CN103096692B - 具有电气和/或电子构件的模块中的热虹吸冷却器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有电气和/或电子构件的模块中的热虹吸冷却器组件。本发明涉及冷却电气和/或电子构件，具体而言，涉及电气和/或电子系统的模块。模块包括引导结构和用于接收冷却空气流的入口，并且具有用于此后在模块的运行状态中释放冷却空气的出口。提供引导结构来引导冷却空气，冷却空气在模块的运行状态中通过入口而进入，以及通过出口而离开模块。模块包括热虹吸冷却器，热虹吸冷却器具有蒸发器和用于在模块的运行状态中将热负荷的大部分传递给所述冷却空气的冷凝器。蒸发器相对于冷凝器倾斜，其中，冷凝器布置成使得所述冷却空气的主要部分流过冷凝器。

Description

具有电气和/或电子构件的模块中的热虹吸冷却器组件
技术领域
本发明涉及从电气和电子构件中移除热。具体而言，本发明涉及电气和/或电子系统的模块，以及具有包括至少两个模块的机柜的电气和/或电子系统。
背景技术
在运行中必须冷却电气和电子装置或系统，以便避免装置(具体而言，具有机柜的电气和/或电子系统中的电气和电子装置)的极端温度和随之引起的失效。电气和电子应用的特征不仅在于装置有高的发热速率，而且还在于高的功率密度，即，热通量。
通过使用大量同样的单元，可用模块化的方式建立待插入机柜中的中压功率电子转换器，以有利于有柔性和经济的生产、对顾客而言专有的构造和维护。功率转换器的一种拓扑可由大量相同的基元(cell)组成，其中，各个基元在功能上由两个开关和一个电容器组成。开关可为具有反并联二级管的IGBT。可获得呈IGBT模块的形式的两种开关。可平联地放置若干个IGBT模块，以提高电流定额。
用于冷却机柜中的电气或电子装置的空气冷却系统可包括从底板延伸的成阵列的翅片，并且可能需要用于强制对流的至少一个风扇，以便通过将热卸放到远离电气或电子装置的位置来减小电气或电子装置的热负荷。
发明内容
本发明目标可看作是允许从电气和电子构件中进行改进、高效且柔性的热移除。
此目标由根据本发明实施例的电气和/或电子系统的模块和具有机柜的电气和/或电子系统实现，机柜包括至少两个模块。
根据本发明的实施例，提供一种电气和/或电子系统的模块。该模块包括具有入口和出口的引导结构，入口用于接收冷却空气流，出口用于此后在模块的运行状态中释放冷却空气。引导结构构造成在模块的运行状态中，引导冷却空气通过入口，从入口通过模块，以及此后通过出口。提供包括蒸发器的热虹吸冷却器，蒸发器用于接收由模块的至少一个电气和/或电子构件在模块的运行状态中产生的第一热负荷。热虹吸冷却器包括用于在模块的运行状态中将所述第一热负荷的大部分传递给所述冷却空气的冷凝器。蒸发器围绕倾斜轴线相对于冷凝器倾斜大致以倾斜角度。至少一个电气和/或电子构件能够热连接到蒸发器的平面式第二面上，使得至少一个电气和/或电子构件位于入口和出口之间。通过这么做，使至少一个电气和/或电子另外被冷却空气流冷却变得可行。
另外，蒸发器包括在蒸发器的第二面下方且与第二面并排地延伸的多个第一管道。在蒸发器的优选实施例中，蒸发器的第一管道在尺寸上设置成使得冷却剂能够通过对流沸腾而蒸发，从而促进热虹吸热交换器的良好的整体热效率。
冷凝器布置在入口和出口之间，使得在模块的运行状态中，所述冷却空气的主要部分沿横向于冷凝器的平面形第一面的流向流过冷凝器，以将第一热负荷的大部分传递给冷却空气。为了允许冷却空气流的主要部分流过冷凝器，冷凝器的特征在于例如在结构元件之间具有开口的格栅状结构。开口形成用于冷却空气流的接触表面，而格栅型冷凝器的内表面则形成用于热虹吸器内的相变冷却剂的接触表面。
可提供这种具有热虹吸冷却器(其中，蒸发器相对于冷凝器倾斜)的模块，以在模块的内部提供对空气流开放的大横截面积，或者换句话说，通过相对于冷凝器倾斜蒸发器来挡住模块的少量空气流横截面，使得在经过冷凝器之后，可实现冷却空气的小压降，并且可使整个模块实现为较小、较廉价且不那么吵杂。通过提供这种模块，可高效地利用模块中的空间，以及因此可实现高紧凑性，并且可通过提供这种热虹吸冷却器来实现电气和/或电子构件(诸如IGBT)和模块的高冷却性能。这种模块可允许经济、高效且柔性地冷却模块，同时确保模块的紧凑设计。
如果期望实现冷却空气对模块的改进和较高效的冷却，则这一点可由具有热虹吸冷却器的模块实现，其中，蒸发器相对于冷凝器倾斜，而在模块的内部的冷凝器的少量空气流横截面被蒸发器挡住，因为蒸发器或者围绕模块的水平方向或者围绕模块的竖向方向相对于冷凝器倾斜。蒸发器可围绕倾斜轴线(即，倾斜的轴线)相对于冷凝器倾斜90°角度，例如，从而使空气流最高效地通过冷凝器，其中，在模块的运行状态中，蒸发器挡住冷凝器的尽可能小的空气流横截面。倾斜角度可大于30°且小于150°，从而对模块的内部的电气和/或电子构件(一个或多个)提供优化且高效的冷却和热移除。冷凝器通过冷凝器的多个第二管道流体地连接到蒸发器上，多个第二管道流体地连接到蒸发器的多个第一管道上，使得在热虹吸冷却器的运行状态中，热虹吸冷却器的冷却剂的运动由重力提供。蒸发器可布置成相对于冷凝器在几何构造上偏移。不应在冷凝器相对于蒸发器沿轴向移位的意义上狭窄地理解用语“偏移”，其中，冷凝器和蒸发器都具有相同的定向，即，冷凝器的第一面和蒸发器的第二面指向同一方向。在本发明的公开的语境中，用语“偏移”应当也包括这样的热虹吸冷却器，即，其中冷凝器的第一面相对于蒸发器的第二面沿另一个方向定向成使得第一面和第二面的垂线横向于彼此。
通过将蒸发器布置成相对于冷凝器倾斜，可避免或至少减少在这样的模块中出现冷却空气在冷凝器上有高空气速度和高压降，即，在该模块中，蒸发器在模块的底部部分中布置成相对于布置在模块的顶部部分处的冷凝器不倾斜，以及其中，冷却空气通过模块的入口而流过顶部和底部部分，以冷却在顶部部分和底部部分处的电容器，并且在模块的运行状态中，通过顶部部分处的冷凝器离开。可避免在冷凝器后面没有扩散器(这将进一步提高压降)的情况下，可能在冷凝器之后的自由射流中损失动态压力ρv2/2。
通过对热虹吸冷却器提供相对于模块中的冷凝器倾斜的蒸发器，与公共热沉相比，在没有模块的低紧凑性或在冷凝器处的冷却空气流的高压降的缺点的情况下，可利用模块在机柜中的模块化布置、借助于模块中的热虹吸冷却器进行的机柜空气流管理和两相冷却的优点。
如果期望从模块的内部的电气或电子构件中简单且高效地交换或传递热负荷，则可通过提供具有平面形第二面的蒸发器实现此目标，该平面形第二面沿模块的横向方向延伸，横向方向横向于模块的竖向方向和水平方向，并且从而接收电气或电子构件传递给冷凝器的大部分热负荷。
根据本发明的另一方面，蒸发器布置在相对于冷凝器偏移的位置处。
如果期望实现具有更低模块高度或更低模块宽度的甚至更紧凑的模块，则可通过相对于冷凝器偏移地定位蒸发器来实现这个目标。
根据本发明的另一方面，冷凝器的第一面布置在由模块的竖向方向和水平方向限定的第一平面上，水平方向横向于竖向方向，并且横向于模块的横向方向。蒸发器围绕水平方向、围绕倾斜轴线相对于冷凝器倾斜一角度。该角度在冷凝器的平面形第一面的第一主法线方向和蒸发器的平面形第二面的第二主法线方向之间可大于30°且小于150°，蒸发器的平面形第二面可构造成热连接到至少一个电气和/或电子构件上。角度可选自包括下者的组：90°的角度、基本90°的角度、锐角、钝角，以及85°-95°、60°-120°、45°-135°、60°-90°、90°-120°、45°-90°、90°-135°、大于0°-45°、135°至小于180°的角度区域。流体地连接到蒸发器的多个第一管道上的冷凝器的多个第二管道可形成为使得分别在模块和热虹吸冷却器的运行状态中，冷却剂运动由重力提供。
如果期望实现具有高效优化的冷却的紧凑模块，这个目标可由这种模块实现，其中，蒸发器围绕水平方向相对于冷凝器倾斜。
根据本发明的另一方面，冷凝器的第一面布置在由模块的竖向方向和水平方向限定的第一平面，水平方向横向于竖向方向，并且横向于模块的横向方向。蒸发器围绕竖向方向相对于冷凝器倾斜一角度。如果该角度为大约90度，则能够实现特别紧凑的模块。如根据上面提到的各方面或示例性实施例所描述的那样，该角度可具有不同的大小。
通过提供其中蒸发器围绕竖向方向相对于冷凝器倾斜的模块，可实现紧凑的模块，同时确保高效地、柔性地且改进地冷却模块，或者从模块的电气和/或电子构件中移除热。
根据本发明的另一方面，模块进一步包括电连接到至少一个电气和/或电子构件上的至少一个电容器。在模块的运行状态中，能够由至少一个电容器产生的第二热负荷的大部分能够由冷却空气经由出口移除。
通过提供这种模块，可实现下者：由电气和/或电子构件(诸如IGBT)产生的第一热负荷和能够由模块的内部的至少一个电容器产生的第二热负荷能够被冷却空气移除，该冷却空气流过入口，通过模块，被引导结构引导，以及到达模块的出口，从而经过模块的内部的电容器和冷凝器。电容器可由若干个物理电容器制成。大体上，串联地布置n个(物理)电容器，以达到所需电压，并且并联地布置m个电容器，以达到所需容量。作为许多构件，模块在物理上可包括一个或若干个IGBT模块和n×m个电容器组成的电容器组。
根据本发明的另一方面，至少一个电容器布置在入口以及冷凝器的第一面和蒸发器的平面形第二面中的至少一个之间。
换句话说，冷却电气和/或电子构件(诸如IGBT模块)的热虹吸可位于电容器下游，这意味着冷却空气在冷却电容器时比在冷却IGBT时更冷。这种布置可为有利的，因为必须保持电容器特别冷，以达到例如30年的长寿命，尤其是如果它们是电解类型的话。电解电容器可为优选的，因为它们的成本低且功率密度高。此外，典型地，大部分损耗由IGBT导致，而仅小部分损耗是由电容器导致的。这意味着进入冷凝器的冷却空气仅略微被电容器预热。如果电容器在冷凝器下游，则冷却空气在到达电容器处时会被强烈地预热，从而导致寿命缩短。
如果期望在模块的运行状态中最高效地从由电容器产生的第二热负荷以及由电气和/或电子构件(诸如IGBT)产生的第一热负荷中移除热，则可通过在入口和冷凝器或蒸发器之间布置电容器来实现该目标，因为在模块的运行状态中，蒸发器的电气构件比电容器产生更大量的热，使得首先经过电容器的冷却空气仅吸收较少量热，并且仍然可通过传送通过模块的内部的热虹吸冷却器的冷凝器来移除电气和/或电子构件的较大量的热。
根据本发明的另一方面，至少一个电容器包括至少部分地布置在入口和冷凝器之间的第一电容器，并且包括至少部分地布置在冷凝器和出口之间的第二电容器。
如果期望高效地冷却电容器和电气和/或电子构件，则可提供一种模块，其中，至少一个电容器包括至少部分地布置在入口和冷凝器之间的第一电容器，并且包括至少部分地布置在冷凝器和出口之间的第二电容器。因此，冷却空气在冷却入口和冷凝器之间的电容器时比在冷却电气和/或电子构件时更冷，但在冷却布置在出口和冷凝器之间的第二电容器时没有冷却电气和/或构件那么冷。
根据本发明的另一方面，至少一个电容器包括沿模块的竖向方向延伸的伸长的电容器本体，竖向方向横向于模块的横向方向和水平方向，并且横向方向横向于水平方向。
根据本发明的另一方面，至少一个电容器包括沿模块的水平方向延伸的伸长的电容器本体，水平方向横向于模块的横向方向和竖向方向，并且横向方向横向于竖向方向。
