液体コールドプレートの熱設計のケーススタディ
プロの熱解析ソフトウェアを使用して顧客向けの液体コールド プレート スキームを設計し、エンジニアと理論の実現可能性を確認してから、テスト用のサンプルの作成を開始します。研究と学習のために成功した設計経験を私たちと共有します。もちろん、これらはケースは当社独自のプロジェクト調査の一部であり、最終的な設計ソリューションはお客様が所有します。
液体コールドプレートの熱設計を行う必要がある理由
液冷プレートのシミュレーション解析では、通常、その製造プロセスと材料に焦点を当てます。材料の熱伝導率が異なるため、熱源の熱分布も異なります。同様に、液冷プレートの流路設計も製造プロセスによって決まります。ろう付け加工であれば、その流路を任意に設計することができます。プロファイルプロセスの流路は水平平行流路のみとなりますが、出力密度の高いIGBT熱源の場合はショベルフィンプロセスを使用して局所的な微細化を行い、より広い面積で熱流を交換する必要があります。
もちろん、冷却液は純水100％でも、アルコール50％と純水50％でも構いません。そのため、熱解析を行う際には、これらの不確実なパラメータを別のパラメータに置き換えてシミュレーション解析を行うことで、エンジニアのその後の設計の基礎となる理論データを得ることができます。エンジニアは、これらのデータに基づいてコスト分析や比較を行うことができます。一方、電子エンジニアは、熱分布マップに基づいて電子コンポーネントのレイアウトを最適化できます。構造エンジニアは設備スペースなどを最適化することができるため、熱解析のプロセスは非常に重要な事前開発プロセスとなります。
● 当社の熱設計エンジニアは、Ansys Icepak ソフトウェアを使用して顧客向けの液体コールド プレート ソリューションを設計し、最初の理論上の実現可能性を実現し、その後実際のサンプル生産に移行します。これにより、顧客のコストと開発サイクルが節約されます。
● 通常、シミュレーションデータと実際のテストデータの差は約 2 ～ 3 度です。
●局所的および全体的な温度分布が分かります。
● 液体冷却プレートの熱設計が完了するまでに 2 ～ 3 日かかります。
●クーラントの流動抵抗データ値とクーラント流量を表示できます。
● 使用しているバージョンは Ansys 22.0 です。
必要なパラメータを使用して液体コールド プレートを設計する
●液冷プレートのサイズ要件やスペースサイズ。
● 液冷プレート上の熱源の出力、サイズ、位置。
●冷却水の温度、つまり水入口の温度は何度ですか。
●クーラントの成分は純水またはアルコールの割合です。
● 液冷プレートに入る冷却剤の流量は毎分何リットルでしょうか。
● 理論的には、必要な製造プロセスによって、冷却剤の入口と出口の位置も決まります。