水冷散熱器的案例
基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩態熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發熱器件的散熱狀態,得出水冷散熱的仿真效果比常態下的溫度降低約27℃,為實際產品的設計生產提供支撐。
關鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產品小型化的發展，控制器的尺寸隨著元器件的小型化逐漸減小，但元器件的熱功率密度越來越大，其運行時會產生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結構空間的散熱，保證其不超過耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對其進行散熱處理，可以提高散熱效率[3,4]。以5.5 k W控制器為例，對其主要發熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進行熱仿真分析。
1 控制器的前處理
1.1 控制器結構降階處理
對5.5 k W控制器進行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發熱不嚴重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進行分離，防止后期網格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導致網格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網格設置
網格劃分的好壞直接關系到計算的結果和計算時間的長短，所以在進行網格劃分的時候，優先選擇曲面狀的物體進行網格劃分，這樣在網格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 Koolance 散熱器在科學相機中的應用（二）
1、Prim95B 的背面設有水冷專用接口（出水口 OUT/進水口 IN）：
2、Koolance EXT-440CU 散熱器：
3、EXT-440CU 散熱器的背面也標有進水口 Inlet 和出水口 Outlet, 連接方式如下：
(1) 把 Koolance EXT-440CU 的出水管(Coolant Outlet)連接到 Prime95B 的進水口（IN）；
(2) 把 Koolance EXT-440CU 的進水管(Coolant Inlet)連接到 Prime95B 的出水口（OUT）。
4、Koolance EXT-440CU 散熱器的詳細配置及規格：
（1）散熱風扇：根據溫度自動調速，也可選用手動調速（共有 10 個檔位可選）。
（2）水泵：手動調速，共 10 個檔位可選，最高流量 4.5LPM（1.2GPM）。
（3）警報：可根據機器自帶的 3 個溫度傳感器設置聲音警報。
（4）繼電器：可根據溫度設定繼電器的觸發。
（5）電源輸入：12VDC（通過計算機 Molex 插頭），或 110 / 220VAC（需另加單獨的變壓器）。
（6）儲水箱容量：157 毫升（5.3 盎司）
（7）機器背面接頭的螺牙類型：G 1/4 BSPP 螺牙。
展開 新能源pack系統散熱解決方案-液冷板選型和設計
2.熱性能測試
冷卻性能測試；
加熱性能測試
形式測試：
低溫密封性試驗
壓降測試
爆破試驗
靜壓強度
耐高溫試驗
耐低溫試驗
壓力交變試驗
鹽霧試驗
帶載振動試驗
內部腐蝕性試驗
進回水接頭拉拔力測試
水冷散熱器的設計原則
1基材的選擇：盡量避免一個系統中有兩種電極電位差較大的金屬，減少電化學腐蝕。
2冷板種類選擇:基于液冷系統的結構和是否承載重去選擇
3 流量的確定：由于水冷的系統比較龐大，一般不會對整個系統做仿真分析，而是先設定水冷散熱器流量，再根據對應的系統流動阻力匹配水泵。總熱量和工質的物性參數確定后，流量和溫升成反比
若溫升較高，則水冷系統的換熱器（冷卻水用）需要設計的比較大；若溫升過低，則需要選用比較大的水泵。因此溫升過高或過低都會引起成本的增加。基于經濟性考慮，常常有個經濟型溫升范圍，也就同步確定了散熱器的流量。