根据本发明的另一方面，至少一个电容器具有带有底部面和顶部面的圆柱形电容器本体，所述圆柱形电容器本体沿模块的竖向方向或水平方向从底部面延伸到顶部面，竖向方向横向于横向方向。
沿竖向方向延伸或定向的多层若干电容器或沿水平方向延伸或定向的多层若干电容器可布置在模块中。
如果期望在电容器的运行状态中经济且高效地移除由电容器产生的第二热负荷，则可通过这样来实现此目标，即，提供具有圆柱形电容器本体或伸长的电容器本体的电容器，其布置成使得冷却空气流横向于沿竖向方向或水平方向延伸的圆柱形电容器本体而流动。
根据本发明的另一方面，至少一个另外的电气和/或电子构件热连接到与蒸发器的平面形第二面相对的蒸发器的平面形第三面上。
如果期望对模块的内部的蒸发器处的另外的电气和/或电子构件提供紧凑且节省空间的布置，同时使得能够有高效且经济的冷却，则可通过将至少一个另外的电气和/或电子构件热连接到与蒸发器的平面形第二面(至少一个电气和/或电子构件热连接到其上)相对的蒸发器的平面形第三面上来实现此目标。
根据本发明的另一方面，模块包括布置在入口和出口中的至少一个处的至少一个第一风扇。
通过提供这种第一风扇，可改进空气流对模块或电气和/或电子系统的冷却效率，因为与不带风扇的模块相比，单位时间内有更多空气或冷却空气可传送通过模块。
根据本发明的实施例，提供一种具有机柜的电气和/或电子系统。机柜包括根据前述和以下方面和实施例中的任一个的至少两个模块，以及机柜壳体，机柜壳体包括用于接收冷却空气流的第一孔口，并且包括用于此后在机柜的运行状态中释放冷却空气的第二孔口。至少两个模块布置在机柜壳体中，使得流过所述机柜壳体的第一孔口的冷却空气的主要部分分成冷却空气的分流，引导结构使得分流中的至少一些能够经由入口分别流到它们的专用模块中，通过专用模块到达专用模块的出口，使得在机柜的运行状态中，冷却空气的分流中的至少两个彼此并行地连接，以及此后通过机柜壳体的第二孔口共同离开机柜。
用语“大部分”可理解为大于50%的量。模块可为功率模块。模块可为单元基元。机柜可为机架。热虹吸冷却器可为两相冷却器，其中，蒸发器和冷凝器形成环路型热虹吸器，环路型热虹吸器包括冷却剂，在模块的运行状态中，当冷却剂加热到超过冷却剂的蒸发点时，冷却剂至少部分地在液体状态和气态状态之间变相。冷凝器可具有至少一个第一管道，在模块的运行状态中，该至少一个第一管道沿横向于地球重力的工作方向延伸的方向延伸，并且在模块的运行状态中，呈液体状态的冷却剂的重心可位于冷凝器的至少一个第一管道下方。
换句话说，提供一种具有机柜的电气和/或电子系统，其中，冷却空气通过机柜前侧被吸入，通过第一孔口以及通过模块门或各个模块的入口，它们可在保护性入口格栅附近包含过滤器，其中，冷却空气然后被吸过各个模块且被吸出模块出口，以及然后向上，朝向机柜顶侧，风扇可位于机柜顶侧。这种空气流布置会产生非常短的空气流径，而且节约空间。因而，可充分地冷却各个模块的电气和/或电子构件(诸如IGBT模块和电容器)，以限制构件温度，以及达到所需寿命。
上面提到的具有机柜的电气和/或电子系统使得能够以简单且经济的方式冷却机柜中的模块。模块可包括IGBT和电容器，其中，IGBT可具有较大的损耗密度，从而需要高的冷却功率。在模块中使用热虹吸冷却器来冷却IGBT使得能够实现高的冷却功率，例如类似于水冷却，其中，在没有泵的情况下建立热虹吸，并且因此它是廉价的，而且可能不需要维护。在热虹吸冷却器中，热可从模块的内部的电气和/或电子构件(诸如IGBT和/或电容器(一个或多个))传递到蒸发器，然后被两相流体从蒸发器传输到冷凝器，并且进一步从冷凝器传送到机柜的内部的通道，以及在经过机柜的第二孔口之后，从那里传送到环境空气。冷凝器必须位于蒸发器上方，使得浮力可驱动热虹吸内的流。在模块内提供从模块前侧处的入口通过模块到达模块后侧处的出口的冷却空气流。
在机柜的运行状态中，冷却空气可流过模块的顶部部分，其中，电容器布置在空气流中的顶部部分处，热虹吸的冷凝器也是如此，并且电气和/或电子构件(一个或多个)(诸如IGBT)与蒸发器一起布置在模块的底部部分处，蒸发器冷却在冷却空气流的外部的构件(一个或多个)。因而冷却空气流可不被蒸发器打扰，并且可高效地冷却电容器和冷凝器。由于模块的底部部分的大部分都是空的，所以可限制或降低模块紧凑性和机柜紧凑性。
可通过使用总的模块高度来容纳电容器而改进模块紧凑性和机柜紧凑性，从而使得与仅在模块的顶部部分中的电容器的布置相比，模块能够不那么宽或不那么深，并且从而减小模块体积，以及提高相同数量的电容器的紧凑性。
至少两个模块的投影可布置在由机柜的竖向方向和水平方向限定的平面上的后部面上，竖向方向横向于水平方向。投影要理解为至少两个模块在由机柜的竖向方向和水平方向限定的投影平面上的图案。因此，至少两个模块可沿水平方向的方向相对于彼此移位，而不偏离本发明的要点。在机柜的运行状态中，冷却空气可沿横向于所述平面的方向流动。
如果期望在具有至少两个模块的机柜的内部有紧凑和高效的冷却，则可通过提供这种电气和/或系统来实现此目标，其中，该至少两个模块布置在一平面上，并且冷却空气横向于该平面或朝向该平面流动，使得冷却空气的主要部分(例如大于50%)可传送通过模块，从各个模块的前部通过模块，并且经由出口到达模块的后部，并且在空气对流的作用下到达机柜的第二孔口以及到达周围环境。
根据本发明的方面，至少两个模块沿着机柜的竖向方向布置成一个在另一个顶上，其中在机柜的运行状态中，冷却空气沿横向于机柜的竖向方向的方向流动。
如果期望实现具有可高效地冷却的机柜的紧凑的电气和/或电子系统，可通过以下方式来实现这一点，即，在机柜的内部沿着竖向方向将至少两个模块布置成一个在另一个顶上，以及使得流过机柜的第一孔口的冷却空气沿横向于竖向方向的方向流向模块，使得冷却空气的主要部分流过各个模块。因而，模块可以节约空间的方式布置在机柜壳体的内部，同时允许流过第一孔口的冷却空气的主要部分流过各个模块。如有需要，可一个在另一个顶上地添加额外的模块，以提高机柜的性能，同时为各个模块提供高效冷却。
根据本发明的另一方面，至少两个模块沿着机柜的水平方向彼此并排地布置，竖向方向横向于水平方向，其中，在机柜的运行状态中，冷却空气沿横向于机柜的水平方向的方向流动。
通过在机柜的内部提供模块的这种布置，可实现下者：流过机柜的入口的冷却空气可高效地冷却各个模块，并且同时在机柜的内部实现紧凑的模块布置。
如果期望机柜的内部具有柔性的模块布置，同时提供经济的冷却，至少两个模块可沿着机柜的横向方向彼此并排地布置，其中，横向方向横向于竖向方向和水平方向，其中，在机柜的运行状态中，冷却空气沿横向于机柜的横向方向的方向流动。
至少两个模块可以具有至少一个模块排和至少一个模块列的矩阵形式布置在机柜壳体中。
通过在机柜壳体的内部对至少两个模块提供这种布置，提供一种具有多个模块的柔性电气和电子系统，其中，能够从机柜中容易地更换各个模块，而且通过以最佳方式使用机柜的内部的空间，同时对各个模块(包括电气和/或电子构件)提供高效且经济的冷却。因而，可对机柜提供柔性且经济的对顾客而言专有的构造和维护。
如果期望进一步优化对机柜的内部的空间的使用，以及在机柜的内部堆迭尽可能多的模块，则矩阵可为具有沿机柜的水平方向延伸的至少一个模块排和沿机柜的竖向方向延伸的至少一个模块列的长方形矩阵，竖向方向横向于水平方向。 
根据本发明的另一方面，机柜进一步包括至少一个模块块，模块块包括至少两个模块中的至少一个模块(在实施例中，为至少两个模块)，以及模块块封罩。至少两个模块能够通过在模块块的内侧或外侧中的至少一侧或者在模块块的内侧的连接器而电连接，使得模块块连接器的总数可保持恒定，不依赖于模块块的内部的模块的数量。模块块封罩包括用于接收冷却空气流的第一端口、用于将冷却空气引导到各个模块的入口的模块块封罩，以及其中，模块块封罩包括用于此后在机柜的运行状态中释放冷却空气的第二端口。模块块可为转换器模块。
换句话说，至少两个模块可堆迭在模块块中，模块块包括用以放入冷却空气的第一端口，以及用以在机柜的运行状态中在冷却空气已经传送通过各个模块的入口、通过模块且到达各个模块的出口之后放出冷却空气的第二端口。
通过提供这种模块块，可实现下者：通过在模块块中结合至少两个模块，待布置在机柜中的期望数量的模块可快速插入机柜的内部，同时提供必要的高效冷却。
如果在机柜壳体中需要单数个模块的话，模块块也可包括仅一个模块，这也可使得能够在机柜壳体中独有地提供模块块。
因为模块块也可包含仅单个模块，所以可实现下者：例如，在其中机柜(其将需要具有仅一个模块的另外的模块块)内的电气和/或电子系统需要某个特定数量的模块的情况下，可提供独有地包括模块块的机柜壳体。
根据本发明的另一方面，至少一个模块块以及至少两个模块可以类似抽屉的方式插入和伸出机柜。出于那个目的，至少两个模块各自具有第一引导器件，并且机柜具有第二引导器件。第一引导器件和第二引导器件形成为使得至少一个模块块和至少两个模块可像机架一样拉进机柜中，以及拉出机柜。
如果期望实现简单、柔性且高效地从机柜中更换多个模块，例如以便维护模块或模块块(一个或多个)，此目标可由这种电气和/或电子系统实现，其中，至少一个模块块可以类似抽屉的方式插入和伸出机柜。
根据本发明的另一方面，至少一个模块块以具有至少一个模块块排和至少一个模块块列的矩阵形式布置在机柜壳体中。
通过在机柜壳体的内部提供模块块的这种布置，可实现模块块在机柜壳体的内部的紧凑堆迭，同时提供高效且经济的冷却。
如果期望在机柜壳体的内部对模块块提供柔性、紧凑和模块化的布置，矩阵可为具有沿机柜的水平方向延伸的至少一个模块块排和沿机柜的竖向方向延伸的至少一个模块块列的长方形矩阵，竖向方向横向于水平方向。
根据本发明的另一方面，模块块包括布置在下者中的至少一个处的至少一个第二风扇：第一端口和至少两个模块中的至少一个的入口，以及第二端口和至少两个模块中的至少一个的出口。
换句话说，第二风扇可布置在第一端口、至少两个模块中的至少一个的入口，第二端口或至少两个模块中的至少一个的出口处，或者可布置在第一端口和入口处，或者可布置在第二端口和出口处，或者可布置在第一端口和出口处，或者可布置在第二端口和入口处，或者可布置在第一端口和第二端口处，或者可布置在入口和出口处。
如果期望通过例如提高流过各个模块的冷却空气的量和速度来对具有机柜的电气和/或电子系统实现高效冷却，则可通过提供这种第二风扇来实现这个目标。
机柜可进一步包括布置第一孔口和第二孔口中的至少一个处的至少一个第三风扇。 
通过在第一孔口和第二孔口处提供这种第三风扇，可实现下者：可通过使单位时间内有较高量的冷却空气分别流过机柜、模块块和模块来加强冷却空气对机柜的冷却。
上面提到的实施例和方面有利地在各个模块的内部提供重力驱动式热虹吸，其中，可能不需要脉动热虹吸。可提供通过各个模块的大的空气流横截面，使得在机柜的模块的运行状态中仅引起小压降。可允许高效地利用模块中的空间，以及因此也在机柜中提供高紧凑性。根据上面提到的方面和实施例的、在机柜的内部具有各种布置的模块或模块块的电气和/或电子系统可允许按比例缩放模块的功率，而 对形成因数的影响仅在高度方向(竖向方向)上且与用于可能添加的电容器的额外空间要求成比例。因而，可通过这样的方式来实现模块的功率的按比例缩放，即，通过在模块的现有空间内在横向方向上延长蒸发器长度，以容纳额外的电气和/或电子构件(诸如IGBT模块)，以及通过在竖向方向上延长冷凝器，从而增加模块的高度，以解决较高的冷却需要。对额外的模块电容器，使用了模块的额外高度且其需要额外高度。模块的深度(沿水平方向延伸)、宽度(沿横向方向延伸)和基本设计可保持不变。上面提到的模块在机柜的内部的布置可能性适合于例如模块化多级转换器，其中，模块是转换器模块。
