散热结构设计案例

电子电路PCB的散热分析与设计随着科技的不断发展，电子设备已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。

然而，在电子设备运行过程中，由于电路板上的元器件会产生大量的热能，如果散热不良，会导致设备性能下降、可靠性降低甚至出现安全问题。

因此，针对电子电路PCB的散热分析与设计至关重要。

本文将结合实际案例，对电子电路PCB的散热问题进行分析和讨论。

电路板的热阻：热阻是表示热量传递难易程度的物理量，值越小表示热量传递越容易。

电路板的热阻主要包括元器件的热阻和电路板本身的热阻，其中元器件的热阻受到其功耗、结点温度等因素的影响。

自然对流：自然对流是指空气在温度差的作用下产生的流动现象。

在电子设备中，自然对流可将热量从电路板表面传递到周围环境中，从而降低电路板温度。

然而，自然对流的散热效果受到空气流动速度、环境温度等因素的影响。

强迫通风：强迫通风是通过风扇等装置强制空气流动，以增强电子设备的散热能力。

强迫通风的散热效果主要取决于风扇的功率、风量等因素。

选择合适的导热材料：导热材料具有将热量从高温区域传导到低温区域的能力，常用的导热材料包括金属、陶瓷、石墨烯等。

在电路板设计中，应根据元器件的功耗和结点温度等因素，选择合适的导热材料。

提高电路板表面的散热能力：提高电路板表面的散热能力可以有效降低电路板的温度。

常用的方法包括增加电路板表面积、加装散热片、使用热管等。

合理安排元器件的布局：元器件的布局对电路板的散热效果有着重要影响。

在布局时，应尽量将高功耗元器件放置在电路板的边缘或中心位置，以方便热量迅速散出。

同时，应避免将高功耗元器件过于集中，以防止局部温度过高。

增强自然对流：自然对流是电路板散热的重要途径之一。

在电路板设计中，应尽量减少对自然对流的阻碍，如避免使用过高的结构、保持电路板表面的平整度等。

可在电路板下方或周围增加通风口或风扇等装置，以增强自然对流的散热效果。

采用强迫通风：强迫通风可以显著提高电子设备的散热能力。

LED照明灯具散热结构优化设计李建雄摘要：随着取出荧光粉量子效率以及芯片封装制造技术的不断提升，从性能与结构上来看，LED取得了不小进步。

如何散热结构的设计成了设计人员重点突破的方向，怎么样降低成本，提高灯具的稳定性成了LED照明突破市场的关键点。

关键词：LED灯具普通照明互通式散热结构引言：LED照明灯具设计较为复杂，涉及内容较多，如光学、机械及电子等，其中散热结构作为最为重要的一部分，在灯具使用过程中，极少部分功率会转换为光，而剩余大部分则会转化为热，如果不能够及时、有效处理热能，会极大影响灯具的使用寿命，且在一定程度上影响发光效率，要对LED照明灯具的散热结构进行优化设计。

1 LED照明灯具优势节能、安全性较高，LED照明灯具的整体光效高，并且在反射时，灯具的损失较低，采用数字调光系统，会使省电效果更加明显。

现阶段，同传统高压钠灯相比，LED照明灯具节电能比其节省60%。

将LED照明灯具与太阳能系统配套使用，会发挥出更大效果的能源利用率；维护成本较低，LED照明灯具不需要频繁更换，一般可以使用10年左右。

与此同时，相比于过去的高压钠灯，LED照明灯具在安装造价、铺设、耗电等方面的成本也低很多，就相应的减少了电缆、变压器及工程费用等，配光容易，LED照明灯具的光源非常靠近自然光，同时，可以人为的对光色进行控制，可以利用配光来满足不同领域照明的具体需求。

还可以控制光色的均匀度，不至于像传统光源一样光色太单调；安全环保，LED照明灯具的光源没有辐射，也不会造成光污染，不会对人体造成伤害，维护简单，方便管理，也不需要经常保养，使用寿命较长，短时间内不需要更换。

2 散热设计思路（1）芯片芯板传热早期的LED灯具由于采用LED灯珠，应用范围不广，单芯片的灯珠由于功率不高，发热量有限，所以对散热的要求不高。

而今当0.5W以上高功率LED成为灯具光源的主流时，高功率带又来了高发热量。

为了尽可能提高芯片的散热性能，研究人员不断在LED的芯片结构和材质上进行了很多改进。

自然散热仿生结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述自然散热是指通过自然的方式将热量从一个物体传递到周围环境的过程。

