專利名稱:電機功率控制模塊壁掛式兩相流冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種用于具有密閉機殼和使用液體冷卻介質(zhì),閉路循 環(huán)的電機的冷卻裝置,特別是一種該裝置的組件。
背景技術(shù):
電機功率控制的大功率器件、模塊,在工作過程中有較大的損耗,而 器件的表面積相對較小,功率密度高,工作時會產(chǎn)生很高的溫升,溫升過 高將造成元件損壞,大功率器件、模塊能否正常作用,除器件本身質(zhì)量外, 在很大程度上還取決于器件、模塊和散熱措施的合理配合,因此, 一般都 要采取不同的冷卻方式,保證器件工作時其內(nèi)部的結(jié)溫始終保持在允許范 圍內(nèi);現(xiàn)有的電機控制模塊的冷卻方式有下列三種-空氣冷卻即強迫風(fēng)冷,其結(jié)構(gòu)簡單,維護方便,但需外帶風(fēng)機或利 用電機自帶風(fēng)扇冷卻,冷卻效果相對較差,而且噪聲大,體積大,容易吸 入灰塵,可靠性相對低;油水冷卻:水冷效果好,但構(gòu)成系統(tǒng)的各元件所需冷卻水量不盡相同, 水路構(gòu)成復(fù)雜,水密封接頭多結(jié)構(gòu)復(fù)雜,同時由于水的絕緣性能很差,而 且會在高電壓下出現(xiàn)電腐蝕和漏電現(xiàn)象, 一但發(fā)生泄漏容易造成短路事 故;油冷卻,其絕緣性能好,但導(dǎo)熱性較水差,且其粘度大,需要較大的 循環(huán)動力;浸泡式蒸發(fā)冷卻具有極高的冷卻效率,蒸發(fā)換熱時熱傳導(dǎo)率約為風(fēng) 冷的100倍,因而冷卻裝置比風(fēng)冷裝置體積小,冷卻介質(zhì)本身具有絕緣性,可防火滅弧,蒸發(fā)時冷卻介質(zhì)溫度均勻,由于在一定壓力下,相變吸熱溫 度幾乎不變,因而各個電力電子器件有可能安裝在相同溫度散熱平臺,有利于散熱配置,結(jié)構(gòu)相對簡單,安裝方便,如中國專利CN200320129492.1 〈大功率電子器件蒸發(fā)冷卻裝置〉以及中國專利申請?zhí)?00610011903.5〈一種功率器件的蒸發(fā)冷卻散熱結(jié)構(gòu)〉均提出類似的技術(shù)方案,但采用浸 泡散熱后,存在以下問題功率控制模塊中如何保護元器件和驅(qū)動元件, 其中的熔斷器是否能按設(shè)定電流熔斷,在其熔斷瞬間是否會使冷卻介質(zhì)產(chǎn) 生不良反應(yīng),以及某些電力、電子元件和冷卻液是否相容等等,此外,這 種冷卻方式在檢修時必須放出冷卻液,檢修后必須檢査內(nèi)部清潔度和檢測 密封性,也是令人困擾的因素。 實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是,提供一種改進的電機功率控制模 塊壁掛式兩相流冷卻裝置,它能充分發(fā)揮蒸發(fā)冷卻方式散熱效率高的特 點,又能提高其工作可靠性,且結(jié)構(gòu)簡單,維修方便。本實用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是電機功率控制模塊 壁掛式兩相流冷卻裝置,包括有電機、冷凝器、功率控制模塊、電機的機 座內(nèi)腔盛置有冷卻液,機座頂部連接有冷凝器,冷卻液吸熱、蒸發(fā)上升進 入冷凝器,經(jīng)熱交換冷凝后的冷卻液以自重流回機座內(nèi)腔,構(gòu)成二相流冷 卻循環(huán),其特點是在電機機座的機座側(cè)面設(shè)置有側(cè)向開口,在機座側(cè)面 的側(cè)向開口處以壁掛形式固定設(shè)置有功率控制模塊,功率控制模塊的散熱 底板和機座內(nèi)腔盛裝的冷卻液直接接觸。機座內(nèi)腔冷卻液的二相流冷卻循 環(huán),經(jīng)散熱底板可不斷地帶走該散熱底板上安裝的功率元件產(chǎn)生的熱量。