System oeri pibellau gwres ceramig ar gyfer cydrannau magnetig pŵer uchel
Mae strwythur ac egwyddor weithredol pibellau gwres ceramig yn debyg i rai pibellau gwres metel (fel pibellau gwres dŵr copr). Fodd bynnag, mae pibellau pibellau gwres ceramig yn cael eu sintro o ddargludedd thermol uchel, deunyddiau ceramig nad ydynt yn fandyllog, ac mae'r craidd amsugno hylif yn cael ei danio o serameg mandyllog, sy'n cael eu llenwi â hylif gweithio y tu mewn. Pan fydd gwres yn cael ei roi ar un pen y biblinell (anweddydd), bydd yr hylif y tu mewn i'r biblinell yn anweddu, ac yna bydd y stêm yn llifo i ben arall y biblinell (cyddwysydd), sydd fel arfer mewn cysylltiad â'r rheiddiadur neu'r cyfrwng oeri. . Pan fydd stêm yn rhyddhau gwres i'r pen oerach, mae'n cyddwyso i hylif ac yn dychwelyd i'r adran anweddydd trwy weithredu capilari mewn deunyddiau ceramig mandyllog. Ailadroddwch y cylch hwn i drosglwyddo gwres yn effeithiol o ben poeth y biblinell i'r pen oer.
Gellir olrhain y bibell wres ceramig cynharaf yn ôl i 1975. Gwnaed pibellau gwres ceramig cynnar o garbid silicon (SiC) a defnyddiwyd sodiwm fel yr hylif gweithio. Gall y dyddodiad anwedd cemegol o haen twngsten (W) sydd ynghlwm wrth wyneb mewnol y tiwb atal y rhyngweithio rhwng deunyddiau wal sodiwm a seramig. Mae swyddogaethau'r pibellau hyn wedi'u gwirio'n arbrofol ar dymheredd mor uchel â 1100 gradd C ac fe'u defnyddir ar gyfer cymwysiadau tymheredd uchel, ond maent yn ddrud i'w cynhyrchu.
Mae trawsnewidyddion amledd uchel a ddefnyddir mewn gorsafoedd gwefru, blychau gwefru, a chymwysiadau eraill yn bennaf yn cynnwys creiddiau magnetig, dirwyniadau a deunyddiau inswleiddio ar gyfer dirwyniadau sefydlog. Fel arfer, mae creiddiau magnetig yn cael eu gwneud o ddeunyddiau magnetig fel ferrite i gwrdd â dangosyddion perfformiad megis ymateb amledd a cholli craidd magnetig. Mae trawsnewidyddion amledd uchel yn cynhyrchu llawer iawn o wres oherwydd ymwrthedd Joule gwres a cholledion cerrynt eddy, ac mae mynd ar drywydd cyfaint llai yn rhwystro awyru effeithiol a disipiad gwres. Felly, mae angen dylunio system afradu gwres effeithiol ar gyfer y corff trawsnewidydd a bwrdd cylched PCB i atal dyfais rhag gorboethi a sicrhau gweithrediad dibynadwy. Gellir cyflawni hyn trwy amrywiol ddulliau, megis oeri aer gorfodol, oeri hylif, neu gynlluniau oeri cymysg.
Wrth ddewis y system oeri ar gyfer gorsafoedd gwefru cerbydau trydan (blychau gwefru), gellir defnyddio dull oeri cymysg o bibell wres ynghyd â phlatiau oeri hylif i helpu dyfeisiau pŵer megis MOSFETs a dyfeisiau magnetig (fel anwythyddion a thrawsnewidwyr) i wasgaru. gwres yn gyflym. Yr ateb cyntaf yw gorfodi cylchrediad aer y tu mewn i'r tai charger, wrth drosglwyddo gwres i'r plât oeri hylif trwy reiddiadur fin alwminiwm a chynulliad pibell gwres. Yr ail ateb yw amgáu'r cydrannau magnetig a'r pibellau gwres ynghyd â resin epocsi dargludol thermol, a throsglwyddo gwres i'r plât oeri hylif trwy gydrannau'r bibell wres.
Mae ymchwil wedi dangos y gall y bibell wres a chydrannau magnetig yr ail gynllun gyfnewid gwres yn llawn, gan drosglwyddo gwres i'r plât oeri hylif gydag ymwrthedd thermol isel iawn. Fodd bynnag, mae gan yr ateb cyntaf berfformiad oeri is na'r datrysiad selio pibell gwres oherwydd anallu'r rheiddiadur fin alwminiwm i gysylltu'n llawn â'r cydrannau magnetig.
Fodd bynnag, mae yna gryn dipyn o golled cerrynt eddy mewn sinciau gwres metel mewn cynlluniau oeri cyfredol, megis sinciau gwres finned alwminiwm a phibellau gwres copr. Mae'r colledion cerrynt eddy hyn a achosir gan gydrannau magnetig yn cael effeithiau andwyol ar berfformiad a dibynadwyedd gwefrwyr. Mae cerameg yn ddeunydd inswleiddio trydanol sy'n atal cynhyrchu cerrynt ac felly nid yw'n cynhyrchu ceryntau trolif, gan ddileu colledion cerrynt trolif i bob pwrpas. Maent yn arbennig o addas ar gyfer oeri cydrannau magnetig amledd uchel, megis anwythyddion a thrawsnewidyddion amledd uchel.
Mae pibellau gwres ceramig yn darparu datrysiad oeri sy'n gallu gwrthsefyll tymereddau uchel, hirdymor, a cholled isel ar gyfer dyfeisiau electronig magnetig amledd uchel. Fodd bynnag, mae hefyd yn wynebu materion cost uchel oherwydd prosesau gweithgynhyrchu cymhleth a chadwyni cyflenwi anaeddfed. Ar hyn o bryd, mae'r galw am wefru cyflym DC yn cynyddu'n gyflym, ac mae her afradu gwres cydrannau magnetig pŵer uchel ac amledd uchel mewn cymwysiadau gwefru cerbydau trydan yn dwysáu. Mae'n anochel y bydd hyn yn tynnu sylw at golled magnetig annigonol rheiddiaduron metel, a bydd mantais pibellau gwres ceramig wrth ddileu colledion cerrynt eddy yn cael ei chwyddo. Felly, disgwylir i'r dechnoleg inswleiddio afradu gwres goddefol dau gam a gynrychiolir gan bibellau gwres ceramig agor rhagolygon newydd ym maes rheoli thermol offer electronig pŵer uchel mewn cerbydau trydan.