在自然界中，各种生物和生物体都具备自身的散热机制，以保持体温的平衡或者调节环境温度。

这些自然散热的机制饶有趣味，且在科学研究以及工程应用中具有广泛的意义。

本文将重点讨论自然散热的仿生结构，也就是基于生物体自身散热机制的仿生设计。

通过模仿和借鉴生物体的特点和机理，科学家和工程师们可以设计生物启发的结构和装置，实现高效的散热效果。

文章将首先介绍自然散热的意义，包括体温调节、环境适应等方面。

然后将探讨仿生结构在散热领域的应用，包括仿生散热材料、仿生散热器等。

通过对已有的研究和实验结果的分析，我们将探讨仿生结构在散热领域的潜力和前景。

最后，文章将对本文进行总结，并展望未来对自然散热仿生结构的深入研究方向。

希望通过本文的分析和介绍，能够引起更多科学家和工程师对于自然散热仿生结构的关注和研究，并为今后的科技发展提供一定的参考和借鉴。

1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述自然散热仿生结构的相关内容：1.2.1 研究背景首先，将介绍自然散热与能源消耗之间的关系，以及现代社会对于节能减排的迫切需求。

同时，也会简要介绍目前传统散热技术的局限性和不足，为后续的仿生结构应用做好铺垫。

1.2.2 自然散热的原理在本节中，将深入解析自然散热的原理。

首先，会对自然散热的概念进行定义和界定，明确其所涉及的相关物理原理和工程应用。

然后，将从自然散热的传热机制、热辐射诱导的散热以及环境因素对散热的影响等方面进行详细探讨。

1.2.3 仿生结构的概述此部分将全面介绍仿生结构的基本概念和理论基础。

通过引入仿生学的相关知识，解释仿生结构的起源、发展历程以及其在各领域中的应用。

同时，也将重点阐述仿生结构在散热领域中的优势和潜在应用前景。

1.2.4 自然散热仿生结构的研究现状在本节中，将回顾与自然散热仿生结构相关的研究成果和先进技术。

基于热仿真的模块散热结构设计分析摘要：随着科学技术的不断进步，设备制造迈向小型化方向发展，导致设备内部的热量和热流密度急剧上升，常规的结构设计无法满足产品的散热需求。

为了解决大功率－高功率密度产品的散热问题，本文就热仿真的模块散热结构设计进行简要探讨。

关键词：热仿真；模块散热；结构设计；1物理模型为了准确研究电力汇流排自然对流换热的规律，需要对物理场进行准确建模，并采用CFD（计算流体动力学）仿真的方法对其进行温度场和流场的计算，从而进行综合的热分析。

汇流排多以铝为材料，故本文以铝质汇流排作为研究对象，汇流排的厚度为2mm。

按照现有测试方法，在汇流排两端电极位置分别连接尺寸为200mm×40mm×10mm的铜电极，作为汇流排与导线连接的过渡，以实现良好的接触。

以现有测试箱为参考，在汇流排周围建立尺寸为790mm×500mm×600mm的空气域，计算模型如图1所示。

空气域前方两侧边缘位置各设置两处宽度为10mm的出口，用以模拟测试装置边缘位置的缝隙及壁面少量的热交换，其余外壁面均采用绝热设置。

需要指出的是，本测试系统没有考虑本身的温升及导热等对汇流排产生的影响，仅作为对汇流排本身的温升情况进行测试评估的一种手段，以快速验证汇流排设计的合理性，本文的研究均参照此测试系统进行。

图 1 计算模型2 数值仿真2.1 模型简化数值仿真基于FloEFD软件完成，为节省计算资源，选择内部流动模型，此模型要求必须形成密闭风道，因此将４种散热结构进风口和出风口通过“创建封盖”功能创建实体堵住，后续再通过设置风机和边界条件形成流动的腔体。

2.2 仿真设置４种模型的仿真设置除热管模型不一样，其余冷却条件均一致，具体情况如下。

（1）模型１：内部流动模型；默认流体为空气；固体材料为ＡＬ6061；外壁面为绝热壁面；环境温度为55℃；风机为外部进口风扇，导入图8中的“Ｖ”曲线；边界条件为环境压力开口；热源为2个450Ｗ的面热源；功率放大模块和散热器基板贴合面设置一层厚度为0.1ｍｍ、导热系数为１Ｗ/（ｍ·Ｋ）的接触热阻；初始网格级别为４级，最小间隙尺寸为２ｍｍ。