本實用新型采用功率模塊壁掛于電機側(cè)的結(jié)構(gòu),充分利用電機現(xiàn)有的 兩相流冷卻循環(huán)的設(shè)備,和現(xiàn)有的功率器件自備的冷卻散熱結(jié)構(gòu)比較,不 僅大大地簡化結(jié)構(gòu),而且也明顯地降低設(shè)備成本,同時,本實用新型壁掛 式的結(jié)構(gòu)可避免采用浸泡散熱帶來的種種缺陷,不僅保證元器件的運行質(zhì) 量,也減少檢修后的繁瑣操作,從而突出本實用新型冷卻效率高、可靠性 高、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便等特點,適用于艦船等惡劣環(huán)境條件下 電機功率控制模塊的冷卻。
圖1是本實用新型電機功率控制模塊壁掛式兩相流冷卻裝置示意圖。 圖2是圖1中功率控制模塊的散熱底板示意圖。 圖3是圖2中A向視圖。
具體實施方式
參照圖1,電機功率控制模塊壁掛式兩相流冷卻裝置,包括有電機1、 功率控制模塊2、冷凝器3和冷卻液4,電機1的機座11容置定子和轉(zhuǎn)子 的機座內(nèi)腔12形成有可盛裝冷卻液4的空間,電機1運行時產(chǎn)生的熱量 由機座內(nèi)腔12中的冷卻液4吸收,當(dāng)冷卻液溫升達沸點后,冷卻液蒸發(fā) 產(chǎn)生相變,由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài),并上升至機座上方的冷凝器,和冷凝管進 行熱交換,冷凝為液態(tài),在重力作用下流回到機座內(nèi)腔12,上述過程是 現(xiàn)有電機冷卻裝置完成二相流冷卻的一個循環(huán)。本實用新型是充分利用現(xiàn)有電機冷卻裝置的全部設(shè)備,在電機1機座 11的機座側(cè)面13上挖設(shè)有一側(cè)向開口 14,也可在兩側(cè)設(shè)置,該側(cè)向開口 14的形狀可為方形、矩形或其他幾何形狀,其大小可視功率控制模塊2的大小對應(yīng)設(shè)置;側(cè)向開口 14的周緣形成有可固定功率控制模塊2的光 整端面和相應(yīng)的固定螺孔,功率控制模塊2的散熱低板21以螺栓旋固在 固定螺孔,呈壁掛式安裝狀態(tài)。功率控制模塊2包括有散熱底板2.1、螺栓22、密封23和功率元件 24,其中散熱底板21,是一種電機l側(cè)向開口 14形狀對應(yīng)的平板,即其形狀 可為方形、矩形或其他幾何形狀,圖2所示為方形,散熱底板21采用導(dǎo) 熱性能優(yōu)異的金屬或非金屬材料的復(fù)合板制成,如黃銅板、青銅板、合金 鋁板等;散熱底板21由板體211和散熱肋片212呈一體組成,板體211的外 板面213是安裝功率元件24的平面,外板面213經(jīng)光整加工,以提高其 傳熱效率,為了減小散熱底板21和功率元件24之間的接觸熱阻,在外板 面213上可涂設(shè)有導(dǎo)熱良好的膏狀材料,如樂泰膠(LOCTITE)、道康寧 膠(DOWCORMNG)、東芝膠(GE-TOSHIBA)等;并在涂設(shè)后再安裝 功率元件24;散熱底板21的內(nèi)板面214,是對向機座內(nèi)腔12冷卻液4的表面,在 其中部設(shè)置有一組肋片212,如圖2、 3所示,肋片212的設(shè)置,能使散 熱底板21和冷卻液4的接觸面積增加,從而提高散熱底板21的散熱效率, 肋片212的數(shù)量、尺寸和形狀可根據(jù)功率元件24選定;散熱底板21內(nèi)板面214上設(shè)置有一組密封槽215,該槽的形狀和散 熱底板21形狀對應(yīng),數(shù)量可視板大小而異,圖2示為2個,密封槽215 內(nèi)設(shè)置密封23,以確保散熱底板21在固定于機座11后冷卻液4不會泄漏;在散熱底板21的緣邊開設(shè)有一組和機座11側(cè)向開口 14周緣固定螺 孔對應(yīng)的通孔216。運行時,機座內(nèi)腔12中的冷卻液4在不斷循環(huán)中也同時冷卻散熱底 板21,利用散熱底板21,散熱肋片212,導(dǎo)熱良好的膏狀材料,可將功 率元件24產(chǎn)生的熱量迅速帶走,而功率元件24卻不和冷卻液直接接觸, 從而實現(xiàn)惡劣環(huán)境條件下電機功率控制模塊的冷卻。
