一种用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置

本发明涉及脉冲线圈冷却领域，特别涉及一种用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置。

背景技术：

1、由于内阻的存在，脉冲电源放电时有一部分能量将转换成热量分布在大功率元件中，在负载短路的放电工况下存储电能会几乎全部被转化为电源的内部热量。由于放电时间很短，且大功率元件大都采用绝缘密封结构，不利于散热，重频连发工作将使得热量在电源内部快速累积，元件内部温度会急剧升高，进而发生绝缘过热损伤，出现电热击穿故障。脉冲电源小型化程度越高，结构越紧凑，发热问题就越突出。通过对电磁线圈外部强制风冷散热，但电磁线圈的散热效果较差，而相较于风冷技术，液冷技术具有高冷却效率，运行稳定，低能耗等特点。根据实际工程需求，液冷技术包括微通道换热器、喷雾冷却、喷射冷却等。喷雾冷却流量小但散热效率高，成为目前液冷技术应用的主要研究方向。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，包括进出液管段、工质泵、储液罐和喷雾冷却模块，所述喷雾冷却模块包括喷雾腔体、喷雾阵列、电磁线圈、集液槽；喷雾腔体中设有电磁线圈，所述喷雾腔体与壳体之间空隙为进液槽，进液槽为楔形结构，进液槽内壁与壳体固定；进液槽内侧设有等距离分布的喷嘴阵列，喷嘴阵列竖直焊接于进液槽；所述壳体侧壁一端接有进液管段，进液管段与壳体顶端连接；所述壳体一端接有集液槽，集液槽固定于壳体底部；集液槽侧壁一端接有出液管段，出液管段连接制冷装置；所述进液管段上安装流量阀与流量表；所述进液管段与储液罐、工质泵连接；壳体两端中部各开一孔，用于电磁线圈两端进出连接；所述真空泵抽气管道与壳体顶部密封连接，并在真空泵抽气管道上安装压力表。

3、本发明的有益效果为：相比传统冷却技术，采用喷雾冷却装置对电磁线圈外表面进行冷却，通过喷嘴将工质雾化成细小的液滴在加热表面进行换热并带走热量；所述进液槽的形状保证了保证冷却工质在通道内具有良好的流量均匀性，以保障高效换热；所述冷却工质进一步增强换热；所述喷嘴阵列上喷嘴雾化保证了换热的均匀性。本发明壳体上包括真空抽气管、集液槽，真空抽气管保证喷雾腔体内的真空环境，喷雾腔体内冷却工质沸点降低，使冷却工质处于两相区，换热能力明显增强；所述进液槽的坡度保证冷却工质流动并导流汇聚至集液槽内，所述集液槽与出液管段连接并且引导冷却工质流出。

技术特征：

1.一种用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，其特征在于，包括进出液管段、工质泵(10)、储液罐(11)和喷雾冷却模块，所述喷雾冷却模块包括喷雾腔体(12)、喷雾阵列(7)、电磁线圈(8)、集液槽(4)；喷雾腔体(12)中设有电磁线圈(8)，所述喷雾腔体(12)与壳体(1)之间空隙为进液槽(6)，进液槽(6)为楔形结构，进液槽(6)内壁与壳体(1)固定；进液槽(6)内侧设有等距离分布的喷嘴阵列(7)，喷嘴阵列(7)竖直焊接于进液槽(6)；所述壳体(1)侧壁一端接有进液管段(2)，进液管段(2)与壳体(1)顶端连接；所述壳体(1)一端接有集液槽(4)，集液槽(4)固定于壳体(1)底部；集液槽(4)侧壁一端接有出液管段(5)，出液管段(5)连接制冷装置；所述进液管段(2)上安装流量阀(14)与流量表(13)；所述进液管段(2)与储液罐(11)、工质泵(10)连接；壳体(1)两端中部各开一孔，用于电磁线圈(8)两端进出连接；所述真空泵抽气管道(15)与壳体(1)顶部密封连接，并在真空泵抽气管道(15)上安装压力表(16)。

2.如权利要求1所述的用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，其特征在于，所述进液管段(2)与工质泵(10)连接处采用密封橡胶封圈。

3.如权利要求1所述的用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，其特征在于，所述进液管段(2)与工质泵(10)使用软接头连接。

4.如权利要求1所述的用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，其特征在于，所述进出液管段为无缝耐腐蚀材质。

5.如权利要求1所述的用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，其特征在于，所述进出液管段、集液槽(4)、储液罐(11)、壳体(1)均有保温措施。

6.如权利要求1所述的用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，其特征在于，所述喷嘴阵列(7)呈环形分布布置多个喷嘴，喷嘴均朝向电磁线圈(8)，保障喷雾液滴均匀覆盖电磁线圈表面。

7.如权利要求1所述的用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，其特征在于，所述壳体(1)两端为圆弧形结构。

8.如权利要求1所述的用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，其特征在于，所述进液槽(6)内壁与壳体(1)焊接固定，进液槽(6)由楔形与圆柱组成。

9.如权利要求1所述的用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，其特征在于，冷却工质绝缘，冷却工质为纳米流体、醇类液体、可溶性盐液、含表面活性剂液体。

10.如权利要求1所述的用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，其特征在于，所述进液管段(2)与壳体(1)一端垂直密封连接，出液管段(5)与集液槽(4)垂直密封连接。

技术总结
本发明公开了一种用于电磁线圈冷却的喷雾冷却装置，主要包括壳体、集液槽、进液槽、喷嘴阵列、电磁线圈、工质泵、储液罐、喷雾腔体等部件，本发明采用喷雾冷却装置对电磁线圈外表面进行冷却，通过喷嘴将工质雾化成细小的液滴在加热表面进行换热并带走热量；所述进液槽的形状保证了保证冷却工质在通道内具有良好的流量均匀性，以保障高效换热；所述喷嘴阵列上喷嘴雾化保证了换热的均匀性，利用喷雾冷却对高热流密度的电磁线圈进行热管理，从而保证环氧树脂与电磁线群的使用寿命。本发明解决了电磁线圈局部热流密度较大的问题，为后续电磁线圈冷却提供了基础。

技术研发人员：王章飞,陈坤,程建杰
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16