用于冷却变流器的功率半导体器件的装置和轨道车辆制造方法及图纸

一种用于冷却变流器的功率半导体器件的装置，变流器布置于封闭的壳体中，其中半导体器件在散热器的顶部上处于壳体的底部中，散热器具有用于热交换的构件，其从底部向外延伸于壳体的外部，装置包括通道，其用于引导空气流经过构件以对其进行冷却，其中通道的第一部分以壳体底部作为顶板并且接收构件。风扇被定位成使得抽吸侧连接至第一通道部分，以从入口产生空气流，空气流从外部进入至通道中同时经过散热器构件。过滤器覆盖至通道的入口，用于去除从外部进入通道的空气的灰尘和碎屑。还涉及包括该装置轨道车辆。本实用新型专利技术使穿过通道的空气流量最大化，有效地冷却半导体器件。

【技术实现步骤摘要】
用于冷却变流器的功率半导体器件的装置和轨道车辆
本技术涉及一种用于冷却变流器的功率半导体器件的装置，变流器布置于封闭的壳体中，其中所述半导体器件在散热器的顶部上处于所述壳体的底部中，所述散热器具有用于热交换的比如翅片的构件，该构件从所述底部向外延伸于所述壳体的外部，所述装置包括：·通道，其用于引导空气流经过所述构件以对其进行冷却，其中所述通道的第一部分以所述壳体底部作为顶板并且接收所述构件，·带有具有圆形横截面的进气口的风扇，其被定位成使得抽吸侧连接至所述第一通道部分以从入口产生空气流，所述空气流从外部进入至所述通道中同时经过所述散热器构件，以及·过滤器，其覆盖至所述通道的所述入口，用于去除从外部进入所述通道的空气的灰尘和碎屑。本技术还涉及设置有所述装置的轨道车辆。
技术介绍
本技术不限于所述变流器的任何特定的使用领域，但是将在本公开的某些部分中讨论本技术的在轨道车辆中的使用(比如以线路变流器、电动机变流器和辅助变流器的形式)，以示例说明本技术但因此不将本技术限制于此。功率半导体器件例如可以为IGBT或MOSFET。变流器被封闭于所述壳体中，以保护其构件免受灰尘和碎屑的影响。然后，该壳体还将包含尤其用于控制所述变流器的电子设备。壳体的该内含物生成废热，需要从壳体排出所述废热，这对于功率半导体器件所生成的热量而言主要通过引导空气流经过散热器的构件而获得，所述变流器的半导体器件布置于所述散热器上。在引言中所限定的类型的用于通过这样的空气流冷却功率半导体器件的已知的装置不能如期望的那样有效地运行，并且在处于轨道车辆上的情况下，不仅存在关于试图增加风扇的功率以改进冷却而增加能量的消耗的问题，而且该措施仅仅在一定程度上为可能的，因为否则风扇的运行将生成过于强大的且令人不安的噪音。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种在引言中所限定的类型的装置，其解决这样的已知装置的上述问题。根据本技术，通过提供一种用于冷却变流器的功率半导体器件的装置来实现该目的。所述变流器布置于封闭的壳体中，其中所述半导体器件在散热器的顶部上处于所述壳体的底部中，所述散热器具有用于热交换的散热器构件，所述散热器构件从所述底部向外延伸于所述壳体的外部，所述装置包括：通道，其用于引导空气流经过所述散热器构件以对所述散热器构件进行冷却，其中所述通道的第一通道部分使所述壳体的底部作为顶板并且接收所述散热器构件，带有进气口的风扇，所述进气口具有圆形横截面，所述风扇被定位成使得抽吸侧连接至所述第一通道部分以从入口产生空气流，所述空气流从外部进入至所述通道中同时经过所述散热器构件，以及过滤器，其覆盖至所述通道的所述入口，用于去除从外部进入所述通道的空气的灰尘和碎屑，其特征在于，所述通道包括第二通道部分，当沿通过所述通道的空气流的方向观看时，所述第二通道部分在所述第一通道部分的上游连接至所述第一通道部分，所述第二通道部分沿着所述壳体的连接至所述底部的侧壁延伸并且使所述壳体的侧壁作为定界壁，以沿着该壳体的侧壁向下引导空气进入所述第一通道部分，所述通道的入口与所述壳体的侧壁相对地定位于所述第二通道部分中，并且沿该第二通道部分的延伸方向纵向地延伸至所述第一通道部分的起点的区域，并且所述通道的入口被设计成针对通过所述过滤器穿过所述通道的入口并且进入至所述第二通道部分中的空气流形成阻力，所述阻力沿朝向所述第一通道部分的方向增加，以便沿该方向增加所述第二通道部分的外部与内部之间的空气压力差，并由此减少进入至所述第二通道部分中的空气流量。