水冷的案例
基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
4 結束語
控制器各元器件在不使用水冷的常態溫度情況與使用水冷且水流速度為1 m/s時的溫度情況對比見表1。
由表1可知，使用水冷可以有效的降低控制器各元器件的溫度，在水流速度為1 m/s的情況下可以降低溫度約27℃，還可以保障IGBT等功能模塊環境溫度的穩定，提升其長期工作的可靠性，為實際產品的設計提供支撐。若能使用專業的冷卻液，并加大液體流速，可達到更加高效的降溫效果。
圖5 Y、X方向溫度云圖
圖6 Z、X方向溫度云圖
圖7 水冷板溫度云圖
表1 控制器各元器件溫度
參考文獻
[1] 姜坤,李濤,張永亮.電機控制器IGBT模塊水冷散熱研究[J].電子科技,2017(2):68-71.
[2] 楊雄鵬,張磊,曹倫,等.IGBT用水冷板式散熱器的數值模擬[J].電子機械工程,2014(4):43-46.
[3] 丁杰,李江紅,陳燕平,等.流動狀態與熱源簡化方式對IGBT水冷板仿真結果的影響[J].機車電傳動,2011(5):21-25.
[4] 張程,張卓.IGBT大功率模塊水冷散熱系統的設計[J].自動化應用,2016(5):9-11,15.
[5] 苗苗,王碩,李雪冬.S形水道水冷板傳熱特性研究[J].鐵道機車與動車,2013(12):16-18,42.
[6] 王玉玨,杜雪濤.水冷式熱管散熱器在服務器中的應用研究[J].機械設計與制造,2015(5):39-42.
文章來源：設備管理與維修
展開 水冷基礎知識淺談
由于水的熱傳導系數是空氣的24倍，比熱容是空氣的4倍，另外水冷系統噪聲比風冷低很多，系統安全穩定，所以水冷技術在較高功率密度的電力電子設備中被廣泛應用。
簡單的水冷系統由水泵、冷頭、冷排、水箱、管路和接頭組成。
水泵：推動冷卻液循環往復，水泵多采用無刷電機的磁力泵設計。為了縮小整體體積，水泵和水箱的集成成為一種趨勢。
冷頭：水冷板，吸熱單元，涉及流道設計，需要根據器件熱點布局進行仿真分析和流道篩選。
水箱：一般并聯在系統中，起到補水和穩定系統壓力的目的，材料有不銹鋼、亞克力和POM。
冷排：水風換熱器，放熱單元，常選用板翅式換熱器，高效且體積小。
管路：材料有304不銹鋼、三元乙丙橡膠。
接頭：有快插、螺紋卡套接頭、寶塔卡箍接頭，常用G1/4，也有選用G3/8，G1/2等型號。
水冷系統整體的優化需要配合仿真、實測等措施進行，以上信息大家可參考，有疑問可聯系我本人或給我留言，謝謝。
展開 新能源汽車電機的風冷和水冷有何區別？
從傳統發動機散熱技術和新能源汽車散熱實際應用效果看，水冷和風冷是新能源汽車散熱最主要的兩種方式。
隨著國家政策的推動和人們環保意識的增強，新能源汽車的普及程度正在逐漸加深中。當然，這一情況也離不開新能源汽車技術的進步，其中一項就是新能源汽車散熱技術。
新能源汽車的散熱單元主要有動力電池和驅動電機及電控系統。從傳統發動機散熱技術和新能源汽車散熱實際應用效果看，水冷和風冷是新能源汽車散熱最主要的兩種方式。
電機作為純電動新能源汽車的驅動，可實現極低排放或零排放。純電動汽車在驅動與回收能量的工作過程中，電機的定子鐵芯、定子繞組在運動過程中都會產生損耗，這些損耗以熱量的形式向外發散，因此就需要有效的冷卻介質及冷卻方式來帶走熱量，保證電機在一個穩定的冷熱循環平衡的通風系統中安全可靠的運行。而電機冷卻系統設計的好壞，將直接影響電機的安全運行和使用壽命。
采用了風冷這種散熱方式的電機，自帶同軸風扇來形成內風路循環或外風路循環，通過風扇產生足夠的風量，以帶走電動機所產生的熱量。其介質為電機周圍的空氣，空氣直接送入電機內，吸收熱量后向周圍環境排除。風冷的特點是結構相對簡單，電機冷卻成本較低，但是散熱效果和效率都不太好，工作可靠性差，并且對天氣和環境的要求也比較高。
采用了水冷這種散熱方式的電機，會將冷卻液通過管道和通路引入定子或轉子空心導體內部，通過循環的冷卻液不斷的流動，帶走電機轉子和定子產生的熱量，達到對電機冷卻的目的。雖然水冷的成本比風冷略高，但它的冷卻效果卻比風冷更加顯著，而且散熱均勻、效率高，工作可靠性強，噪音也更小。只要保證了整個裝置能擁有良好的機械密封性，就可以在各種環境下使用。
