CN103732039A

CN103732039A - 冷却电气组件

Info

Publication number: CN103732039A
Application number: CN201310484534.1A
Authority: CN
Inventors: 蒂尔·许斯根
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-10-16
Also published as: CN103732039B; US9313916B2; EP2722975A1; US20140104788A1; EP2722975B1

Abstract

本发明提供一种冷却电气组件，其包括多个冷却部件和为该多个冷却部件制冷提供制冷流的第一制冷风扇（2），第一制冷风扇（2）包括叶片固定器（4）和风扇叶片（6），风扇叶片（6）具有固定地安装于叶片固定器（4）的固定端（8）和适于为产生制冷流而摇摆的自由端（10），其特征在于，多个冷却部件包括均具有中心轴的四个大致圆筒形部件（12），该四个大致圆筒形部件（12）被隔开并且布置成如下：每个大致圆筒形部件（12）的中心轴穿过四边形（14）的各个顶点，风扇叶片（6）的自由端（10）位于四个大致圆筒形部件（12）之间并且位于四边形（14）内部。

Description

冷却电气组件

技术领域

本发明涉及冷却电气组件，其包括多个冷却部件和适于为多个冷却部件制冷提供制冷流的第一制冷风扇，所述第一制冷风扇包括具有固定端和适于来回摇摆的自由端的风扇叶片。

背景技术

在本领域中已知使用具有往复运动的自由端的风扇叶片用于冷却多个电气部件。例如文献EP1748688公开一种通过压电风扇冷却的电子仪器组件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高效、经济的制冷系统的电气组件。本发明的目的通过下面所描述的冷却电气组件得以实现。

本发明基于如下实现：由包括具有适于来回摇摆的自由端的风扇叶片的制冷风扇所产生的流模式（flow pattern）尤其适用于以四边形形式布置的例如电解电容的四个大致圆筒形部件的冷却。通过这种形式，该大致圆筒形部件有助于流模式的成型，从而作为流成形结构（flow-shapingstructure）。因此，本发明提供了一种制冷大致圆筒形部件的高能效方法。

附图说明

在下文中，参考附图通过优选实施例来更详细地描述本发明。

图1示出了根据本发明实施例的冷却电气组件；

图2示出了从正上方的图1的冷却电气组件；

图3示出了根据本发明另一实施例的冷却电气组件。

具体实施方式

图1示出了包括多个冷却部件和适于为多个冷却部件制冷提供制冷流的第一制冷风扇2的冷却电气组件。第一制冷风扇2包括叶片固定器4和风扇叶片6，风扇叶片6具有固定地安装于叶片固定器4的固定端8和适于为产生制冷流而摇摆的自由端10。未示出用于使自由端10摇摆的装置。多个冷却部件包括均具有中心轴的四个大致圆筒形部件12，四个大致圆筒形部件12被隔开并且布置成如下：每个大致圆筒形部件12的中心轴穿过四边形的各个顶点。风扇叶片6的自由端10位于四个大致圆筒形部件12之间。

四个大致圆筒形部件12和第一制冷风扇2安装在没有示出的电路板上。在替换的实施例中，大致圆筒形部件和第一制冷风扇可安装在其它大致平坦的表面上。

每个大致圆筒形部件12具有相同的直径和高度。四个大致圆筒形部件12位于正方形的顶点，使得每个大致为圆筒形部件12的中心轴与正方形的各个顶点重合。每个大致圆筒形部件12的中心轴大致平行于正方形的表面法线。在替换的实施例中，四个大致圆筒形部件可具有不同的直径和高度。此外，四个大致圆筒形部件可以位于四边形的顶点，使得大致圆筒形部件的中心轴与各自的正方形顶点之间的位置公差不大于0.5·dcyl，其中dcyl是具有最大直径的大致圆筒形部件的直径。

相邻的大致圆筒形部件12之间的距离scyl略微超过该大致圆筒形部件12的直径的一半。在替换的实施例中，将四个大致圆筒形部件隔开，使得相邻的大致圆筒形部件之间的距离在0.1·dcyl至2·dcyl的范围内，其中dcyl是具有最大直径的大致圆筒形部件的直径。大致圆筒形部件的直径可以在20至50mm的范围内，并且大致圆筒形部件的高度可以在20至100mm的范围内。

风扇叶片6的自由端10的位移大约为0.5·dcyl，所述位移是在摆动过程中风扇叶片6的自由端10的两个最远位置之间的距离。在替换的实施例中，该位移可以更大。而且，在一些实施例中，位移可以小于0.5·dcyl，只要它至少为0.25·dcyl。风扇叶片的自由端在摆动过程中不能触碰到大致圆筒形部件。

