冷却模块和包括这种冷却模块的功率转换器制造技术

公开了一种冷却模块和包括这种冷却模块的功率转换器。该冷却模块包括：外壳，该外壳具有外部支撑面，外部支撑面包括用于将功率转换模块紧固在外部支撑面上的装置(55)；以及传热流体网络(68)，该网络包括分支(82)，分支(82)在外壳中、在网络平面中延伸，占据独立区域(83)。每个分支包括供应收集器(90)、排放收集器(91)和数个独立子分支(92)。每个子分支通过所讨论的子分支的入口端(93)连接到供应收集器(90)，通过所讨论的子分支的出口端(94)连接到排放收集器，占据包括在所讨论的分支的区域中的独立子区域(98)，以及相对于供应收集器和排放收集器之间的其它子分支偏离。每个子分支形成具有有规则间距的起伏部的单个通道。

Cooling module and power converter including this cooling module

A cooling module and a power converter including the cooling module are disclosed. The cooling module includes a housing with an external support surface, an external support surface including a device (55) for fastening the power conversion module on the external support surface, and a heat transfer fluid network (68), which comprises a branch (82), a branch (82) extending in the shell and in the network plane and occupying an independent area (83). Each branch includes a supply collector (90), a discharge collector (91) and several independent subbranches (92). Each sub-branch is connected to the supply collector (90) through the entry end (93) of the sub-branch under discussion, and to the emission collector through the exit end (94) of the sub-branch under discussion, occupying an independent sub-area (98) included in the area of the branch under discussion, as well as other sub-areas relative to the supply collector and the emission collector. Branch deviation. Each subbranch forms a single channel with regular spacing fluctuating parts.

