用于冷却电子构件的冷却模块制造技术

本发明专利技术涉及电力电子构件的冷却，具体而言，涉及包括冷凝器的冷却模块和包括冷却模块的电力模块，以及用于冷却电气和/或电子构件的方法。提供带有具有至少一个面板(11)的冷凝器(1)的冷却模块(100)，以用于冷却电气和/或电子构件。面板的两个片材(114,115)通过包含辊压结合的工艺附连到彼此，使得在两个片材(114,115)之间形成管道(113)。管道(113)在由片材(114,115)形成的平面的方向上延伸。管道(113)中存在冷却剂(5)。通过在面板(11)的蒸发段处蒸发冷却剂(5)，并通过在面板(11)的冷凝段处冷凝冷却剂(5)，可提供冷却。热负荷可从诸如电气和/或电子构件的热源(3)传递到热接收单元(2,2A,2B)。热接收单元(2,2A,2B)适合将热负荷传递到面板(11)，面板(11)将热负荷通过诸如空气(4)的热载体(4)传递到环境。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子构件和电气构件的冷却。具体而言，本专利技术涉及一种包括冷凝器的冷却模块、包括冷却模块的电力模块以及冷却电气构件和/或电子构件的方法。
技术介绍
在电气、电子、低压、中压和高压应用的领域中，冷却系统被广泛使用。电力电子装置在运行中必须冷却，以避免过高的温度和由此导致的装置失效。典型应用的特征不仅在于装置的高发热率，而且在于高功率密度，即热通量。水冷系统典型地可很好地应对高功率密度。然而，系统可能成本高昂，并且可能需要呈泵形式的有源运动部件，该部件具有有限的寿命，并且必须进行维护。而且，水冷系统通常十分昂贵。由从基板延伸的翅片阵列组成的常规的空冷系统可能不需要泵，但可能需要强制对流的风机。然而，由于在翅片表面和空气之间的热传递系数较低，充足的冷却性能需要较大的翅片面积。此外，如果要避免过大的空气速度、压降和噪音水平，则必须提供足够横截面的空气流。这样的设计可能导致有庞大的散热器，其具有既长又厚、而且因此重的翅片，以实现可接受的翅片效率。如在大多数应用中可能存在的那样，如果为了避免翅片间通道在脏的空气环境中堵塞而对相邻翅片之间的最小间距有要求，这个问题可能变得甚至更严重。两相冷却器在EP2031332 Al中有所描述，该专利显示了一种基于环热虹吸原理的无源系统。专利技术概沭本专利技术的目的可看作是提供一种用于电子和电气构件的改进的高效而灵活的冷却。该目的通过根据独立权利要求的冷却模块、包括该冷却模块的电力模块、以及冷却电气和/或电子构件的方法来实现。另外的实施例根据从属权利要求是显而易见的。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种包括冷凝器的冷却模块，其中冷凝器具有至少一个面板，该至少一个面板带有通过包含辊压结合的工艺附连到彼此的两个片材，使得在两个片材之间形成在由片材形成的平面的方向上延伸的管道。这样的冷却模块可具有比常规空冷或水冷系统更优良的性能，并且可避免在脏的空气环境中的堵塞。冷却模块的另一个可能的优点是它可提供高的冷却性能，并且可能够应对高功率密度，即高热通量。如上所述，冷却模块可不需要有源泵，并且可提供宽的冷却空气通路以降低在脏的空气环境中堵塞的风险。冷却模块可提供足够的流动横截面积和翅片表面积，以允许有适度的空气速度、压降和噪音，冷却模块可能通过重量轻而仍然非常高效率的翅片实现。对于这样的冷却模块，可高效地冷却电力电子构件，例如，在马达变流器和地铁的辅助变流器中使用的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块。冷却的IGBT模块可为1500A/3300VABB HiPak 模块。