[發明專利]用于電子部件的冷卻元件及電子設備

在審

• 申請號: 201610926090.6
• 申請日: 2016-10-24
• 公開（公告）號: CN106954365A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 佩爾蒂·塞韋基維;尼科·比約克曼;尤哈·維爾亞薩洛
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 魏金霞,高源

技術領域

本發明涉及冷卻元件，并且尤其涉及用于電子部件的帶有液體循環的冷卻元件。

背景技術

有源和無源電子部件用在電子電路中時都產生熱。特別是交換式轉換器設備由于高電流及高電壓而產生熱。例如，在電壓源逆變器中，通過使用多個半導體開關將直流電壓環節的負電壓或正電壓連接至設備的輸出端來形成輸出電壓。以高頻率操作半導體開關以產生期望的輸出電壓。雖然半導體開關被控制成從完全阻斷狀態至完全導通狀態(和從完全導通狀態至完全阻斷狀態)，但是，在轉換的瞬間在開關中引發損失。在半導體開關導通時，也產生了損失。

使用跨接在正負電壓兩端的一個或更多個電容器維持直流電壓環節中的直流電壓。當操作開關并且由于半導體開關狀態變化而導致輸出電流改變時，從直流環節的電容器中汲取電流。因此，當設備處于運轉中，電容器不斷地充電及放電，并且這種電容器的脈動電流使電容器變熱。

其他類型的在使用電壓源逆變器時變熱的無源部件是電感部件。電感部件作為過濾器使用以減少電流脈動并且阻擋高頻率的干擾進入供電網絡。由于磁通量改變時在磁芯材料中引發損耗，因此電感部件產生熱。由于電流流經電感部件的線圈，也產生了電阻損耗。

產生的損耗使部件自身變熱并且也加熱鄰近的及周圍的部件。已知的是，部件溫度升高直接影響部件的壽命。在最壞的情況下，過高的溫度還可能直接導致部件故障或毀壞。

通常，通過設置各種吸熱和傳熱進而以受控的方式散熱的冷卻元件將由部件產生的熱從部件上移除。例如，可將散熱器附裝至發熱部件從而將來自部件的熱引導至散熱器，進而以受控的方式從散熱器移到設備的外殼之外。在帶有液體循環的散熱器中，將來自部件的熱引導至循環的液體，并且在期望的位置將熱從液體移除。

涉及電子設備或部件的液體冷卻的問題是，帶有用于液體的導管的散熱器尺寸較大，并且需要將冷卻液引導至散熱器的導管的管路布置。特別地，如果電子設備包括多個需要冷卻的部件，由于使用多個液冷散熱器，因此用于液體冷卻的配置占用設備的殼體內的相當大的空間。

發明內容

本發明的目的是提供冷卻元件以減輕上述缺點。通過具有獨立權利要求中闡述的特征的冷卻元件來實現本發明的目的。本發明的優選的實施方式在從屬權利要求中公開。

本發明是基于使用帶有多個用于冷卻液的通道的冷卻元件的理念。冷卻元件的通道分兩層布置于冷卻元件的冷卻本體，使得冷卻元件的兩個表面都能夠用于冷卻電子部件。

通過本發明的結合有冷卻元件的電子設備獲得本發明的冷卻元件的優點。

在優選的實施方式中，上部通道和下部通道在冷卻本體的一個端部中連接，使得冷卻液可以在上部通道和下部通道內流動，并且進口及出口位于冷卻元件的同一端部處。

本發明的冷卻元件的優點是，由于冷卻元件的兩個表面均適于接納電子部件以便冷卻這些部件，因此減少了單獨的冷卻元件的數量。此外，當進口及出口布置于冷卻元件的同一端部時，能夠簡化管路同時用兩個表面保持有效冷卻。

根據另一實施方式，冷卻元件包括布置在冷卻本體內部的、在至少一個上部通道與下部通道之間的一個或更多個液體連接。這種液體連接使得能夠平衡所冷卻的部件的溫度。

根據另一實施方式，上部通道和下部通道之間的連接是通過插入在上部通道和下部通道之間的插入件產生的。這種插入件允許有效地制造液體連接。

附圖說明

在下文中，將參照附圖借助于優選的實施方式更加詳細地描述本發明，附圖中：

圖1示出了帶有電子部件的冷卻元件的實施方式；

圖2示出了本發明的實施方式的冷卻元件的橫截面；

圖3示出了帶有插入件的圖1的實施方式；以及

圖4示出了帶有端件的圖1的實施方式。

具體實施方式

圖1示出了本發明的冷卻元件10的實施方式的立體圖，其中電子部件4、5附裝至冷卻元件，并且圖2示出了圖1的冷卻元件連同所附裝的部件的截面圖。本發明的冷卻元件包括冷卻本體1。冷卻本體是具有能夠附裝電子部件的第一表面6及第二表面7的金屬部件。圖1和圖2示出了附裝至冷卻本體的第一表面6的電力電子開關模塊4以及附裝至冷卻本體的形成該冷卻本體的第二表面7的相反側的多個電容器5。

在冷卻元件中，冷卻本體包括用于冷卻液的多個通道2、3。通道在圖1中示出為眾多的通道，而圖2的截面圖則以具體的方式示出了單獨通道的構型。通道在冷卻本體內沿冷卻本體的縱向方向延伸。