【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种热交换装置。本专利技术还涉及一种包括这种热交换装置以及能够被加热或冷却的单元的组件。本专利技术还涉及一种制造热交换装置的方法。
技术介绍
1、周知，功率模块，尤其是轨道载具的功率模块，包括诸如绝缘栅双极晶体管(也以英文绝缘栅双极晶体管的缩写igbt而周知)类型的半导体部件的电气部件，这些部件在运行过程中产生大量热量。然而，这些电气部件在其承受高温时性能显著下降。此外，电气部件的使用寿命也被负面影响，且需要经常进行维护。
2、为了改善功率模块中电气部件的冷却，周知，功率模块配备有冷却装置。
3、尤其周知，将电子部件设置在冷却板上，导热液体在冷却板内部循环。冷却板包括本体，在该本体中例如通过铣削机加工彼此平行的通道。导热液体在这些平行通道中沿循环方向循环以通过传导和/或对流消除电子部件所散发的热量的一部分。特别地，这种机加工板具有带有第一组机加工通道的第一板部分和带有第二组机加工通道的第二板部分。在这种已知板中，流体被构造为在第一组加工通道中沿第一循环方向在第一定向上循环且在第二组加工通道中沿第二循环方向在与第一定向相反的第二定向上循环。因此，单一机加工板用于流体在两个不同方向上的循环。
4、然而，这种冷却板并不完全令人满意。特别是，这种冷却板只允许散发电气部件在其运行时产生的热量的有限部分。此外，制作这种冷却板非常繁琐且尤其是机加工通道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于通过提出一种热交换装置克服上述缺点，该装置限定流体的循
2、为此，本专利技术涉及一种热交换装置，其限定流体的循环通道，该流体能够通过与待冷却或加热的单元进行热交换而被加热或冷却，该循环通道包括入口、出口以及在入口和出口之间延伸的至少一个通道部分，该通道部分包括至少一个第一循环通路，其用于沿主循环方向在第一定向上引导流体；以及与第一通路不同的至少一个第二循环通路，其用于沿主循环方向与第一定向相反的第二定向上引导流体，第一通路和第二通路彼此由分隔壁隔开，
3、热交换装置进一步包括至少一个第一热交换模块和第二热交换模块，第一热交换模块仅在第一循环通路中延伸且第二热交换模块仅在第二循环通路中延伸，第一和第二热交换模块具有流体通过区域并通过增材制造获得，
4、第一热交换模块和第二热交换模块沿基本垂直于主循环方向的方向彼此面对设置并通过分隔壁彼此隔开。
5、理解到，根据本专利技术的热交换装置是模块化的。实际上，可以通过根据冷却/加热单元所需的冷却/加热能力来选择具有最佳流体通过区域和最佳热交换表面的热交换模块来定制根据本专利技术的热交换装置。
6、由于热交换模块通过增材打印制造，因此这允许生产其他制造技术(如焊接、机加工、模制或锻造)无法获得的形状或组件。因此，借助增材打印，可以获得内部几何形状更加复杂的热交换模块，这允许调整这些模块的几何形状以相对于现有热交换装置改善热交换装置的热交换能力。
7、此外，由于热交换装置包括由分隔壁隔开且沿基本垂直于主循环方向的方向并列设置的第一和第二模块，其允许将待冷却或加热的单元与流体具有相反循环方向的第一和第二模块对齐地定位在热交换装置的外面上。这允许使与待冷却或加热的单元对齐的流体的加热均匀化。实际上，这允许通过减小通道的宽度来提高流速来实现更好热交换。
8、此外，该热交换装置比现有技术中包括机加工板的装置更容易制造。实际上，在根据本专利技术的装置中，替代单一机加工板，两个模块被制造并放置在由于具有适应热交换要求的结构而需要的位置处。
9、根据本专利技术的其他方面，热交换装置包括以下特征中的一个或多个，这些特征可单独采用或以任何可能技术组合采用：
10、-热交换装置进一步包括第三热交换模块和第四热交换模块，第三热交换模块仅在第一通路中延伸并沿主循环方向与第一热交换模块间隔开，第四热交换模块仅在第二通路中延伸并沿主循环方向与第二热交换模块间隔开，第三热交换模块和第四热交换模块具有流体通过区域并通过增材制造获得，第三热交换模块和第四热交换模块沿基本垂直于主循环方向的方向彼此面对设置并通过分隔壁彼此隔开。
11、-热交换装置包括基部结构和盖罩，盖罩优选地通过钎焊固定至基部结构，基部结构和盖罩具有内表面，这些内表面在其间至少部分地限定热交换装置的内部容积，内部容积限定循环通道。
12、-热交换模块通过钎焊固定至基部结构或盖罩的内表面。
13、-循环通道呈蛇形形状，循环通道包括至少一个第一通道部分和第二通道部分，其均设置在入口和出口之间，对于第一通道部分和第二通道部分中的每个通道部分，该通道部分的第一循环通路和第二循环通路通过与该通道部分相关联的分隔壁而彼此隔开，