以上所述冷却模块可为诸如地铁变流器的电子构件提供足够的冷却性能，以便在地铁运行的瞬态负荷下使电子装置的温度和温度波动(特别是IGBT和二极管结温度)保持足够低，从而保证电子构件的足够寿命。由以上提及的冷却模块冷却的地铁变流器可安装在地铁车体下面，其中高度可限定至约560-600_。冷却模块可以最佳方式利用该高度，以使得冷却模块所用空间最小。如上所述，用于例如冷却地铁变流器的冷却模块可使得能够将地铁变流器的模块紧密布置在一起，例如，将6-12个IGBT模块以2X3、2X4、2X 5或2X6矩阵布置在平面中，使得可避免相邻模块之间的较大间隙。因此，可避免过长的电子连接(母线排)。因此，除了应对高功率(高损耗)之外，冷却模块也可应对高功率密度。冷却模块的另一个优点可为其声学噪音水平较低，适用于地铁变流器，例如在地铁正在车站中等待时，而车站对冷却空气速度以及大功率冷却风机的使用 施加限制，以保持较低噪音水平。如上所述，冷却模块可以能够从外部例如用水软管清洗，并且可以在如在地铁应用中典型的脏的空气状况下不堵塞或丧失其性能。此外，冷却模块可为重量和空间优化的且有成本优势的，并且可为模块化的，例如，冷却模块可被拼装以用于2X I的IGBT模块。通过彼此紧邻地布置η个相同的冷却模块，可以例如获得用于2Χη的IGBT模块的冷却器。以上提及的冷却模块可具有不超出25kg的重量，从而提供在制造期间的易于操纵性。根据本专利技术的另一个实施例，冷凝器可包括不止一个面板，例如，至少两个面板。辊压结合式片材可附连到彼此，使得在两个片材之间设置至少一个管道。根据本专利技术的另一个实施例，对各个面板可设置一个或不止一个的管道。 根据本专利技术的又一个实施例，管道可包括多个环路。根据本专利技术的另一个实施例，管道可具有环形形式。根据本专利技术的另一个实施例，管道可为开环的，而不是闭环。根据本专利技术的另一个实施例，管道可为闭环的。根据本专利技术的另一个实施例，冷却模块可为热虹吸冷却模块。根据本专利技术的另一个实施例，冷却模块可为环热虹吸冷却模块。根据本专利技术的另一个实施例，冷却模块可为两相冷却模块。根据本专利技术的另一个实施例，面板可适合形成翅片或冷凝器面板。根据本专利技术的另一个实施例，冷却模块可为用于诸如电力电子构件(例如IGBT)的电子构件的冷却模块。根据本专利技术的另一个实施例，冷凝器可安装在距蒸发器一定距离处，这意味着冷凝器可在距借助于蒸发收集热量的地方一定距离处，例如，在机柜的顶部处。 根据本专利技术的另一个实施例，管道包括至少一个环路。根据本专利技术的另一个实施例，冷却模块可包括连接到管道的热接收单元。热接收单元具有连接器件，用于连接至少一个热源，使得热负荷可热传递至热接收单元。热接收单元可流体地连接到管道。根据本专利技术的另一个实施例，冷却模块可包括不止一个热接收单元。根据本专利技术的另一个实施例，面板包括热接收单元。根据本专利技术的另一个实施例，冷凝器面板可以机械的方式和在热的方面连接到基板，例如基板可具有接纳冷凝器面板或冷凝器面板的端部的凹槽。根据本专利技术的另一个实施例，热接收单元从不止一个热源接收热量。根据本专利技术的另一个实施例，热接收单元从诸如低压、中压或高压电子构件的热源接收热量。热源可为电力电子装置。高压电子构件可布置在热接收单元处。根据本专利技术的另一个实施例，高压电子构件可附连到热接收单元。根据本专利技术的另一个实施例，冷却模块还包括多个面板，该多个面板布置在热接收单元处，使得形成面板叠堆，其中热接收单元连接到各个面板的至少一个管道。热接收单元可流体地连接到各个面板的至少一个管道。 根据本专利技术的另一个实施例，该多个面板可布置在热接收单元处或距待冷却元件一定距离处，例如使得包括该多个面板的面板叠堆可安装在机柜的顶部，其中诸如蒸发器的热接收单元布置在机构内部。