新能源汽車水冷散熱和風冷散熱對比：
新能源汽車水冷散熱原理：
動力電池和驅動電機系統在設計時預留了水路管道。
展開 【干貨】新能源汽車電機風冷和水冷有何區別？
新能源汽車水冷散熱和風冷散熱對比：
散熱方式
優點
缺點
水冷
1.散熱均勻，散熱效率高，散熱效果好；
2.工作可靠性強；
3.耐候性好，受環境影響小；
4.噪音相對較小；
1.散熱系統結構較復雜，安全等級要求高；
2.成本高；
3.售后維護難度較大；
風冷
1.散熱系統結構簡單，零部件少，整體質量輕；
2.成本低；
3.售后維護難度較小；
1.散熱不均勻，散熱效率低，散熱效果不好；
2.工作可靠性差；
注：行業內電機主流散熱方式是水冷。
新能源汽車水冷散熱原理：
動力電池和驅動電機系統在設計時預留了水路管道。驅動電機工作時產生熱量，冷卻液經水套流動帶走熱量進入水箱散熱器。散熱器與電子風扇集成，電子風扇加速水箱散熱，使冷卻液降溫，達到驅動電機要求的正常工作溫度。經過散熱的冷卻液再次流經驅動電機，循環往復。
新能源汽車水冷散熱系統組成部分：
1、水箱散熱器，主要作用是冷卻進入芯片的冷卻液。從材質上，分為銅水箱和鋁水箱。從內部結構上，分為板翅式、管帶式、管片式。
2、電子風扇。不同發動機冷卻系統，新能源汽車冷卻風扇都是采用電子風扇散熱。不同的冷卻系統電子風扇不同。驛力科技ATS電機冷卻系統根據驅動電機的功率可以匹配一個風扇版本、兩個風扇版本。一般情況下，兩個電子風扇散熱量足以滿足市場上常見的所有純電動汽車。
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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展開 冷卻柵管的熱分析及銅塊和鐵塊的水冷分析
冷卻柵管的熱分析和銅塊和鐵塊的水冷分析
冷卻柵管的熱分析和銅塊和鐵塊的水冷分析.part1.rar
冷卻柵管的熱分析和銅塊和鐵塊的水冷分析.part2.rar
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
展開 震撼：35張動圖，充分理解機房空調風冷系統和水冷系統！
機房水冷系統
水冷冷凍水系統包含兩個水系統，冷卻水系統和冷凍水系統，系統主要由水冷冷水機組、冷凍水泵、冷卻塔、冷卻水泵、水處理設備、定壓補水系統、冷凍水空調末端及管路閥門等組成，如圖10
圖10 水冷冷凍水空調
2.1 壓縮機，水冷冷凍水系統一般采用大型冷凍機組，冷量較大的選用離心機組以獲得較好的能效比，圖11，部分中型數據中心也會選用螺桿機組，圖12。
圖11 離心機組工作原理
圖12 螺桿機工作原理
2.2板換：為了進一步提升能效，降低能耗，也會選配板換系統，圖13，當環境溫度較低時，開啟板換自然換熱。
展開 世界第一款水冷超頻+24位真彩便攜工作站問世2021v1
UltraLAB P390/PA410系列是目前市場上唯一配備水冷超頻+24位真彩+靜音級~性能優異的專業便攜圖形工作站，該機器在移動計算應用環境里，提供最強的計算能力和豐富的多用途計算能力，性能等同于臺式超頻圖形工作站H390，CPU+GPU異構算力全面碾壓筆記本式便攜工作站、常規便攜圖形工作站、普通臺式圖形工作站。
該機器配備超高頻CPU+最大128（P390）/384G/512GB（PA400/PA400M）內存、高速SSD盤、雙GPU計算架構、7個擴展槽，屏幕可選17.3寸高清/4K，滿足對科學計算、數據采集/處理/測量、3D設計、圖像處理、視景仿真、影視后期、動畫渲染等要求很高的移動計算應用。
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展開 風冷礦機和水冷礦機
成本低廉：硬件購置成本僅為同算力水冷機型的60%-70%，無需額外搭建水路系統，初始投入低。
2. 運維簡單：結構單一，僅需定期清理風扇灰塵、更換損壞風扇，個人或新手也能輕松操作。
3. 部署靈活：無需配套冷卻設備，適用于普通室內、中小型礦場等多種環境，即插即用。
缺點
1. 散熱效率低：僅靠空氣流通散熱，效率約8%，高溫環境下芯片易過熱，算力穩定性受影響，甚至出現算力衰減。
