CN117134539A - 一种高压直流风机水冷散热结构 - Google Patents

一种高压直流风机水冷散热结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压直流风机水冷散热结构，属于风机技术领域；其通过在可充入冷水的水冷外壳内部设置有散热组件，该散热组件主要包括散热翅片，在散热翅片上布置形状记忆合金，在低温时散热翅片呈倒U型结构；随着温度升高，倒U型结构的两支臂随第一形状记忆合金件开始变形，将散热翅片逐渐撑开，散热翅片呈圆环形结构；使得局部或整体温度发生变化时，散热翅片的形状发生变化，进而促进散热翅片与水的接触量，从而增强散热效果；进一步，由于形状记忆合金在不同温度下可以产生不同形变，并且越远离电机绕组温度变化越不稳定，所以为了保证形状记忆合金能够延缓变形，在散热翅片上布置有相变储热材料。

Description

一种高压直流风机水冷散热结构
技术领域
本发明涉及风机散热技术领域，尤其是涉及一种高压直流风机水冷散热结构。
背景技术
目前，直流电机在使用的过程中，内部电器元件会散发出大量的热量，就需要对直流电机进行散热，直流电机使用电机一端的散热扇进行散热，但散热扇的散热效果一般，当电机在高温天气下长时间使用时，热量很难散出，就会导致电机出现损坏等情况；为了解决上述技术问题，现有技术中公开了多种散热方案，例如申请号为202121398438.1的一种直流电机散热装置，该装置包括箱体、水冷箱和直流电机，箱体内安装有直流电机，箱体的一端设有进风口，进风口处设有可升降挡板；箱体的顶部设有水冷箱，水冷箱内与箱体进风口同侧的一端安装有离心风机叶轮；水冷箱内的另一端设有出风口，水冷箱内出风口处设有可升降挡板；箱体与水冷箱之间设有第一风口和第二风口，第一风口位于离心风机叶轮处，第二风口位于出风口处；水冷箱内设有水冷箱芯；箱体内设有温度传感器，可根据箱体内的温度采用不同的方式对直流电机进行散热，在散热的同时可节约资源。
然而，在实际工作过程中发现，现有的散热装置均为大面积散热方式，对于局部温度过高无法及时有效发现，也无法及时有效的进行散热工作。
发明内容
本发明提供一种高压直流风机水冷散热结构，目的是解决现有技术中无法同时兼顾局部散热和全部散热的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种高压直流风机水冷散热结构，包括环绕电机外部的水冷外壳以及布置在所述水冷外壳内部的散热组件，所述水冷外壳上呈对角线布置有冷水进口和冷水出口；所述散热组件包括导热基体、散热翅片和形状记忆合金，所述导热基体与所述水冷外壳靠近绕组的内壁相连接，所述散热翅片呈倒U型结构与所述导热基体相连接，所述倒U型结构的内壁上对称布置有所述形状记忆合金，所述形状记忆合金与所述散热翅片的内壁之间具有相变部；低温时所述散热翅片呈倒U型结构；随着温度升高，所述倒U型结构的两支臂随所述第一形状记忆合金件开始变形，将所述散热翅片逐渐撑开，所述散热翅片呈圆环形结构；相连所述散热组件的间隔不小于所述散热翅片的最大变形尺寸。
优选地，所述水冷外壳内部靠近所述冷水出口处设置有第一水温传感器，所述第一水温传感器用于检测所述水冷外壳内的出水温度，当出水温度大于预设出水水温阈值时，冷水进水量等比例增加。
优选地，所述水冷外壳内部靠近所述冷水出口处设置有第一水温传感器，所述第一水温传感器用于检测所述水冷外壳内的出水温度；所述水冷外壳内部靠近所述冷水进口处设置有第二水温传感器，所述第二水温传感器用于检测所述水冷外壳内的进水温度；当出水温度与进水温度的温度差大于预设温差阈值时，冷水进水量等比例增加。
优选地，所述水冷外壳内部布置有水压传感器，当所述水压传感器的水压检测值大于预设水压阈值时，冷水出水量等比例增加。