14、对于第一通道部分和第二通道部分中的每个通道部分，热交换装置包括至少一个第一热交换模块和第二热交换模块，第一热交换模块仅在该通道部分的第一循环通路中延伸且第二热交换模块仅在该通道部分的第二循环通路中延伸，第一和第二热交换模块具有流体通过区域并通过增材制造获得，
15、对于第一通道部分和第二通道部分中的每个通道部分，该部分的第一热交换模块和第二热交换模块沿基本垂直于主循环方向的方向彼此面对设置并通过与该通道部分相关联的分隔壁彼此隔开。
16、-热交换装置包括隔板，其将第一通道部分和第二通道部分隔开。
17、-至少两个热交换模块具有热交换模块之间彼此不同的流体通过区域。
18、本专利技术还涉及一种组件，该组件包括至少一个如上所述的热交换装置以及能够通过热交换装置冷却或加热的至少一个单元，热交换装置包括基部结构和盖罩，盖罩优选地通过钎焊固定至基部结构，基部结构和盖罩具有其间限定热交换装置的内部容积的内表面，内部容积限定了热交换装置的循环通道，所述单元与盖罩或基部结构的外表面的区域(称为"接触表面")接触，接触表面延伸到内部容积的外部。
19、根据本专利技术的其他方面，所述单元在与第一热交换模块和第二热交换模块同时对齐的接触区域上延伸。
20、本专利技术还涉及一种制造上述热交换装置的方法，其至少包括以下步骤：
21、-制造流体的循环通道，该流体能够通过与能够被冷却或加热的单元进行热交换而被加热或冷却，循环通道包括入口、出口和在入口和出口之间延伸的至少一个通道部分，通道部分包括至少一个第一循环通路，其用于沿主循环方向在第一定向上引导流体，以及与第一循环通路不同的至少一个第二循环通路，其用于沿主循环方向沿在与第一定向相反的第二定向上引导流体，第一通路和第二通路有分隔壁彼此隔开，
22、-通过增材制造实现至少一个第一热交换模块和第二热交换模块，第一和第二热交换模块各自具有流体通过区域，
23、-将第一热交换模块设置在第一循环通路中使得其仅在第一循环通路中延伸，
24、-将第二热交换模块设置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热交换装置(22)，其限定流体(28)的循环通道(26)，所述流体能够通过与待冷却或加热的单元(24)进行热交换而被加热或冷却，所述循环通道(26)包括入口(42)、出口(44)以及在所述入口(42)和所述出口(44)之间延伸的至少一个通道部分(51、52、53)，所述通道部分(51、52、53)包括至少一个第一循环路通路(V1)，其用于沿主循环方向(DP)沿第一定向(S1)引导所述流体(28)；以及与所述第一循环通路(V1)不同的至少一个第二循环通路(V2)、其用于沿所述主循环方向(DP)沿与所述第一定向(S1)相反的第二定向(S2)引导所述流体(28)，所述第一通路(V1)和所述第二通路(V2)彼此由分隔壁(P1、P2、P3)隔开，
2.根据权利要求1所述的热交换装置，其中，所述热交换装置(22)还包括第三热交换模块(M3)和第四热交换模块(M4)，所述第三热交换模块(M3)仅在所述第一通路(V1)中延伸并沿所述主循环方向(DP)与所述第一热交换模块(M1)隔开，所述第四热交换模块(M4)仅在第二通路(V2)中延伸并沿所述主循环方向(DP)与所述第二热交换
3.根据权利要求1或2所述的热交换装置，包括基部结构(30)以及固定至所述基部结构(30)的盖罩(32)，所述基部结构(30)和所述盖罩(32)具有内表面，所述内表面在其间至少部分地界定所述热交换装置(22)的内部容积(40)，所述内部容积(40)限定所述循环通道(26)。
4.根据权利要求3所述的热交换装置，其中，所述热交换模块(M1、M2、M3、M4)通过钎焊固定至所述基部结构(30)或所述盖罩(32)的所述内表面。
5.根据权利要求1或2所述的热交换装置，其中，所述循环通道(26)具有蛇形形状，所述循环通道(26)包括设置在所述入口(42)和所述出口(44)之间的至少一个第一通道部分(51)和第二通道部分(52)，对于所述第一通道部分(51)和所述第二通道部分(52)中的每个通道部分，该通道部分(51、52)的所述第一循环通路(V1)和所述第二循环通路(V2)通过与该通道部分(51、52)相关联的分隔壁(P1、P2)彼此隔开，
6.根据权利要求5所述的热交换装置，其包括隔板(C1、C2)，所述隔板将所述第一通道部分(51)和所述第二通道部分(52)隔开。
7.根据权利要求1或2所述的热交换装置，其中，至少两个热交换模块(M1、M2、M3、M4)具有流体(28)的通过区域(64、66、68、70)，该通过区域从热交换模块之间彼此不同。
