[发明专利]用于功率转换器的冷却装置

说明书

本发明涉及一种用于功率转换器的冷却装置，包括由导热材料制成的板(2)；以及至少一个导管(3)，至少一个导管在其中包含工作流体(5)，工作流体被选择为在运行期间从液相变为气相并且反之亦然。板(2)具有至少一个用于保持导管(3)的壳体，其中导管(3)的第一下部用作为蒸发器被插入板(2)中，每个导管(3)的第二上部用作为冷凝器保持在板(2)的外部。

技术领域

本发明属于用于冷却基于半导体的功率转换器的冷却系统。

背景技术

功率转换器是基于功率半导体的器件，通常是IGBT，其目的是在两种不同模式之间转换电能。半导体在运行期间产生热，并且必须排放所述热以使半导体保持在其运行温度范围内。

与部件耦接的散热器是已知的。散热器大体上以被动方式从其冷却的部件移除热并将其排放到外部空气中。为此，散热器具有板，板耦接到半导体并且包含翅片以增加与空气的接触表面。翅片通常由铝制成，由于铝具有较轻的重量，尽管翅片也可以由铜制成，由于铜具有更好的导热性。在一些应用中，散热器实现的冷却是不充分的，并且需要结合风扇，风扇主动地迫使翅片之间的空气进入以改善热排放。

在要求更多的应用中，热不能在产生热的部位处排放，必须转移到另一个更方便的位置以便散热。所产生的热到排放部位的输送是借助于由大量部件组成的液压回路执行的，液压回路诸如是再循环泵、热交换器、管道、液压连接部、输送流体等。

然而，现有的解决方案存在局限性。有时，部件中产生的热太多而不能使用具有合理尺寸的散热器。另外，借助于流体冷却部件需要再循环泵，并且再循环泵的安装非常复杂并占用大量空间。此外，管道通常具有各种连接部，从而增加了泄漏的可能性。所有这些都会降低装配可靠性，增加故障的可能性。

在主动冷却，即包含机电元件的冷却中，必须考虑风扇、泵等功率消耗。

发明内容

本发明的目的是一种用于排放由功率转换器的半导体产生的热的装置。

该装置包括一个或多个优选为管状的导管，导管从产生热的部位延伸到排放部位，从而代替常规的液压回路。所述导管在其中包含流体，该流体经历相变，以被动方式将热从一个部位传递到另一部位，而不需要驱动泵。

通过消除通常是笨重元件的再循环泵和交换器，显著减少了冷却所需的空间。

另一方面，由于省去了系统的不同部件之间的液压连接部，因此显著降低了其中泄漏的可能性，并因此显著地降低了故障和昂贵的停机的可能性。

所提出的解决方案通过消除部件简化了冷却系统，并因此提高了组装可靠性。

本发明的目的不需要任何外部能量消耗。如上所述，热的传递是借助于流体的相变和重力的作用来进行的。该类型的无源系统，即那些在没有任何电力消耗的情况下执行其功能的系统，特别适用于诸如风力涡轮机的能量产生单元。

本发明旨在简化冷却系统、节省空间和替换主动冷却元件。

所设计的构造有利地适用于用于排放所产生的热的功率转换器。因此，本冷却装置包括由导热材料制成的板和一个或多个导管，一个或多个导管在其中包含工作流体，工作流体被选择为使得在运行期间工作流体从液相变为气相并且反之亦然。板具有用于保持导管的壳体，其中每个导管的第一下部用作为蒸发器被插入板中，并且每个导管的第二上部用作为冷凝器保持在板外部。

可选地，用于保持导管的第一下部的存在于板内部的壳体可以延伸以形成与多个导管共用的腔室。

可选地，内部密封腔室可以允许工作流体与功率转换器的半导体直接接触以对其进行冷却。流体被选择以允许与半导体的待冷却表面接触。

可选地，导管的第二上部延伸，形成与多个导管共用的腔室。

导管优选地在一端密封。可选地，导管在两端密封。