏蔽的目的，从而使散热器的电磁兼容性达到更高的标准，适应更加严酷的电磁环境。

4 结语

通过对发动机液冷散热器进行电磁屏蔽设计，适用于各种防电磁干扰设备中，具有良好的适用性，不但使散热器本身对其他产品无电磁干扰，又能够使其他产品对散热器本身无电磁干扰影响，保证了散热器的可

靠性。

参考文献

[1] 钱照明.电磁兼容设计基础及干扰抑制技术[M].杭州：浙江大学出版社，2000.

[2] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2008.

作者简介：张凤（1982-），女，山东济南人，供职于济南吉美乐电源技术有限公司技术中心，研究方向：电气自动化设计、结构设计；白保健（1985-），男，山东济南人，供职于济南吉美乐电源技术有限公司技术中心，研究方向：电气自动化设计、技术管理。

（责任编辑：黄银芳）