顺便提一下，用语“电子构件”在本公开的语境中理解为功率电子构件，其用于二极管、晶闸管，以及阻断电压大于500伏的其它半导体元件，使得在功率模块中可用于例如驱动器或转换器，以对工厂或车辆供应能量。
在任何上面提到的实施例中，如果蒸发器具有若干个第一管道，则这是有利的。如果这些第一管道中的各个都具有同样的外部横截面，则与第一管道具有不同的外部横截面的情况相比，这对于制造蒸发器更有利。如果第一管道的整个横截面相同，则能够实现在复杂性上特别有利的蒸发器。如果所有第一管道都具有沿它们的管状形状各自所限定的纵向轴线的方向延伸的基本相同的长度，则最经济地制造蒸发器是可行的，因为管道彼此相同。
为了确保热从电气和/或电子构件最佳地传递给第一管道，有利的是如果蒸发器包括这样的热传递元件，即，该热传递元件具有安装表面，用于提供电气和/或电子构件能够热连接到其上的适当的平面式安装表面。热传递元件机械连接和热连接到多个第一管道上。在热传递元件提供形成用于电气和/或电子构件的安装表面的平面式第二面。在安装表面的相对的侧部，提供各自用于接收第一管道的多个凹槽。选择凹槽的形状，以使其匹配第一管道的外壁的形状(当在横截面上看时)，以便允许热最佳地从电气和/或电子构件传递到第一管道。当在横向方向上看时，多个凹槽热对传递元件赋予蜂巢状横截面，第一管道沿横向方向延伸。热传递元件优选由高导热性材料制成，包括铝和/或铜。如果安装表面上的安装空间由于有太多电气和/或电子构件需要热连接到蒸发器上而太狭窄，则可选择将具有蜂巢状横截面的两个热传递元件相对于附连到彼此上，使得额外的热传递元件提供额外的安装表面，只要蒸发器可满意地处理对冷凝器的热传递即可。照这样，能够在整体尺寸方面实现特别紧凑的模块(功率模块)。使用这样的热传递元件的额外作用在于，它可在组装第一管道时在例如通过一次性(one shot)钎焊将第一管道连接到在机械方面坚固的结构上之前用作量规。顺便提一下，可用完全自动化的方式来完成热交换器芯体的所有元件的一次性钎焊、堆迭和组装。
在任何上面提到的实施例中，如果冷凝器具有若干个第二管道，这也是有利的。如果这些第二管道中的各个都具有相同的外部横截面，则与第二管道具有不同的外部横截面的情况相比，这对于制造冷凝器更有利。如果第二管道的整体横截面相同，则能够实现在复杂性上特别有利的冷凝器。如果所有第二管道都具有沿它们的管状形状各自所限定的纵向轴线的方向延伸的相同的长度，则最经济地制造蒸发器是可行的，因为管道彼此相同。
采用至少非常相同的种类和类型的轮廓来制造第一管道和第二管道是进一步有利的，因为这甚至更多地简化了制造工艺。轮廓优选为半成品，例如，挤制的铝轮廓。
关于第一管道的定向，有利的是将它们布置在蒸发器中，使得它们基本平行于彼此(当在横截面上看时)而延伸通过蒸发器，这是因为：  第一，与具有圆形横截面的管道相比，具有基本平的壳表面部分的管道允许更容易地以机械的方式附连到热传递元件上。简单地表达，具有基本平的壳表面部分的管道使管道和歧管和/或热传递元件的组装过程容易；
 第二，具有基本平的壳表面部分的管道允许在热的方面附连待冷却的功率电子构件或额外的这样的构件，以便与具有圆形横截面的管道相比，得到更直接的冷却，因为接触表面更大。
关于第二管道的定向，有利的是将多个第二管道布置在冷凝器中，也使得它们基本平行于彼此(当在横截面上看时)而延伸通过冷凝器，这是因为：
 第一，空气流的压降可保持最小，只要第二管道的伸长的(例如长圆形)横截面平行于空气流的流向延伸通过冷凝器即可；
 与具有圆形横截面的管道相比，具有基本平的壳表面部分的管道允许更容易地以机械的方式附连到相邻歧管上，以进行连接。
由于若干个原因，对第一管道和第二管道使用平的多端口管是有利的。如果多端口布置在共同的平面中，这也适用。与具有共同的圆柱形圆形外部横截面的管/管子相比，这样的平管(即，具有长圆形横截面的轮廓)会对空气流引入更少压降。多端口轮廓也称为MPE轮廓，在汽车冷却器领域中，MPE轮廓称为以低成本标准挤制铝基轮廓。管道的多端口设计是有利的，因为与仅具有单个开口或通道的共同的管子或轮廓相比，多端口设计的管道会增加内部热传递表面，因为管道的较多的湿润表面与工作流体接触。此外，对于促进气泡泵送作用，以及与具有较大的横截面通道相比，对于管道对更高的(内部)蒸气压力的耐压性，这是理想的。此外，多端口轮廓的多个子通道在最大程度上支持对流沸腾作用。
如果蒸发器轮廓(即，第一管道)平行于倾斜轴线延伸，则能够实现机械复杂性特别低的基本热虹吸冷却器。
在冷却剂的运动在热交换器的运行状态中将由重力提供的情况下，有利的是在三维空间中设计和布置热交换器，使得第二管道至少部分地沿地球重力的工作方向的方向延伸。取决于实施例，在蒸发器沿水平方向延伸的情况下，冷凝器轮廓可横向于倾斜轴线延伸。
尤其在需要冷却剂运动具有给定流向的热虹吸热交换器的实施例中，可行的是，通过在尺寸上不对称地设置热交换器的部件(例如在尺寸上将蒸气立管歧管的横截面设置成大于冷凝物返回歧管的横截面)，来在不合需要的方向上限定冷却剂的自然止回阀行为。在其中若干个第一管道和/或若干个第二管道在它们的一端处流体地连接到歧管上的热交换器的实施例中，有利的是如果歧管具有圆的管状横截面，其中引入了用于接收管道的孔。由于歧管的圆形内部横截面，可从挤制轮廓上切下直线管道元件且将其各自插入到孔中。通过这样做，歧管的内壁将对直线管道元件形成自然阻碍，因为在插入期间，它会堵住管道的横向边缘，使得插入的直线管道不会切断歧管中的内部空间。实验显示，如果一个直线管道测量的整体横截面积正好是歧管的整体内部横截面的大约5%至10%，就能够实现卓越的热性能。
以下两个特性基本促成模块的紧凑性以及因此有与这种模块相配的较高的实体：
第一，第一管道包括优选非常平的横截面，例如，长方形或长圆形横截面，其配合到热传递元件的孔中，使得第一管道不突出或仅略微突出热传递元件的最大厚度。因而，热传递元件的最大厚度形成在垂直于蒸发器的平面式第二面的方向上测得的蒸发器总厚度的主要因素，其中，蒸发器的第二面由用于在热传递元件的后侧上的电气/电子构件的热安装表面形成。特别是在其中第二歧管和第三歧管具有较小的或者在最大程度上像热传递元件的厚度那样大的直径的实施例中，并且只要所述歧管布置在热传递元件旁边，使得它们在第二主法线方向上相对于热传递元件不移位，热传递元件是最终造成最小蒸发器厚度的原因。
换句话说，第一管道在蒸发器中在形状上设置成以及定向成使得蒸发器具有厚片状面板形的整体外形，其中，蒸发器的沿第二主法线方向(其垂直于蒸发器的平面式第二面延伸)延伸的最大厚度小于蒸发器的在蒸发器的第二面上沿垂直于第二主法线方向的横向方向延伸的最大总宽度，使得最大厚度-最大宽度比率对蒸发器赋予平板状整体外形。
取决于对紧凑性和热传递容量的要求，蒸发器的最大厚度测得为小于蒸发器的最大总宽度的50%，优选地甚至小于蒸发器的最大总宽度的30%，更优选地甚至小于蒸发器的最大总宽度的20%。用不同的方式表达，蒸发器(604)的最大厚度-最大宽度比率在大约1:2至大约1:a的范围中，其中，a为至少5，优选为至少10。
用语“蒸发器的宽度”要理解为由下者限定的最大尺寸：或者由第一管道的长度加第二歧管的厚度加沿水平方向延伸的第三歧管的厚度(即，模块的深度)限定；或者由多个第一管道的沿横向方向延伸的整体尺寸(即，模块的宽度)限定。
为了保持从电气/电子构件到热虹吸器内的相变冷却剂的热传递手段的基本功能，第一管道的数量必须保持在某个范围中，这取决于蒸发器的最大厚度。这里对给定量的热流提供示例性示例，如果存在许多第一管道，与具有较少第一管道的蒸发器的第二实施例的最大厚度相比，蒸发器的第一实施例的最大厚度可保持得更低。
由于将存在将电气/电子构件热连接到蒸发器上所需的最小安装空间，在蒸发器的面积和宽度的方面设定了某个最小第一阈值。由于电气/电子构件和其它装备(例如电容器)要冷却，以及/或者仅布置在由冷凝器和蒸发器在一侧界定的空间中，以及只要模块在第二主法线方向上的总厚度不超过冷凝器的最大宽度，则设定在蒸发器的第二面和冷凝器的远端之间延伸的最小第二阈值。最小第二阈值越小，蒸发器的最大厚度就可越大。
第二，第二管道包括优选非常平的横截面，例如，长方形或长圆形横截面，其配合到热传递元件的孔中，使得第二管道不突出或仅略微突出冷凝器的(实际壳表面的)最大厚度。因而，在第二管道的横截面上的所述最大延伸部形成在垂直于冷凝器的平面式第一面的方向上测得的冷凝器总厚度的主要因素，其中，由于倾斜布置的原因，冷凝器的第一面横向于蒸发器的第二面延伸。尤其在其中第一歧管和第五歧管具有小的或在最大程度上像第二管道的横截面上的最大延伸部那样大的直径的实施例中，以及只要所述歧管布置在第二管道组旁边，使得它们在第一主法线方向上相对于第二管道不移位，则第二管道是最终造成最小冷凝器厚度的原因。
换句话说，第二管道在冷凝器中在形状上设置成以及定向成使得冷凝器具有厚片状面板形的整体外形，其中，冷凝器的沿第一主法线方向(其垂直于冷凝器的第一面延伸)延伸的最大厚度小于冷凝器的在冷凝器的第二面上沿垂直于第一主方向的横向方向延伸的最大总宽度，使得最大厚度-最大宽度比率对冷凝器赋予平板状整体外形。以不同的方式表达，冷凝器的最大厚度-最大宽度比率在大约1:2至大约1:b的范围中，其中b为至少5，优选为至少10。
取决于对紧凑性和热传递容量的要求，冷凝器的最大厚度测得为小于冷凝器的最大总宽度的50%，优选地甚至小于冷凝器的最大总宽度的30%，更优选地甚至小于冷凝器的最大总宽度的20%。
用语“冷凝器的宽度”要理解为由下者限定的最大尺寸：或者由第二管道的长度加第一歧管的厚度加沿竖向方向延伸的第五歧管的厚度(即，模块的高度)限定；或者由沿水平方向延伸的多个第二管道的整体尺寸(即，例如，模块的深度)限定。上面提到的方向在其中第二管道的定向相对于横向方向轴线旋转的实施例中相应地改变。
一旦使用热交换器，为了保持从热虹吸器内的相变冷却剂到冷却空气流的热传递手段的基本功能，第二管道的数量必须保持在某个范围中，这取决于冷凝器的最大厚度。这里对给定量的热流提供示例性示例，如果存在许多第二管道，则与具有较少第二管道的冷凝器的第二实施例的最大厚度相比，冷凝器的第一实施例的最大厚度可保持得更低。
再次，由于将存在将电气/电子构件热连接到蒸发器上所需的最小安装空间，在蒸发器的面积和宽度的方面设定了某个最小第一阈值。由于电气/电子构件和其它装备(例如电容器)要冷却，以及/或者仅布置在由冷凝器和蒸发器在一侧界定的空间中，以及只要模块在第一主法线方向上的总长度不超过蒸发器的最大宽度，则设定在冷凝器的第一面和蒸发器的远端之间延伸的最小第三阈值。最小第三阈值越小，冷凝器的最大厚度就可越大。