吹气散热结构设计案例摘要：一、引言二、吹气散热结构的设计原理1.空气流动原理2.散热器结构设计3.风道设计三、吹气散热结构的应用案例1.电子产品散热2.汽车发动机散热3.建筑通风散热四、吹气散热结构的设计要点1.空气入口设计2.风速与温差控制3.材料选择五、结论正文：一、引言随着科技的飞速发展，各种电子设备、发动机等产品的功率不断提高，散热问题成为设计者们关注的重点。

吹气散热结构作为一种有效的散热方式，在众多领域得到了广泛应用。

本文将通过案例分析，探讨吹气散热结构的设计原理、应用案例及设计要点。

二、吹气散热结构的设计原理1.空气流动原理吹气散热结构利用空气流动原理，通过高速气流带走热量，降低设备温度。

空气在流动过程中，热量会从高温物体传递到低温物体，达到散热的目的。

2.散热器结构设计散热器是吹气散热结构的核心部分，其结构设计直接影响到散热效果。

常见的散热器结构包括鳍片式、平板式、空冷式等，设计师可根据实际情况选择适合的产品。

3.风道设计风道设计目的是使气流顺畅通过散热器，提高散热效果。

风道形状、尺寸和弯曲角度等因素都需要仔细考虑。

合理的风道设计可以降低气流阻力，提高散热效率。

三、吹气散热结构的应用案例1.电子产品散热电子产品，如手机、笔记本等，采用吹气散热结构可以有效降低设备温度，提高使用寿命。

如智能手机中的液冷散热技术，通过特殊设计的风道，使气流快速通过主板，带走热量。

2.汽车发动机散热汽车发动机是汽车核心部件，对其散热有极高要求。

吹气散热结构在汽车发动机中的应用可以分为水冷式和空冷式。

水冷式采用散热器和水泵实现循环散热；空冷式则通过风扇和散热器实现空气散热。

3.建筑通风散热在建筑设计中，吹气散热结构也发挥着重要作用。

如设置合理的通风口和风道，利用建筑物内外空气流动实现自然通风，降低室内温度，提高居住舒适度。

四、吹气散热结构的设计要点1.空气入口设计空气入口设计要考虑到气流的稳定性，避免气流紊乱，影响散热效果。

电子产品防水散热结构设计
随着工业产品的不断升级，现在很多工业产品都需要防水及散热，目前国内有很多产品适应于工业产品防水及散热结构设计。

比如：GOEL防水透气膜、GOEL防水透气阀等！
对于机箱需要解决防尘、防潮、防水与散热问题，可以采用GOEL防水透气阀！在国内，各种户外机箱、电信机箱、高铁机箱等都利用GOEL防水透气阀解决防尘、防潮、防水与散热问题。

GOEL防水透气阀具有防水、防尘、防油污，防护等级达到IP68。

耐化学剂、耐高低温、抗老化等，提高产品苛刻环境中的可靠性。

防止结露、结雾，提高产品使用寿命。

微散热及平衡压差。

提高产品的完整性等特性！
同时解决防尘、防潮、防水与散热.
GOEL防水透气膜及防水透气阀产品可以解决工业产品防水及散热结构设计，目前大多数工业产品都有应用哦，如：LED灯具、汽车电机、电池、ECU、传感器、通讯设备、手机、电动理发器、电动剃须刀、电动牙刷、美容电动仪等。

电子产品散热结构设计丁耿林发布时间：2021-09-27T06:56:55.631Z 来源：《基层建设》2021年第18期作者：丁耿林[导读] 随着网络化的发展，数据中心在企业中的应用越来越广泛，由于电子产品在当今社会上迅猛发展深圳市英维克科技股份有限公司广东深圳摘要：随着网络化的发展，数据中心在企业中的应用越来越广泛，由于电子产品在当今社会上迅猛发展，人民生活普遍提高，电子产品在人们眼中已成为不可或缺的东西。

元件的数目和功耗急剧增加，从而导致服务器散热阻抗大、热流密度高、散热性能差，严重影响机柜性能，甚至有热失效现象出现。

针对这种现象，目前市场上一般在服务器中使用多颗风扇进行散热，然后再把服务器安装在机柜中，甚至没有通过计算或仿真便在机柜上再次安装风扇对系统进行散热，但此种方法散热成本高、散热效率低，造成浪费。

首先呢，现代工程技术的日益进步和电子计算机的飞速发展对结构力学学科产生了深远的影响。

结构计算电子化后，许多传统的计算方法本身可能已逐步失去实际应用价值，但其相应的基本概念和基本原理在结构分析中仍具有重要的地位和价值。

大型工程结构在各种复杂因素作用下的分析，要求强化结构力学基本概念的综合运用和概念设计的理念。

实际上，力学基本概念和基本原理在工程中的综合运用能力，则正是当代结构工程领域科技人员所应具备的最重要素质。

关键词：结构力学仿真；热仿真；散热；结构热设计引言科技的进步促使当今的终端电子产品集成度越来越高，随着电子产品性能的迅速提升，产品内电子器件运行时所产生的热量也呈现几何级增长，必须迅速散发到环境中（一般为空气），才能避免因温度过高而烧毁电子器件。

本文探讨一种新型散热结构设计，采用板材冲压成型，与发热芯片相接触，使热量通过冲压成型的散热片传导至外部，从而降低产品的工作温度。

一、为什么要进行散热设计在调试或维修电路的时候，我们经常会提到两个词“xx烧了/坏了”，这个其实是有可能有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热xx不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。

模块化功率单元散热结构的设计邢新波王江涛刘宏王磊上海电气输配电集团上海200042摘要：介绍了模块化功率单元结构设计的作用，进而对模块化功率单元的散热结构进行了设计。

在设计中.对热量损耗进行了计算，对散热风机和散热器进行了选型.并进行了仿真分析。

关键词：功率单元；散热；结构；设计中图分类号：TN305.94文献标志码：A文章编号：1674-540X(2021)01-025-04Abstract:The role of modular-type power unit structure design was introduced,and then the heat dissipation structure of the modular-type power unit was designed.In the design,the heat loss was calculated,the cooling fan and the radiator were selected,and simulation analysis was performed.Keywords:Power Unit；Heat Dissipation;Structure;Design1设计背景随着电力电子技术和市场经济的快速发展，电力电子产品的设计趋向于个性化.用户群体对产品提出的要求越来越高，包括体积小、质量轻、容量大、可扩容、外观简洁大方、性能稳定优良、便于安装维修等。

同等功率单元向体积小型化发展的同时.防护等级要求越来越高，对功率单元的整体散热设计提出了更高的要求。

笔者针对综合电能质量系列化产品，设计了模块化功率单元的散热结构.将控制系统与易发热器件分层布局，并将易发热器件设置在独立的散热风腔体内.提高了模块化功率单元的功率密度。

2模块化概述所谓模块化，指对一个整体的生产线或机械设备进行拆分，以求在不同情况下通过不同的组合达到不同的效果。

风冷散热的设计及计算风冷散热原理：散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。

散热片材料的比较：现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。

学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。

但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。

使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。

因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。

不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。

风扇：单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。

从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。

假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。

挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。

风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。

要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。

转速越快，风就越强，简单看功率的大小。

轴承：市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。

但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。

通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。

同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中，滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转。

