一种散热片及其设计方法及装置及变压器制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种变压器散热片的设计方法，包括获取冷却风扇的驱动功率；根据所述驱动功率计算不同散热片间距下的空气流速；根据不同所述散热片间距和其对应的所述空气流速计算散热片目标间距；根据高度计算散热片的目标个数，将总热量分散到每个散热片计算散热片的目标尺寸。该方案中，可以最大化地提高散热片的散热量同时减小散热片的重量和体积。在特定的散热要求下，此方法能够有效地提高散热片材料的利用率，较小散热片体积，能有效降低高频变压器稳态温升，提升其最大容量。

Radiating fin and design method thereof, device and transformer

The invention provides a transformer radiator design method, including the driving power acquisition of cooling fan; according to the calculation of driving power of air velocity under different fin spacing; according to the different air velocity of the fin spacing and the corresponding calculation of fin spacing according to the number of targets; target height calculation of heat dissipation the total heat dispersed to each fin heat sink size calculation. In the scheme, the heat radiation of the radiating fin can be maximized, and the weight and volume of the radiating fin can be reduced. Under the specific heat dissipation requirement, this method can effectively improve the utilization ratio of the heat sink material and the volume of the smaller heat sink, and can effectively reduce the steady-state temperature rise of the high-frequency transformer and enhance its maximum capacity.