【技术实现步骤摘要】
冷却模块和包括这种冷却模块的功率转换器
本专利技术涉及一种冷却模块和包括这种冷却模块的功率转换器，以及功率转换模块。本专利技术涉及电功率转换器的一般领域，该电功率转换器例如为逆变器类型，尤其用于驱动和控制电动机，或者在产生电力的情况下进行能量转换。被控制和驱动的电动机例如为例如用于铁路车辆的车辆牵引电动机，广义农用车辆、重型设备或采矿车上的工作电动机，或者工业或家庭自动化电动机。在工业或日常活动中，所讨论的产生电力可以例如以热、风或太阳为来源。
技术介绍
一种已知的转换器包括多个转换模块，该多个转换模块在被布置成平行的同时被固定地布置在形成板的冷却系统上。每个转换模块包括半导体元件，该半导体元件包括并行工作的晶体管和二极管，尤其是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。冷却板被用于使传热流体流通以冷却在运行时产生大量热的模块的通道的网络通过。该转换器的冷却网络包括相对于彼此偏转的数个冷却臂。每个冷却分支包括单个连续通道，该单个连续通道在待冷却的模块的整个表面上缠绕。然而，该已知的冷却系统不能从一个模块到另一模块获得平衡的温度分布，以及不能在每个模块内从一个子模块到另一子模块获得平衡的温度分布。这些温差影响转换元件的电气性能，这不利于电转换的总体质量，尤其在元件并行使用的情况下。US9,042,100B2公开了一种用于冷却产生热的功率元件的组件。该已知的系统实施冲击喷射流以用于冷却元件。然而，冲击喷射流的使用可能不利于实现的冷却的均匀性。
技术实现思路
因此，本专利技术寻求通过提出一种新的用于电功率转换器的冷却模块来解决这些缺陷，该冷却模块能够在产生有效的冷却的同时改善电转换器中的温度分布。本专利技术涉及一种用于电功率转换器的冷却模块，该冷却模块包括：-外壳，外壳具有外部支撑面，外部支撑面包括用于将功率转换模块紧固在外部支撑面上的装置，以及-传热流体网络，该网络包括相对于彼此偏离的独立传热流体分支，每个分支在外壳中、在平行于外部支撑面的网络平面中延伸，每个分支占据网络平面中的独立区域。每个分支包括：-传热流体供应收集器，-传热流体排放收集器，以及-数个独立的传热流体子分支，每个子分支：ο通过所讨论的子分支的入口端连接到供应收集器，ο通过所讨论的子分支的出口端连接到排放收集器，ο占据包括在所讨论的分支的区域中的独立子区域，ο相对于供应收集器和排放收集器之间的其它子分支偏离，以及ο形成将入口端连接到出口端的单个传热流体通道。根据本专利技术，每个子分支的单个通道形成在网络平面中，形成有具有规则间距的起伏部。由于本专利技术，当给网络供应传热流体时，对于每个分支，传热流体以实际上相同的温度到达每个子分支。由子分支限定的子区域分布在所讨论的分支的区域中，该均匀温度分布在该区域中。当转换模块被布置成面对该区域同时被紧固在为此目的提出的外部支撑面上时，特别均匀地实现对模块的冷却。子分支的通道的起伏部和这些起伏部的规则间距的存在能够使冷却更加有效，尽管事实是该冷却未实施冲击喷射流。然而，相对于使用冲击喷射流的方案，由于传热流体的特殊流通方案，极大地改善了由于本专利技术而获得的冷却的均匀性。因此，在电功率转换器需要非常均匀又高效的冷却的情况下，本专利技术特别有用。根据本专利技术的、根据所有技术上可允许的组合考虑的其它可选的和有利的特征：-每个子分支具有与网络平面中的其它子分支相同的形式。-每个独立区域具有限定出分支轴线的细长形状，该区域被布置成使得分支轴线彼此平行，每个分支的子区域沿着所讨论的分支的分支轴线分布。-单个通道具有固定的宽度。-对于每个子分支，起伏部的间距大于所讨论的单个通道的宽度。-每个子分支的单个通道包括：ο第一部分，该第一部分从入口端延伸并在网络平面中以第一螺旋缠绕，以及ο第二部分，该第二部分从出口端延伸到第一部分并在网络平面中以与第一螺旋交错的第二螺旋缠绕。-包括第一螺旋和第二螺旋的每个螺旋为四边形，该四边形通过每个回转部限定出四个角。-对于每个子分支，单个通道的起伏部的间距小于包括所讨论的子分支的第一螺旋和第二螺旋的螺旋的最大直径。-该网络包括：ο主传热流体入口收集器，该主传热流体入口收集器连接到分支的供应收集器并在外壳的外部露出，以及ο主传热流体出口收集器，该主传热流体出口收集器连接到分支的排放收集器并在外壳的外部露出。-对于每个分支，紧固装置包括在外部支撑面的表面上露出的至少一个孔。-对于每个分支，所述至少一个孔配置成用于螺钉的植入。本专利技术还涉及一种电功率转换器，该电功率转换器包括：-根据以上所述的冷却模块，-单独的功率转换模块，每个功率转换模块包括：ο热界面板，热界面板包括彼此相对的元件面和外部接触面，以及ο单独的功率转换子模块，每个功率转换子模块包括至少一个半导体元件，子模块固定地分布在元件面上；每个功率转换模块：-通过紧固装置紧固在外部支撑面上，使得外部接触面与外部支撑面接触，以及-被定位成使得其热界面板面对区域中的一个区域，以及使得其子模块面对该区域的子区域。可选地且有利地，每个子模块占据被正交投影在网络平面中的子模块区域，以及每个子分支被构造成使得由该子分支占据的子区域基本上与相对的子模块的子模块区域重合。附图说明通过阅读下面仅作为非限制性示例提供并且参考附图作出的描述，将更好地理解本专利技术，在附图中：-图1是根据本专利技术的功率转换器的立体图，该功率转换器包括也是根据本专利技术的冷却模块；-图2是图1的冷却模块的俯视图，其中上板已经被移除；以及-图3是沿着图2的III-III线的横截面。具体实施方式电功率转换器1在图1中示出。该转换器1使用基于半导体元件的电路的电力电子器件运行。在该示例中，转换器1是具有半导体的电转换器，尤其是逆变器或整流器。替代地，功率转换器是限幅器、开关电源或调光器。基于前述的类型，功率转换器尤其可应用于前述领域之一，例如控制和驱动电动机或者转换来自产生源的电能。本示例的转换器1优选地处理大于100V的电压。如附图所示，标准正交坐标系由附属于转换器1的方向X、Y和Z限定，以辅助理解转换器1的空间布置。图1的转换器1包括四个功率转换模块3，该功率转换模块3包含功率转换电子器件。这些模块3彼此分开，即它们是独立的而不是组合的。此外，模块3就其本身而言可彼此独立地使用。每个模块3例如具有介于10cm到1m之间的长度以及介于4cm到20cm之间的宽度。典型的模块3具有大约25cm的长度和大约7.5cm的宽度。每个模块3有利地形成逆变器臂。替代地，每个模块3形成逆变器开关。然而，每个模块3可根据期望的应用而形成另一功率转换功能。转换器1还包括冷却模块5，模块3紧固在冷却模块5上。模块3优选地是相同的，如本示例中的情况那样，或者至少具有相似的操作。然而，替代地，模块3在其实施例和操作方面可以不同。每个模块3包括外壳7。每个外壳7包括平行于平面XY延伸的热界面板9以及由热界面板9封闭的上壳体11。在本示例中，上壳体11附接在板9的面13上。在该同一面13上，每个模块3包括六个功率转换子模块15，其中一个功率转换子模块在图1中以透过壳体11的虚线示意性地示出。每个子模块15有利地形成基板。每个子模块15包括至少一个半导体元件。该类型的子模块的每一条边通常被测量为在3cm到5cm之间，典型地大约为4cm。在一个优选实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电功率转换器(1)的冷却模块(5)，所述冷却模块(5)包括：‑外壳(50)，所述外壳具有外部支撑面(52)，所述外部支撑面包括用于将功率转换模块(3)紧固在所述外部支撑面(52)上的装置(54，55)，以及‑传热流体网络(68)，所述网络(68)包括相对于彼此偏离的独立的传热流体分支(82)，每个分支在所述外壳(50)中、在平行于所述外部支撑面(52)的网络平面(P64)中延伸，每个分支(82)占据所述网络平面(64)中的独立区域(83)，每个分支(82)包括：‑传热流体供应收集器(90)，‑传热流体排放收集器(91)，以及‑数个独立的传热流体子分支(92)，每个子分支(92)：ο通过所讨论的所述子分支(92)的入口端(93)连接到所述供应收集器(90)，ο通过所讨论的所述子分支(92)的出口端(94)连接到所述排放收集器(91)，ο占据被包括在所讨论的所述分支(82)的区域(83)中的独立子区域(98)，ο相对于所述供应收集器(90)和所述排放收集器(91)之间的其它子分支(92)偏离，以及ο形成将所述入口端(93)连接到所述出口端(94)的单个传热流体通道，其特征在于，每个子分支(92)的单个通道形成在所述网络平面(P64)中，形成有具有规则间距的起伏部。...