优选地，所述倒U型结构的两支臂上设置有所述第一形状记忆合金件，所述倒U型结构的两支臂和底壁上均设置有所述相变部。
优选地，所述倒U型结构的底壁上设置有所述第二形状记忆合金件，所述第二形状记忆合金件的变形量小于所述第一形状记忆合金件。
优选地，所述相变部包括开设在所述倒U型结构内壁上的容置槽，所述容置槽内填充有相变材料微胶囊。
优选地，所述导热基体上开设有安装凹槽，所述散热翅片上设置有安装凸块，所述安装凸块与所述安装凹槽配合连接。
优选地，所述水冷外壳的端部与控制器壳体相连接，所述控制器壳体的中部设置有内凹腔室，所述内凹腔室与所述水冷外壳的水冷腔室相连通，所述内凹腔室的外壁抵近控制电路板。
优选地，所述散热组件包括两个所述散热翅片，两所述散热翅片呈十字交叉形结构布置。
本发明相对于现有技术取得了以下有益效果：
1)通过在可充入冷水的水冷外壳内部设置有散热组件，该散热组件主要包括散热翅片，在散热翅片上布置形状记忆合金，在低温时散热翅片呈倒U型结构；随着温度升高，倒U型结构的两支臂随第一形状记忆合金件开始变形，将散热翅片逐渐撑开，散热翅片呈圆环形结构；相连散热组件的间隔不小于散热翅片的最大变形尺寸，即通过散热翅片变形的方式，使得局部或整体温度发生变化时，散热翅片的形状发生变化，进而促进散热翅片与水的接触量，从而增强散热效果；进一步，由于形状记忆合金在不同温度下可以产生不同形变，并且越远离电机绕组温度变化越不稳定，所以为了保证形状记忆合金能够延缓变形，在散热翅片上布置有相变储热材料，当温度降低时，相变储热材料中的热量开始释放，形状记忆合金继续受热，使得散热翅片能够在圆环形结构状态下保持一段时间，避免形状记忆合金失温产生散热翅片快速回缩导致散热翅片上下形状发生扭曲影响其使用寿命的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种高压直流风机水冷散热结构的结构示意图；
图2为图1中水冷外壳以及散热组件的连接结构示意图；
图3为图2中散热组件的结构示意图；
图4为图3中散热组件的剖视图；
图5为水冷外壳与控制器壳体相连接的结构示意图；
其中，水冷外壳1、散热组件2、冷水进口3、冷水出口4、导热基体5、散热翅片6、第一形状记忆合金7、第二形状记忆合金件8、相变部9、安装凸块10、控制器壳体11、内凹腔室12、控制电路板13。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
如图1至4所示，本发明提供了一种高压直流风机水冷散热结构，高压直流风机主要包括传动连接电机组件和泵头组件，泵头组件再此不做赘述，其可采用现有技术中的泵头组件，只要能够在电机组件传动下完成叶轮旋转即可；主要介绍在电机组件的绕组外部环绕布置有水冷散热结构，该水冷散热结构包括水冷外壳1以及布置在水冷外壳1内部的散热组件2，其中，水冷外壳1为夹套结构，夹套结构具有供冷水流经的空腔；散热组件2安装在该空腔内，且散热组件2靠近夹套结构外壁的一端悬空布置，空腔内壁不会阻碍散热组件2的变形；在水冷外壳1上呈对角线布置有冷水进口3和冷水出口4，冷水进口3和冷水出口4的数量可以根据空腔的容积进行变化，以便于及时进水和出水，避免空腔内热量过高的问题，进一步的，冷水进口3和冷水出口4处均可以设置相应的抽水泵，以便于控制单位时间内的进水量和出水量；
散热组件2包括导热基体5、散热翅片6和形状记忆合金，导热基体5与水冷外壳1靠近绕组的内壁相连接，其中，连接方式可以是焊接；散热翅片6呈倒U型结构与导热基体5相连接，其中，连接方式多种多样只要能实现连接固定即可，例如在导热基体5上开设有安装凹槽，散热翅片6上设置有安装凸块10，安装凸块10与安装凹槽配合连接；进一步的，为了保证导热效果，在安装凸块10与安装凹槽的连接处填充导热硅脂层；其中，散热组件2可以包括一个散热翅片6，还可以包括两个散热翅片6，两散热翅片6呈十字交叉形结构布置，此时将散热翅片6逐渐撑开后，形成镂空球形结构；