8.根据权利要求1或2所述的热交换装置，其中，至少一个热交换模块(M1、M2、M3、M4)具有通过立方体图案(641)重复形成的通过区域(64)，所述立方体图案包括内接在立方体(C)中的八个分支(642)，八个分支(642)中的一个分支的一个端部定位于所述立方体的每个顶点处，
9.根据权利要求1或2所述的热交换装置，其中，至少一个热交换模块(M1、M2、M3、M4)具有通过区域(66)，其包括沿第一定向(X'X)延伸的多个第一回转圆筒形流体循环通道(662)、相邻两个第一通道(662)通过多个第二回转圆筒形流体循环通道(663)彼此流体连接，所述多个第二回转圆筒形流体循环通道的至少一部分具有平行于正交于所述第一方向(X'X)的第二方向(Y'Y)的轴线。
10.根据权利要求1或2所述的热交换装置，其中，至少一个热交换模块(M1、M2、M3、M4)具有由多个支柱(681)界定的通过区域(68)，所述多个支柱在各自呈水滴状的两个基部(682)之间沿主方向(Z'Z)延伸、所述两个基部(682)彼此平行，所述支柱(681)沿正交于所述主方向(Z'Z)的平面交错设置，所述通过区域(68)被构造为使得所述流体在所述支柱(681)之间的中空容积中循环。
11.根据权利要求1或2所述的热交换装置，其中，至少一个热交换模块(M1、M2、M3、M4)具有由多个多边形基部柱体(701)界定的通过区域(70)，所述多个柱体(701)具有沿基部方向(X'1X1)延伸并沿正交于所述基部方向(X'1X1)的隔开方向(Y'1Y1)彼此偏移的轴线，
12.一种组件(20)，其包括至少一个根据权利要求1或2所述的热交换装置(22)和能够被所述热交换...
【技术特征摘要】
1.一种热交换装置(22)，其限定流体(28)的循环通道(26)，所述流体能够通过与待冷却或加热的单元(24)进行热交换而被加热或冷却，所述循环通道(26)包括入口(42)、出口(44)以及在所述入口(42)和所述出口(44)之间延伸的至少一个通道部分(51、52、53)，所述通道部分(51、52、53)包括至少一个第一循环路通路(v1)，其用于沿主循环方向(dp)沿第一定向(s1)引导所述流体(28)；以及与所述第一循环通路(v1)不同的至少一个第二循环通路(v2)、其用于沿所述主循环方向(dp)沿与所述第一定向(s1)相反的第二定向(s2)引导所述流体(28)，所述第一通路(v1)和所述第二通路(v2)彼此由分隔壁(p1、p2、p3)隔开，
2.根据权利要求1所述的热交换装置，其中，所述热交换装置(22)还包括第三热交换模块(m3)和第四热交换模块(m4)，所述第三热交换模块(m3)仅在所述第一通路(v1)中延伸并沿所述主循环方向(dp)与所述第一热交换模块(m1)隔开，所述第四热交换模块(m4)仅在第二通路(v2)中延伸并沿所述主循环方向(dp)与所述第二热交换模块(m2)隔开，所述第三热交换模块(m3)和所述第四热交换模块(m4)具有流体通过区域(64、66、68、70)并通过增材制造获得，所述第三热交换模块(m3)和所述第四热交换模块(m4)沿基本垂直于所述主循环方向(dp)的方向彼此面对设置并通过所述分隔壁(p1、p2、p3)彼此隔开。
3.根据权利要求1或2所述的热交换装置，包括基部结构(30)以及固定至所述基部结构(30)的盖罩(32)，所述基部结构(30)和所述盖罩(32)具有内表面，所述内表面在其间至少部分地界定所述热交换装置(22)的内部容积(40)，所述内部容积(40)限定所述循环通道(26)。
4.根据权利要求3所述的热交换装置，其中，所述热交换模块(m1、m2、m3、m4)通过钎焊固定至所述基部结构(30)或所述盖罩(32)的所述内表面。
5.根据权利要求1或2所述的热交换装置，其中，所述循环通道(26)具有蛇形形状，所述循环通道(26)包括设置在所述入口(42)和所述出口(44)之间的至少一个第一通道部分(51)和第二通道部分(52)，对于所述第一通道部分(51)和所述第二通道部分(52)中的每个通道部分，该通道部分(51、52)的所述第一循环通路(v1)和所述第二循环通路(v2)通过与该通道部分(51、52)相关联的分隔壁(p1、p2)彼此隔开，
6.根据权利要求5所述的热交换装置，其包括隔板(c1、c2)，所述隔板将所述第一通道部分(51)和所述第二通道部分(52)隔开。
7.根据权利要求1或2所述的热交换装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·奥德马尔，安德烈亚·科莱，扬·达甘，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆控股公司，
类型：发明
国别省市：
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