因此，所述通道设置有第二部分，当沿通过所述通道的空气流的方向观看时，所述第二部分在所述第一部分的上游连接至所述第一部分，并且所述第二通道部分沿着所述壳体的连接至其底部的侧壁延伸并且以所述壳体的侧壁作为定界壁，以沿着该壳体侧壁向下引导空气进入所述第一通道部分。此外，所述通道入口与所述壳体侧壁相对地定位于所述第二通道部分中，并且沿该通道部分的延伸方向纵向地延伸至所述第一通道部分的起点的区域。布置所述入口的这种方式使得可以获得所述通道入口的较大的面积，以使得通过其中的空气的速度不会超过通过过滤器介质的空气的最大容许速度，以确保灰尘和碎屑不被抽吸通过所述过滤器并且使穿过所述过滤器的空气压降较低，并且由此可通过风扇的运行获得通过所述通道的最大流量。另外，所述通道入口被设计成针对通过所述过滤器穿过所述通道入口并且进入至所述第二通道部分中的空气流形成阻力，所述阻力沿朝向所述第一通道部分的方向增加，以便沿该方向增加所述第二通道部分的外部与内部之间的空气压力差，并由此减少进入至所述第二通道部分中的空气流量。由此可以在所述第二通道部分中生成线性竖直压降，从而使得所述通道内部的空气的速度均匀，这除了使穿过其中的空气流量最大化之外，还将有效地冷却所述散热器的所述构件并且由此有效地冷却所述变流器的半导体器件。根据本技术的一个实施例，所述通道入口被设计成针对通过所述过滤器穿过所述入口进入至所述第二通道部分中的空气流形成所述阻力，以沿朝向所述第一通道部分的起点的方向在所述第二通道部分中生成线性的或大致线性的压降。如所提到的，这将使空气均匀地流动通过所述第二通道部分，并且由此沿着所述散热器的所述构件(比如翅片)均匀地流动以及均匀地流动经过所述散热器的所述构件，从而优化对所述构件的冷却。根据本技术的另一个实施例，所述通道入口包括不透气的通道壁构件，所述通道壁构件使所述过滤器处于其内部并且设置有用于使空气通过的通孔，并且所述第二通道部分的随后的区段越接近所述第一通道部分的起点，所述随后的区段中的所述通孔的总面积越减小。这构成沿所述第二通道部分的延伸部获得优选的压降的一种有利方式。根据本技术的另一个实施例，各个所述通孔的面积沿朝向所述第一通道部分的起点的方向减小，以获得这一点。根据本技术的另一个实施例，所述过滤器被设计成提供针对穿过其中的空气流的阻力，所述阻力沿朝向所述第一通道部分的起点的方向增加。根据本技术的另一个实施例，所述通道入口还包括从下方在所述第一通道部分的起点的区域中进入至所述通道中的至少一个开口，以产生从下方进入至所述第二通道部分与所述第一通道部分的接合部的区域中的空气流。所述通道入口的至少一个开口的这样的位置有助于使所述第一通道部分中的空气流在所述第一通道部分的横截面之上均匀，亦即具有相同的速度，从而最佳地冷却所述散热器的所述构件。根据本技术的另一个实施例，所述第二通道部分具有的横截面沿朝向所述第一通道部分的延伸方向增大。这使得可以增加所述过滤器面积并由此充分地利用所述风扇的性能，并且还有利于在所述第二通道部分中以及由此也在所述第一通道部分中获得空气流的均匀的速度。根据本技术的另一个实施例，所述过滤器沿所述第二通道部分的朝向所述第一通道部分的延伸方向远离所述壳体侧壁偏离，由此可以增加过滤器面积。根据本技术的另一个实施例，所述装置包括空气-空气热交换器，其带有覆盖所述壳体侧壁并且形成所述第二通道部分的壁部分的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于冷却变流器(1)的功率半导体器件(2)的装置，所述变流器布置于封闭的壳体(3)中，其中所述半导体器件在散热器(5)的顶部上处于所述壳体的底部(4)中，所述散热器(5)具有用于热交换的散热器构件(6)，所述散热器构件从所述底部向外延伸于所述壳体的外部，所述装置包括：/n·通道(8)，其用于引导空气流经过所述散热器构件(6)以对所述散热器构件进行冷却，其中所述通道的第一通道部分(7)使所述壳体的底部(4)作为顶板并且接收所述散热器构件，/n·带有进气口的风扇(9)，所述进气口具有圆形横截面，所述风扇被定位成使得抽吸侧连接至所述第一通道部分(7)以从入口(16)产生空气流，所述空气流从外部(19)进入至所述通道中同时经过所述散热器构件(6)，以及/n·过滤器(18)，其覆盖至所述通道的所述入口(16)，用于去除从外部