多种散热方式的控制器结构设计及实现散热方式有很多种，包括自然散热、风冷散热、液冷散热、热管散热、半导体制冷等。

对于散热方式的控制器结构设计及实现，需要根据具体的应用场景和散热需求来进行。

以下是一个基于自然散热和风冷散热的控制器结构设计及实现的示例：1. 结构设计控制器主要由控制电路板、散热器、风扇、温度传感器等组成。

控制电路板是整个控制器的核心，它负责接收和处理温度传感器采集的温度数据，并根据温度数据来调节风扇的转速。

散热器是用来散发热量的部件，它通常由铝合金或铜等导热性能好的材料制成。

风扇是用来将空气吹向散热器的部件，它通常由塑料或金属等材料制成。

温度传感器是用来采集温度数据的部件，它通常由热敏电阻或热电偶等传感器元件组成。

控制电路板通过温度传感器采集散热器的温度数据，并根据温度数据来调节风扇的转速。

当散热器的温度超过一定阈值时，控制电路板会通过调节风扇的转速来降低散热器的温度。

同时，控制电路板还会将当前散热器的温度和风扇的转速显示在显示屏上，方便用户查看。

2. 实现方式控制电路板可以采用微控制器或单片机等集成电路芯片来实现。

微控制器或单片机通过读取温度传感器的数据，根据预设的温度阈值来调节风扇的转速。

具体实现方式可以通过软件编程来实现，例如使用C语言或汇编语言等编程语言编写控制程序。

温度传感器可以采用常见的热敏电阻或热电偶等传感器元件来实现。

传感器元件将采集到的温度数据转换为电信号，然后通过控制电路板上的AD转换器将电信号转换为数字信号，供微控制器或单片机处理。

散热器可以采用铝合金或铜等导热性能好的材料制成，并根据具体的应用场景和散热需求来进行设计和优化。

风扇可以采用塑料或金属等材料制成，并根据散热器的尺寸和散热需求来选择合适的风扇型号和规格。

以上是一个基于自然散热和风冷散热的控制器结构设计及实现的示例，具体的实现方式还需要根据具体的应用场景和散热需求来进行设计和优化。

风冷散热的设计及计算风冷散热原理：散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。

散热片材料的比较：现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。

学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。

但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。

使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。

因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。

不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。

风扇：单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。

从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。

假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。

挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。

风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。

要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。

转速越快，风就越强，简单看功率的大小。

轴承：市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。

但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。

通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。

同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中，滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转。