4.水冷流道截面的設計
經理論推導，對流熱阻與截面的水力直徑成正相關的關系。
也就是說，其他條件相當，水力直徑越大，對流熱阻越大。我們知道，水力直徑D=4A/X，其中A為流道截面積，X為流道截面周長，也就是說，截面積相等的條件下，周長越大，水力直徑越小，對流熱阻越小。
4.流速的限制
基于一份基礎研究報告，流速超過一定限值，工質會破壞金屬壁面的氧化保護膜，造成沖蝕。不同的金屬，限值不同，鋁材最好低于2m/s。因此，限定了流量之后，流道總的截面積也基本限定了。
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展開 新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（下）
1
模塊單面水冷技術
模塊雙面壓接在水冷散熱器兩側，通過在水冷散熱器兩側涂抹導熱硅脂以及設計絕緣結構或其他形式的絕緣以及散熱連接。冷卻液在流道中流經模塊將熱量帶走。
特點：
結構緊湊；
模塊成本低；
體積非常小；
冷板利用率高。
圖5 逆變器結構爆炸圖
2
雙層水冷技術
模塊雙面壓接間接水冷散熱器，通過在模塊兩側涂抹導熱硅脂以及設計絕緣結構或其他形式的絕緣以及散熱連接。冷卻液在流道中流經模塊兩側將熱量帶走。
展開 
風冷和水冷散熱器的特征曲線的意義
散熱器的設計和開發，我們最關系的是兩個核心指標，一個是熱阻，一個流阻。如何平衡兩者的關系是設計的重點，具體需要根據實際設計情況而定，一般情況下，熱阻最小的散熱器，流阻往往最大。比如在熱余量很大的情況下要求流阻最小，這個時候可以適量地犧牲增大熱阻指標等。
新能源汽車電控系統及散熱技術簡述（下）
1
模塊單面水冷技術
模塊雙面壓接在水冷散熱器兩側，通過在水冷散熱器兩側涂抹導熱硅脂以及設計絕緣結構或其他形式的絕緣以及散熱連接。冷卻液在流道中流經模塊將熱量帶走。
特點：
結構緊湊；
模塊成本低；
體積非常小；
冷板利用率高。
圖5 逆變器結構爆炸圖
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雙層水冷技術
模塊雙面壓接間接水冷散熱器，通過在模塊兩側涂抹導熱硅脂以及設計絕緣結構或其他形式的絕緣以及散熱連接。冷卻液在流道中流經模塊兩側將熱量帶走。
展開 散熱蓋板的水冷散熱分析
圖1? 散熱系統
中心盤穩態散熱分析如下：
模型信息
材質屬性
模型參考
屬性
零部件
名稱:
7075-T6
模型類型:
線性彈性同向性
默認失敗準則:
最大 von Mises 應力
熱導率:
130 W/(m.K)
比熱:
960 J/(kg.K)
質量密度:
2,810 kg/m^3
SolidBody 1(凸臺-拉伸44)(M200水冷散熱蓋板-1)
曲線數據:N/A
名稱:
銅
模型類型:
線性彈性同向性
默認失敗準則:
最大 von Mises 應力
熱導率:
390 W/(m.K)
比熱:
390 J/(kg.K)
質量密度:
8,900 kg/m^3
SolidBody 1(掃描2)(水冷銅排管-1)
曲線數據:N/A
算例結果
名稱
類型
最小
最大
熱力1
TEMP: 溫度
2.930e+02Kelvin
節: 121775
3.024e+02Kelvin
節: 15256
水冷散熱分析-熱力 1-熱力-熱力1
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圖 19 殘差曲線圖 20 散熱效率及功率圖 21整體模型溫度圖 22 水道內部壓力圖 23 水道內部流速
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基于FLoEFD的新能源水冷電機流固耦合散熱仿真 ￥20
附件包含詳細的step by step教程文件和step 3D 模型，可以為學習者提供指導。
教程僅為學習參考所用，作者不對數據真實性保證，付費文件，請謹慎下載，謝謝
2026上海熱管理展-第十七屆上海國際熱管理材料博覽會|CIME熱博會
展會基本信息
?名稱?：2026第十七屆上海國際熱管理材料博覽會（CIME熱博會）
?同期展會?：2026第8屆上海國際數據中心液冷散熱展覽會
?時間?：?2026年12月9日–11日?