【技术特征摘要】
2017.05.11 FR 17541421.一种用于电功率转换器(1)的冷却模块(5)，所述冷却模块(5)包括：-外壳(50)，所述外壳具有外部支撑面(52)，所述外部支撑面包括用于将功率转换模块(3)紧固在所述外部支撑面(52)上的装置(54，55)，以及-传热流体网络(68)，所述网络(68)包括相对于彼此偏离的独立的传热流体分支(82)，每个分支在所述外壳(50)中、在平行于所述外部支撑面(52)的网络平面(P64)中延伸，每个分支(82)占据所述网络平面(64)中的独立区域(83)，每个分支(82)包括：-传热流体供应收集器(90)，-传热流体排放收集器(91)，以及-数个独立的传热流体子分支(92)，每个子分支(92)：ο通过所讨论的所述子分支(92)的入口端(93)连接到所述供应收集器(90)，ο通过所讨论的所述子分支(92)的出口端(94)连接到所述排放收集器(91)，ο占据被包括在所讨论的所述分支(82)的区域(83)中的独立子区域(98)，ο相对于所述供应收集器(90)和所述排放收集器(91)之间的其它子分支(92)偏离，以及ο形成将所述入口端(93)连接到所述出口端(94)的单个传热流体通道，其特征在于，每个子分支(92)的单个通道形成在所述网络平面(P64)中，形成有具有规则间距的起伏部。2.根据权利要求1所述的冷却模块(5)，其特征在于，每个子分支(92)具有与所述网络平面(P64)中的其它子分支(92)相同的形式。3.根据权利要求1或2中任一项所述的冷却模块(5)，其特征在于，每个独立区域(83)具有限定出分支轴线(X82)的细长形状，所述区域(83)被布置成使得所述分支轴线(X82)彼此平行，每个分支(82)的所述子区域(98)沿着所讨论的所述分支(82)的分支轴线(X82)分布。4.根据权利要求1或2中任一项所述的冷却模块(5)，其特征在于，所述单个通道具有固定的宽度。5.根据权利要求4所述的冷却模块(5)，其特征在于，对于每个子分支(92)，所述起伏部的间距大于所讨论的所述单个通道的宽度。6.根据权利要求1或2中任一项所述的冷却模块(5)，其特征在于，每个子分支(92)的所述单个通道包括：-第一部分(95)，所述第一部分从所述入口端(93)延伸并在所述网络平面(P64)中以第一螺旋缠绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅尼克·穆瓦松，迈克尔·德比斯，杰罗姆·吉奥拉特，让露珂·迪贝卢瓦，
申请(专利权)人：梅森法国SB公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR