[發(fā)明專利]尤其功率設(shè)備的用于達到非常均勻的冷卻溫度和高度可用性的冷卻劑管道連接

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080025756.1
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN102460617A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: N.胡貝爾;M.梅納特;A.拉斯托吉;K.雷興貝爾格
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: H01G2/08
• 分類號: H01G2/08;H01G9/155;F28D15/00;H05K7/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 宣力偉;楊楷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種如獨立權(quán)利要求的前序部分所述的裝置和如并列權(quán)利要求的前序部分所述的方法。

背景技術(shù)

在功率設(shè)備冷卻時一般在冷卻面積上安置冷卻板，它將產(chǎn)生的熱量排出到流體的冷卻劑上。流體的冷卻劑可以是冷卻液體或冷卻氣體。在通流這個冷卻板時加熱冷卻劑，這導(dǎo)致在入口部位比在出口更劇烈地冷卻。圖1示出常見的用于冷卻功率設(shè)備的實施例。類似的問題在串聯(lián)冷卻多個功率設(shè)備的情況下出現(xiàn)。在這里位于冷卻行列末端的部件最差地冷卻。圖2示出常見的用于冷卻多個部件的裝置實施例。這種不均勻的冷卻一方面使要被冷卻部件的溫度不均勻。這可能導(dǎo)致不同的電特性，例如對于雙層電容。另一缺陷是需要非常大的冷卻劑流量，因為必須按照最不利的位置設(shè)計冷卻。

通常容忍這些缺陷。非常大地設(shè)計冷卻劑流量。在系統(tǒng)多個功率部件的情況下，需要多個冷卻行列，這需要更大的管道費用并且這必須使冷卻行列相互協(xié)調(diào)，例如通過調(diào)節(jié)閥門。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供這樣的通過流體冷卻劑或冷卻介質(zhì)冷卻部件、尤其是功率設(shè)備的裝置，使得要被冷卻設(shè)備的溫度均勻。要使冷卻劑流量保持較小。

這個目的通過按照獨立權(quán)利要求所述的裝置和按照并列權(quán)利要求所述的方法得以實現(xiàn)。

按照第一方面提供用于冷卻至少一個部件、尤其是功率設(shè)備的裝置，具有至少一種流體的冷卻劑，具有至少一個冷卻劑管道，其以一定的長度走向從用于使冷卻劑進入到所述部件中的入口在所述部件中一直延伸到用于使冷卻劑從所述部件流出的出口，其中從入口直到所述長度的中點處的區(qū)域確定為用于冷卻劑的前進段，并且所述長度的中點處的區(qū)域直到出口確定為用于冷卻劑回程段；其中每個冷卻劑管道在所述部件以外附加地流過使冷卻劑在冷卻劑管道中循環(huán)的冷卻劑泵，并且流過使通過所述部件加熱的冷卻劑散出熱量的熱交換器。本發(fā)明的特征在于，所述回程段走向沿著前進段走向朝入口方向返回地一直延伸到出口。

按照本發(fā)明的另一方面提出一種用于冷卻至少一個部件、尤其是功率設(shè)備的方法。該方法的特征在于，實現(xiàn)冷卻劑在前進段的溫度與冷卻劑在回程段中的溫度的平均。

本發(fā)明的優(yōu)點是有效地冷卻。即，對于相同冷卻劑流量得到較低的功率部件的熱點溫度。此外起到均勻地分布功率部件溫度的作用。此外得到對于功率部件的更高故障安全性。所有列舉的優(yōu)點僅僅在較高的部件功率密度中得到，這正好適應(yīng)于能源和電技術(shù)中的多個技術(shù)發(fā)展的實際趨勢。

結(jié)合從屬權(quán)利要求描述其它有利的改進方案。

按照有利的改進方案，在多個部件時，所述冷卻劑管道具有一定的長度走向，該長度走向從用于使冷卻劑進入到第一部件中的入口，兩次流過所有的部件，一直延伸到用于使冷卻劑從第一部件流出的出口，其中從入口直到所述長度的中點處的區(qū)域一次流過所有部件確定為用于冷卻劑的前進段，并且從所述長度的中點處的區(qū)域直到出口又返回再一次流過所有部件確定為用于冷卻劑的回程段。

按照另一有利的改進方案，所述前進段和回程段，在所述中點的區(qū)域內(nèi)分開，通過兩個分開的冷卻劑管道的區(qū)段產(chǎn)生，其中在每個冷卻劑管道中分別分開地循環(huán)流體的冷卻劑并且兩個回路分別通過冷卻劑泵和熱交換器構(gòu)成。這個改進方案的優(yōu)點是功率部件的更高故障安全性，因為冗余地提供回路。

按照另一有利的改進方案，所述流體冷卻劑在每個冷卻劑管道中在相同方向上循環(huán)。通過這種方式比最后的部件更好地冷卻第一部件。這在某些情況下是有利的。

按照另一有利的改進方案，在一個部件的情況下，所述前進段和回程段集成在該部件的冷卻板中。

按照另一有利的改進方案，在多個部件的情況下，所述前進段分別集成在各部件的一個冷卻板中，并且所述回程段分別集成在各部件的另一冷卻板中。

按照另一有利的改進方案，在多個部件的情況下，每個部件使兩個冷卻板相互平面接觸。

按照另一有利的改進方案，在多個部件的情況下，所述前進段和回程段分別集成在各部件的冷卻板中。

按照另一有利的改進方案，所述前進段通過相互垂直設(shè)置的直線的距離區(qū)段產(chǎn)生并且所述回程段通過分別與其平行的距離區(qū)段產(chǎn)生。前進段與回程段之間的距離可以保持恒定。該距離例如可以直到冷卻劑管道直徑的15倍。

按照另一有利的改進方案，所述冷卻劑管道的前進段和回程段分別在所述部件的整個表面上經(jīng)過部件。