CN107223003B - 一种民用飞机大功率自耦变压整流器的液冷冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机变压整流器冷却技术领域，提供了一种民用飞机大功率自耦变压整流器的液冷冷却装置，包括液冷背板、液冷流道；率自耦变压整流器的发热部件包括自耦变压器、整流桥、电容、电阻；发热部件设置于液冷背板的一面；液冷流道设置于液冷背板与发热部件相对的另一面，液冷流道包括依次相连的变压器段、整流桥段、电容段、电阻段；液冷流道的进液口和出液口集成到一起，共同构成液冷接口。本发明的有益效果为：散热效率高，减轻了整个自耦变压整流器的重量；消除噪声影响，提高功重比，有利于提升大型民机的经济性；输入输出管口集成在一个液冷接口上，更加有利于自耦变压整流器与其他液冷设备的集成安装；结构简单，应用前景广阔。

Description

一种民用飞机大功率自耦变压整流器的液冷冷却装置

技术领域

本发明涉及飞机变压整流器冷却技术领域，特别涉及一种民用飞机大功率自耦变压整流器的液冷冷却装置。

背景技术

随着多电技术的不断发展，大型民机的电源容量和电压等级不断提升，随着飞机上的用电设备不断增多，对一次电源进行电能变换并为负载供电的电能变换装置容量大幅增大，相应的其散热量也越来越大。

传统的窄体民用飞机电能变换装置功率较小，比如C919客机有变压整流器(TRU)和静止变流器(INV)两种电能变换装置，其中变压整流器功率为9.8kW，散热为1470W，静止变流器的容量为1kVA，散热为200W，均采用强制风冷方式进行散热，而民用多电飞机采用的大功率电能变换装置自耦变压整流器(ATRU)功率为165kW，散热需求为3300W，远大于传统窄体民用飞机电能变换装置的散热需求，如果采用传统强迫风冷方式，不仅使得设计的自耦变压整流器体积重量较大、增加飞机重量从而加大设计难度，而且风冷采用的风扇噪声也会很大，影响乘客舒适度。

此外，从目前的专利检索和技术论文调研来看，国内民用飞机上大功率自耦变压整流器的散热采用液体冷却尚属空白。国外，类似的有大功率自耦变压整流器，采用均匀分布的微通道进行流体循环散热。请参阅专利申请WO2016134230A1，上述专利公开了一种ATRU液冷冷却，包括液冷背板和液冷接口。散热装置存在一些不足之处：没有对热点进行设计计算，会导致内部液冷管道体积增大，不能有效地对发热点进行散热，会增大散热器体积，进而增大装置的体积重量；应用于民机领域，进液口和出液口在装置的不同位置会增加外部液冷管道占用体积；微通道设计增加了设计和加工难度。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种民用飞机大功率自耦变压整流器的液冷冷却装置，通过合理设计的大功率自耦变压整流器内部液冷背板的流道，使其产生的热量有效地被冷却液带走。

本发明一种民用飞机大功率自耦变压整流器的液冷冷却装置，包括液冷背板、液冷流道；所述自耦变压整流器的发热部件包括自耦变压器、整流桥、电容、电阻；所述发热部件设置于所述液冷背板的一面；所述液冷流道设置于所述液冷背板与所述发热部件相对的另一面，所述液冷流道包括依次相连的变压器段、整流桥段、电容段、电阻段；所述液冷流道的进液口和出液口集成到一起，共同构成液冷接口。

进一步的，所述变压器段、整流桥段、电容段、电阻段之间依次串联连接。

进一步的，所述变压器段、整流桥段、电容段、电阻段均为单支或多支。

进一步的，所述液冷流道为液冷背板内部流道，材质为铝合金。

进一步的，所述液冷背板的材质为铝合金。

本发明的有益效果为：

1、通过设计散热部件的热点分布可以更加有针对性的对发热点进行散热，合理设计大功率自耦变压整流器内部液冷背板的流道，可提高发热器件和冷却液的换热效率，有效的将热量带走，减小所用液冷管道的大小，减轻整个自耦变压整流器的重量；

2、相对于强制风冷冷却，液冷冷却方法的引入可以减小甚至消除噪声影响，提高功重比，有利于提升大型民机的经济性；

3、不同于一般的地面民用液冷设备的输入接口和输出接口位于散热体的不同位置，本发明输入输出管口集成在一个液冷接口上，更加有利于自耦变压整流器与其他液冷设备的集成安装，有利于减小配电盘箱的体积，并支持其优化设计；

