[發(fā)明專利]一種用于彎張換能器多途徑散熱結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010893583.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN112822908B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉永平;莫喜平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H05K7/20
• 分類號(hào): H05K7/20;G01S7/521
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 武玥;李彪

本發(fā)明屬于聲學(xué)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于彎張換能器多途徑散熱結(jié)構(gòu)，包括：多個(gè)散熱片組件(1)、發(fā)射換能器主殼體(2)、發(fā)射換能器副殼體(4)、驅(qū)動(dòng)振組件(16)、拾熱棒組件(7)、多個(gè)彈簧(10)和多個(gè)水密結(jié)構(gòu)(3)；發(fā)射換能器副殼體(4)嵌入發(fā)射換能器主殼體(2)內(nèi)；發(fā)射換能器副殼體(4)的頂端和底端的內(nèi)腔壁上相對(duì)設(shè)置多個(gè)彈簧(10)，驅(qū)動(dòng)振組件(16)和拾熱棒組件(7)交叉放置；發(fā)射換能器副殼體(4)的頂部和底部分別向外延伸一圓柱結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)散熱片組件(1)固定在對(duì)應(yīng)的圓柱結(jié)構(gòu)；發(fā)射換能器主殼體(2)的外圓周側(cè)面上開設(shè)多個(gè)安裝接口，剩余的散熱片組件(1)安裝在對(duì)應(yīng)的安裝接口處。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聲學(xué)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于彎張換能器多途徑散熱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

潛艇降噪和隱身技術(shù)的發(fā)展給潛艇目標(biāo)探測(cè)帶來了巨大挑戰(zhàn)，因此，主動(dòng)探測(cè)將是遠(yuǎn)距離探測(cè)潛艇的唯一有效的技術(shù)手段。大功率水聲發(fā)射換能器是主動(dòng)探測(cè)聲納的重要組成部分，其主要性能指標(biāo)直接決定了聲納的技術(shù)水平。

隨著現(xiàn)代發(fā)射換能器技術(shù)的不斷發(fā)展，單個(gè)大功率水聲發(fā)射換能器的輸入電功率可達(dá)近100千瓦量級(jí)，由于換能器存在著電聲轉(zhuǎn)換效率，且一般的水聲換能器在30％-60％，因此，約有40％以上的輸入電功率，以各種形式的無用能量消耗掉，其中，大部分以熱量的形式，從換能器的有源驅(qū)動(dòng)元件中散出。該部分熱量如果不及時(shí)與水聲換能器外部介質(zhì)(例如海水)進(jìn)行熱交換，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q能器內(nèi)部的溫度急劇增加，短時(shí)間內(nèi)就可造成發(fā)射換能器的性能降低，甚至是毀壞水聲發(fā)射換能器。

目前，彎張換能器具有體積小、重量輕、頻率低、功率大的特點(diǎn)，是多年來?yè)Q能器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，也是比較適合應(yīng)用于低頻聲納的發(fā)射換能器類型。其中，Ⅳ型彎張換能器又是最常用的彎張結(jié)構(gòu)，利用振動(dòng)殼體的彎曲模態(tài)來減小換能器的尺寸和重量，該小尺寸換能器對(duì)散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)。目前，應(yīng)用于大功率發(fā)射換能器的有源材料主要包括：壓電陶瓷(PZT)和超磁致伸縮材料(T-D)，在換能器大功率工作時(shí)，在相對(duì)小體積的彎張換能器內(nèi)腔，會(huì)短時(shí)間急劇積累大量的熱量，需要設(shè)置有效、充足的散熱結(jié)構(gòu)來保持換能器內(nèi)部的溫度平衡。熱量的傳遞方式有傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等，綜合利用多種熱交換方式，有利于加快大功率發(fā)射換能器的散熱過程。

發(fā)射換能器的散熱結(jié)構(gòu)包括：主動(dòng)式散熱結(jié)構(gòu)和被動(dòng)式散熱結(jié)構(gòu)；其中，主動(dòng)式散熱結(jié)構(gòu)采用水冷的方式，通過在換能器內(nèi)部增設(shè)循環(huán)水冷結(jié)構(gòu)，使發(fā)射換能器的熱量通過熱交換后，盡快被帶走，其散熱能力較強(qiáng)，可長(zhǎng)時(shí)間使用，但是，該主動(dòng)式散熱結(jié)構(gòu)是循環(huán)散熱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了滿足循環(huán)和耐腐蝕的要求，要添加各種輔助設(shè)備，不適于大深度、便捷操作。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提出了一種用于彎張換能器多途徑散熱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為高效、被動(dòng)式散熱結(jié)構(gòu)，通過在Ⅳ型彎張換能器的內(nèi)部和外部添加有利于熱傳遞和熱交換的散熱組件和傳導(dǎo)熱通道，達(dá)到一定程度的熱平衡能力。

本發(fā)明提供的一種用于彎張換能器多途徑散熱結(jié)構(gòu)，該散熱結(jié)構(gòu)包括：多個(gè)散熱片組件、發(fā)射換能器主殼體、發(fā)射換能器副殼體、驅(qū)動(dòng)振組件、拾熱棒組件、多個(gè)彈簧和多個(gè)水密結(jié)構(gòu)；

發(fā)射換能器主殼體為兩端開口的橢圓形柱結(jié)構(gòu)，發(fā)射換能器副殼體為口字形結(jié)構(gòu)；發(fā)射換能器副殼體嵌入發(fā)射換能器主殼體內(nèi)，形成內(nèi)部為空腔的推拉式抽屜結(jié)構(gòu)；

發(fā)射換能器副殼體的頂端的內(nèi)腔壁上相對(duì)設(shè)置多個(gè)等間距分布的彈簧，發(fā)射換能器副殼體的底端的內(nèi)腔壁上相對(duì)設(shè)置多個(gè)等間距分布的彈簧，驅(qū)動(dòng)振組件設(shè)置在發(fā)射換能器副殼體的內(nèi)腔，拾熱棒組件設(shè)置在發(fā)射換能器主殼體的內(nèi)腔，且驅(qū)動(dòng)振組件和拾熱棒組件交叉放置；

發(fā)射換能器主殼體的頂部與發(fā)射換能器副殼體的頂部之間的邊緣間隙通過中部開有橢圓形孔的水密結(jié)構(gòu)進(jìn)行水密包裹，發(fā)射換能器主殼體的底部與發(fā)射換能器副殼體的底部之間的邊緣間隙通過中部開有橢圓形孔的水密結(jié)構(gòu)進(jìn)行水密包裹；