根据本专利技术的另一个实施例，该多个面板以模块方式布置在热接收单元处，使得各个面板可以能够互换。根据本专利技术的另一个实施例，面板的至少一部分可弯曲以相比于基板而增大面板阵列的面板叠堆的宽度。根据本专利技术的另一个实施例，面板阵列的顶部或顶部和底部可被覆盖板或覆盖冷凝器面板覆盖。因此，面板间空气通道的较小侧可制成热活性的，从而能够增进一些热性倉泛。根据本专利技术的另一个实施例，热接收单元为导热基板。根据本专利技术的另一个实施例，基板可为铝板或双铝板，并且可联结到辊压结合式单元。根据本专利技术的另一个实施例，各个冷凝器可紧邻另一个冷凝器布置以形成冷凝器叠堆，其中通过将各个冷凝器的各个基板钎焊到彼此上，可将冷凝器附连到彼此。根据本专利技术的另一个实施例，热接收单元为蒸发器。根据本专利技术的另一个实施例，冷却模块还包括存在于管道中用于传递热量的冷却齐U，其中通过蒸发冷却剂的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.09.28 EP 09171455.01.一种用于冷却至少ー个电气和/或电子构件的冷却模块(100),所述冷却模块(100)包括冷凝器(I)，所述冷凝器(I)具有 面板(11)，所述面板(11)具有两个片材(114，115)，所述两个片材(114，115)通过包含辊压结合的エ艺附连到彼此，使得在所述两个片材(114，115)之间形成在由所述片材(114, 115)形成的平面的方向上延伸的管道(113)。2.根据权利要求I所述的冷却模块，其特征在干， 所述管道(113)包括至少ー个环路(1130)。3.根据权利要求I或2所述的冷却模块(100)，其特征在于，还包括 热接收单元(2，2A，2B)，所述热接收单元(2，2A，2B)流体地连接到所述管道(113)； 其中，所述热接收单元(2，2A，2B)具有连接器件，所述连接器件用于连接至少ー个热源(3)，使得热负荷能够热传递到所述热接收单元(2，2A, 2B)。4.根据权利要求3所述的冷却模块(100)，其特征在于，包括 多个面板(11)，所述多个面板(11)布置在所述热接收单元(2，2A, 2B)处，使得形成面板叠堆(111)； 其中，所述热接收单元(2，2A，2B)连接到各个面板(11)的至少ー个管道(113)。5.根据权利要求3或4所述的冷却模块(100)，其特征在干， 所述热接收单元(2，2A, 2B)为导热基板(2B)。6.根据权利要求3至5中的任一项所述的冷却模块(100)，其特征在干， 所述热接收单元(2，2A, 2B)为蒸发器(2A)。7.根据前述权利要求中的任一项所述的冷却模块(100)，其特征在于，还包括 冷却剂(5)，所述冷却剂(5)存在于所述管道(113)中，用于传递热量； 其中，能够通过蒸发所述冷却剂(5)的第一部分(1134)和通过冷凝所述冷却剂(5)的第二部分(1135)来传递热量。8.根据权利要求7所述的冷却模块(100)，其特征在干， 第一百分比的所述冷却剂(5)为液体，并且第二百分比的所述冷却剂(5)为气态，使得所述冷却剂(5)处于填充所述管道(113)的饱和状況。9.根据权利要求7或8所述的冷却模块(100)，其特征在干， 至少ー个管道(113)形成为使得在所述冷却模块(100)的操作状态下通过重力或脉动冷却提供冷却剂运动。10.根据前述权利要求中的任一项所述的冷却模块(100)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：T格拉丁格，B耶辛，F阿戈斯蒂尼，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：