基于I c e pa k 的某电子设备散热设计苏志强(中国电子科技集团公司第二十研究所,陕西西安710068)摘要:根据设备安装空间约束要求,并充分考虑减重及环境适应性,提出一种结构紧凑型的小型化端机设计方案,通过初步计算选择合理的散热方式,然后利用I c e p a k 实现该电子设备的热仿真分析,以验证散热方式及结构设计的合理性,从而降低了循环次数,提高了产品结构设计效率,并为其他设备散热设计提供了参考㊂关键词:电子设备;热设计;I c e pa k 软件;结构设计中图分类号:T P 319;T N 03 文献标识码:B 文章编号:C N 32-1413(2020)03-0126-03D O I :10.16426/j .c n k i .jc d z d k .2020.03.029T h e r m a l D e s i g n o f A C e r t a i n E l e c t r o n i c E q u i p m e n t B a s e d o n I c e pa k S U Z h i -q i a n g(T h e 20t h r e s e a r c h i n s t i t u t e o f C E T C ,X i a n 710068,C h i n a)A b s t r a c t :A c c o r d i n g t o t h e c o n s t r a i n t r e q u i r e m e n t s o f e q u i p m e n t i n s t a l l a t i o n s p a c e ,a n d f u l l yc o n s ide r i n g t h e w e i g h t r e d u c t i o n a n d e n v i r o n m e n t a l a d a p t a b i l i t y ,t h i s p a p e r p r o p o s e s a c o m pa c t m i n i a t u r i z e d t e r m i n a l d e s i g n s c h e m e ,s e l e c t s a r e a s o n ab l ec o o l i n g m ode t h r o u g h p r e l i m i n a r y c a l c u l a t i o n ,a n d t h e n r e a l i z e s t h e t h e r m a l s i m u l a t i o n a n a l y s i s of t h e e l e c t r o n i c e q u i p m e n t t h r o u gh I c e p a k t o v e r i f y t h e r a t i o n a l i t y o f h e a t -d i s s i p a t i n g m o d e a n d s t r u c t u r e d e s i g n ,t h e r e b y re d u c e s t h e c y c l e n u m b e r ,i m p r o v e s t h e ef f i c i e n c y o f p r o d u c t s t r u c t u r e d e s i gn ,a n d p r o v i d e s t h e r e f e r e n c e f o r t h e t h e r m a l d e s i g n o f o t h e r e q u i p m e n t s .K e y wo r d s :e l e c t r o n i c e q u i p m e n t ;t h e r m a l d e s i g n ;I c e p a k s o f t w a r e ;s t r u c t u r a l d e s i g n 收稿日期:202001010 引 言随着大规模集成电路的不断发展,电子元器件物理极限不断被打破,电子设备小型化成为发展趋势,随之而来的是设备的热流密度越来越高,而温度过高会导致电子元器件功能失效,据统计有超过一半的故障是由热引发的,并且故障率会随温度升高成指数式增长[1-3]㊂因此,散热设计已成为电子设备结构设计中不得不考虑的一个重要问题㊂热设计就是通过合理的散热方式保障良好的热环境,以确保电子设备可靠地工作㊂目前常用的热设计方法是借用A N Y S Y I c e pa k 软件对设备的散热能力进行仿真分析,可有效避免传统设计中通过经验预估带来的精度低㊁周期长等缺点,设计人员只需通过建立热仿真模型㊁输入边界条件即可仿真模拟出设备的各部分温度,为后续结构的优化设计提供依据㊂在实际工程设计中,根据总体单位装机尺寸要求需对设备进行小型化设计,小型化必然导致单位面积上的热量增加,因此选用合适的散热结构成为该设备结构设计中的关键环节[4]㊂本文以该小型化设备结构设计为例,详细阐释I c e pa k 在热仿真分析中的具体应用㊂1 电子设备热分析计算1.1 设备组成受输入设备安装空间约束,并充分考虑减重及热环境要求,设计了一种结构紧凑型的小型化端机,如图1所示㊂该设备外形尺寸为宽ˑ高ˑ深=110mmˑ194mmˑ270mm ,主要由射频模块和数字模块两部分组成,两部分采用拼装式结构组合为一体化端机㊂机身整体采用5A 06材料,并采用密封结构以提高端机的环境适应性㊂设备内部电路板利用螺钉固定在侧壁上,并将电路板上主要发热器2020年6月舰船电子对抗J u n .2020第43卷第3期S H I P B O A R D E L E C T R O N I C C O U N T E R M E A S U R EV o l .43N o .3件贴在侧壁上㊂图1 设备的组成结构示意图1.2 热设计要求已知该设备的总热耗为65.5W ,计算设备的表面热流密度约为0.032W /c m 2㊂设备内部元器件许用结温需要控制在110ħ以内㊂因此,为保证设备在+45ħ环境温度下正常工作,最大允许温升为65ħ㊂按图2所示的热流密度㊁温升选择冷却方法可初步确定该设备采用自然冷却的散热方式㊂通过 元器件ң导热硅胶ң冷板(箱壁)ң周围环境 这条散热途径有效地将元器件产生的热量传至外部环境㊂图2 按热流密度㊁温升选择冷却方法[5]自然散热一般包括传导㊁对流和辐射3种热量交换方式[6]㊂为增强该设备的自然散热能力,从以下几个方面进行优化设计:(1)尽可能降低传热路径上各环节热阻,形成一条低热阻通路,如用导热系数高的导热垫;(2)提高壳体向外传热能力,包括提高壳体外表面的黑度以增强辐射效率,在壳体两侧增加散热齿以增大散热面积等㊂下面可通过I c e p a k 热分析软件来验证散热方式及结构设计的合理性㊂2 基于I c e pa k 的散热仿真热仿真的目的是在设备工作的环境温度下,根据设定的环控条件,通过仿真软件迭代计算,确定各模块的最高温度是否超过元器件温度许用值㊂主要仿真步骤如图3所示㊂图3 基于I c e pa k 的热仿真流程2.1 热仿真首先通过U G 平台进行设备三维模型的建立,利用I c e p a k 热仿真软件依次实现模型的网格划分㊁参数设置㊁计算㊁求解㊂为了提高计算速率,将模型导入I c e p a k 之后需要对设备的U G 模型进行简化处理,去除所有螺钉孔㊁倒角㊁圆角,保证设备各部分表面光滑平齐,去掉尺寸较小的孔㊁凸台㊁圆角;删除所有与热分析无关的连接件(如螺钉㊁连接器㊁电缆等),保留主要散热部件,建立如图4所示的热仿真模型㊂图4 热仿真模型设备壳体材料设定为A l ,印制板采用F R 4,其余器件㊁芯片等根据实际情况赋予相应材料参数㊂网格划分采用M e s h e r -H D 六面体占优网格,网格单元数为285168㊂通过网格质量检验,完成单元网格划分,设定初始工况参数如表1所示㊂2.2 仿真结果分析经过软件迭代计算,得出设备在不同条件下的温度云图㊂在环境温度为25ħ条件下的仿真结果如图5和图6所示,增加散热齿可降低6.2ħ温升,从而验证了外表面增加散热齿有利于设备散热㊂在721第3期苏志强:基于I c e p a k 的某电子设备散热设计表1仿真参数设置网格总数量285168重力方向Y轴方向是否考虑辐射是空气气流状态紊流迭代次数(最大)100环境条件/边界条件/初始条件环境条件环境状态环境空气压力1.01ˑ105P a环境空气流速0常规状态环境温度45ħ条件下的温度云图如图7所示,设备最高温度为106.9ħ,满足元器件耐温要求,表明产品结构设计合理,热功耗可以有效散到周围环境中,能够满足系统的环境适应性要求㊂图5仿真结果云图(无散热齿,环境温度25ħ)图6仿真结果云图(有散热齿,环境温度25ħ)图7仿真结果云图(环境温度45ħ)3结束语本文阐述了某电子设备散热设计过程,通过A N S Y S I c e p a k热分析平台实现了电子设备的热仿真分析,以验证初期通过经验公式选择的散热方式的合理性,从而减少了设计到生产㊁再设计再生产循环,缩短了产品的研发周期,为其他电子设备结构设计提供参考㊂参考文献[1]李忠,潘军,韩磊,等.基于I c e p a k的火炮驱动器热分析[J].电子机械工程,2019,35(4):3943. [2]顾林卫.热控制技术的新进展[J].船舰电子对抗,2007,30(4):108110.[3]王连坡.结构设计中的热控制技术[J].电子机械工程,2009,25(6):1113.[4]邱成悌,赵惇殳,蒋全兴.电子设备结构设计原理[M].南京:东南大学出版社,2001.[5]赵惇殳.电子设备热设计[M].北京:电子工业出版社,2009.[6]刘恒,张学新,陈正江.基于I c e p a k的通信电子设备热设计及优化[J].通信技术,2014,47(9):11041108.(上接第114页)[7]张海洋.叶片砂带磨削机器人轨迹规划与离线编程[D].武汉:华中科技大学,2014.[8] X I A O X,L I Y,T A N G H.K i n e m a t i c s a n d i n t e r a c t i v es i m u l a t i o n s y s t e m m o d e l i n g f o r r o b o t m a n i p u l a t o r s[C]//I E E E I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n I n f o r m a t i o na n d A u t o m a t i o n.Y i n c h u a n,C h i n a,2014:11771182.[9] S O S A M D,L U G O G E,A R I A S M M,e t a l.A D AM S-MA T L A B c o-s i m u l a t i o n f o r k i n e m a t i c s,d y n a m i c s,a n dc o n t r o l o f t h e S t e w a r t-G o u g h p l a t f o r m[J].I n t e r n a t i o n-a l J o u r n a l o f A d v a n c e d R ob o t ic s S y s t e m s,2017,14(4):110.[10]唐涛宇.机器人离线编程系统的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013.[11]熊有伦.机器人技术基础[M].武汉:华中科技大学出版社,1996.[12]张政.工业机器人离线编程系统研究[D].杭州:浙江大学,2016.[13]X I O N G G,D I N G Y,Z H U L M.A f e e d-d i r e c t i o n s t i f f n e s sb a s e d t r a j ec t o r y o p t i m i z a t i o n m e t h od f o r a m i l l i n g r o b o t[C]//I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n I n t e l l i g e n t R o b o t i c sa n d A p p l i c a t i o n s.W u h a n,C h i n a,2017:184195.[14]N A G A T A F,O K A D A Y,K U S A N O T,e t a l.R e v e r s ea n d f o r w a r d p o s t p r o c e s s o r s f o r a r ob o t m ac h i n i n gs y s t e m[C]//I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n I n t e l l i g e n t R o b o t i c s a n d A p p l i c a t i o n s.W u h a n,C h i n a,2017:7078.821舰船电子对抗第43卷。

