[發(fā)明專利]一種新型的晶閘管水冷散熱器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010264133.1
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN101984507A
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發(fā)明（設計）人: 湯廣福;周建輝;魏曉光;查鯤鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;H01L23/367
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子設備領(lǐng)域，具體涉及涉及一種新型的晶閘管水冷散熱器。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)外還沒有類似的技術(shù)發(fā)明。傳統(tǒng)的6英寸晶閘管水冷散熱器流道設計通常有兩種典型的設計方式：1.流道采用阿基米德螺旋線設計方法，流道內(nèi)采用增加導流柱(肋柱)實現(xiàn)增強對流換熱。2.流道采用大空腔設計方法，流道內(nèi)布置多層網(wǎng)格肋片實現(xiàn)流體三維空間流道，以達到增強換熱的目的。

不同的流道設計和內(nèi)部肋片布置方式對散熱器的流阻和熱阻性能有很大影響，第一種方式設計出來的散熱器往往具有很好的熱性能，同時散熱器表面的均溫性很好，可以很好滿足晶閘管元件對散熱表面均溫性的要求，但由于流動的流程較長，造成阻力較大，從而導致?lián)Q流閥水冷系統(tǒng)總壓降較大，為并聯(lián)水路的泄露帶來可能。這種散熱器適用于流量較小的冷卻情況，在流量大的條件下，流體通過散熱器需要很高的泵壓力。第二種方式設計出來的散熱器由于內(nèi)部流動的復雜性和三維特性，往往具有很好的較小的流動阻力，但流體流動較快來不及充分換熱就被排出散熱器，從而具有較大的熱阻。同時在流道方形空腔內(nèi)會出現(xiàn)四個流動死區(qū)，惡化了局部對流換熱，另外靠近散熱器出水側(cè)的散熱器表面溫度較高，導致散熱器表面溫度不均勻性較大。這種散熱器適用于流量較大的冷卻情況，在流量小的條件下，流體通過散熱器流速過低，局部位置對流換熱條件很差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種新穎的晶閘管水冷散熱器流道設計，如圖1所示。該水冷散熱器流道設計方法采用了螺旋流道和網(wǎng)格型肋片相結(jié)合的設計方法，該方法優(yōu)點是散熱器流阻和熱阻較小，散熱器表面溫度均勻一致，內(nèi)部流體充分換熱，沒有流動死區(qū)和熱量局部積累，熱阻和流阻性能可以根據(jù)設計要求通過調(diào)整螺旋水道圈數(shù)和網(wǎng)格肋片密度來實現(xiàn)。

本發(fā)明提出的一種新型的晶閘管水冷散熱器，其特征在于包括：具有螺旋線的流道和網(wǎng)格肋片相結(jié)合的新型流道散熱器，所述網(wǎng)格肋片規(guī)則布置在整個具有螺旋線的流道內(nèi)，冷卻流體在流道內(nèi)流動進行換熱。

其中，所述具有螺旋線的流道和多層網(wǎng)格肋片相結(jié)合的流道，冷卻流體從螺旋線的流道一側(cè)流入，經(jīng)過沿流道布置的多層網(wǎng)格肋片均勻分流和充分交換熱量以后，在螺旋中心區(qū)域匯集從而冷卻晶閘管中心位置具有最高溫度的區(qū)域，然后再次沿螺旋線的流道流出螺旋線流道的另外一側(cè)。

其中，所述具有螺旋線的流道中具有的螺旋線圈數(shù)和網(wǎng)格肋片的層數(shù)可按散熱要求和流量要求進行調(diào)節(jié)，流阻大時可以減小螺旋線圈數(shù)和網(wǎng)格肋片層數(shù)，流阻小時可增大螺旋線圈數(shù)和網(wǎng)格肋片層數(shù)。

其中，所述網(wǎng)格肋片的層數(shù)為1-5層，厚度為1-10mm。

本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點是：

1.熱阻和流阻小，散熱器表面均溫性好。

2.適用性強：可以適應不同散熱要求、不同流量要求的場合。

附圖說明

圖1是依據(jù)本發(fā)明的晶閘管水冷散熱器流道結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-螺旋流道，2-網(wǎng)格肋片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明主要對換流閥6英寸晶閘管水冷散熱器流道進行了革新設計，主要由圖1所示的2部分組成：螺旋流道1和網(wǎng)格肋片2。流體從螺旋線流道一側(cè)流入，經(jīng)過沿流道布置的網(wǎng)格肋片均勻分流和充分交換熱量以后，在螺旋中心區(qū)域匯集冷卻晶閘管中心最高溫度區(qū)域，然后再次沿螺旋線流道流出螺旋線流道另外一側(cè)。為了使散熱效果達到最佳，每兩個網(wǎng)格肋片形成的頂端夾角θ為30°-90°。這種流道和肋片布置方式充分發(fā)揮了阿基米德螺旋線流道設計和多層網(wǎng)格空腔設計的優(yōu)點：1.流體流動受螺旋線流道約束，不會出現(xiàn)流動“短路”而帶來的流體不充分換熱。2.流道內(nèi)流體流動避免了單一的繞螺旋線流動的情況，通過多層網(wǎng)格布置，實現(xiàn)了三維流體旋流，即流體在網(wǎng)格內(nèi)不但有螺旋線周向流動，還出現(xiàn)了繞網(wǎng)格上下的“爬流”，強化了流道上下的對流換熱。3.充分利用了螺旋流道散熱器熱阻小和網(wǎng)格型散熱器流阻小的優(yōu)點，通過調(diào)整螺旋水道圈數(shù)和網(wǎng)格肋片密度可以滿足不同流量條件下熱阻和流阻要求，這種散熱器流道設計適用范圍廣闊。4.由于整體采用螺旋流道，散熱器表面溫度分布均勻，可以滿足晶閘管對散熱元件苛刻的要求。

此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實施例對本發(fā)明進行了描述。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在不脫離本發(fā)明的范圍下進行適當?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅是例證性的，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。