本文对大功率可控硅风冷散热器的传热过程进行了分析研究。根据实验观测的资料，提出了传热的物理模型和相应的数学模型，拟定了传热强化的设计计算方法。根据这个方法，设计、研究出多种强化大功率可控硅风冷散热器的新结构型式，并在工业上得到了实际应用。
### 大功率可控硅风冷散热器强化传热的设计方法
#### 一、引言
在1979年的这篇论文中，作者针对大功率可控硅风冷散热器的传热过程进行了深入的研究与分析。文章首先介绍了可控硅器件的工作原理及其在工业中的重要性，然后着重探讨了如何通过优化散热器的设计来提高其传热效率，从而确保可控硅器件在高负载条件下的稳定运行。
#### 二、可控硅器件简介
可控硅（Thyristor）是一种广泛应用于电力电子领域的半导体器件，具有控制开关和整流功能。在高压、大电流的应用场景下，如电机控制、电源转换等，可控硅因其高效能而备受青睐。然而，随着工作电流和电压的增加，器件产生的热量也随之增大，因此有效的散热措施对于保持器件性能至关重要。
#### 三、传热过程分析
论文首先分析了大功率可控硅风冷散热器内部的传热过程，主要包括：
1. **热传导**：热能通过导热材料（如铝或铜）从可控硅传递到散热器。
2. **热对流**：通过流动的空气将散热器上的热量带走。
3. **接触热阻**：考虑到元件管壳、散热器台面之间的接触热阻对传热效率的影响。
#### 四、物理模型与数学模型
为了解决上述问题，论文提出了两种模型：
1. **物理模型**：基于实际观测数据建立的模型，用于模拟散热器内的热传导和热对流过程。
2. **数学模型**：通过一系列方程式描述物理模型中的热传导和热对流过程。这些方程式包括：
- **能量守恒方程**：描述能量在系统内的转移。
- **傅里叶热传导方程**：描述热能在固体材料中的传导过程。
- **牛顿冷却定律**：描述热能通过流体与固体表面的热交换过程。
#### 五、传热强化设计计算方法
论文进一步提出了一套传热强化的设计计算方法，具体包括以下几个步骤：
1. **热阻分析**：计算各个部件之间的热阻，包括PN结与外壳、外壳与散热器以及散热器与空气之间的热阻。
2. **优化结构设计**：通过改进散热器的形状、尺寸和材质，减少热阻并增强热对流效果。
3. **实验验证**：通过实验测试新的散热器设计在实际工作条件下的性能表现，验证其传热效率是否达到预期目标。
#### 六、新结构型式设计
根据上述方法，论文设计出了多种新型的大功率可控硅风冷散热器结构，这些新结构的特点包括但不限于：
- **优化的散热片布局**：通过改变散热片的形状和排列方式来增加表面积，从而提高散热效率。
- **特殊材料的应用**：选用高导热性的材料（如纯铝或铜合金）来制作散热器主体部分，减少热阻。
- **改善接触面**：采用特殊处理方式（如镀层技术）来减小接触热阻，确保热量能够快速有效地传递。
#### 七、工业应用
这些经过优化设计的散热器已经在工业环境中得到了广泛应用，显著提高了可控硅器件的工作稳定性。例如，在电力转换设备中，优化后的散热器使得系统能够在更高的负载条件下保持良好的散热性能，延长了设备的使用寿命。
#### 八、结论
通过对大功率可控硅风冷散热器传热过程的深入研究，本文提出了一套有效的方法来提高其传热效率。通过实验验证，新设计的散热器不仅在理论上可行，在实际应用中也表现出色。未来的研究可以进一步探索更多新型材料和技术的应用，以实现更高效的热管理解决方案。
### 总结
该论文为大功率可控硅风冷散热器的传热强化提供了一个全面而系统的解决方案。通过理论分析与实验验证相结合的方式，不仅提升了散热器的设计水平，也为电力电子领域的技术创新提供了有力支持。