尤其在其中冷却空气流例如由于自然对流冷却而较弱的系统的实施例中，非常重要的是，在冷凝器上的压降小，因为冷凝器可能妨碍或者甚至阻止冷却空气流通过格栅状冷凝器中的空间进入冷凝器。但而且在其中冷却空气流由强制对流形成的系统中，在冷凝器上的压降小仍然是很重要的。原因在于，压降越小，用于产生足够的空气流的风扇可越弱。风扇越弱，它在尺寸上通常就越小，而且也不那么昂贵。所以，较小的风扇会促成紧凑的系统。此外，与较大的风扇相比，较小的风扇是有利的，因为它们在使用中不那么吵杂，并且消耗较少能源。
根据本发明的另一方面，可在模块的内部提供用于从至少一个电气和/或电子热源中移除热的热虹吸冷却器，热虹吸冷却器包括冷凝器和具有第一管道的蒸发器，该第一管道流体地连接到冷凝器的第二管道上，其中，冷凝器包括具有第一主法线方向的平面形第一面，并且蒸发器包括具有第二主法线方向的平面形第二面，以热连接到至少一个热源上。蒸发器布置在第一位置和第二位置中的至少一个处，第一位置相对于冷凝器平行地偏移而延伸，并且第二位置与冷凝器成角度，使得在第一主法线方向和第二主法线方向之间有大于30°且小于150°的角度。
角度可选自包括下者的组：90°的角度、基本90°的角度、锐角、钝角，以及85°-95°、60°-120°、45°-135°、60°-90°、90°-120°、45°-90°、90°-135°、大于0-45°、135°至小于180°的角度区域。可形成冷凝器的第二管道，使得在热交换器的运行状态中，冷却剂运动由重力提供。
根据本发明的另一方面，冷凝器的第一面布置在由热虹吸冷却器的竖向方向和水平方向限定的第一平面上，水平方向横向于竖向方向，并且横向于热虹吸冷却器的横向方向。蒸发器的第二位置围绕水平方向以所述角度成角度。如果该角度为大约90度，则能够实现特别紧凑的模块。
根据本发明的另一方面，冷凝器的第一面布置在由热虹吸冷却器的竖向方向和水平方向限定的第一平面上，水平方向横向于竖向方向，并且横向于热虹吸冷却器的横向方向。在第二位置处，蒸发器围绕竖向方向以所述角度成角度。
如果模块/功率模块在整体尺寸方面的大小在一个方向上受限制，但蒸发器和/或冷凝器的热容量需要的热传递速率将超过此处公开的一个基本蒸发器和/或冷凝器的可行的最大热传递速率，则可能需要将蒸发器和/或冷凝器设计成各自包括大于一个第一组第一管道或一个第二组第二管道，并且将所述组堆迭起来，诸如例如EP 2246654 A1中公开的那样。
根据下文中描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见，而且将参照下文中描述的实施例来阐明本发明的这些和其它方面。
附图说明
参照附图中示出的示例性实施例，将在下文中更加详细地阐明本发明的主题。
图1示意性地显示了具有两个开关和一个电容器的模块。
图2示意性地显示了根据本发明的实施例的、具有机柜的电气和/或电子系统的横截面正视图。
图3示意性地显示了图2的电气和/或电子系统的横截面侧视图。
图4示意性地显示了根据本发明的实施例的、具有热虹吸冷却器的电气和/或电子系统的模块的横截面侧视图。
图5示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的、具有热虹吸冷却器的电气和/或电子系统的另一个模块的横截面侧视图。
图6示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的、具有热虹吸冷却器的电气和/或电子系统的另一个模块的横截面侧视图。
图7示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的、具有热虹吸冷却器的电气和/或电子系统的另一个模块的横截面侧视图。
图8示意性地显示了根据本发明的实施例的热虹吸冷却器的透视正视图。
图9示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的另一个热虹吸冷却器的透视正视图。
图10示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的另一个热虹吸冷却器的透视正视图。
图11示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的另一个热虹吸冷却器的透视正视图。
图12示意性地显示了图11的热虹吸冷却器的透视后视图。
图13示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的另一个热虹吸冷却器的透视正视图。
图14示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的热虹吸冷却器的横截面侧视图。
图15示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的、具有两个热虹吸冷却器的另一个热虹吸冷却器的透视侧视图。
图16示意性地显示了根据本发明的实施例的电气和/或电子系统的模块的横截面侧视图。
图17示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的、具有热虹吸冷却器的电气和/或电子系统的另一个模块的横截面侧视图。
图18示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的、具有热虹吸冷却器的电气和/或电子系统的模块的一部分的透视正视图。
图19示意性地显示了图18的热虹吸冷却器的透视正视图。
图20示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的、具有热虹吸冷却器的电气和/或电子系统的模块的横截面侧视图。
图21示意性地显示了根据本发明的实施例的模块块的透视正视图。
图22示意性地显示了图21的模块块的横截面侧视图。
图23示意性地显示了图21和图22的模块块的横截面后视图。
图24示意性地显示了图21、图22和图23的模块块的透视后视图。
图25示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的模块块的横截面侧视图。
图26示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的、另一个模块块的横截面侧视图。
图27示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的另一个模块块的横截面侧视图。
图28示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的另一个模块块的横截面侧视图。
在图中使用的参考标记和它们的含义以汇总的形式列为参考标号表。原则上，相同部件设有与图相同的参考符号。
部件列表：
102模块
200电气和/或电子系统
202开关、IGBT
204电容器
402模块块
404第三风扇
406机柜壳体
408机柜顶侧
409机柜左侧
410机柜底侧
411机柜右侧
412机柜后侧
413机柜前侧
502第一孔口
504第三孔口
506第二端口
508第一端口
510流向
511释放流向
512机柜通道
513偏转的流向
514环境流向
515略微偏转的流向
520第二孔口
535模块块前侧
536模块块后侧
540周围环境
600热虹吸冷却器
601第一面
602冷凝器
603第一主法线方向
604蒸发器
605第二主法线方向
606第二面
607另外的电气和/或电子构件
608附连装置(一个或多个)
609电容器本体
610电气和/或电子构件
611底部面
612电容器
613顶部面
614入口
615引导结构
616出口
617模块顶侧
618模块底侧
619引导部分
620角度、倾斜角度
621连接线
622倾斜轴线/倾斜的轴线
623模块右侧
625模块左侧
630横向方向
632水平方向
634竖向方向
635模块前侧
636模块后侧
670模块空间
677第三面
682第一电容器
684第二电容器
715模块块封罩
717模块块顶侧
718模块块底侧
723模块块右侧
725模块块左侧
900热传递元件
902第二管道
903第八歧管
904第一歧管
905倾斜的蒸气通道
906第五歧管
907倾斜的冷凝物通道
908第四歧管
910第六歧管
912第一管道
913冷凝物通道
914第二歧管
915第七歧管
916第三歧管
917冷凝物收集歧管
918填充歧管
922冷却翅片(一个或多个)
1002第四管道
1004第十一歧管
1012第三管道
1016第十三歧管
1022另一个冷却翅片
1203水平箭头
1206横向箭头
1302底板
1304第四电容器部分
1305第四引导部分
1306第三电容器部分
1307第三引导部分
1308第二电容器部分
1309第二引导部分
1310第一电容器部分
1311第一引导部分
1320第一引导器件
1321第二引导器件
1402连接器(一个或多个)
1601第五面
1602另一个冷凝器
1603第三主法线方向
1604另一个蒸发器
1606第四面
1900第二风扇
1902另一个第二风扇
2002第一风扇。
具体实施方式
图1示意性地显示了包括两个开关202和一个电容器204的模块102。模块102可为模块化多级转换器(MMLC)或模块化两级转换器(M2LC)，并且开关202可为IGBT模块。模块102可为可像抽屉一样插入机架或机柜中的盒型元件。在机柜中，许多模块可布置成排和列。
图2示意性地显示了具有机柜400的电气和/或电子系统200，机柜400包括机柜壳体406，机柜壳体406具有用于接收冷却空气流的第一孔口(502，未显示，参见图3)，并且包括用于此后在机柜400的运行状态中释放冷却空气的第二孔口(520，未显示，参见图3)。有至少两个模块102，各个模块102包括具有入口和出口的引导结构(615，未显示，参见图4、图7)。该至少两个模块102布置在机柜壳体406中，使得在机柜400的运行状态中，流过所述机柜壳体406的第一孔口的冷却空气的主要部分能够在引导结构的引导下经由入口流到各个模块102中，通过各个模块102到达出口，以及此后到达机柜壳体406的第二孔口。所述至少两个模块102中的至少两个各自包括热虹吸冷却器(600，未显示，参见例如图4、图16)，热虹吸冷却器包括用于接收由各个模块102的至少一个电气和/或电子构件(202，参见图1的610，参见图4、7和16)在各个模块102的运行状态中产生的第一热负荷的蒸发器，并且该热虹吸冷却器包括用于在机柜400的运行状态中将所述第一热负荷的大部分传递给所述冷却空气的冷凝器。
模块102布置在由机柜400的竖向方向634和水平方向632限定的平面上，竖向方向634横向于水平方向632。在机柜的运行状态中，冷却空气沿横向于该平面的方向流动。至少两个模块102沿着机柜400的竖向方向634布置成一个在另一个顶上，并且在机柜400的运行状态中，冷却空气沿横向于机柜400的竖向方向634的方向流动。至少两个模块102沿着机柜400的水平方向632彼此并排地布置，竖向方向634横向于水平方向632。在机柜的运行状态中，冷却空气沿横向于机柜400的水平方向632的方向流动。
至少两个模块102可沿着机柜400的横向方向630彼此并排地布置，横向方向630横向于竖向方向634和水平方向632。然后在机柜400的运行状态中，冷却空气可沿横向于机柜400的横向方向630的方向流动。
