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基于内嵌式微通道芯片散热结构设计研究综述

集成电路与嵌入式系统 2024年

作者：熊园园刘沛付予焦斌斌芮二明中国航天标准化研究所中国科学院微电子研究所

电子芯片/系统的尺寸微型化、功能复合化导致了其功率密度的增大，伴随着发热也越来越严重，如何应对电子芯片/系统逐渐增加的热流密度，成为散热设计中面临的巨大挑战，也是当前研究的热点。本文详细论述了传统散热技术的优缺点，对国... 详细信息

电子芯片/系统的尺寸微型化、功能复合化导致了其功率密度的增大，伴随着发热也越来越严重，如何应对电子芯片/系统逐渐增加的热流密度，成为散热设计中面临的巨大挑战，也是当前研究的热点。本文详细论述了传统散热技术的优缺点，对国内外正在开展的内嵌式微通道散热结构进行了系统分析，并着重对基于内嵌式微通道芯片散热技术原理、散热性能和创新性解决方案进行了归纳总结。在分析当前国内外解决方案的基础上，总结了基于内嵌式微通道的芯片散热设计经验和结论，以及面临的挑战，基于此给出了芯片散热设计研究现状和发展方向。

关键词：芯片散热内嵌式微通道热流密度散热结构分层复杂歧管

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基于内嵌式微通道芯片散热结构设计研究综述

集成电路与嵌入式系统 2024年第7期24卷 12-18页

作者：熊园园刘沛付予焦斌斌芮二明中国航天标准化与产品保证研究院北京100071 中国科学院微电子研究所北京100029

电子芯片/系统的尺寸微型化、功能复合化导致了其功率密度的增大,伴随着发热也越来越严重,如何应对电子芯片/系统逐渐增加的热流密度,成为散热设计中面临的巨大挑战,也是当前研究的热点。本文详细论述了传统散热技术的优缺点,对国内外... 详细信息

电子芯片/系统的尺寸微型化、功能复合化导致了其功率密度的增大,伴随着发热也越来越严重,如何应对电子芯片/系统逐渐增加的热流密度,成为散热设计中面临的巨大挑战,也是当前研究的热点。本文详细论述了传统散热技术的优缺点,对国内外正在开展的内嵌式微通道散热结构进行了系统分析,并着重对基于内嵌式微通道芯片散热技术原理、散热性能和创新性解决方案进行了归纳总结。在分析当前国内外解决方案的基础上,总结了基于内嵌式微通道的芯片散热设计经验和结论,以及面临的挑战,基于此给出了芯片散热设计研究现状和发展方向。

关键词：芯片散热内嵌式微通道热流密度散热结构分层复杂歧管

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混合动力机车动力电池组散热结构的优化分析

电力机车与城轨车辆 2024年第4期47卷 28-34页

作者：高俊帅张婷韩亮崔洪江中车大连机车车辆有限公司辽宁大连116022 大连交通大学辽宁大连116028

混合动力机车的动力电池组工作在相对密闭的环境中,箱体内散热空间狭小,电池组工作温度和电池单体间的温差难以满足设计指标。针对该问题,文章分析了电池组冷却系统的结构原理及其生热速率影响因素,通过仿真计算研究了冷却液不同流速对... 详细信息

混合动力机车的动力电池组工作在相对密闭的环境中,箱体内散热空间狭小,电池组工作温度和电池单体间的温差难以满足设计指标。针对该问题,文章分析了电池组冷却系统的结构原理及其生热速率影响因素,通过仿真计算研究了冷却液不同流速对电池组的平均温度和单体电池间温差的影响规律,并针对性地提出了流道结构优化设计方案。经模拟验证,优化方案能有效改善电池组的散热效果,且电池内部温度场更加均匀,单体电池之间的温度差显著下降。

关键词：冷却系统散热结构流道结构电池温度

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涵道风扇电机强迫风冷散热结构设计与实验

微特电机 2024年第2期52卷 7-13页

作者：俞浪熊俊辉陈新民陆佳南徐茂中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 特种飞行器浙江省工程研究中心宁波315201