某高效散热冷板的结构设计与优化李健;赵如意;张恒;葛鹰【摘要】针对某电子设备出现的局部热流密度过高问题,提出了一种S型流道与翅片散热模块相结合的设计.利用ICEPAK仿真软件,分别对形状为矩形、梯形和三角形这三种内嵌翅片的S型流道进行热分析.同时,通过实验验证三种冷板的散热效果.研究显示:实验结果与仿真结果基本一致;翅片散热模块能明显改善冷板的散热性能;三角形翅片的散热效果最好,但在冷板表面均温性和流阻方面,梯形翅片的方案更优于其它两种翅片.在满足此次冷板热设计要求的前提下,综合分析比较,最终选择梯形翅片的S型流道结构.%The S-shaped flow channel combined with fin was introduced to cool the electronic equipment with the problem of high heat flux in local area. ICEPAK simulation software was used for thermal analysis on three kinds of embedded-fin cooling plates whose cross sections were rectangle,trapezium and triangle. At the same time, experiments were conducted on the three kinds of plates to test the cooling properties of them,which showed that the experimental conclusions agree with the simulation results.The fin heat dissipation module was proved a better performance on heat transfer of cooling plate. Among the three groups,triangle fin performed the best; compared the other two fins, trapezium fin showed much superiority in surface temperature and flow resistance.In meeting the requirements of the cooling plate thermal design,the trapezium fin was chosen as the S-shaped flow channel structure after comprehensive analysis and comparison.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P55-57,61)【关键词】冷板;散热性能;电子设备;优化设计;翅片;仿真分析【作者】李健;赵如意;张恒;葛鹰【作者单位】常州大学机械工程学院,江苏常州 213164;常州大学机械工程学院,江苏常州 213164;常州大学机械工程学院,江苏常州 213164;常州大学机械工程学院,江苏常州 213164【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言随着集成电路的发展，电子产品及电子设备中的一些器件热流密度越来越大，给散热技术提出了越来越高的要求[1]。