權(quán)利要求1、一種電機功率控制模塊壁掛式兩相流冷卻裝置,包括有電機、冷凝器、功率控制模塊,電機的機座內(nèi)腔盛置有冷卻液,機座頂部固定有冷凝器,冷卻液吸熱、蒸發(fā)上升進入冷凝器,經(jīng)熱交換冷凝后的冷卻液以自重流回機座內(nèi)腔,構(gòu)成二相流冷卻循環(huán),其特征在于在電機(1)機座(11)的機座側(cè)面(13)設(shè)置有側(cè)向開口(14),在機座側(cè)面(13)的側(cè)向開口處以壁掛形式固定設(shè)置有功率控制模塊(2),功率控制模塊(2)的散熱底板(21)和機座內(nèi)腔(12)盛裝的冷卻液(4)直接接觸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述電機功率控制模塊壁掛式兩相流冷卻裝置, 其特征是功率控制模塊(2)包括有散熱底板(21)、螺釘(22)、密封(23X 功率元件(24),散熱底板(21)封蓋在側(cè)向開口 (14)以螺釘(22)固 定在機座側(cè)面(13),機座側(cè)面(13)和散熱底板(21)接合面上設(shè)置有 密封(23),散熱底板(21)的外板面(213)上設(shè)置有功率元件(24), 散熱底板(21)的內(nèi)板面(214)和冷卻液(4)直接接觸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機功率控制模塊壁掛式兩相流冷卻 裝置,其特征是功率控制模塊(2)散熱底板(21)的板體(211)的內(nèi)板 面(214)上一體設(shè)置有散熱肋片(212)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機功率控制模塊壁掛式兩相流冷卻 裝置,其特征是功率控制模塊(2)散熱底板(21)由黃銅板、青銅板或 合金鋁板制成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機功率控制模塊壁掛式兩相流冷卻 裝置,其特征是功率控制模塊(2)散熱底板(21)光整加工的外板面(213)涂設(shè)有導(dǎo)熱良好的樂泰膠、道康寧膠或東芝膠。
6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機功率控制模塊壁掛式兩相流冷卻 裝置,其特征是功率控制模塊(2)散熱底板(21)的板體(211)形狀和 電機(1)側(cè)向開口形狀對應(yīng)的方形或矩形。
專利摘要一種電機功率控制模塊壁掛式兩相流冷卻裝置,主要解決提高冷卻效率和可靠性等技術(shù)問題,其采用技術(shù)方案是,在電機機座的機座側(cè)面設(shè)有側(cè)向開口,在機座側(cè)面的側(cè)向開口處以壁掛形式固定設(shè)置有功率控制模塊,功率控制模塊的散熱底板和機座內(nèi)腔盛裝的冷卻液直接接觸,適用于各種惡劣環(huán)境條件的電機功率控制模塊的冷卻。
文檔編號H01L23/34GK201119213SQ20072007437
公開日2008年9月17日 申請日期2007年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者馮智海, 劉林生, 楊平西, 磊 管, 琳 陳, 磊 陳, 顧洪儉 申請人:中國船舶重工集團公司第七○四研究所