2. 噪音大：風扇高速運轉產生70分貝以上噪音，類似吸塵器持續工作，不適合家庭或辦公環境。
3. 環境依賴性強：粉塵、濕氣易腐蝕元件，增加故障率，需保持礦場空氣流通和溫濕度適宜。
水冷礦機
優點
1. 散熱效率高：通過液體循環導熱，效率達97%，核心溫度比風冷低20℃以上，能長期穩定算力，延長設備壽命。
2. 噪音極低：運行噪音僅28-50分貝，接近輕聲說話，適合家庭、市區小型礦場等對噪音敏感的場景。
3. 空間利用率高：無需預留通風空隙，礦機可高密度部署，相同空間能容納更多設備，降低場地成本。
缺點
1. 成本高昂：初始投資高，需配套水泵、管道、冷卻液等設備，整體投入遠高于風冷礦機。
2. 運維復雜：需專業團隊維護，要定期檢測冷卻液酸堿度、防止管路泄漏，極端低溫還需做防凍處理。
3. 場景限制：搭建水路系統需要特定場地條件，個人或小規模挖礦部署難度大。
展開 水冷單輥破碎機齒冠和篦板的耐磨堆焊工藝
但其中水冷單輥破碎機中的齒冠和篦板在工作一段時間后，由于高溫、沖擊和磨損的綜合作用，發生嚴重磨蝕甚至開裂漏水，只好停機待修，影響了生產正常進行。
為此，北京固本科技有限公司進行了系統的研究，研制了多種適用于高溫工作條件下的耐熱、耐沖、耐磨堆焊焊絲，并在生產中進行了多年的現場使用實踐，取得了令人滿意的效果。
一、齒冠、篦板堆焊材料
北京固本kb998耐磨焊絲。該型號的耐磨焊絲在基體中加入鎳合金，填充了碳化鎢粒子，非常適用高溫工作環境，最高可承受900℃工作溫度，硬度60-63HRC。
二、齒冠、篦板現場堆焊工藝
1、齒冠、篦板堆焊前的準備工作
打開單輥破碎機的觀察門，徹底清除單輥機內的燒結礦和燒結機尾卸礦部位的燒結礦，以確保安全，并使焊工有一個清潔的工作環境。此外，為了使焊工在施焊時，破碎機內通風良好，并排除有害氣體和煙塵，還要準備一臺排氣扇或強力風扇。
2、齒冠、篦板堆焊操作步驟
(1)將需要堆焊的齒冠或篦板用水沖洗干凈，再用鋼絲刷將殘積的礦粉刷干凈。如有發現開裂處，則還需用手提砂輪機將裂紋處徹底打磨，在裂紋處磨出坡口，便于補焊并焊透，防止堆焊后產生新的裂紋，影響準界了貢量。
(2)用棉紗將堆焊部位擦干，不能殘留水分、油污。
(3)在母體嚴重磨損的部位，使用kb998耐磨焊絲進行堆焊。一般在燒結機停機后的修復堆焊，可以由兩位焊工同時堆焊，以縮短停機時間。
將所有磨損面均勻堆焊一層之后，須徹底清理焊渣，再堆焊第二層。用同樣的方法堆焊第三層，無須保證層間溫度。一般情況下，堆焊2-3層后，堆焊金屬的硬度已達到穩定值，已有足夠的耐磨性，滿足使用要求。
水冷式單輥破碎機由于24小時連續高溫工作，其齒冠及蓖板的磨損是不可避免的。
展開 
水冷系統的智能控制
水冷系統的智能控制拓撲和框架結構。
一種水冷系統原理解析
水冷系統在運行過程中，檢測現場環境溫度傳感器1的數值，當環境溫度低于環境溫度設定值時，系統運行在低溫工作狀態，采用常規風一水換熱模式，水泵、電加熱投入工作，電加熱器給水箱中的水加熱，水泵從水箱中抽取液體，液體流經系統，將電子設備散發的熱量帶走。與此同時系統檢測供液溫度傳感器2的數值，當供液溫度高于風機啟動設定值時，則啟動風機，循環液體經過風水換熱后繼續對電子設備進行冷卻降溫；當供液溫度低于風機關閉設定值時，則關閉風機，如此循環。當環境溫度高于環境溫度設定值時，系統運行在高溫工作狀態，冷卻模式采用壓縮制冷方式，冷卻媒介經過第一階段的風水換熱后，繼續流過壓縮機制冷換熱裝置，接著流過電子設備，將其散熱能量帶出。壓縮制冷模式下比較供液溫度與壓縮機啟動和停止的設定值，供液溫度高的時候則開啟壓縮機，低的時候則關閉壓縮機，同時控制器結合控制算法將供液溫度最終控制在目標要求范圍內。
展開 水冷主機產品級開發架構圖
按照四橫五縱進行考慮，四橫：產品級、子系統級、組件級、零部件級；九縱：基本要求、外觀、外形尺寸、用戶感知、功能、性能、環境、可靠性、可生產性）（注意將產品級、子系統級的要求轉化為子系統、組件或零部件級的要求，如上水冷主機產品級框架圖，按照產品功能分解成系統、子系統、組件和零件。
水冷系統的節能智控方案
水冷系統的外冷可以采用多種組合冷卻方案，從而達到節能的效果，另外智能控制是關鍵一環。