4、结构简单，应用前景广阔。

附图说明

图1所示为自耦变压整流器发热器件分布示意图。

图2所示为自耦变压整流器液冷背板流道路径原理示意图。

图3所示为本发明实施例中自耦变压整流器内部液冷流道图。

其中：1-自耦变压器、2-整流桥、3-电容、4-电阻、5-液冷背板、6-液冷流道、61-变压器段、62-整流桥段、63-电容段、64-电阻段、65-液冷接口。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1-3所示，本发明实施例一种民用飞机大功率自耦变压整流器的液冷冷却装置，包括液冷背板5、液冷流道6；所述自耦变压整流器的发热部件包括自耦变压器1、整流桥2、电容3、电阻4；所述发热部件设置于所述液冷背板5的一面；所述液冷流道6设置于所述液冷背板5与所述发热部件相对的另一面，所述液冷流道6为液冷背板5内部流道，其为根据发电点设计的流道走向在整块铝合金上铣出流道，再用同种材料的铝合金2A12盖在流道上方，用搅拌摩擦焊的方式将两块铝合金接合，形成密闭流道，采用铝合金的原因主要是机载液冷设备一般要求1MPa的正常工作压力，2MPa的安全工作压力，这种型号的铝合金通过仿真验证可以满足强度要求，所述液冷流道6包括依次相连的变压器段61、整流桥段62、电容段63、电阻段64；所述液冷流道6的进液口和出液口集成到一起，共同构成液冷接口65。

所述变压器段61、整流桥段62、电容段63、电阻段64之间依次串联连接。所述变压器段61、整流桥段62、电容段63、电阻段64均为单支或多支。

大功率自耦变压器散热区域为自耦变压器1、整流桥2、电容3、电阻4等发热点。自耦变压整流器液冷背板5的流道路径原理如图2中所示。

大功率电能变换装置自耦变压整流器的散热方式采用液冷的冷却方式，冷却液从液冷源经进液口流入，流经通过设计计算得出的自耦变压整流器中的热点区域，再从出液口流出。其中，自耦变压整流器中的发热部件安装在液冷背板5上，1个进液口与1个出液口集成到一起共同构成大功率自耦变压整流器的液冷接口65，其关键为合理地设计自耦变压整流器内部液冷背板5的流道。

冷却液进入自耦变压整流器的液冷背板5进口，依次流经电容3发热区、电阻4发热区、自耦变压器1发热区、整流桥2发热区、电容3发热区，再从液冷背板5出口流出。这样反复循环，将自耦变压整流器的热量带走。

针对本发明装置，提出一种实施例。针对图1的自耦变压整流器的发热点分布，设计的液冷背板5的液冷流道6如图3所示。

冷却液进入自耦变压整流器的液冷背板5进口，流经电容3发热区、分两路进入电阻4发热区，汇总后，进入自耦变压器1发热区、整流桥2发热区、电容3发热区，再从液冷背板5出口流出。

本发明所描述的自耦变压整流器液冷冷却的实现过程为该发明的实施方式，最终实现的液冷背板5液冷流道6设计为实施例，由于其流道设计的必要技术特征广泛性，因此上述描述的实施例只是申请保护的技术方案的一种产品，所有采用上述思路实现自耦变压整流器液冷冷却方式都应该在保护之列。

本发明的有益效果为：

1、通过设计散热部件的热点分布可以更加有针对性的对发热点进行散热，合理设计大功率自耦变压整流器内部液冷背板的流道，可提高发热器件和冷却液的换热效率，有效的将热量带走，减小所用液冷管道的大小，减轻整个自耦变压整流器的重量；

2、相对于强制风冷冷却，液冷冷却方法的引入可以减小甚至消除噪声影响，提高功重比，有利于提升大型民机的经济性；

3、不同于一般的地面民用液冷设备的输入接口和输出接口位于散热体的不同位置，本发明输入输出管口集成在一个液冷接口上，更加有利于自耦变压整流器与其他液冷设备的集成安装，有利于减小配电盘箱的体积，并支持其优化设计；

4、结构简单，应用前景广阔。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (4)

1.一种民用飞机大功率自耦变压整流器的液冷冷却装置，其特征在于，包括液冷背板、液冷流道；所述自耦变压整流器的发热部件包括自耦变压器、整流桥、电容、电阻；所述发热部件设置于所述液冷背板的一面；所述液冷流道设置于所述液冷背板与所述发热部件相对的另一面，所述液冷流道包括变压器段、整流桥段、电容段、电阻段；冷却液进入自耦变压整流器的液冷背板进液口，依次流经电容发热区、电阻发热区、自耦变压器发热区、整流桥发热区、电容发热区，再从液冷背板出液口流出；所述液冷流道的进液口和出液口集成到一起，共同构成液冷接口。

2.如权利要求1所述的液冷冷却装置，其特征在于，所述变压器段、整流桥段、电容段、电阻段均为单支或多支。

3.如权利要求1-2任一项所述的液冷冷却装置，其特征在于，所述液冷流道为液冷背板内部流道，材质为铝合金。

4.如权利要求1-2任一项所述的液冷冷却装置，其特征在于，所述液冷背板的材质为铝合金。