?地點?：?上海新國際博覽中心?（浦東新區龍陽路2345號）
?主辦單位?：博寒展覽（上海）有限公司、深圳勵悅展覽有限公司
?協辦單位?：廣東省膠粘劑行業協會、深圳市石墨烯協會
?支持單位?：中國熱設計網、北京新材料技術協會等
展會亮點
?主題?：“新材料、新機遇、新征程”
?預計規模?：
展出面積：?20,000平方米?（較2025年增長33%）
參展企業：?約400家?，覆蓋20多個國家和地區
觀眾預期：超2萬人次
?核心聚焦領域?：
AI智算中心、智能汽車、半導體等高熱流密度場景下的熱管理技術
液冷散熱規模化應用
展品范圍（六大板塊）
?導熱散熱石墨?：石墨烯、導熱石墨材料、石墨散熱膜、石墨化薄膜等
?導熱散熱材料?：導熱粉體（氧化鋁、球鋁等）、石墨烯薄膜、液態金屬導熱片、相變材料、導熱硅脂、灌封膠等
?散熱風扇配件?：銅鋁制品、散熱型材、風機、電機、風扇自動組裝設備等
?散熱設備?：液冷系統、熱管散熱器、CPU/IGBT散熱器、水冷散熱器、液態金屬散熱器等
?分析與檢測?：激光導熱儀、導熱系數儀、熱物性測量設備等
?加工設備?：壓延機、涂布機、模切機、自動化生產線、熱傳實驗室設備等
展開 新能源電動汽車水冷電機散熱理論熱設計與熱仿真管理分析
針對上面所提到的有關電機電機水冷部分，我們開發了本程課，新能源電動汽車水冷電機散熱理論熱設計與ANSYS ICEPAK熱仿真課程，本教程以一款新能源汽車的15.5KW無刷FOC控制水冷電機的理論設計過程與散熱仿真過程為例，通過從設計參數的整理為基礎，講解根據電機的損耗參數去如何選取水冷管道的開口面積，依據水冷管道的開口，再結合電機的相關參數，通過理論方法設計整機的水冷管道的換熱系數與冷卻面積的匹配。再根據相關的計算結果參數進行整機的散熱設計，依據整機的傳導路徑熱阻等，通過迭代計算出整機的散熱面積，從而進行相關的結構設計與整機水冷系統的設計。
待電機設計完成，進行相關的校核，再利用ANSYSICEPAK進行整燈的熱仿真視頻教程，熱仿真視頻教程通將整機從CAD軟件的3D模型簡化開始，到通過WORKBENCK 導入到ICEPAK軟件內，在ICEPAK軟件內完成相關模型的物性設置，軟件仿真邊界的設計置等等......，一步步的充分講解了在ANSYS ICEPAK中對一款水冷電機產品從3D模型的前處理，再到如何將3D模型導入到ICEPAK中，再到在軟件中對模型的物性設置，到如何進行網格劃分及求解等全套操作流程。
本教程旨在通過本款新能源水冷電機的實例案例的操作，讓您能達到依據整機的相關性能參數進行水冷系統的選取以及整機水冷散熱部分的理論計算，整機冷卻系統與整機散熱系統的匹配計算，利用理論計算對電機整機散熱的設計，同時能夠熟練的運用ICEPAK，以用ICEPAK來完成對此類水冷電機產品的熱設計與ANSYS ICEPAK散熱仿真。
本視頻教程南京青松熱設計工作室淘寶購買鏈接：
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冷卻液如何選 ？
而使用基于乙二醇的混合液則能利用其獨特的防凍性能，在低溫環境下仍能確保冷卻液保持在理想的流體狀態，從而保證良好的散熱效果。
因此，在我們在選擇合適的水冷散熱器時，同時需要考慮其應用現場的環境溫度，配備合適的冷卻液才能充分實現散熱，同時，高品質的冷卻液對于從根本上解決不同金屬材料之間的化學反應和微生物（細菌和藻類）的生長問題亦至關重要。
Koolance 702系列冷卻液被許多需要高效、低毒、可靠的冷卻液的行業所使用，并且液體本身還需具有防腐、防菌、防藻功能。 一瓶的容量為700毫升（24液體盎司），該液體已經經過稀釋，可以直接使用。瓶子本身還可以用作加液瓶，方便注入到儲液器中。建議至少每2-3年更換一次冷卻液，但如果液體的顏色或清晰度有任何變化，則需立即更換冷卻液。
Koolance 702系列冷卻液的冰點是 -15°C（5°F），該冷卻液已經經過以下材料的測試：
金屬：紫銅，黃銅，鋁，不銹鋼，鎳，鋼，金，鉛
塑料：ABS，PA66，PBT，PE，PEI，PES，PETG，PMMA，POM，PP，PPE，PPO，PPS，PTFE，PU，PVC
橡膠：EPDM
注意：不建議用于聚碳酸酯塑料或其他基于PC材質的塑料中。