当风扇叶片6处于其静止位置时，风扇叶片6的自由端10位于正方形的中点。在本文中，静止位置是指对应于没有外力作用于风扇叶片的情况的风扇叶片的位置。在替换的实施例中，风扇叶片的自由端可以位于相距四边形中点的一定距离处。在风扇叶片的自由端可以位于相距四边形中点的一定距离处的实施例中，可以将风扇叶片布置为如下：在风扇叶片处于其静止位置时，与风扇叶片的中心线重合的直线能基本上穿过四边形的中点。根据实施例，风扇叶片可以是延伸通过四边形中点的长风扇叶片，或者风扇叶片可以是短风扇叶片，使得仅仅风扇叶片的虚拟延伸穿过四边形中点。

在替换的实施例中，风扇叶片布置成如下：在风扇叶片处于其静止位置时，四边形中点与风扇叶片的自由端之间的距离s_mdfe符合如下不等式：

s_mdfe≤0.5·s_cyl+0.5·d_cyl

在另一替换的实施例中，风扇叶片布置为如下：在扇叶片位于其静止位置时，风扇叶片的自由端位于其中心与四边形的中点重合的内圆内，所述内圆的圆周与四个大致圆筒形部件中最接近的一个部件的外表面相接触。在所有实施例中，风扇叶片的自由端位于由四个大致圆筒形部件的中心轴所限定的四边形的内部。在从正上方示出图1的冷却电气组件的图2中，由四个大致圆筒形部件12的中心轴所限定的四边形由附图标记14表示并且上述内圆由附图标记16表示。

风扇叶片6的长度l_fan大约为1.7·d_cyl并且风扇叶片6的高度h_fan大约为0.6·h_cyl，其中h_cyl是大致圆筒形部件12的高度。在替换的实施例中，风扇叶片的长度可以等于或大于0.9·d_cyl，其中d_cyl是具有最大直径的大致圆筒形部件的直径，并且风扇叶片的高度可等于或大于0.3·h_cyl。其中h_cyl是具有最大高度的大致圆筒形部件的高度。在一些实施例中，其中所有四个大致圆筒形部件具有相同的高度，风扇叶片可将尺寸设定为如下：其高度基本上等于大致圆筒形部件的高度，其中所述风扇叶片的高度是大致圆筒形部件的高度的0.9至1.1倍。

冷却电气组件适于以与该冷却电气组件连接的线电压的频率来振动风扇叶片6。在替换的实施例中，冷却电气组件可适于在较高的频率下振动风扇叶片，例如在超过100Hz的频率下。

在一实施例中，冷却电气组件适于以如下方式振动风扇叶片：在相对于风扇叶片静止位置的最远位置处，风扇叶片的自由端位于与在最远位置处的该自由端相邻的两个大致圆筒形部件的中心轴相距大致相等的距离处。这表示当风扇叶片完全向右偏转时，风扇叶片位于与风扇叶片右侧的两个大致圆筒形部件的中心轴相距大致相等距离处。同样，当风扇叶片完全向左偏转时，风扇叶片位于与风扇叶片左侧的两个大致圆筒形部件的中心轴相距大致相等距离处。所述左右方向涉及如图2中的风扇叶片以垂直方向上延伸的方式处于其静止位置的情况。

根据本发明的冷却电气组件可以包括四个以上的大致圆筒形部件作为多个冷却元件。图3示出该多个冷却部件包括与四个大致圆筒形部件12相邻地布置的两个附加的大致圆筒形部件32的实施例。冷却电气组件还包括适于为两个附加的大致圆筒形部件32制冷提供第二制冷流的第二制冷风扇22。

第二制冷风扇22包括叶片固定器24和风扇叶片26，风扇叶片26具有固定地安装于叶片固定器24的固定端28和适于为产生用于冷却两个附加的大致圆筒形部件32的第二制冷流而摇摆的自由端29。第二制冷风扇22适于以相对于第一制冷风扇2的180°的相位滞后来运转，这意味着在风扇叶片6的自由端10向右运动时风扇叶片26的自由端29正在向左运动。

第一制冷风扇2和第二制冷风扇22的风扇叶片中线在它们的静止位置大体上平行。当风扇叶片处于它们的静止位置时，穿过风扇叶片6的固定端8和风扇叶片26的固定端28的第一线与穿过风扇叶片6的自由端10的和风扇叶片26的自由端29的第二线平行。此外，上排的大致圆筒形部件的中心轴位于高位线上，并且下排的大致圆筒形部件的中心轴位于低位线上，高位线和低位线平行。

