उच्च-शक्ति चुंबकीय घटकों के लिए सिरेमिक हीट पाइप शीतलन प्रणाली

सिरेमिक हीट पाइप की संरचना और कार्य सिद्धांत धातु हीट पाइप (जैसे तांबे के पानी के हीट पाइप) के समान हैं। हालाँकि, सिरेमिक हीट पाइप के पाइपों को उच्च तापीय चालकता, गैर-छिद्रपूर्ण सिरेमिक सामग्रियों से सिंटर किया जाता है, और तरल अवशोषित कोर को छिद्रपूर्ण सिरेमिक से निकाल दिया जाता है, जो अंदर काम करने वाले तरल पदार्थ से भरे होते हैं। जब गर्मी को पाइपलाइन के एक छोर (बाष्पीकरणकर्ता) पर लागू किया जाता है, तो पाइपलाइन के अंदर का तरल पदार्थ वाष्पित हो जाएगा, और फिर भाप पाइपलाइन के दूसरे छोर (कंडेनसर) में प्रवाहित होगी, जो आमतौर पर रेडिएटर या शीतलन माध्यम के संपर्क में होता है। . जब भाप ठंडे सिरे तक गर्मी छोड़ती है, तो यह एक तरल में संघनित हो जाती है और झरझरा सिरेमिक सामग्री में केशिका क्रिया के माध्यम से बाष्पीकरणकर्ता अनुभाग में वापस आ जाती है। पाइपलाइन के गर्म सिरे से ठंडे सिरे तक गर्मी को प्रभावी ढंग से स्थानांतरित करने के लिए इस चक्र को दोहराएं।

सबसे शुरुआती सिरेमिक हीट पाइप का पता 1975 में लगाया जा सकता है। शुरुआती सिरेमिक हीट पाइप सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) से बने होते थे और काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में सोडियम का उपयोग किया जाता था। ट्यूब की आंतरिक सतह से जुड़ी टंगस्टन (डब्ल्यू) परत का रासायनिक वाष्प जमाव सोडियम और सिरेमिक दीवार सामग्री के बीच बातचीत को रोक सकता है। इन पाइपों के कार्यों को प्रायोगिक तौर पर 1100 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर सत्यापित किया गया है और इनका उपयोग उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, लेकिन इन्हें बनाना महंगा है।

चार्जिंग स्टेशनों, चार्जिंग बॉक्स और अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर मुख्य रूप से चुंबकीय कोर, वाइंडिंग और निश्चित वाइंडिंग के लिए इन्सुलेशन सामग्री से बने होते हैं। आमतौर पर, आवृत्ति प्रतिक्रिया और चुंबकीय कोर हानि जैसे प्रदर्शन संकेतकों को पूरा करने के लिए चुंबकीय कोर फेराइट जैसी चुंबकीय सामग्री से बने होते हैं। उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर प्रतिरोध जूल गर्मी और एड़ी वर्तमान नुकसान के कारण बड़ी मात्रा में गर्मी उत्पन्न करते हैं, और छोटी मात्रा की उनकी खोज प्रभावी वेंटिलेशन और गर्मी अपव्यय में बाधा डालती है। इसलिए, डिवाइस को ओवरहीटिंग से बचाने और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करने के लिए ट्रांसफार्मर बॉडी और पीसीबी सर्किट बोर्ड के लिए एक प्रभावी गर्मी अपव्यय प्रणाली डिजाइन करना आवश्यक है। इसे विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है, जैसे कि मजबूर वायु शीतलन, तरल शीतलन, या मिश्रित शीतलन योजनाएँ।

इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग स्टेशनों (चार्जिंग बॉक्स) के लिए शीतलन प्रणाली के चयन में, तरल शीतलन प्लेटों के साथ संयुक्त ताप पाइप की मिश्रित शीतलन विधि का उपयोग MOSFETs और चुंबकीय उपकरणों (जैसे प्रेरक और ट्रांसफार्मर) जैसे बिजली उपकरणों को नष्ट करने में मदद के लिए किया जा सकता है। जल्दी गरम करो. पहला समाधान चार्जर हाउसिंग के अंदर वायु परिसंचरण को मजबूर करना है, जबकि एल्यूमीनियम फिन रेडिएटर और हीट पाइप असेंबली के माध्यम से तरल शीतलन प्लेट में गर्मी स्थानांतरित करना है। दूसरा समाधान चुंबकीय घटकों और गर्मी पाइपों को थर्मल प्रवाहकीय एपॉक्सी राल के साथ समाहित करना है, और गर्मी को गर्मी पाइप घटकों के माध्यम से तरल शीतलन प्लेट में स्थानांतरित करना है।

शोध से पता चला है कि दूसरी योजना के ताप पाइप और चुंबकीय घटक पूरी तरह से ताप का आदान-प्रदान कर सकते हैं, बहुत कम थर्मल प्रतिरोध के साथ तरल ठंडा प्लेट में गर्मी स्थानांतरित कर सकते हैं। हालाँकि, पहले समाधान में एल्यूमीनियम फिन रेडिएटर की चुंबकीय घटकों से पूरी तरह से संपर्क करने में असमर्थता के कारण हीट पाइप सीलिंग समाधान की तुलना में कम शीतलन प्रदर्शन होता है।

हालाँकि, वर्तमान शीतलन योजनाओं, जैसे कि एल्युमीनियम फ़िनड हीट सिंक और कॉपर हीट पाइप में मेटल हीट सिंक में काफी मात्रा में एड़ी करंट का नुकसान होता है। चुंबकीय घटकों के कारण होने वाली इन भंवर धारा हानियों का चार्जर के प्रदर्शन और विश्वसनीयता पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है। सिरेमिक एक विद्युत इन्सुलेशन सामग्री है जो करंट उत्पन्न होने से रोकती है और इसलिए एड़ी धाराएं उत्पन्न नहीं करती है, जिससे एड़ी धारा के नुकसान को प्रभावी ढंग से समाप्त किया जा सकता है। वे विशेष रूप से उच्च-आवृत्ति वाले चुंबकीय घटकों, जैसे उच्च-आवृत्ति इंडक्टर्स और ट्रांसफार्मर को ठंडा करने के लिए उपयुक्त हैं।

सिरेमिक हीट पाइप एक शीतलन समाधान प्रदान करते हैं जो उच्च तापमान, लंबे समय तक चलने वाले और उच्च आवृत्ति चुंबकीय इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए कम नुकसान के लिए प्रतिरोधी है। हालाँकि, जटिल विनिर्माण प्रक्रियाओं और अपरिपक्व आपूर्ति श्रृंखलाओं के कारण इसे उच्च लागत के मुद्दों का भी सामना करना पड़ता है। वर्तमान में, डीसी फास्ट चार्जिंग की मांग तेजी से बढ़ रही है, और इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग अनुप्रयोगों में उच्च-शक्ति और उच्च-आवृत्ति चुंबकीय घटकों की गर्मी अपव्यय चुनौती तीव्र हो रही है। यह अनिवार्य रूप से धातु रेडिएटर्स के अपर्याप्त चुंबकीय नुकसान को उजागर करेगा, और एड़ी वर्तमान नुकसान को खत्म करने में सिरेमिक ताप पाइप का लाभ बढ़ाया जाएगा। इसलिए, सिरेमिक हीट पाइप द्वारा प्रस्तुत इन्सुलेशन दो-चरण निष्क्रिय गर्मी लंपटता तकनीक से इलेक्ट्रिक वाहनों में उच्च-शक्ति बिजली इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के थर्मल प्रबंधन के क्षेत्र में नई संभावनाएं खुलने की उम्मीद है।