一种基于相变材料冷却装置的制作方法

本发明涉及飞行器环境控制技术领域，特别是涉及一种基于相变材料冷却装置。

背景技术：

随着航空航天技术的迅猛发展，飞行器内部电子器件的热流密度不断增大，强迫对流或液冷等常规手段已逐渐无法满足电子器件的散热需求，使得电子器件的热设计面临新的挑战。相变材料含有相变潜热，在熔化过程中可以吸收大量热量。利用相变材料制成的散热装置具有体积小、重量轻、安全稳定、过程可逆、无运动部件等显著优点，尤其适用于短时高功率电子器件的散热，近年来在航空航天领域的应用发展十分迅速。

然而，相变材料的导热系数普遍偏低，为提高其散热效能，通常需要与导热金属翅片复合，通过金属翅片快速的将电子器件的热量传送至相变材料，使相变材料熔化，对于底部为电子器件的相变材料散热装置，熔化后的液体相变材料内存在自然对流现象，这对于相变材料的熔化起到强化作用。由上述技术方案可知，使熔化后的液体相变材料内存在自然对流现象，必定在有重力的环境下进行。即在常重力环境下，相变材料散热装置进一步的通过金属翅片起到了强化散热效果。但是在微重力环境下，自然对流现象极其微弱，强化作用几乎消失，起不到强化散热的效果。即相变材料散热装置在微重力环境下不能满足电子器件散热需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于相变材料冷却装置，解决现有技术中在微重力环境下对电子器件散热效能低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于相变材料冷却装置，包括壳体、相变材料、可形变铁磁性翅片、温度检测模块、电磁模块和控制器；

所述可形变铁磁性翅片和所述温度检测模块设置于所述壳体内部；所述可形变铁磁性翅片第一端固定于所述壳体的底面；所述温度检测模块固定于所述壳体的侧面，且所述温度检测模块的设置高度大于或等于所述可形变铁磁性翅片的高度；所述温度检测模块用于检测所述相变材料的温度；所述相变材料填充于所述壳体的内部，且所述可形变铁磁性翅片和所述温度检测模块嵌于所述相变材料内部；

所述电磁模块固定于所述壳体的外部，且所述电磁模块产生电磁场的方向垂直于所述可形变铁磁性翅片的片面；

所述控制器的输入端与所述温度检测模块连接，所述控制器的输出端与所述电磁模块连接；所述控制器用于根据所述相变材料的温度控制所述电磁模块的导通与断开。

可选的，还包括可形变挡板；

所述可形变挡板设置于所述壳体内部，所述可形变挡板将所述壳体内部划分为第一封闭空间和第二封闭空间；所述第一封闭空间填充所述相变材料，所述第二封闭空间填充空气。

可选的，所述可形变铁磁性翅片的个数为多个。

可选的，所述可形变铁磁性翅片为可形变铁翅片、可形变钴翅片、可形变镍翅片或可形变钆翅片。

可选的，所述温度检测模块包括：多个热电阻；各所述热电阻分别固定于所述壳体的多个侧面。

可选的，所述电磁模块具体包括：电源、继电器以及电磁铁；

所述电源、继电器以及电磁铁串联构成封闭电路；且所述继电器与所述控制器的输出端连接。

可选的，所述电磁模块的个数为多个；各所述电磁模块均固定于所述壳体的外部，且所述电磁模块产生电磁场的方向均垂直于所述可形变铁磁性翅片的片面。

可选的，所述壳体的底面与待冷却热源设备的上表面接触，用于对所述待冷却热源设备进行散热冷却。

可选的，还包括：绝热板；所述绝热板与所述待冷却热源设备的下表面接触。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置，所述冷却装置通过在相变材料中设置可形变铁磁性翅片；并且通过温度检测模块实时检测可形变铁磁性翅片处的相变材料的温度，控制器根据相变材料的温度控制电磁模块周期性的通断，当电磁模块接通后，会产生磁场，产生的磁场会使可形变铁磁性翅片发生形变；当电磁模块断开后，变形后的可形变铁磁性翅片开始震荡，推动液态的相变材料发生强迫对流。即相变材料在可形变铁磁性翅片的强化导热和激励震荡强迫对流的双重作用下熔化速度显著加快，提高了在微重力环境下对电子器件散热效能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置结构示意图；

图2为本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置中电磁模块结构示意图；

图3为本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置中可形变铁磁性翅片第一方向形变状态示意图；

图4为本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置中可形变铁磁性翅片第二方向形变状态示意图。

标号说明：1-壳体，2-可形变挡板，3-空气，4-相变材料，5-第一热电阻，66-第二热电阻，7-可形变铁磁性翅片，8-第一电磁模块，9-第二电磁模块，10-热源设备，11-绝热板，12-电源，13-继电器，14-指示灯，15-电磁铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于相变材料冷却装置，解决现有技术中在微重力环境下对电子器件散热效能低的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置结构示意图，如图1所示，一种基于相变材料冷却装置，包括壳体1、相变材料4、可形变铁磁性翅片7、温度检测模块、电磁模块和控制器。

