고성능-구리 냉각판 내부: 흐름 경로 설계가 중요한 이유
이전 기사에서는 이 냉각판 설계의 기초인 순수 구리 구조, 진공 브레이징 기술 및 72Ag28Cu 충진재에 대해 논의했습니다.
그러나 재료 선택은 열 솔루션의 일부일 뿐입니다.
열전도율이 뛰어나더라도 냉각 성능은 결국 냉각수가 냉각판에서 열을 얼마나 효과적으로 제거하느냐에 따라 달라집니다. 내부 흐름 채널 설계가 중요한 부분이 바로 여기입니다.
우리의구리 냉각판단일 입구와 단일 출구를 사용하지만 내부적으로 냉각수는 세심하게 설계된 3단계 흐름 경로를 따릅니다.접힌 지느러미그리고 랜스오프셋 핀우수한 온도 균일성을 유지하면서 열 전달을 극대화합니다.
냉각판 내부의 흐름 경로
냉각수는 다음 순서로 이동합니다.
입구 → 접힌 핀 섹션 → 오프셋 핀 섹션 → 두 번째 접힌 핀 섹션 → 출구
단순한 직선 채널을 통해 흐르는 대신 냉각수는 각 섹션에서 서로 다른 흐름 조건을 경험합니다.
첫 번째 접힌-핀 영역은 상대적으로 낮은 흐름 저항으로 넓은 열 전달 영역을 제공합니다.
그런 다음 냉각수는 오프셋-핀 영역으로 들어가고, 여기서 난류는 의도적으로 증가하여 국지적 열 전달을 개선합니다.
마지막으로 냉각수는 냉각판을 빠져나가기 전에 두 번째 접힌 -핀 섹션을 통과하여 남은 냉각 용량을 완전히 활용할 수 있습니다.
이러한 단계적 접근 방식은 낮은 열 저항과 냉각 표면 전체의 향상된 온도 분포를 모두 달성하는 데 도움이 됩니다.
중앙 유입구 설계를 사용하는 이유
기존의 많은 냉각판은 한쪽 끝에서 냉각수를 유입하고 반대쪽 끝에서 배출합니다.
간단하지만 이러한 배열은 냉각 표면 전체에 온도 차이를 발생시키는 경우가 많습니다. 입구 근처에 위치한 구성품은 더 차가운 냉각수를 받는 반면, 하류 구성품은 더 따뜻한 유체에 의해 냉각됩니다.
고전력 인버터 애플리케이션에서는{0}}이 온도 차이가 커질 수 있습니다.
이 문제를 해결하기 위해 냉각판의 입구가 중앙 바로 위에 위치합니다.접힌-지느러미부분.
냉각수가 플레이트에 유입되면 자연스럽게 나누어져 양쪽으로 흘러갑니다.
전력 반도체 장치는 종종 냉각판 중앙 근처에 위치하므로 가장 차가운 냉각수가 가장 높은 열 유속 영역에 먼저 도달합니다. 이는 온도 균일성을 향상시키고 냉각 표면 전체의 열 구배를 줄이는 데 도움이 됩니다.
인버터 시스템의 경우 온도 차이가 낮을수록 장치 작동이 더 안정적이고 서비스 수명이 길어질 수 있습니다.
오프셋 핀: 더 강한 열 전달을 위한 더 높은 흐름 저항
그만큼랜스 오프셋-지느러미섹션은 열 집중이 가장 높은 지역에 위치합니다.
접힌 핀과 비교하여 오프셋 핀은 훨씬 더 조밀한 구조를 가지고 있습니다. 핀은 엇갈린 패턴으로 배열되어 냉각수 흐름을 지속적으로 방해하는 수많은 좁은 통로를 만듭니다.
냉각수가 이 영역을 통과하면서 방향을 반복적으로 변경해야 합니다.
이는 난류를 증가시키고 고체 표면을 따라 자연적으로 형성되는 열 경계층을 지속적으로 파괴합니다.
그 결과 단순한 직선 채널에 비해 대류 열전달 계수가 훨씬 더 높습니다.
대신-압력 강하가 증가합니다.
그러나 냉각 성능이 주요 목표인 응용 분야의 경우 이러한 추가 흐름 저항은 냉각판의 가장 뜨거운 영역에서 훨씬 더 많은 양의 열을 제거할 수 있으므로 가치가 있는 경우가 많습니다.
두 번째 접힌-핀 섹션을 추가하는 이유는 무엇인가요?
일부에서는냉각판 디자인, 냉각수는 고성능 핀 영역을 통과한 후 즉시 배출됩니다-.
우리는 다른 접근 방식을 선택했습니다.
오프셋-핀 섹션을 통과한 후 냉각수 온도가 상승하더라도 여전히 추가 열 흡수 용량을 유지합니다.
배출구 앞에 두 번째 접힌-핀 섹션을 추가하면 냉각수는 사용되지 않은 냉각 잠재력을 남기지 않고 냉각판과 계속 열을 교환합니다.
접힌 핀은 매끄러운 채널 벽에 비해 큰 유효 표면적을 제공하므로 냉각수가 시스템에서 빠져나오기 전에 잔열을 포착할 수 있습니다.
이는 냉각판의 전반적인 열 성능을 극대화하는 데 도움이 됩니다.
중요한 작은 세부 사항: 핀 고정 기능
접힌 핀은 얇은 구리 소재로 제작됩니다.
장기간 작동하는 동안 -핀이 제대로 고정되지 않으면 냉각수 흐름으로 인해 진동이나 움직임이 발생할 수 있습니다.
구조적 안정성을 유지하기 위해 접힌-핀 섹션의 양쪽에 고정 기능이 통합되어 있습니다.
이러한 기능은 기본 흐름 경로를 차단하지 않고 핀을 제자리에 고정합니다.
이러한 세부 사항은 외부에서 거의 눈에 띄지 않지만 생산 배치 전반에 걸쳐 일관된 열 성능과 제조 신뢰성을 보장하는 데 도움이 됩니다.
결론
의 성능액체 냉각 냉각판단순한 재료 선택 이상의 것에 의해 결정됩니다.
중앙 유입구 설계, 접힌 핀, 오프셋 핀 및 단계적 흐름 경로를 결합함으로써 이구리 냉각판향상된 열 전달, 더 나은 온도 균일성 및 냉각수 용량의 효율적인 활용을 달성합니다.
그러나 내부 구조는 전체 솔루션의 일부일 뿐입니다.
냉각판과 열원 사이의 접촉 표면이 제대로 가공되지 않으면 최고의 흐름 채널 설계라도 완전한 성능을 발휘할 수 없습니다.
다음 기사에서는 인버터 및 신에너지 애플리케이션의 장기 밀봉 성능을 검증하는 데 사용되는 평탄도 제어, 표면 마감, 6-bar 압력 테스트를 포함한 가공 정확도 및 신뢰성 테스트에 대해 살펴보겠습니다.