一种简单的T/R组件散热结构设计作者：代仕平，史浩来源：《科技资讯》 2015年第8期代仕平史浩（中国兵器装备集团成都火控技术中心四川成都 611731）摘要：T/R组件是相控阵雷达天线的重要组成部分，在相控阵雷达中，T/R组件不仅数量多，发热量大，而且价格昂贵，对工作环境要求高。

T/R组件的热设计就是要求散热结构能够满足T/R组件在环境温度下安全可靠的工作，在热设计中通常用的散热方式有自然冷却、风冷和液冷。

其中风冷具有较高的散热效率且成本较低，因此是T/R组件散热设计优先选择的手段，该文设计了一种简单的T/R组件风冷系统，将T/R组件与电源安装在同一个插箱内，共用进出风风道，结构简单，成本低，效果好。

关键词：相控阵 T/R组件散热风冷热分析中图分类号：TN959 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0083-02Design of Heat Dissipating Structure of T/R ComponentDAI Shiping SHI HaoChengdu Fire-control Technology Center of China South Industries Group Corporatio Chengdu， Sichuan Province， 611731 ChinaAbstract：T/R module is an important part of phased array radar antenna， In phased array radar.the T/R component requests not only quantity， high quantity of heat， but also high cost， high requirement of work environment. The thermaldesign of T/R component is able to meet the T/R components in the ambient temperature safe working requirements of heat dissipation structure， cooling modeis usually used in the thermal design of the natural cooling， air cooling andliquid cooling. The air cooling has high cooling efficiency and low cost， so it is the design of assembly of radiating T/R preferred method， This paper describes the design of a simple T/R component cooling system， the T/R component and the power supply are arranged in the same insert box， common import and air， has the advantages of simple structure， low cost， good effect.Keywords：Phased array；The heat dissipation of T/R component；Air cooling；Heat analysis①作者简介：代仕平（1956—），男，重庆市人，中专，工程师，主要从事雷达总体结构设计工作。

无刷电机高效散热结构设计摘要：无刷电机是现在市场上常用的一种电机，相比较有刷电机，无刷电机具有噪音小，免维护，耗电少，寿命长等诸多优点而被广泛使用。

但是，在使用过程中无刷电机将不可避免地产生大量热量，可能会影响无刷电机的正常运行。

刷电机的散热问题是需要考虑的重要因素，合理的散热设计和优化可以提高电机的性能和寿命，保证电机的安全运行。

因此，现有必要提供一种高效散热的无刷电机。

无该无刷电机能自动且高效地将自身内部的热量散发出去，同时，还能避免外界的杂质进入电机内，影响电机的正常运转。

关键词：无刷电机；散热；结构设计；前言无刷电机，也称为电子换向电机，是一种使用电子控制器来控制转子旋转的电机。

无刷电机是现代电机技术的重要组成部分，具有许多优点，但也存在一些缺点。

随着技术的不断发展和进步，无刷电机的应用范围将会不断扩大，成为未来电机市场的主流产品之一。

它与传统的有刷电机相比，具有更高的效率、更长的使用寿命和更低的噪音。

无刷电机的核心部件是转子和定子。

转子通常由永磁体组成，而定子上则有一组电磁线圈。

在工作时，电子控制器会根据转子的位置和速度来控制电磁线圈的通断，从而实现转子的旋转。

由于无刷电机不需要使用传统有刷电机中的碳刷来实现换向，因此无刷电机不会产生刷火和电火花，减少了电机的损耗和噪音。

无刷电机在使用的过程中通常会面临发热的问题，尤其是无刷电机中的控制器和定子会产生大量的热量，如果热量无法及时散发出去，会导致无刷电机内部温度升高，影响无刷电机的正常运行。

然而目前，对无刷电机的散热最常用的办法是风冷。

譬如通过在机壳外部添加扇叶来加快机壳表面空气的流动，从而将机壳上的热量传递到空气中去。

但是这种散热方式存在的弊端在于效率较低，因为机壳内部的热量需要先传导至机壳，再传导至空气当中去，而传导效率过低致使散热效果不够理想。

另一种方式也同样采用扇叶，与前一种不同的是，扇叶位于机壳内，同时在机壳上开设通孔，扇叶产生空气流动，将热量随着风一起从通孔中散发出去。