【技术实现步骤摘要】
一种散热片及其设计方法及装置及变压器
本专利技术涉及变压器领域，具体涉及一种散热片及其设计方法及装置及变压器。
技术介绍
基于电力电子技术，国内外学者开始探索研究实现电能变换的新型智能变压器-电力电子变压器(PowerElecronicTransformer,简称PET)，也称固态变压器(Solid-StateTransformer，简称SST)。电力电子变压器作为一种高度可控的新型变电装备，其突出特点是能够实现对变压器原副边电压幅值与相位的灵活控制，以满足智能电网未来发展的许多新要求。而在电力电子变压器的大功率拓扑的实现中，中间的高频变压器本体是最基础也是最重要的电磁元件。随着设计容量不断提高，变压器体积不断增大，可通过提升工作频率的方法减小高频变压器本体的物理体积。因此，高频变压器相比与传统的变压器，其优势在于：(1)相同磁芯结构和尺寸时，变压器的原副边电压等级显著增大。(2)相同磁芯结构和尺寸时，变压器的设计容量和功率密度显著增大。(3)应用领域更加广泛，比如：配电网领域，直流输电领域，以及未来智能电网领域。用在电力电子拓扑中，组成的电力电子变压器可实现对原副边电压幅值与相位的灵活控制，可以满足智能电网未来发展的许多新要求。目前，高频变压器的设计中遇到了损耗密度高导致稳态温升过高的问题，对高频变压器的绝缘和使用寿命产生了巨大的威胁，所以合理的设计变压器的散热对于提高高频变压器的容量和使用寿命都是极为关键的，同时也要保证其体积是最小化，以维持高频变压器小体积的优点。目前，如果要保证散热器的散热效果，则需要散热片的尺寸较大，无疑使得变压器的体积较大。专利
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于现有技术中的变压器散热片无法满足新型变压器对散热片体积和散热效率的要求。为此，本申请提供一种散热片的设计方法，包括：获取冷却风扇的驱动功率；根据所述驱动功率计算不同散热片间距下的空气流速；根据不同所述散热片间距和其对应的所述空气流速计算散热片目标间距；根据高度计算散热片的目标个数，将总热量分散到每个散热片计算散热片的目标尺寸。优选地，所述获取冷却风扇的驱动功率的步骤，包括：PN＝umzΔp其中，Δp表示空气的压强降落，z表示两个散热板之间的间距，um表示空气的流速，PN表示冷却风扇的驱动功率。优选地，根据所述驱动功率计算不同散热片间距下的空气流速的步骤，包括：其中，um表示空气的流速，PN表示冷却风扇的驱动功率，z表示两个散热板之间的间距，fappRe表示表面摩擦系数，x+表示动力学长度，ρ是空气的密度。优选地，根据不同所述散热片间距和其对应的所述空气流速计算散热片目标间距的步骤，包括：计算散热片单位间距上的散热量；选取其最大值所对应的间距为目标间距。此外，本专利技术实施例还还提供一种散热片的设计装置，包括：驱动功率计算单元，用于获取冷却风扇的驱动功率；空气流速计算单元，用于根据所述驱动功率计算不同散热片间距下的空气流速；目标间距计算单元，用于根据不同所述散热片间距和其对应的所述空气流速计算散热片目标间距；目标个数和目标尺寸计算单元，用于根据高度计算散热片的目标个数，将总热量分散到每个散热片计算散热片的目标尺寸。优选地，所述驱动功率计算单元包括：PN＝umzΔp其中，Δp表示空气的压强降落，z表示两个散热板之间的间距，um表示空气的流速，PN表示冷却风扇的驱动功率。优选地，所述空气流速计算单元包括：其中，um表示空气的流速，PN表示冷却风扇的驱动功率，z表示两个散热板之间的间距，fappRe表示表面摩擦系数，x+表示动力学长度，ρ是空气的密度。优选地，所述目标间距计算单元包括：散热量计算子单元，用于计算散热片单位间距上的散热量；最优间距选择子单元，用于选取其最大值所对应的间距为目标间距。此外，本实施例中还提供一种采用所述的方法设计的散热片。此外，本专利技术实施例中还提供一种变压器，包括所述的散热片。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术提供的变压器散热片的设计方法，包括获取冷却风扇的驱动功率；根据所述驱动功率计算不同散热片间距下的空气流速；根据不同所述散热片间距和其对应的所述空气流速计算散热片目标间距；根据高度计算散热片的目标个数，将总热量分散到每个散热片计算散热片的目标尺寸。该方案中，可以最大化地提高散热片的散热量同时减小散热片的重量和体积。在特定的散热要求下，此方法能够有效地提高散热片材料的利用率，较小散热片体积，能有效降低高频变压器稳态温升，提升其最大容量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1中一种变压器的结构示意图。图2为本专利技术实施例1中的散热片的设计方法的一个具体示例的流程图；图3为本专利技术实施例2中散热片的设计装置的一个具体示例的原理框图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1本实施例中提供一种变压器散热片的设计方法，用于设计变压器中的散热片的最优尺寸，其中最优尺寸指的是在整个散热片外部尺寸、散热量、最大温升和风扇驱动功率给定的情况下，对散热器结构进行优化，使得其体积或者质量最小。散热片的结构如图1所示，其中，各个字母所代表的的尺寸含义如下：L和W是散热片基座的尺寸，δ表示翅片的厚度，z表示翅片的间距，b表示翅片的高度，Ap表示翅片在热量传导方向上的截面积。该散热片的设计方法所要达到的目的是在给定翅片的基座的尺寸L和W，空气入口温度Tm，i，基座温度Ts，则基座过余温度θb＝Ts-Tm，i，总散热量q，风扇的驱动功率PN(或者一组参考的风速um0以及间距z0)给定的情况下，计算得到强迫对流散热片的最小体积。本实施例中的高频变压器散热片的设计方法如下：S1、获取冷却风扇的驱动功率PN。如果PN直接给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散热片的设计方法，其特征在于，包括：获取冷却风扇的驱动功率；根据所述驱动功率计算不同散热片间距下的空气流速；根据不同所述散热片间距和其对应的所述空气流速计算散热片目标间距；根据高度计算散热片的目标个数，将总热量分散到每个散热片计算散热片的目标尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种散热片的设计方法，其特征在于，包括：获取冷却风扇的驱动功率；根据所述驱动功率计算不同散热片间距下的空气流速；根据不同所述散热片间距和其对应的所述空气流速计算散热片目标间距；根据高度计算散热片的目标个数，将总热量分散到每个散热片计算散热片的目标尺寸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取冷却风扇的驱动功率的步骤，包括：PN＝umzΔp其中，Δp表示空气的压强降落，z表示两个散热板之间的间距，um表示空气的流速，PN表示冷却风扇的驱动功率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述驱动功率计算不同散热片间距下的空气流速的步骤，包括：其中，um表示空气的流速，PN表示冷却风扇的驱动功率，z表示两个散热板之间的间距，fappRe表示表面摩擦系数，x+表示动力学长度，ρ是空气的密度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据不同所述散热片间距和其对应的所述空气流速计算散热片目标间距的步骤，包括：计算散热片单位间距上的散热量；选取其最大值所对应的间距为目标间距。5.一种散热片的设计装置，其特征在于，包括：驱动功率计算单元，用于获取冷却风扇的...

【专利技术属性】
技术研发人员：才志远，刘海军，李琳，尹毅然，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11