针对涵道风扇电机的轻量化高效散热需求,提出基于涵道风扇内部流场的强迫风冷散热方法,设计了肋片高度为3 mm、6 mm、9 mm和12 mm的四种风冷散热结构,应用工程估算和CFD方法对不同风速下散热效果进行对比分析,搭建实验平台开展地面试验... 详细信息

针对涵道风扇电机的轻量化高效散热需求,提出基于涵道风扇内部流场的强迫风冷散热方法,设计了肋片高度为3 mm、6 mm、9 mm和12 mm的四种风冷散热结构,应用工程估算和CFD方法对不同风速下散热效果进行对比分析,搭建实验平台开展地面试验验证。结果表明,在桨毂上增加散热肋片能够有效提高散热效率,壁面温升可降低至无肋片模型的74%、55%、44%、35%;对于轴向风冷,肋片能显著强化散热,但是存在温度不均的问题。工程估算和CFD方法对电机的带肋表面风冷散热分析有较好的精度,可用于涵道风扇电机的温升预示,为涵道风扇推进系统的使用提供依据。根据分析结果提出了高功率密度电机强化散热的研究方向。

关键词：涵道风扇电推进系统高功率密度电机强迫风冷散热散热结构涵道风扇无人机

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矿用隔爆型电控箱水冷管散热结构优化设计

矿山机械 2024年第5期52卷 55-58页

作者：孙瑞彩煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤矿应急避险技术装备工程研究中心北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

针对矿用隔爆型电控箱内部控制器、变压器发热量大等问题,优化了箱体内散热结构,通过仿真软件分析了相同材料的单层、双层水冷管结构在同一环境下的散热能力,得出箱体内部温度场及水冷管内流体温度分布,并对散热结构进行理论计算。对比... 详细信息

针对矿用隔爆型电控箱内部控制器、变压器发热量大等问题,优化了箱体内散热结构,通过仿真软件分析了相同材料的单层、双层水冷管结构在同一环境下的散热能力,得出箱体内部温度场及水冷管内流体温度分布,并对散热结构进行理论计算。对比优化前后的仿真结果和计算数据,结果表明,优化后的双层水冷管散热效果更好、散热能力更强。

关键词：散热结构水冷管热仿真分析温度场

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新型永磁同步电机散热结构仿真分析与优化

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第5期 169-172页

作者：李茜茜成海全贾鹏天津松正智能装备有限责任公司天津300300

永磁同步电机因其外形紧凑、效率高和功率密度大等特点,广泛应用于众多领域。但在长时间运行过程中,其内部会产生热量,影响电机的性能及寿命,因此,安全有效的散热方法是至关重要的。本论文首先建立了新型永磁同步电机的三维模型,通过模... 详细信息

永磁同步电机因其外形紧凑、效率高和功率密度大等特点,广泛应用于众多领域。但在长时间运行过程中,其内部会产生热量,影响电机的性能及寿命,因此,安全有效的散热方法是至关重要的。本论文首先建立了新型永磁同步电机的三维模型,通过模拟发现,电机在运行过程中,内部温度分布不均匀,存在一些散热难点。然后,为解决这些问题,分析了散热结构的优化方法,包括改善散热通道设计和引入新型热导材料等,再次进行了仿真评估。结果表明,优化后的散热结构显著提升了电机的散热效果,降低了电机的内部最高温度,使得电机的稳定运行时间得以增长,有效保障了电机的效率和寿命。此项研究为新型永磁同步电机的散热设计提供了有益参考和新的设计思路。

关键词：永磁同步电机散热结构有限元分析三维模型散热优化

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电机控制器散热结构及热仿真分析

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第6期 0013-0016页

作者：贾鹏李茜茜成海全天津松正智能装备有限责任公司天津300300

电机控制器在工作过程中会产生大量的热,能够快速高效地散热对控制器的稳定性、安全性及寿命具有决定性作用。本研究旨在通过优化电机控制器的散热结构,达到提高其散热效率并使其温度较为均匀分布的目的。首先通过有限元分析对电机控制... 详细信息