至少两个模块102在机柜壳体406中布置成具有至少一个模块排和至少一个模块列的矩阵形式。矩阵是具有沿机柜400的水平方向632延伸的至少一个模块排和沿机柜400的竖向方向634延伸的至少一个模块列的长方形矩阵，竖向方向634横向于水平方向632。
提供至少一个模块块402，其包括所述至少两个模块102中的至少两个模块102和模块块封罩715。至少两个模块102能够通过在模块块402的外侧或内侧的连接器(1402，未显示，参见图24)而电连接，使得电气模块块连接器的总数量可保持恒定，不依赖于模块块402的内部的模块102的数量。模块块封罩715包括用于接收冷却空气流的第一端口(508，未显示，参见图25至28)，模块块封罩715用于将冷却空气引导到模块102中的各个的入口。模块块封罩715包括第二端口(506，未显示，参见图25至28)，用于此后在机柜400的运行状态中释放冷却空气。模块块封罩715包括沿竖向方向634延伸的模块块左侧725和模块块右侧723，以及沿水平方向632延伸的模块块底侧718和模块块顶侧717。
图2中的各个模块块402包括并排布置成沿水平方向632延伸的四个模块102。模块块402在机柜壳体406中布置成沿着至少一个模块块排和至少一个模块块列的矩阵形式，其中，矩阵是具有沿机柜400的水平方向632延伸的至少一个模块块排和沿机柜400的竖向方向634延伸的至少一个模块块列的长方形矩阵。具体而言，模块块402布置成具有六个模块块排和三个模块块列的矩阵。模块块402也可并排布置成沿横向方向630延伸。
机柜壳体406包括沿竖向方向634延伸的机柜左侧409和机柜右侧411，并且包括沿水平方向632延伸的机柜底侧410和机柜顶侧408。机柜400进一步包括布置在机柜400的机柜顶侧408处的第三风扇404，第三风扇404可在机柜的第一孔口(参见例如图3)附近。
图3示意性地显示了图2的电气和/或电子系统200的横截面侧视图。机柜400的第一孔口502布置在沿竖向方向634延伸的机柜前侧413处，并且机柜壳体406的第二孔口520布置在机柜顶侧408处。机柜后侧412沿竖向方向634延伸，其中，根据本发明的一方面，第二孔口520也可布置在机柜后侧412处。第三风扇404布置在第二孔口520的上方。冷却空气沿流向510流过第一孔口502，并且使得冷却空气的主要部分能够从第一孔口502首先流过模块块封罩715的第一端口508，并且被模块块封罩715引导到各个模块102的入口，并且从入口通过模块块封罩715的第二端口506，第二端口506用于此后在机柜400的运行状态中释放冷却空气。释放的冷却空气沿释放流向511通过机柜通道512传送向机柜的第二孔口520，释放的冷却空气被第三风扇404吸入，并且通过第三孔口504传输到周围环境540，第三孔口504沿基本在横向方向630上定向的环境流向514释放冷却空气。使得冷却空气流能够从第一孔口502通过模块块406以及所述冷却空气的主要部分能够通过各个模块102到达第二孔口520的第三风扇404也可布置在第一孔口502处，或者布置在第一孔口502和第二孔口520两者处。第一端口508布置在沿竖向方向634延伸的模块块前侧535处，并且第二端口506布置在沿竖向方向634延伸的模块块后侧536处。
图4显示了具有引导结构615的模块102，引导结构615包括入口614和出口，从而使得引导结构615能够引导冷却空气或另一个热载体沿流向510经由入口614流到模块102中，通过各个模块102到达出口616。如图2和图3中显示的那样，在机柜的运行状态中，释放的冷却空气然后可沿释放流向511朝机柜壳体的第二孔口流动。引导结构615包括引导部分619，引导部分619可为经由连接线621将多个电容器612中的各个连接到电气和/或电子构件610(诸如IGBT)上的电气汇流条。电容器612中的各个具有带有底部面611和顶部面613的圆柱形本体609，所述圆柱形电容器本体609沿模块102的竖向方向634从底部面611延伸到顶部面613，竖向方向634横向于模块102的横向方向630和水平方向632，其中，引导部分619沿横向方向630延伸。电容器本体609可为不具有圆柱形形状的伸长电容器本体。
电气和/或电子构件610通过例如附连装置608(诸如螺钉)附连到热虹吸冷却器600的蒸发器604上。热虹吸冷却器600进一步包括冷凝器602。在模块102的运行状态中，热虹吸冷却器600从电气和/或电子构件610中移除热。在各个模块102的运行状态中，蒸发器604接收由各个模块102的电气和/或电子构件610产生的第一热负荷，并且在模块102和机柜的运行状态中，冷凝器602将所述第一热负荷的大部分传递给沿流向510流动的冷却空气。冷凝器602包括具有第一主法线方向603的平面形第一面601，并且蒸发器包括具有第二主法线方向605的平面形第二面606，以热连接到至少一个电气和/或电子构件610上。蒸发器604围绕倾斜轴线622相对于冷凝器布置成180°的角度620。第一主法线方向603和第二主法线方向605之间的角度为0°，因为主法线方向603、605在横向方向630上平行于彼此延伸。
至少一个电容器612电连接到至少一个电气和/或电子构件610上，并且在模块102和机柜的运行状态中，冷却空气能够通过出口616移除能够由至少一个电容器612产生的第二热负荷的大部分。引导结构615进一步包括模块后侧636和模块前侧635，模块后侧636和模块前侧635沿竖向方向634延伸，并且包括出口616和入口614。引导结构615包括沿横向方向630延伸的模块底侧618和模块顶侧617。电容器612与彼此以及与在模块102的顶部部分处的冷凝器602平行地布置，从而沿竖向方向634平行于入口614和出口616延伸，使得沿流向510流动的进入的冷却空气流经过电容器612，并且此后通过冷凝器602沿横向方向630流到出口616，而不被蒸发器604偏转或转移。蒸发器604和电气和/或电子构件610也沿竖向方向634延伸，并且在模块102的底部部分中布置在冷凝器602和电容器612的下方，使得存在未被电容器612占用的模块空间670。
图5示意性地显示了与图4中显示的模块具有类似构件的模块102的横截面图，其中，蒸发器604相对于冷凝器602倾斜，冷凝器602布置在入口614和出口616之间，使得冷却空气的主要部分沿横向于冷凝器602的平面形第一面601的流向510流过冷凝器602，以将至少一个电气和/或电子构件610在模块102的运行状态中产生的第一热负荷的大部分分别在模块102和机柜的运行状态中传递给冷却空气。蒸发器604包括沿模块102的横向方向630延伸的平面形第二面606，横向方向630横向于模块102的竖向方向634和水平方向632。电容器612和冷凝器602的平面形第一面601平行地布置且沿水平方向632延伸。入口614和出口616也沿水平方向632延伸。模块102的引导结构615包括模块左侧625和模块右侧623。
蒸发器604与冷凝器602成角度，使得在第一主法线方向603和第二主法线方向605之间有大约90°的角度620。蒸发器604围绕倾斜轴线622、围绕竖向方向634以角度620倾斜或成角度。冷凝器602的第一面601布置在由热虹吸冷却器600的竖向方向634和水平方向632限定的第一平面上，水平方向632横向于竖向方向634，并且分别横向于模块102和热虹吸冷却器600的横向方向630。
角度620可为大于30°且小于150°的角度。角度620可选自包括下者的组：90°角度、锐角、钝角，以及85°-95°、60°-120°、45°-135°、60°-90°、90°-120°、45°-90°、90°-135°、大于0°-45°、135°至小于180°的角度区域。在热虹吸冷却器600的运行状态中，冷凝器602和蒸发器604之间的冷却剂运动由重力提供。引导部分619沿横向方向630延伸，并且将电容器电连接到电气和/或电子构件610上。
模块102包括引导结构615，引导结构615具有用于接收冷却空气流的入口614，以及用于此后在模块102的运行状态中释放冷却空气的出口616，引导结构615用于引导冷却空气通过入口614，从入口614将冷却空气引导到模块102，并且此后在模块102的运行状态中通过出口616。热虹吸冷却器600包括蒸发器604，用于接收模块102的至少一个电气和/或电子构件610在模块102的运行状态中产生的第一热负荷。热虹吸冷却器600包括冷凝器602，用于在模块102的运行状态中将所述第一热负荷的大部分传递给所述冷却空气。可通过提供这种模块102来实现对冷却空气的空气流开放的大横截面区域。根据本发明的另一个实施例，蒸发器604可布置在相对于冷凝器602有偏移的位置处。至少一个电容器612电连接到至少一个电气和/或电子构件610上，并且在模块102的运行状态中，冷却空气能够经由出口616来移除能够由至少一个电容器612产生的第二热负荷的大部分。
图6示意性地显示了类似于图4的模块的模块102的横截面图，差别在于，多个电容器612布置在图4的模块空间670中，并且入口614基本沿着整个模块前侧635在竖向方向上延伸，使得冷却空气可沿流向510在横向方向630上流动，经过模块的上部区域中的在冷凝器602旁边的电容器612，并且经过模块102的下部区域中的在蒸发器604旁边的电容器612，并且在冷凝器602处引起偏转流向513，因为蒸发器604阻挡空气流，并且所有冷却空气必须通过冷凝器602和出口616离开。这可造成高的空气速度，以及在冷凝器602上造成高压降。
图7示意性地显示了与图6相比具有类似布置的电容器612的模块102，其中，蒸发器604相对于冷凝器602而倾斜，并且冷凝器602布置在入口614和出口之间，使得所述冷却空气的主要部分沿横向于冷凝器602的平面形第一面601的流向510流动，以将电气和/或电子构件610在模块102的运行状态中产生的第一热负荷的大部分在机柜的运行状态中传递给冷却空气。蒸发器604的倾斜类似于图5中显示的倾斜，但差别在于，蒸发器604围绕水平方向632倾斜或成角度。电容器612布置在模块102的上部部分和下部部分中，并且通过引导部分619电连接到至少一个电气和/或电子构件610上。分别在模块102和机柜400的运行状态中，沿流向510流动的冷却空气能够经由出口616移除能够由电容器612产生的第二热负荷的大部分。冷凝器602的第一面601布置在由热虹吸冷却器600的竖向方向634和水平方向632限定的第一平面上。水平方向632横向于竖向方向634，并且横向于热虹吸冷却器600或模块102的横向方向630。蒸发器604围绕水平方向632在第一主法线方向603和第二主法线方向605之间相对于冷凝器602以大约90°的角度620成角度。这种模块102可通过这样的方式使得能够高效地冷却电容器612和电气和/或电子构件610：提供高紧凑性，以及通过使蒸发器倾斜90°而使蒸发器604阻挡模块102的空气流横截面的小部分，使得可忽略冷凝器上的冷却空气的高压降。冷却空气沿流向510和略微偏转的流向515流动，在冷凝器602上有最小压降。