在倒U型结构的内壁上对称布置有形状记忆合金，使得倒U型结构能够发生对称形变；在形状记忆合金与散热翅片6的内壁之间填充有相变部9，一方面使得局部温度不高或偶发高温时，相变部9能够吸收热能，该热量将无法促使形状记忆合金发生形变；另一方面持续的局部整体温度过高，形状记忆合金将会发生相应的形变，但是越远离导热基体5，温度越低，温度值越不稳定，为了避免远离导热基体5的形状记忆合金在低温下发生形变，相变部9可以提供给形状记忆合金持续的温度，使得形状记忆合金整体均能发生相应的形变；低温时散热翅片6呈倒U型结构；随着温度升高，倒U型结构的两支臂随第一形状记忆合金7件开始变形，将散热翅片6逐渐撑开，散热翅片6呈圆环形结构；相连散热组件2的间隔不小于散热翅片6的最大变形尺寸。其中，倒U型结构的两支臂上设置有第一形状记忆合金7件，倒U型结构的两支臂和底壁上均设置有相变部9；倒U型结构的底壁上设置有第二形状记忆合金件8，第二形状记忆合金件8的变形量小于第一形状记忆合金7件；由于第二形状记忆合金件8设置在倒U型结构的底壁上，所以假设第二形状记忆合金件8的变形量大于第一形状记忆合金7件，将会影响第一形状记忆合金7件带动倒U型结构的两支臂向外变形；
相变部9包括开设在倒U型结构内壁上的容置槽，容置槽内填充有相变材料微胶囊，相变材料微胶囊悬浮液是由相变材料微胶囊和单相传热流体混合而成的固液多相流体。与普通单一传热流体相比，这种多相混合流体具有更大的表观比热，相变微胶囊具有非常大的比表面积。对于粒径为10μm的微胶囊，比表面积达到0.3㎡/克此外，由于相变颗粒对流体流动和传热的影响，传热流体和流道壁的传热能力可以显著增加。另一方面，在保证相同传热能力的条件下，相变材料微胶囊悬浮液可以减小换热设备的尺寸，降低电耗，在节约资源和能源方面有很大优势；
本发明中通过在可充入冷水的水冷外壳1内部设置有散热组件2，该散热组件2主要包括散热翅片6，在散热翅片6上布置形状记忆合金，在低温时散热翅片6呈倒U型结构；随着温度升高，倒U型结构的两支臂随第一形状记忆合金7件开始变形，将散热翅片6逐渐撑开，散热翅片6呈圆环形结构；相连散热组件2的间隔不小于散热翅片6的最大变形尺寸，即通过散热翅片6变形的方式，使得局部或整体温度发生变化时，散热翅片6的形状发生变化，进而促进散热翅片6与水的接触量，从而增强散热效果；进一步，由于形状记忆合金在不同温度下可以产生不同形变，并且越远离电机绕组温度变化越不稳定，所以为了保证形状记忆合金能够延缓变形，在散热翅片6上布置有相变储热材料，当温度降低时，相变储热材料中的热量开始释放，形状记忆合金继续受热，使得散热翅片6能够在圆环形结构状态下保持一段时间，避免形状记忆合金失温产生散热翅片6快速回缩导致散热翅片6上下形状发生扭曲影响其使用寿命的问题。
如图5所示，为了增强散热效果，同时由于水冷外壳1的端部会与控制器壳体11相连接，所以本发明中在控制器壳体11的中部设置有内凹腔室12，将内凹腔室12与水冷外壳1的水冷腔室相连通，当然也需要在水冷外壳1与控制器壳体11连接处放置防泄漏密封圈，内凹腔室12的外壁抵近控制电路板13，以完成对控制电路板13的散热。
实施例二：
该实施例中的其余结构均与实施例一相同；
为了便于调节进水量，本发明中水冷外壳1内部靠近冷水出口4处设置有第一水温传感器，第一水温传感器用于检测水冷外壳1内的出水温度，当出水温度大于预设出水水温阈值时，说明此时内部需要更多的冷量，所以冷水进水量等比例增加，当然随着进水量的增加，水冷外壳1内部压力也开始增加，相应的出水量也相应增加，增加的方式多种多样，可以通过加大泵送功率，也可以通过增大阀门开启程度。