电机控制器在工作过程中会产生大量的热,能够快速高效地散热对控制器的稳定性、安全性及寿命具有决定性作用。本研究旨在通过优化电机控制器的散热结构,达到提高其散热效率并使其温度较为均匀分布的目的。首先通过有限元分析对电机控制器进行散热仿真,得到其温升结果及其温度分布。仿真结果发现控制器的散热效率较低,存在温度分布不均匀的情况。为了解决这个问题,对控制器散热结构及其尺寸进行优化,该结构以尽可能地增加散热表面积,从而提高散热效率。结果表明,新的散热结构可以有效提高电机控制器的散热效率并使其温度分布得更加合理。结合优化的散热结构和热仿真技术,我们可以提高电机控制器的散热效率,从而保证电机控制器的稳定性和延长其寿命。本研究的结果对电机控制器的设计和制造具有一定的参考价值。

关键词：电机控制器散热结构热仿真分析有限元分析散热效率

动力电池复合材料微通道结构主动液冷换热性能研究

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机床与液压 2024年第7期52卷 60-67页

作者：陈勇李东明程安宇唐凯威黄琼宋政申重庆理工大学车辆工程学院重庆400054 中国汽车工程研究院股份有限公司重庆401120 重庆邮电大学自动化学院重庆400065

大容量圆柱动力电池在电动汽车上的广泛应用导致电池包轻量化和热管理设计需求日益突出。以新型4680大号圆柱电池为研究对象,设计具有4种不同微通道网络(平行、分叉、蛇形和螺旋)的碳纤维增强复合材料(CFRP)圆筒散热结构,并分析微通道... 详细信息

大容量圆柱动力电池在电动汽车上的广泛应用导致电池包轻量化和热管理设计需求日益突出。以新型4680大号圆柱电池为研究对象,设计具有4种不同微通道网络(平行、分叉、蛇形和螺旋)的碳纤维增强复合材料(CFRP)圆筒散热结构,并分析微通道网络结构、冷却剂流速、微通道直径以及微通道进出口数量对其散热性能的影响规律。结果表明,在4种微通道CFRP圆筒结构中,平行网络微通道CFRP圆筒结构的整体换热性能最佳;微通道直径对CFRP圆筒散热性能的影响较小,但对泵压影响较大;二进二出CFRP散热圆筒的换热性能比一进一出圆筒换热结构具备明显优势。

关键词：复合材料微通道散热结构热学性能圆柱电池

航空电推进电机多层波浪形拓扑及散热设计方法

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北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1806-1818页

作者：徐金全林华鹏郭宏北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院宁波315800

针对航空电推进电机的散热问题,提出一种基于多层波浪形散热拓扑的航空电推进电机高效散热设计方法。航空电推进电机采用多层波浪形散热拓扑,建立电机等效热网络模型,确定等效热阻、对流换热系数等重要参数,完成电机温度精确计算,并通过... 详细信息

针对航空电推进电机的散热问题,提出一种基于多层波浪形散热拓扑的航空电推进电机高效散热设计方法。航空电推进电机采用多层波浪形散热拓扑,建立电机等效热网络模型,确定等效热阻、对流换热系数等重要参数,完成电机温度精确计算,并通过CFD仿真验证所建立电机等效热网络模型的准确性和有效性。以此为基础,对比分析传统散热翅和多层波浪形散热拓扑对电机功率密度的影响。基于多层波浪形散热拓扑的等效热网络模型,采用遗传学习粒子群优化(GL-PSO)算法,完成航空电推进电机高效散热优化设计。优化结果表明:相比于原始方案,优化方案的机壳质量减轻15.1%,整个电机的功率密度提升0.06 kW/kg。

关键词：航空电推进电机永磁同步电机散热结构热网络模型电机功率密度