图8示意性地显示了根据图7的热虹吸冷却器600的透视正视图，该热虹吸冷却器600用于从至少一个电气和/或电子构件610以及从电容器中移除热。热虹吸冷却器600包括冷凝器602和蒸发器604，蒸发器604具有流体地连接到冷凝器602的多个第二管道902上的多个第一管道912。多个第一管道912以机械的方式连接到热传递元件900上，并且与热传递元件900有热接触。这能够实现是因为热传递元件900具有在横向方向上看时为蜂巢状的横截面，第一管道912沿横向方向延伸。提供来各自接收第一管道912的区段的多个凹槽对传递元件900赋予蜂巢状横截面。蒸发器604布置在相对于冷凝器602偏移的第一位置处，并且同时布置在第二位置处，第二位置相对于冷凝器602成角度，使得在第一主法线方向603和第二主法线方向605之间有90°的角度620。蒸发器604围绕水平方向632以角度620成角度。热虹吸冷却器600包括用于将热从蒸发器604传递到冷凝器602的冷却剂。第一歧管904流体地连接到冷凝器602的第二管道902上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将至少部分地蒸发的冷却剂馈送到冷凝器602。第二歧管914流体地连接到蒸发器604的第一管道912上，以在热虹吸冷却器的运行状态中，将冷凝冷却剂馈送回蒸发器604。第三歧管916流体地连接到蒸发器604的第一管道912上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中收集来自蒸发器604的至少部分地蒸发的冷却剂，所述第三歧管916通过第四歧管908流体地连接到第一歧管904上，以在热虹吸冷却器的运行状态中，将至少部分地蒸发的冷却剂馈送到第一歧管904。第五歧管906流体地连接到冷凝器602的第二管道902上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，收集来自冷凝器602的冷凝冷却剂，所述第五歧管906通过第六歧管910流体地连接到第二歧管914上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将冷凝冷却剂馈送到第二歧管914。第一歧管904布置在第三歧管916和第二歧管914的上方，使得在热虹吸冷却器600的运行状态中，冷凝冷却剂能够通过冷凝器602的第二管道902被重力移动到第三歧管916和第二歧管914。
在第一歧管904处提供填充歧管918，以将冷却剂馈送到热虹吸冷却器600。冷凝器602包括布置在第一管道912之间的冷却翅片922。第一歧管904、第五歧管906和第一管道912基本沿水平方向632延伸。第四歧管908、第六歧管910、填充歧管918和第二管道902基本沿竖向方向634延伸。第二歧管914和第三歧管916基本沿横向方向630延伸。
可想到的是，冷凝器的定向在围绕横向轴线630的方向上旋转，使得在相对于图8中显示的一个实施例而言的热虹吸热交换器600的备选实施例中，第二管道902平行于倾斜轴线622延伸。
图9显示了另一个热虹吸冷却器600的透视正视图，该热虹吸冷却器600具有沿竖向方向634延伸的冷凝器602和沿横向方向630延伸的蒸发器604，使得蒸发器604围绕水平方向632以大约90°的角度620成角度。一个电气或电子构件610通过附连装置608附连到蒸发器上，即附连到蒸发器604的第二面606上。第一歧管904通过第三歧管916流体地连接到蒸发器604的第一管道912上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中收集来自蒸发器604的至少部分地蒸发的冷却剂。第一歧管904流体地连接到冷凝器602的第二管道902上，以在热虹吸冷却器的运行状态中，将至少部分地蒸发的冷却剂馈送到冷凝器602。第二歧管914通过第三歧管916和第一管道912的至少一个冷凝物通道913流体地连接到冷凝器602的第二管道902上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，收集来自冷凝器602的冷凝冷却剂。第二歧管914流体地连接到蒸发器604的第一管道912上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将冷凝冷却剂馈送回蒸发器604。第一歧管904布置在第二歧管914的上方，使得在热虹吸冷却器600的运行状态中，冷凝冷却剂能够通过冷凝器602的第二管道902被重力移动到第二歧管914。第一歧管904布置在第三歧管916的上方。第一歧管904、第二歧管914和第三歧管916沿水平方向632延伸，并且布置成基本平行于彼此。
图10示意性地显示了类似于图9的热虹吸冷却器900的另一个热虹吸冷却器600的透视侧视图，差别在于，在第三歧管916旁边布置有额外的第五歧管906，其中，第三歧管916流体地连接到蒸发器604的第一管道912上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中收集来自蒸发器604的至少部分地蒸发的冷却剂，第三歧管916流体地连接到第一歧管904上，以在热虹吸冷却器的运行状态中，将至少部分地蒸发的冷却剂馈送到第一歧管904。第五歧管906流体地连接到冷凝器602的第二管道902上，以在热虹吸冷却器的运行状态中，收集来自冷凝器602的冷凝冷却剂，所述第五歧管906通过至少一个冷凝物通道913流体地连接到第二歧管914上，以在热虹吸冷却器的运行状态中，将冷凝冷却剂馈送到第二歧管914。
图11示意性地显示了另一个热虹吸冷却器600的透视正视图，该另一个热虹吸冷却器600与图9的热虹吸冷却器600不同，因为冷却器600包括布置成彼此靠近的两个蒸发器604和两个冷凝器602，或者换句话说，两个热虹吸冷却器布置成一个在另一个的上方。一个蒸发器604接收来自至少一个电气和/或电子构件610的第一热负荷，并且布置在这个蒸发器604下方的另一个蒸发器通过蒸发器604接收那个第一热负荷的一部分，至少一个电气和/或电子构件610附连到蒸发器604上且与其热连接。对另一个蒸发器和另一个冷凝器提供类似于图9的第二歧管914那样操作的第七歧管915，并且对另一个蒸发器和另一个冷凝器提供类似于图9的第一歧管904那样操作的第八歧管903。对另一个蒸发器和另一个冷凝器提供类似于图9的第三歧管916那样操作的第五歧管906。所有歧管基本沿水平方向632延伸。
图12示意性地显示了图11的热虹吸冷却器600的透视后视图。
图13示意性地显示了另一个热虹吸冷却器600的透视正视图，其中，蒸发器604布置成相对于冷凝器602偏移，并且围绕水平方向632相对于冷凝器602成角度，使得在第一主法线方向603和第二主法线方向605之间有大约90°的角度620。热虹吸冷却器600具有与图8的热虹吸冷却器600类似的构件且以类似方式操作，差别在于，第一管道912基本沿横向方向630延伸，第二歧管914、第三歧管916和第五歧管906基本沿水平方向632延伸，并且第六歧管910基本在由横向方向630和竖向方向634限定的平面上延伸，从蒸发器604向布置在蒸发器604上方的冷凝器602倾斜。
想得到的是，蒸发器604的定向沿围绕竖向轴线634的方向旋转，使得在相对于图13中显示的一个实施例而言的热虹吸热交换器600的备选实施例中，第一管道912沿横向方向630延伸。
图14示意性地显示了另一个热虹吸冷却器600的横截面侧视图，该另一个热虹吸冷却器600类似于图9中显示的热虹吸冷却器600，以下描述了差别。第一歧管904通过倾斜的蒸气通道905流体地连接到蒸发器604的第一管道上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，收集来自蒸发器604的至少部分地蒸发的冷却剂。第一歧管904流体地连接到冷凝器的第二管道(其可为倾斜的冷凝物通道907)上，以在热虹吸冷却器的运行状态中，将至少部分地蒸发的冷却剂馈送到冷凝器602。第二歧管914流体地连接到冷凝器第二管道(其可为倾斜的冷凝物通道907)上，以在热虹吸冷却器的运行状态中，收集来自冷凝器602的冷凝冷却剂。第二歧管914流体地连接到蒸发器604的第一管道上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将冷凝冷却剂馈送回蒸发器604。第一歧管904布置在第二歧管914上方，使得在热虹吸冷却器600的运行状态中，冷凝冷却剂能够通过冷凝器602的第二管道被重力移动到第二歧管914。第一歧管904和第二歧管914沿水平方向632延伸，蒸发器604沿横向方向630延伸，并且冷凝器602沿竖向方向634延伸。
图15示意性地显示了包括图9的两个热虹吸冷却的热虹吸冷却器600，这两个热虹吸冷却器以这样的方式附连到彼此上，即，它们共用呈冷凝物收集歧管917(图9的第二歧管914)的形式的第二歧管，以及使得蒸发器604、1604沿横向方向630延伸，以及冷凝器602、1602沿竖向方向634面对彼此而彼此相对地延伸。蒸发器604和冷凝器602根据图9的蒸发器604和冷凝器602来操作。另一个蒸发器1604和另一个冷凝器1602以类似的方式操作。冷却剂将热从另一个蒸发器1604传递到另一个冷凝器1602，该热可为能够由电气和/或电子构件610产生的第一热负荷。第十一歧管1004流体地连接到另一个冷凝器1602的至少一个第四管道1002上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将至少部分地蒸发的冷却剂馈送到另一个冷凝器1602。冷凝物收集歧管917流体地连接到另一个蒸发器1604的第三管道1012上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将冷凝冷却剂馈送回另一个蒸发器1604。第十三歧管1016流体地连接到另一个蒸发器1604的第三管道1012上，在热虹吸冷却器600的运行状态中，收集来自另一个蒸发器1604的至少部分地蒸发的冷却剂。第十三歧管1016流体地连接到第十一歧管1004上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将至少部分地蒸发的冷却剂馈送到第十一歧管904。第十三歧管1016流体地连接到另一个冷凝器1602的第四管道1002上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，收集来自另一个冷凝器1602的冷凝冷却剂。第十三歧管1016流体地连接到冷凝物收集歧管917上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将冷凝冷却剂馈送到冷凝物收集歧管917。第十一歧管904布置在第十三歧管1016和冷凝物收集歧管917上方，使得在热虹吸冷却器600的运行状态中，冷凝冷却剂能够通过另一个冷凝器1602的第四管道1002被重力移动到第十三歧管1016和冷凝物收集歧管917。另一个冷凝器1602包括类似于冷凝器602的第一面601的第五面1601，以及布置在另一个冷凝器1602的第四管道1002之间的另一个冷却翅片1022。另一个蒸发器1604包括类似于蒸发器604的第二面606的第四面1606。