为了及时获取水冷外壳1内部压力，避免压力过大的情况出现，本发明中在水冷外壳1的内部布置有水压传感器，当水压传感器的水压检测值大于预设水压阈值时，冷水出水量等比例增加。
实施例三：
该实施例中的其余结构均与实施例一相同；
为了便于调节进水量，本发明中水冷外壳1内部靠近冷水出口4处设置有第一水温传感器，第一水温传感器用于检测水冷外壳1内的出水温度；水冷外壳1内部靠近冷水进口3处设置有第二水温传感器，第二水温传感器用于检测水冷外壳1内的进水温度；当出水温度与进水温度的温度差大于预设温差阈值时，冷水进水量等比例增加。需要注意的是：此实施例与实施例二的区别在将预设出水水温阈值更换为预设温差阈值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高压直流风机水冷散热结构，其特征在于，包括环绕电机外部的水冷外壳以及布置在所述水冷外壳内部的散热组件，所述水冷外壳上呈对角线布置有冷水进口和冷水出口；所述散热组件包括导热基体、散热翅片和形状记忆合金，所述导热基体与所述水冷外壳靠近绕组的内壁相连接，所述散热翅片呈倒U型结构与所述导热基体相连接，所述倒U型结构的内壁上对称布置有所述形状记忆合金，所述形状记忆合金与所述散热翅片的内壁之间具有相变部；低温时所述散热翅片呈倒U型结构；随着温度升高，所述倒U型结构的两支臂随所述第一形状记忆合金件开始变形，将所述散热翅片逐渐撑开，所述散热翅片呈圆环形结构；相连所述散热组件的间隔不小于所述散热翅片的最大变形尺寸。
2.根据权利要求1所述的高压直流风机水冷散热结构，其特征在于：所述水冷外壳内部靠近所述冷水出口处设置有第一水温传感器，所述第一水温传感器用于检测所述水冷外壳内的出水温度，当出水温度大于预设出水水温阈值时，冷水进水量等比例增加。
3.根据权利要求1所述的高压直流风机水冷散热结构，其特征在于：所述水冷外壳内部靠近所述冷水出口处设置有第一水温传感器，所述第一水温传感器用于检测所述水冷外壳内的出水温度；所述水冷外壳内部靠近所述冷水进口处设置有第二水温传感器，所述第二水温传感器用于检测所述水冷外壳内的进水温度；当出水温度与进水温度的温度差大于预设温差阈值时，冷水进水量等比例增加。
4.根据权利要求2或3所述的高压直流风机水冷散热结构，其特征在于：所述水冷外壳内部布置有水压传感器，当所述水压传感器的水压检测值大于预设水压阈值时，冷水出水量等比例增加。
5.根据权利要求1所述的高压直流风机水冷散热结构，其特征在于：所述倒U型结构的两支臂上设置有所述第一形状记忆合金件，所述倒U型结构的两支臂和底壁上均设置有所述相变部。
6.根据权利要求5所述的高压直流风机水冷散热结构，其特征在于：所述倒U型结构的底壁上设置有所述第二形状记忆合金件，所述第二形状记忆合金件的变形量小于所述第一形状记忆合金件。
7.根据权利要求5所述的高压直流风机水冷散热结构，其特征在于：所述相变部包括开设在所述倒U型结构内壁上的容置槽，所述容置槽内填充有相变材料微胶囊。
8.根据权利要求1所述的高压直流风机水冷散热结构，其特征在于：所述导热基体上开设有安装凹槽，所述散热翅片上设置有安装凸块，所述安装凸块与所述安装凹槽配合连接。
9.根据权利要求1所述的高压直流风机水冷散热结构，其特征在于：所述水冷外壳的端部与控制器壳体相连接，所述控制器壳体的中部设置有内凹腔室，所述内凹腔室与所述水冷外壳的水冷腔室相连通，所述内凹腔室的外壁抵近控制电路板。
10.根据权利要求1所述的高压直流风机水冷散热结构，其特征在于：所述散热组件包括两个所述散热翅片，两所述散热翅片呈十字交叉形结构布置。
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