[发明专利]一种利用磁场和外加电流实现大热流密度器件冷却的装置及方法

说明书

本发明涉及大热流密度器件冷却技术领域，并且公开了一种利用磁场和外加电流实现大热流密度器件冷却的装置及方法，包括发热器件，所述发热器件的顶部安装导热性能好的紫铜，所述紫铜金属的内部设置有导电流体回路。本发明作为一种主动散热技术，相比于传统的利用翅片等延展结构增强自然对流实现冷却的被动散热技术，可以通过调节磁场或者外加电流来灵活调节散热功率，增强散热效果，适用范围更大，可用于高热功率、大热流密度的应用场合；相比于压力泵等驱动方式，通过磁场和电流作用来驱动流体的方式不会产生噪音，流动状态稳定，不会增加额外的流动阻力，并且本发明没有额外的机械运动部件，结构简单，易于安装和维护。

技术领域

本发明属于大热流密度器件冷却技术领域，具体为一种利用磁场和外加电流实现大热流密度器件冷却的装置及方法。

背景技术

高功率、大热流密度器件的散热问题与工程实际息息相关，传统的小型散热功率技术已经发展成熟，本发明拟在提出用于热流密度大，散热要求高的应用场合下的解决方案。本发明作为一种主动散热技术，通过洛伦兹力来驱动流体运动，液态金属流进换热器将热量带给外部环境，采用了发展成熟的翅片延展结构来强化换热器性能，通过风扇等强制散热装置进行冷却，之后回流进入下一循环，以此达到冷却效果。本发明可以通过调节磁场或者外加电流来灵活调节散热功率，适用范围更广，并且没有复杂的机械运动部件，结构简单，易于安装和维护。

现有的热流密度器件冷却存在以下缺陷：

1、采用水等常用换热工质的流动换热的方式均需要压力泵的动力驱动，水等常用换热工质的导热系数比液态金属小，在有空间约束条件下，散热面积较小；

2、采用压力泵驱动流体的散热方式流速不具有随大热流密度器件热功率大小自动调节的能力，压力泵在运行过程中会产生噪音，压力泵进出口处的流动复杂，产生额外流动阻力；

3、通过翅片等延展结构进行对流换热的能力有限，且散热面积收到局部空间的限制，难以进一步增大；

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种利用磁场和外加电流实现大热流密度器件冷却的装置及方法，有效的解决了目前市场上的利用磁场实现大热流密度器件冷却的装置及方法需要压力泵为主动驱动，压力泵占据一定空间，受到空间约束，散热面积较小，并且压力泵在运行时会产生噪音、不具有随大热流密度器件热功率大小自动调节的能力、流动阻力大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用磁场和外加电流实现大热流密度器件冷却的装置及方法，包括发热器件，所述发热器件的顶部安装导热性能好的紫铜，所述紫铜金属的内部设置有导电流体回路，所述导电流体回路的左端设置有磁场覆盖区和电极材料，所述紫铜金属的顶部安装有散热风扇，所述导电流体回路的另一端外部安装有翅片延展结构。

优选的，所述紫铜金属的材质为紫铜块。

优选的，所述导电流体回路包括导电流体和液态金属或导电流体和导电金属粉末。

优选的，所述导电流体为镓、镓基合金、汞、钾钠合金、盐溶液或金属粉末等。

优选的，所述磁场覆盖区采用电磁场或永磁铁实现。

优选的，所述电极材料为紫铜或铝合金中的一种。

优选的，所述散热风扇为电驱动的强制对流型散热机构。

优选的，所述翅片延展结构为铝合金、铜质或合金铜制薄片。

一种利用磁场实现大热流密度器件冷却的方法，包括以下步骤：

S1、将电极材料与外接电源接通后，在磁场覆盖区电流与磁场相互作用产生电磁力(洛伦兹力)，驱动导电流体在循环回路中流动；