图16示意性地显示了模块102，该模块102与图5的模块102不同，因为电容器612或电容器本体沿模块102的竖向方向634而非水平方向632延伸。电容器612布置在入口614以及冷凝器602的平面形第一面601和蒸发器604的平面形第二面606之间。
图17示意性地显示了模块102，该模块102与图16的模块不同，因为提供了第一电容器682，第一电容器682至少部分地布置在入口614和冷凝器602之间，以及第二电容器684至少部分地布置在冷凝器602和出口616之间。
图18示意性地显示了图5的模块的透视正视图，其中，电容器沿水平方向632延伸，并且附连到引导部分619(例如汇流条)上，以将电容器电连接到至少一个电气和/或电子构件上。蒸发器604沿竖向方向634延伸，并且围绕竖向方向634在第一主法线方向和第二主法线方向之间相对于冷凝器602以大约90°的角度成角度。冷凝器602的第一面布置在由热虹吸冷却器的竖向方向634和水平方向632限定的第一平面上，水平方向632横向于竖向方向634，并且横向于热虹吸冷却器的横向方向630。蒸发器604的第二面布置在由竖向方向634和横向方向630限定的平面上。
模块102具有用于容易地将模块102插入到较高的实体(诸如例如功率转换器)中以及从较高的实体中更换模块102的第一引导器件1320。出于那个目的，所述较高的实体(诸如功率转换器机柜)包括用于与第一引导器件1320协作的第二引导器件1321，使得模块102可以类似抽屉的方式插入和伸出前面提到的功率转换器机柜(例如参照例如图2中显示的机柜400)。在模块102的基本实施例中，第一引导器件1320由提供来引导冷却介质通过模块102的引导部分619的横向边缘形成。在机柜400的基本实施例中，第二引导器件1321由机柜400的片状金属结构中的槽口形成，其中，所述槽口在尺寸上设置成使得它们提供正好足够的空间来牢固地插入和部署引导部分619的第一引导器件1320。但是，在需要时，可采用包括滚子等的引导系统来减少摩擦，以及改进操纵性。
图19示意性地显示了图18的热虹吸冷却器600的透视正视图。在第一歧管904处提供用于用冷却剂填充热虹吸冷却器600的填充歧管918，第一歧管904流体地连接到冷凝器602的第二管道902上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将至少部分地蒸发的冷却剂馈送到冷凝器602。第二歧管914流体地连接到第一管道(912，未显示)上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将冷凝冷却剂馈送回蒸发器604。第三歧管916流体地连接到蒸发器604的第一管道上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，收集来自蒸发器604的至少部分地蒸发的冷却剂。第三歧管916通过第四歧管908流体地连接到第一歧管904上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将至少部分地蒸发的冷却剂馈送到第一歧管904。
第五歧管906流体地连接到冷凝器602的第二管道902上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，收集来自冷凝器602的冷凝冷却剂，所述第五歧管906流体地连接到第二歧管914上，以在热虹吸冷却器600的运行状态中，将冷凝冷却剂馈送到第二歧管914。第一歧管904布置在第五歧管906和第二歧管914上方，使得在热虹吸冷却器600的运行状态中，冷凝冷却剂能够通过冷凝器602的第二管道902被重力移动到第五歧管906和第二歧管914。提供第六歧管910，以将第二歧管914流体地连接到第五歧管906上。第一管道、第四歧管908和第六歧管910基本沿竖向方向934延伸，第二歧管914和第三歧管916基本沿横向方向630延伸，并且第一歧管904和第五歧管906基本沿水平方向632延伸。
如果图9中的冷凝器602的热容量太有限，用户可选择通过几个额外的第二管道902沿水平方向632扩展冷凝器。
在类似于关于图19所显示和阐明的实施例的又一个备选实施例中，第一歧管904直接连接到第三歧管916上，使得可省略中间的第四歧管908。取决于实施例，第二歧管914能够直接连接到第五歧管906上，使得可省略中间的第六歧管910。在甚至更简化的实施例中，通过弯曲而用管子形成第一歧管904和第三歧管916。同样，也通过弯曲而用另一个管子形成第二歧管914和第五歧管906。在这种实施例中，热虹吸的最大尺寸取决于用于歧管904、916、914、906的管子的最小弯曲半径。
图20示意性地显示了根据图16的热虹吸冷却器600，其中，另外用虚线指示，冷凝器602可沿水平方向632延伸，从而增加模块102的高度(由水平箭头1203指示)，并且在模块102的现有尺寸内，蒸发器604可在其长度上沿横向方向630(由横向箭头1206指示)延伸，以解决较高的冷却需要，其中，对于额外的电气电容器612，可使用且可能需要额外的模块冷凝器长度。模块的深度和长度与基本设计可保持不变。因而，可在不改变模块102的基本设计和模块化特征的情况下实现模块102的功率的按比例缩放。
图21示意性地显示了在图2和图3中显示的模块块402的透视正视图。热虹吸冷却器600设有沿模块块402的竖向方向634延伸的蒸发器604和冷凝器602。若干个电气或电子构件610、607附连到蒸发器604上。多个电气和电子构件610热连接到面向多个电容器612的蒸发器604的平面形第一面606上。至少一个另外的电气和/或电子构件607热连接到与蒸发器604的平面形第二面606相对的蒸发器604的平面形第三面(677，未显示，例如参见图22)上。各个电容器612具有伸长的电容器本体609，电容器本体609沿水平方向632从电容器本体609的底部面611延伸到顶部面613。
提供第一电容器部分1310，其包括沿竖向方向634和横向方向630延伸的第一引导部分1311，其中，沿水平方向632延伸的多个电容器612附连到第一引导部分1311上。第二电容器部分1308设有第二引导部分1309和以类似于第一电容器部分1310的电容器的方式布置的电容器。第二电容器部分1308沿水平方向632布置在第一电容器部分1310旁边。提供了类似于第一电容器部分1310的具有第三引导部分1307的第三电容器部分1306和具有第四引导部分1305的第四电容器部分1304，并且它们沿水平方向632布置在第二电容器部分1308旁边。可提供引导部分1311、1309、1307和1305，以将电容器电连接到电气和/或电子构件610、677上。冷却空气沿平行于横向方向630的流向首先流经电容器612，以及然后传送通过冷凝器602。电容器部分1310、1308、1306、1304中的各个可对应于例如如图2中显示的那样的一个模块102，其中，热虹吸冷却器600由电容器部分或模块共用。提供底板1302，以附连引导部分1311、1309、1307、1305和热虹吸冷却器600以及连接器(1402，未显示，参见图22-24)。模块块402可为全桥构造，从而允许以标准尺寸容器的方式结合模块块402与两排模块。上面描述的电容器部分可为电容器块。
模块402具有用于容易地将模块402插入到较高的实体(诸如例如功率转换器)中以及从较高的实体中更换模块402的第一引导器件1321。出于那个目的，所述较高的实体(诸如功率转换器机柜)包括用于与第一引导器件1320协作的第二引导器件1321，使得模块402可以类似抽屉的方式插入和伸出前面提到的功率转换器机柜(例如参照例如图2中显示的机柜400)。在模块402的基本实施例中，第一引导器件1320由提供来协助引导冷却介质通过模块块402的底板1302的横向边缘形成。在机柜400的基本实施例中，第二引导器件1321由机柜400的片状金属结构中的槽口形成，其中，所述槽口在尺寸上设置成使得它们提供正好足够的空间来牢固地插入和部署模块块402的第一引导器件1320。
图22示意性地显示了图21的模块块402的横截面侧视图，其中显示了电容器部分或模块中的各个能够通过在模块块402的外侧和内侧的连接器1402而电连接。冷的冷却空气吸气将来自模块块402的右侧，以及然后，在沿横向方向630经过冷凝器612之后，在经过左侧处的冷凝器602。冷却空气流也可用来冷却其它无源体，诸如铜链路，或者仅仅允许汇流条中有较高的电流密度。汇流条或轨终端可缠绕在冷却器600周围，以对终端形成链路。
图23示意性地显示了具有两个连接器1402的、图21和图22的模块块402的横截面正视图。
图24示意性地显示了根据图21、22、23的模块块402的透视后视图。
图25示意性地显示了如图2和图3中显示的那样的模块块402的横截面侧视图，例如，其中，多个模块102沿竖向方向634布置成一个在另一个上方，例如根据图7来设计各个模块102。在图25和下面的图26、27和28中，可根据按照前面的图、实施例和方面而描述的任何实施例与所附权利要求提供模块102。模块块402包括模块块封罩715，模块块封罩715具有用于接收沿流向510流动的冷却空气流的第一端口508，其中，模块块封罩715构造成将冷却空气引导到模块102中的各个的入口614，以及其中，模块块封罩715包括用于用于此后分别在模块块402和机柜400的运行状态中释放冷却空气的第二端口506。第一端口508布置在沿竖向方向634延伸的模块块右侧535处，并且第二端口506布置在沿横向方向630延伸的模块块顶侧713处。模块块封罩715进一步包括沿横向方向在模块块顶侧713下方延伸的模块块底侧718，以及沿竖向方向634与模块块前侧535相对地延伸的模块块后侧536。在通过各个模块传送向模块块的上部部分，以及通过第二端口506到达机柜封罩之后，冷却空气沿释放流向511流动。
图26示意性地显示了根据图25的模块块402的横截面侧视图，差别在于，第二风扇1900布置在模块块402的第二端口506处。
图27示意性地显示了图25的模块块402的横截面侧视图，差别在于，另一个第二风扇1902布置在模块块502的第一端口508处。
图28示意性地显示了图25的模块块402的横截面侧视图，差别在于，第一风扇1202布置在各个模块102的入口处。
通过提供如图26至28中以及还如图2和3中描述的那样的风扇， 可通过提供用于冷却机柜400的冷却空气的强制对流来提高冷却效率和容量。模块块402大体可包括至少一个第二风扇1900、1902，其布置在下者中的至少一个处：第一端口508和模块102中的至少一个的入口614，以及第二端口506和模块102中的至少一个的出口616。
至少两个模块102中的至少一个可包括布置在入口614和出口616中的至少一个处的至少一个第一风扇2002。机柜400可包括布置在第一孔口502和第二孔口520中的至少一个处的至少一个第三风扇404。
虽然已经在图和前述描述中详细示出和描述了本发明，但认为这样的说明和描述是说明性或示例性的，而非限制性的，本发明不限于公开的实施例。