进入所述通道的空气的灰尘和碎屑，/n其特征在于，所述通道包括第二通道部分(14)，当沿通过所述通道的空气流的方向观看时，所述第二通道部分(14)在所述第一通道部分的上游连接至所述第一通道部分(7)，/n所述第二通道部分(14)沿着所述壳体(3)的连接至所述底部(4)的侧壁(15)延伸并且使所述壳体(3)的侧壁(15)作为定界壁，以沿着该壳体的侧壁向下引导空气进入所述第一通道部分(7)，/n所述通道的入口(16)与所述壳体的侧壁(15)相对地定位于所述第二通道部分(14)中，并且沿该第二通道部分的延伸方向纵向地延伸至所述第一通道部分(7)的起点(17)的区域，/n并且所述通道的入口(16)被设计成针对通过所述过滤器(18)穿过所述通道的入口(16)并且进入至所述第二通道部分(14)中的空气流形成阻力，所述阻力沿朝向所述第一通道部分(7)的方向增加，以便沿该方向增加所述第二通道部分的外部与内部之间的空气压力差，并由此减少进入至所述第二通道部分(14)中的空气流量。/n...

【技术特征摘要】
20181218 SE 1851601-31.一种用于冷却变流器(1)的功率半导体器件(2)的装置，所述变流器布置于封闭的壳体(3)中，其中所述半导体器件在散热器(5)的顶部上处于所述壳体的底部(4)中，所述散热器(5)具有用于热交换的散热器构件(6)，所述散热器构件从所述底部向外延伸于所述壳体的外部，所述装置包括：
·通道(8)，其用于引导空气流经过所述散热器构件(6)以对所述散热器构件进行冷却，其中所述通道的第一通道部分(7)使所述壳体的底部(4)作为顶板并且接收所述散热器构件，
·带有进气口的风扇(9)，所述进气口具有圆形横截面，所述风扇被定位成使得抽吸侧连接至所述第一通道部分(7)以从入口(16)产生空气流，所述空气流从外部(19)进入至所述通道中同时经过所述散热器构件(6)，以及
·过滤器(18)，其覆盖至所述通道的所述入口(16)，用于去除从外部进入所述通道的空气的灰尘和碎屑，
其特征在于，所述通道包括第二通道部分(14)，当沿通过所述通道的空气流的方向观看时，所述第二通道部分(14)在所述第一通道部分的上游连接至所述第一通道部分(7)，
所述第二通道部分(14)沿着所述壳体(3)的连接至所述底部(4)的侧壁(15)延伸并且使所述壳体(3)的侧壁(15)作为定界壁，以沿着该壳体的侧壁向下引导空气进入所述第一通道部分(7)，
所述通道的入口(16)与所述壳体的侧壁(15)相对地定位于所述第二通道部分(14)中，并且沿该第二通道部分的延伸方向纵向地延伸至所述第一通道部分(7)的起点(17)的区域，
并且所述通道的入口(16)被设计成针对通过所述过滤器(18)穿过所述通道的入口(16)并且进入至所述第二通道部分(14)中的空气流形成阻力，所述阻力沿朝向所述第一通道部分(7)的方向增加，以便沿该方向增加所述第二通道部分的外部与内部之间的空气压力差，并由此减少进入至所述第二通道部分(14)中的空气流量。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道的入口(16)被设计成针对通过所述过滤器(18)穿过所述入口进入至所述第二通道部分(14)中的空气流形成所述阻力，以沿朝向所述第一通道部分(7)的起点(17)的方向在所述第二通道部分中生成线性的或大致线性的压降。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述通道的入口(16)包括不透气的通道壁构件(21)，所述通道壁构件(21)使所述过滤器(18)处于其内部并且设置有用于使空气通过的通孔(22)，并且所述第二通道部分(14)的随后的区段越接近所述第一通道部分(7)的起点(17)，所述随后的区段中的所述通孔(22)的总面积越减小。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，各个所述通孔(22)的面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·迪德里希，T·兰多，
申请(专利权)人：勃姆巴迪尔运输有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE