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电力电子
高性能空气冷却热汇集成石墨基材料

抽象

近年来,由于电气系统的逐步实施,特别是在更多电动飞机的框架内,飞机中电力电子冷却的热管理越来越受到关注,这是清洁天空框架研究活动之一,以使欧洲在未来引领向更环保飞机的过渡。电力电子和其他半导体器件冷却的参考创新趋势是从风冷解决方案迁移到液冷或两相流解决方案,因为这些解决方案能够达到更高水平的传热密度,并将电子温度保持在所需的限值内。然而,在新型宽带隙半导体材料(GaN,SiC)能够承受更高的工作温度并减少损耗的背景下,空气冷却的使用再次引起了人们的兴趣,作为降低热管理系统复杂性的潜在候选者,并间接降低其重量和成本。在这方面,清洁天空2项目ICOPE的联盟一直致力于开发风冷散热器的新概念,这些散热器结合了先进的热材料,如退火热解石墨(APG)和金属基复合材料(MMC)(铝石墨(ALG))。该项目已经从识别潜在设计候选项的预设计步骤发展到在CFD仿真和工程评估的支持下的最终设计。不同版本的散热器,包含不同参考材料的组合,已经制造并成功测试。原型的第一个循环(称为阶段 A)实现 APG,而第二个原型循环(阶段 B)在不同的交互中集成 APG 和 MMC。本文以散热器层面的项目发展和成果为综述,介绍了整体概念、涉及的材料以及获得的实验和数值结果,在传热、压降和重量方面达到了预期的性能。这些结果的结果可以建议重新考虑飞机领域以外的其他应用中的电力电子冷却设计,例如在电源转换应用或汽车领域。

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