根据本发明的冷却电气组件中的多个大致圆筒形部件可通过如下等式表示：

n_scc=4+N_add·2,

其中，N_add是自然数，自然数集合包括零。多个制冷风扇可以通过如下等式表示：

n_{cf} = \frac{n_{scc} - 2}{2}

在图3所描述的实施例中，具有八个大致圆筒形部件和三个摆动的制冷风扇。

冷却电气组件的第一制冷风扇和第二制冷风扇可以都是压电风扇。也可以使用不同类型的制冷风扇，只要替换的制冷风扇具有设置有往复运动的自由端的风扇叶片。

在本发明的冷却电气组件中，四个大致圆筒形部件可以包括诸如电解电容的电容器。然而，应当清楚的是，冷却部件也可包括其它类型的大致圆筒形部件。

本发明的冷却电气组件可以利用空气或其它气体作为制冷流体。在一些实施例中，也可以使用液态制冷流体。

对本领域技术人员显然的是，可以通过各种方式来实施本发明的构想。本发明及其实施例并不限于上述的示例，而是可以在权利要求书的范围内改变。

Claims

1.一种冷却电气组件，包括多个冷却部件和为所述多个冷却部件制冷提供制冷流的第一制冷风扇（2），所述第一制冷风扇（2）包括叶片固定器（4）和风扇叶片（6），所述风扇叶片（6）具有固定地安装于所述叶片固定器（4）的固定端（8）和适于为产生所述制冷流而摇摆的自由端（10），其特征在于，所述多个冷却部件包括均具有中心轴的四个大致圆筒形部件（12），所述四个大致圆筒形部件（12）被隔开并且布置成如下：每个所述大致圆筒形部件（12）的中心轴穿过四边形（14）的各个顶点，所述风扇叶片（6）的自由端（10）位于所述四个大致圆筒形部件（12）之间并且位于所述四边形（14）内部。

2.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，所述四个大致圆筒形部件（12）被隔开，使得在相邻的所述大致圆筒形部件（12）之间的距离（s_cyl）在0.1·d_cyl至2·d_cyl的范围内，其中d_cyl是具有最大直径的大致圆筒形部件（12）的直径。

3.根据权利要求2所述的冷却电气组件，其特征在于，每个所述大致圆筒形部件（12）的中心轴大体上平行于所述四边形（14）的表面法线。

4.根据权利要求3所述的冷却电气组件，其特征在于，所述四个大致圆筒形部件（12）位于正方形的顶点上，使得大致圆筒形部件（12）的中心轴与所述正方形的各个顶点之间的位置公差不大于0.5·d_cyl。

5.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，所述风扇叶片（6）的所述自由端（10）的位移至少为0.25·d_cyl，其中d_cyl是具有最大直径的大致圆筒形部件（12）的直径，所述位移是所述风扇叶片（6）的所述自由端（10）在摆动过程中的两个最远位置之间的距离。

6.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，所述风扇叶片（6）布置成如下：在所述风扇叶片（6）处于其静止位置时，所述四边形（14）的中点与所述风扇叶片（6）的所述自由端（10）之间的距离s_mdfe符合如下不等式：

s_mdfe≤0.5·s_cyl+0.5·d_cyl

7.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，所述风扇叶片（6）布置成如下：在所述风扇叶片（6）处于其静止位置时，与所述风扇叶片（6）中心线重合的直线大体上穿过所述四边形（14）的中点。

8.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，所述风扇叶片（6）布置成如下：在所述风扇叶片（6）处于其静止位置时，所述风扇叶片（6）的自由端（10）位于中心与所述四边形（14）的中点重合的内圆（16）内，所述内圆（16）的圆周与所述四个大致圆筒形部件（12）中最接近的一个的外表面相接触。

9.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，所述风扇叶片（6）的长度（l_fan）等于或大于0.9·d_cyl，其中d_cyl是具有最大直径的大致圆筒形部件（12）的直径，并且所述风扇叶片（6）的高度等于或大于0.3·h_cyl，其中h_cyl是具有最大高度的大致圆筒形部件（12）的高度。

10.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，所述冷却电气组件适于以与所述冷却电气组件连接的线电压的频率来振动所述风扇叶片（6）。

11.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，每个所述大致圆筒形部件（12）具有大体上相同的直径和高度。

12.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，所述冷却电气组件适于振动所述风扇叶片（6）使得在其相对于所述风扇叶片（6）的所述自由端（10）的静止位置的最远位置处，所述风扇叶片（6）的所述自由端（10）位于与所述最远位置处的所述自由端（10）相邻的两个大致圆筒形部件（12）的中心轴相距大致相等的距离处。

13.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，所述第一制冷风扇（2）为压电风扇。

14.根据权利要求1所述的冷却电气组件，其特征在于，所述多个冷却部件包括与所述四个大致圆筒形部件（12）相邻地布置的两个附加的大致圆筒形部件（32），并且所述冷却电气组件还包括适于为所述两个附加的大致圆筒形部件（32）制冷而提供第二制冷流的第二制冷风扇（22），所述第二制冷风扇（22）包括叶片固定器（24）和风扇叶片（26），所述风扇叶片（26）具有固定地安装于所述叶片固定器（24）的固定端（28）和适于为产生用于冷却所述两个附加的大致圆筒形部件（32）的所述第二制冷流而摇摆的自由端（29），所述第二制冷风扇（22）适于以相对于所述第一制冷风扇（2）以180°的相位滞后来运转，所述第一制冷风扇（2）和所述第二制冷风扇（22）的风扇叶片的中线在它们的静止位置上大体上平行。