所述可形变铁磁性翅片7和所述温度检测模块设置于所述壳体1内部；所述可形变铁磁性翅片7第一端固定于所述壳体1的底面；所述温度检测模块固定于所述壳体1的侧面，且所述温度检测模块的设置高度大于或等于所述可形变铁磁性翅片7的高度；所述温度检测模块用于检测所述相变材料4的温度；所述相变材料4填充于所述壳体1的内部，使得所述可形变铁磁性翅片7和所述温度检测模块嵌于所述相变材料4内部。

所述电磁模块固定于所述壳体1的外部，且所述电磁模块产生电磁场的方向垂直于所述可形变铁磁性翅片7的片面。

所述控制器的输入端与所述温度检测模块连接，所述控制器的输出端与所述电磁模块连接；所述控制器用于根据所述相变材料4的温度控制所述电磁模块的导通与断开。

在具体的实施例中，为了保证所述的一种基于相变材料冷却装置结构的稳定并提高基于相变材料冷却装置的使用寿命，本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置还包括可形变挡板2。

所述可形变挡板2设置于所述壳体1内部，所述可形变挡板2将所述壳体1内部划分为第一封闭空间和第二封闭空间；所述第一封闭空间填充所述相变材料4，所述第二封闭空间填充空气3。

具体的，当所述相变材料4有固态变为液态后，体积变大，造成所述第一封闭空间压力增大，进而挤压所述可形变挡板2，使所述可形变挡板2发生形变，减小所述第一封闭空间的压力。

为了提高所述的一种基于相变材料冷却装置的散热性能，所述可形变铁磁性翅片7的个数为多个。各所述可形变铁磁性翅片7均匀的固定在所述壳体1的底面。

进一步的，所述可形变铁磁性翅片7为可形变铁翅片、可形变钴翅片、可形变镍翅片或可形变钆翅片。

为了保证所述温度检测模块检测温度的准确性，所述温度检测模块包括：多个热电阻；各所述热电阻分别固定于所述壳体1的多个侧面。

如图1所示，所述温度检测模块包括第一热电阻5和第二热电阻6。

图2为本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置中电磁模块结构示意图，如图2所示，所述电磁模块具体包括：电源12、继电器13以及电磁铁。

所述电源12、继电器13以及电磁铁串联构成封闭电路；且所述继电器13与所述控制器的输出端连接。

为了便于识别所述电磁模块的导通与断开，所述电磁模块还包括指示灯14。

为了使所述相变材料4受所述可形变铁磁性翅片7震荡效果一致，所述电磁模块的个数为多个；各所述电磁模块均固定于所述壳体1的外部，且所述电磁模块产生电磁场的方向均垂直于所述可形变铁磁性翅片7的片面。

在一个实施例中，所述的一种基于相变材料冷却装置设置第一电磁模块8和第二电磁模块9两个电磁模块时，所述的一种基于相变材料冷却装置的工作原理如下：

热源设备10与壳体1底部直接接触，所述热源设备10的热量通过壳体1底部导入所述壳体1内部，一部分直接加热所述相变材料4，另一部分则通过所述可形变铁磁性翅片7加热所述相变材料4。随着相变材料4的熔化，液体逐渐变多，液面逐渐升高。当第一热电阻5和第二热电阻6温度大于熔点时，可判断液面已超出所述可形变铁磁性翅片7的顶端，翅片完全浸没在液体中。此时，所述第一电磁模块8和所述第二电磁模块9中所述继电器13接通，所述指示灯14亮，所述电磁铁产生电磁场。所述可形变铁磁性翅片7受到磁力吸引，发生形变，达到设定形变状态后，断开所述继电器13，指示灯14灭，所述可形变铁磁性翅片7不受磁力作用。随之，形变后的所述可形变铁磁性翅片7开始振荡，推动液体发生强迫对流。所述第一电磁模块8和所述第二电磁模块9交替工作，保证所述可形变铁磁性翅片7两侧的相变材料4熔化速度一致。相变材料4在所述可形变铁磁性翅片7强化导热和激励振荡强迫对流的双重作用下，熔化速度显著加快，冷却系统的散热效果显著提升。

图3为本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置中可形变铁磁性翅片第一方向形变状态示意图和图4为本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置中可形变铁磁性翅片第二方向形变状态示意图，如图3和如图4所示，所述可形变铁磁性翅片7在所述电磁模块产生的电磁场的作用下发生形变。其中，可形变铁磁性翅片第一方向和第二方向为可形变铁磁性翅片在电磁场的作用下摆动方向。

本发明所提供的一种基于相变材料冷却装置中所述壳体1的底面与待冷却热源设备10的上表面接触，用于对所述待冷却热源设备10进行散热冷却。

进一步的，为了阻止所述热源设备10中热量的向下扩散以及加快散热效率，所提供的一种基于相变材料冷却装置还包括：绝热板11；所述绝热板11与所述待冷却热源设备10的下表面接触。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。