[发明专利]一种新型的晶闸管水冷散热器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子设备领域，具体涉及涉及一种新型的晶闸管水冷散热器。

背景技术

目前国内外还没有类似的技术发明。传统的6英寸晶闸管水冷散热器流道设计通常有两种典型的设计方式：1.流道采用阿基米德螺旋线设计方法，流道内采用增加导流柱(肋柱)实现增强对流换热。2.流道采用大空腔设计方法，流道内布置多层网格肋片实现流体三维空间流道，以达到增强换热的目的。

不同的流道设计和内部肋片布置方式对散热器的流阻和热阻性能有很大影响，第一种方式设计出来的散热器往往具有很好的热性能，同时散热器表面的均温性很好，可以很好满足晶闸管元件对散热表面均温性的要求，但由于流动的流程较长，造成阻力较大，从而导致换流阀水冷系统总压降较大，为并联水路的泄露带来可能。这种散热器适用于流量较小的冷却情况，在流量大的条件下，流体通过散热器需要很高的泵压力。第二种方式设计出来的散热器由于内部流动的复杂性和三维特性，往往具有很好的较小的流动阻力，但流体流动较快来不及充分换热就被排出散热器，从而具有较大的热阻。同时在流道方形空腔内会出现四个流动死区，恶化了局部对流换热，另外靠近散热器出水侧的散热器表面温度较高，导致散热器表面温度不均匀性较大。这种散热器适用于流量较大的冷却情况，在流量小的条件下，流体通过散热器流速过低，局部位置对流换热条件很差。

发明内容

本发明提供了一种新颖的晶闸管水冷散热器流道设计，如图1所示。该水冷散热器流道设计方法采用了螺旋流道和网格型肋片相结合的设计方法，该方法优点是散热器流阻和热阻较小，散热器表面温度均匀一致，内部流体充分换热，没有流动死区和热量局部积累，热阻和流阻性能可以根据设计要求通过调整螺旋水道圈数和网格肋片密度来实现。

本发明提出的一种新型的晶闸管水冷散热器，其特征在于包括：具有螺旋线的流道和网格肋片相结合的新型流道散热器，所述网格肋片规则布置在整个具有螺旋线的流道内，冷却流体在流道内流动进行换热。

其中，所述具有螺旋线的流道和多层网格肋片相结合的流道，冷却流体从螺旋线的流道一侧流入，经过沿流道布置的多层网格肋片均匀分流和充分交换热量以后，在螺旋中心区域汇集从而冷却晶闸管中心位置具有最高温度的区域，然后再次沿螺旋线的流道流出螺旋线流道的另外一侧。

其中，所述具有螺旋线的流道中具有的螺旋线圈数和网格肋片的层数可按散热要求和流量要求进行调节，流阻大时可以减小螺旋线圈数和网格肋片层数，流阻小时可增大螺旋线圈数和网格肋片层数。

其中，所述网格肋片的层数为1-5层，厚度为1-10mm。

本发明技术方案的优点是：

1.热阻和流阻小，散热器表面均温性好。

2.适用性强：可以适应不同散热要求、不同流量要求的场合。

附图说明

图1是依据本发明的晶闸管水冷散热器流道结构示意图；

其中，1-螺旋流道，2-网格肋片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明主要对换流阀6英寸晶闸管水冷散热器流道进行了革新设计，主要由图1所示的2部分组成：螺旋流道1和网格肋片2。流体从螺旋线流道一侧流入，经过沿流道布置的网格肋片均匀分流和充分交换热量以后，在螺旋中心区域汇集冷却晶闸管中心最高温度区域，然后再次沿螺旋线流道流出螺旋线流道另外一侧。为了使散热效果达到最佳，每两个网格肋片形成的顶端夹角θ为30°-90°。这种流道和肋片布置方式充分发挥了阿基米德螺旋线流道设计和多层网格空腔设计的优点：1.流体流动受螺旋线流道约束，不会出现流动“短路”而带来的流体不充分换热。2.流道内流体流动避免了单一的绕螺旋线流动的情况，通过多层网格布置，实现了三维流体旋流，即流体在网格内不但有螺旋线周向流动，还出现了绕网格上下的“爬流”，强化了流道上下的对流换热。3.充分利用了螺旋流道散热器热阻小和网格型散热器流阻小的优点，通过调整螺旋水道圈数和网格肋片密度可以满足不同流量条件下热阻和流阻要求，这种散热器流道设计适用范围广阔。4.由于整体采用螺旋流道，散热器表面温度分布均匀，可以满足晶闸管对散热元件苛刻的要求。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。