通过研究附图、公开和所附权利要求，在实践声明的发明时，本领域技术人员可理解和实现公开的实施例的其它变型。
在权利要求中，词语“包括”不排除其它要素，而且不定冠词“一个”或“一种”不排除复数。单个电气和/或电子系统或单个机柜或模块块或模块可实现权利要求中叙述的若干个项目的功能。仅在互不相同的从属权利要求中叙述了某些措施不表示不可使用这些措施的组合来获得优点。权利要求中的任何参考记号不应理解为限制范围。

Claims (26)

1.一种电气和/或电子系统(200)的模块(102)，所述模块(102)包括：
具有入口(614)和出口(616)的引导结构(615)，所述入口(614)用于接收冷却空气的流，所述出口(616)用于此后在所述模块(102)的运行状态中释放所述冷却空气的流，所述引导结构(615)用于在所述模块(102)的运行状态中引导所述冷却空气通过所述入口(614)，从所述入口(614)通过所述模块(102)，以及此后通过所述出口(616)；
热虹吸冷却器(600)，其包括蒸发器(604)，所述蒸发器(604)用于接收由所述模块(102)的至少一个电气和/或电子构件(202，610)在所述模块(102)的运行状态中产生的第一热负荷，并且所述热虹吸冷却器(600)包括冷凝器(602)，所述冷凝器(602)用于将所述第一热负荷的大部分传递给所述冷却空气，使得允许所述冷却空气的流的主要部分在所述模块(102)的运行状态中流过所述冷凝器(602)中的开口；
其中，所述蒸发器(604)围绕倾斜轴线(622)相对于所述冷凝器(602)倾斜；以及
其中，所述至少一个电气和/或电子构件(607)能够热连接到所述蒸发器(604)的平面形第二面(606)上，使得所述至少一个电气和/或电子构件(607)位于所述入口(614)和所述出口(616)之间；以及
其中，所述蒸发器(604)和所述冷凝器(602)形成环路型热虹吸器；以及
其中，所述蒸发器(604)包括在所述蒸发器(604)的所述第二面(606)下方且与所述第二面(606)并排地延伸的多个第一管道(912)；以及
其中，所述冷凝器(602)布置在所述入口(614)和所述出口(616)之间，使得在所述模块(102)的运行状态中，所述冷却空气的主要部分沿横向于所述冷凝器(602)的平面形第一面(601)的流向(510)流过所述冷凝器(602)，以将所述第一热负荷的大部分传递给所述冷却空气。
2.根据权利要求1所述的模块(102)，
其中，所述蒸发器(604)布置在相对于所述冷凝器(602)在几何构造上偏移的位置处。
3.根据权利要求1或2所述的模块(102)，
其中，所述冷凝器(602)的所述第一面(601)布置在由所述模块(102)的竖向方向(634)和水平方向(632)限定的第一平面上，所述水平方向(632)横向于所述竖向方向(634)，并且横向于所述模块(102)的横向方向(630)，
其中，所述蒸发器(604)围绕所述水平方向(632)、围绕倾斜轴线(622)相对于所述冷凝器(602)倾斜一角度(620)。
4.根据权利要求3所述的模块(102)，
其中，所述角度(620)为大约90度。
5.根据权利要求1或2所述的模块(102)，
其中，所述冷凝器(602)的所述第一面(601)布置在由所述模块(102)的竖向方向(634)和水平方向(632)限定的第一平面上，所述水平方向(632)横向于所述竖向方向(634)，并且横向于所述模块(102)的横向方向(630)，
其中，所述蒸发器(604)围绕所述竖向方向(634)、围绕倾斜轴线(622)相对于所述冷凝器(602)倾斜一角度(620)。
6.根据权利要求5所述的模块(102)，
其中，所述角度(620)为大约90度。
7.根据权利要求1或2所述的模块(102)，其特征在于，所述模块(102)进一步包括：
电连接到所述至少一个电气和/或电子构件(202，610)上的至少一个电容器(612)；以及
其中，在所述模块(102)的运行状态中，能够由所述至少一个电容器(612)产生的第二热负荷的大部分能够被所述冷却空气经由所述出口(616)移除。
8.根据权利要求7所述的模块(102)，
其中，所述至少一个电容器(612)布置在所述入口(614)和下者中的至少一个之间：
a)所述冷凝器(602)的所述第一面(601)，以及
b)所述蒸发器(604)的平面形第二面(606)。
9.根据权利要求7所述的模块(102)，
其中，所述至少一个电容器(612)包括至少部分地布置在所述入口(614)和所述冷凝器(602)之间的第一电容器(682)，并且包括至少部分地布置在所述冷凝器(602)和所述出口(616)之间的第二电容器(684)。
10.根据权利要求7所述的模块，
其中，所述至少一个电容器(612)包括沿所述模块(102)的竖向方向(634)延伸的伸长的电容器本体(609)，所述竖向方向(634)横向于所述模块(102)的横向方向(630)和水平方向(632)，并且所述横向方向(630)横向于所述水平方向(632)。
11.根据权利要求7所述的模块，
其中，所述至少一个电容器(612)包括沿所述模块(102)的水平方向(632)延伸的伸长的电容器本体(609)，所述水平方向(632)横向于所述模块(102)的横向方向(630)和竖向方向(634)，并且所述横向方向(630)横向于所述竖向方向(634)。
12.根据权利要求7所述的模块(102)，
其中，所述至少一个电容器(612)具有圆柱形电容器本体(609)，所述圆柱形电容器本体(609)具有底部面(611)和顶部面(613)，所述圆柱形电容器本体(609)沿以下方向从所述底部面(611)延伸到所述顶部面(613)
a)沿所述模块(102)的竖向方向(634)，所述竖向方向(634)横向于所述横向方向(630)，或者
b)沿所述模块(102)的水平方向(632)，所述竖向方向(634)横向于所述横向方向(630)。
13.根据权利要求1或2所述的模块(102)，
其中，至少一个另外的电气和/或电子构件(607)热连接到与所述蒸发器(604)的平面形第二面(606)相对的所述蒸发器(604)的平面形第三面(677)上。
14.根据权利要求1或2所述的模块(102)，
其中，所述模块(102)包括布置在下者中的至少一个处的至少一个第一风扇(2002)：
a)所述入口(614)，以及
b)所述出口(616)。
15.根据权利要求1或2所述的模块(102)，
其中，所述蒸发器(604)具有沿第二主法线方向(605)延伸的最大厚度，所述第二主法线方向(605)垂直于所述蒸发器的所述平面形第二面(606)延伸，所述蒸发器(604)的该最大厚度小于所述蒸发器(604)的沿垂直于所述第二主法线方向(605)延伸的横向方向延伸的最大总宽度，使得最大厚度-最大宽度比率对所述蒸发器(604)赋予平板状整体外形。
16.根据权利要求15所述的模块(102)，
其中，所述蒸发器(604)的最大厚度-最大宽度比率在1:2至1:a的范围中，其中a为至少5。
17.根据权利要求16所述的模块(102)，
其中，a为至少10。
18.根据权利要求1或2所述的模块(102)，
其中，所述冷凝器(602)具有沿第一主法线方向(603)延伸的最大厚度，所述第一主法线方向(603)垂直于所述冷凝器(602)的所述平面形第一面(601)延伸，所述冷凝器(602)的该最大厚度小于所述冷凝器(602)的沿垂直于所述第一主法线方向(603)延伸的横向方向延伸的最大总宽度，使得最大厚度-最大宽度比率对所述冷凝器(602)赋予平板状整体外形。
19.根据权利要求18所述的模块(102)，
其中，所述冷凝器(602)的最大厚度-最大宽度比率在1:2至1:b的范围中，其中b为至少5。
20.根据权利要求19所述的模块(102)，
其中，b为至少10。
21.根据权利要求1或2所述的模块(102)，
其中，所述蒸发器(604)的所述第一管道(912)在尺寸上设置成使得冷却剂能够通过对流沸腾而蒸发。
22.根据权利要求1或2所述的模块(102)，
其中，所述蒸发器(604)包括热传递元件(900)，所述热传递元件(900)机械连接和热连接到所述多个第一管道(912)上；以及
其中，所述平面形第二面(606)设置在所述热传递元件(900)上。
23.一种具有机柜(400)的电气和/或电子系统(200)，所述机柜(400)包括：
至少两个根据权利要求1至22中的任一项所述的模块(102)，
机柜壳体(406)，其包括用于接收冷却空气的流的第一孔口(502)，并且包括用于此后在所述机柜(400)的运行状态中释放所述冷却空气的第二孔口(520)；
其中，所述至少两个模块(102)布置在所述机柜壳体(406)中，使得流过所述机柜壳体(406)的所述第一孔口(502)的冷却空气的流的主要部分分成冷却空气的分流，所述引导结构(615)相应地能够使所述分流中的至少一些经由所述入口(614)流到它们的专用模块(102)中，通过专用模块(102)到达专用模块(102)的出口(616)，使得在所述机柜(400)的运行状态中，所述冷却空气的分流中的至少两个彼此并行地连接，以及此后通过所述机柜壳体(406)的所述第二孔口(520)共同离开所述机柜。
24.根据权利要求23所述的电气和/或电子系统(200)，
其中，所述至少两个模块(102)沿着所述机柜(400)的竖向方向(634)布置成一个在另一个顶上；以及
其中，在所述机柜(400)的运行状态中，所述冷却空气沿横向于所述机柜(400)的所述竖向方向(634)的方向流过所述模块(102)；
以及/或者
其中，所述至少两个模块(102)沿着所述机柜(400)的水平方向(632)彼此并排地布置；所述竖向方向(634)横向于所述水平方向(630)；以及
其中，在所述机柜(400)的运行状态中，所述冷却空气沿横向于所述机柜(400)的所述水平方向(632)的方向流动。
25.根据权利要求23或24所述的电气和/或电子系统(200)，其特征在于，所述机柜(400)进一步包括：
至少一个模块块(402)，其包括所述至少两个模块(102)中的至少一个模块(102)，以及模块块封罩(715)；
其中，所述至少两个模块(102)能够通过在所述模块块(402)的内侧或外侧中的至少一侧的连接器(1402)而电连接；以及
其中，所述模块块封罩(715)包括用于接收所述冷却空气的流的第一端口(508)，所述模块块封罩(715)用于将所述冷却空气引导到所述模块(102)中的各个的入口(614)，以及其中，所述模块块封罩(715)包括用于此后在所述机柜(400)的运行状态中释放所述冷却空气的第二端口(506)；以及/或者
其中，所述至少一个模块块(402)以及所述至少两个模块(102)各自具有第一引导器件(1320)，以及其中，所述机柜具有第二引导器件(1321)，所述第一引导器件(1320)和所述第二引导器件(1321)形成为使得所述至少一个模块块(402)和所述至少两个模块(102)能够以类似抽屉的方式插入和伸出所述机柜(400)。
26.根据权利要求25所述的电气和/或电子系统(200)，其中，所述至少一个模块块(402)包括所述至少两个模块(102)。
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