同時，KOOLANCE還有低導電率的冷卻液，Koolance 705系列冷卻液的導電率只有3μS/cm，適合于特定的行業使用，這種冷卻液的冰點是 -35°C（-31°F）
展開 【汽車散熱器知識】
8、備用的散熱器有效環境應保持通風、干燥。
9、視實際情況用戶應在1～3個月間對散熱器進行完全清洗一次芯體。清洗時，用清水沿反進風向側沖洗。
10、水位計應每3個月清洗一次或視實際情況，各部件拆下用溫水加無腐蝕性洗滌劑清洗。
使用注意點
根據每個地區的特定環境溫度來決定LLC(長效冷卻液)的最佳濃度。另外，LLC必須定期更換。
汽車散熱器罩
散熱器罩有一壓力閥，其給冷卻液加壓。壓力下的冷卻液溫度升至100℃以上，這使得冷卻液溫度和空氣溫度的差別更大。這樣可以改善冷卻效果。當散熱器壓力增加時，壓力閥打開，并將冷卻液送回儲液罐口，當散熱器解壓時，真空閥打開，使儲液罐放出冷卻液。增加壓力期間，壓力上升(高溫)減壓期間，壓力下降(冷卻)
分類和維護
汽車散熱器一般分為水冷和風冷。風冷式發動機的散熱是依靠空氣的流通來帶走熱量從而達到散熱的效果。風冷式發動機的缸體外部被設計制造成密集的片狀結構，從而增加散熱面積，以滿足發動機的散熱需求。風冷發動機相比使用最多的水冷發動機來說具有重量輕，維護方便等優點。
水冷散熱是水箱散熱器負責將帶有發動機高溫的冷卻液進行冷卻；水泵的任務是讓冷卻液在整個散熱系統中循環；風扇的運轉利用環境溫度直接吹向散熱器，使得散熱器內的高溫冷卻液得到冷卻；節溫器控制冷卻液循環的狀態儲液罐用來儲存冷卻液。
當車輛行駛時，灰塵、樹葉、雜物很容易殘積在散熱器表面，阻塞散熱葉片導致散熱器性能下降。這種情況下，我們可以使用毛刷進行清理，也可以用高壓氣泵吹走散熱器上的雜物即可。
養護維修
汽車散熱器作為汽車內部的傳熱導熱部件，對于汽車來說起著重要作用，汽車散熱器的材質主要為鋁制或銅質，散熱器芯是其主要部件，內裝有冷卻液，通俗來說，汽車散熱器是一個熱交換器。
展開 淺析IGBT模塊水冷結構對控制器結構設計的影響
平面封裝間接水冷IGBT模塊
對于平板封裝的引線鍵合、平面封裝的IGBT模塊，我們需要設計專門的冷卻水道，模塊與冷卻水道分別處于殼體的內外腔體，依靠鋁殼體的傳導進行散熱。IGBT模塊平面與殼體之間需要涂抹導熱硅脂，用來降低傳導熱阻。水道設計既要保證水路通順，降低水阻，同時也希望水流相互攪拌，呈現一種湍流的狀態，使得水路中的水流換熱均勻，能盡可能帶走更多的熱量，提高換熱效率。Pin-Fin結構就是湍流換熱的典型代表結構。
『分享』功率器件的散熱計算及散熱器選擇
功率器件的散熱計算及散熱器選擇
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目前的電子產品主要采用貼片式封裝器件，但大功率器件及一些功率模塊仍然有不少用穿孔式封 裝，這主要是可方便地安裝在散熱器上，便于散熱。進行大功率器件及功率模塊的散熱計算，其目的是在確定的散熱條件下選擇合適的散熱器，以保證器件或模塊安全、可靠地工作。
散熱計算
任何器件在工作時都有一定的損耗，大部分的損耗變成熱量。小功率器件損耗小，無需散熱裝置。而大功率器件損耗大，若不采取散熱措施，則管芯的溫度可達到或超過允許的結溫，器件將受到損壞。因此必須加散熱裝置，最常用的就是將功率器件安裝在散熱器上，利用散熱器將熱量散到周圍空間，必要時再加上散熱風扇，以一定的風速加強冷卻散熱。在某些大型設備的功率器件上還采用流動冷水冷卻板，它有更好的散熱效果。 散熱計算就是在一定的工作條件下，通過計算來確定合適的散熱措施及散熱器。功率器件安裝在散熱器上。它的主要熱流方向是由管芯傳到器件的底部，經散熱器將熱量散到周圍空間。若沒有風扇以一定風速冷卻，這稱為自然冷卻或自然對流散熱。
熱量在傳遞過程有一定熱阻。由器件管芯傳到器件底部的熱阻為R JC，器件底部與散熱器之間的熱阻為R CS，散熱器將熱量散到周圍空間的熱阻為R SA，總的熱阻R JA=R JC+R CS+R SA。若器件的最大功率損耗為PD，并已知器件允許的結溫為TJ、環境溫度為TA，可以按下式求出允許的總熱阻R JA。
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