[發明專利]用于功率轉換器的冷卻裝置

在審

• 申請號: 201680080558.2
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN109416226A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 鄭燁;J·J·阿瓜斯阿爾卡德;L·烏爾塔多加西亞;A·阿斯卡拉特安科納
• 申請（專利權）人: 阿拉澤-阿瑞瑪公司
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;H01L23/427;H05K7/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李隆濤

本發明涉及一種用于功率轉換器的冷卻裝置，包括由導熱材料制成的板(2)；以及至少一個導管(3)，至少一個導管在其中包含工作流體(5)，工作流體被選擇為在運行期間從液相變為氣相并且反之亦然。板(2)具有至少一個用于保持導管(3)的殼體，其中導管(3)的第一下部用作為蒸發器被插入板(2)中，每個導管(3)的第二上部用作為冷凝器保持在板(2)的外部。

技術領域

本發明屬于用于冷卻基于半導體的功率轉換器的冷卻系統。

背景技術

功率轉換器是基于功率半導體的器件，通常是IGBT，其目的是在兩種不同模式之間轉換電能。半導體在運行期間產生熱，并且必須排放所述熱以使半導體保持在其運行溫度范圍內。

與部件耦接的散熱器是已知的。散熱器大體上以被動方式從其冷卻的部件移除熱并將其排放到外部空氣中。為此，散熱器具有板，板耦接到半導體并且包含翅片以增加與空氣的接觸表面。翅片通常由鋁制成，由于鋁具有較輕的重量，盡管翅片也可以由銅制成，由于銅具有更好的導熱性。在一些應用中，散熱器實現的冷卻是不充分的，并且需要結合風扇，風扇主動地迫使翅片之間的空氣進入以改善熱排放。

在要求更多的應用中，熱不能在產生熱的部位處排放，必須轉移到另一個更方便的位置以便散熱。所產生的熱到排放部位的輸送是借助于由大量部件組成的液壓回路執行的，液壓回路諸如是再循環泵、熱交換器、管道、液壓連接部、輸送流體等。

然而，現有的解決方案存在局限性。有時，部件中產生的熱太多而不能使用具有合理尺寸的散熱器。另外，借助于流體冷卻部件需要再循環泵，并且再循環泵的安裝非常復雜并占用大量空間。此外，管道通常具有各種連接部，從而增加了泄漏的可能性。所有這些都會降低裝配可靠性，增加故障的可能性。

在主動冷卻，即包含機電元件的冷卻中，必須考慮風扇、泵等功率消耗。

發明內容

本發明的目的是一種用于排放由功率轉換器的半導體產生的熱的裝置。

該裝置包括一個或多個優選為管狀的導管，導管從產生熱的部位延伸到排放部位，從而代替常規的液壓回路。所述導管在其中包含流體，該流體經歷相變，以被動方式將熱從一個部位傳遞到另一部位，而不需要驅動泵。

通過消除通常是笨重元件的再循環泵和交換器，顯著減少了冷卻所需的空間。

另一方面，由于省去了系統的不同部件之間的液壓連接部，因此顯著降低了其中泄漏的可能性，并因此顯著地降低了故障和昂貴的停機的可能性。

所提出的解決方案通過消除部件簡化了冷卻系統，并因此提高了組裝可靠性。

本發明的目的不需要任何外部能量消耗。如上所述，熱的傳遞是借助于流體的相變和重力的作用來進行的。該類型的無源系統，即那些在沒有任何電力消耗的情況下執行其功能的系統，特別適用于諸如風力渦輪機的能量產生單元。

本發明旨在簡化冷卻系統、節省空間和替換主動冷卻元件。

所設計的構造有利地適用于用于排放所產生的熱的功率轉換器。因此，本冷卻裝置包括由導熱材料制成的板和一個或多個導管，一個或多個導管在其中包含工作流體，工作流體被選擇為使得在運行期間工作流體從液相變為氣相并且反之亦然。板具有用于保持導管的殼體，其中每個導管的第一下部用作為蒸發器被插入板中，并且每個導管的第二上部用作為冷凝器保持在板外部。

可選地，用于保持導管的第一下部的存在于板內部的殼體可以延伸以形成與多個導管共用的腔室。

可選地，內部密封腔室可以允許工作流體與功率轉換器的半導體直接接觸以對其進行冷卻。流體被選擇以允許與半導體的待冷卻表面接觸。

可選地，導管的第二上部延伸，形成與多個導管共用的腔室。

導管優選地在一端密封。可選地，導管在兩端密封。