CN111988956A - 一种模块化的液冷系统 - Google Patents

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辛纪元
陆胜梅
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Abstract

本发明实施方式提供一种模块化的液冷系统，属于大功率电力电子器件技术领域。所述液冷系统包括：液冷模块，包括：主体；冷板，设置于所述主体的上表面，用于安置待冷却的电子器件；液冷流道，设置于所述主体内且位于所述冷板的底部；出水口，设置于所述主体的背面；以及进水口，设置于所述主体的背面且通过所述液冷流道与所述出水口连接；主水道，与所述出水口和所述进水口连接。该液冷系统能够在减少设计体积的同时，满足不同功率等级下电子器件的散热要求。

Description

一种模块化的液冷系统
技术领域
本发明涉及大功率电力电子器件技术领域，具体地涉及一种模块化的液冷系统。
背景技术
为了提高大功率电力电子设备的功率输出能力，通常需要多个半导体开关器件并联使用。传统散热系统设计在面对多个半导体开关器件并联使用的情况下，无法同时满足开关器件间距、散热能力、体积控制等多维度的要求，传统散热器易导致并联的开关器件散热效果不均，为了防止并联器件过热损伤，需要对开关器件进行降额使用，降低了功率输出能力。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种模块化的液冷系统，该液冷系统能够在减少设计体积的同时，满足不同功率等级下电子器件的散热要求。
为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种模块化的液冷系统，所述液冷系统包括：
液冷模块，包括：
主体；
冷板，设置于所述主体的上表面，用于安置待冷却的电子器件；
液冷流道，设置于所述主体内且位于所述冷板的底部；
出水口，设置于所述主体的背面；以及
进水口，设置于所述主体的背面且通过所述液冷流道与所述出水口连接；
主水道，与所述出水口和所述进水口连接。
可选地，所述主体的侧面设置有与所述液冷流道连接的流道堵头。
可选地，所述液冷模块进一步包括设置于所述主体的底部的安装机构。
可选地，所述主体的侧面设置有与所述液冷流道连接的流道堵头。
可选地，所述主体的正面设置有与所述冷板一一对应的支架固定机构。
可选地，所述主体的背面设置有多个第一凹槽，所述第一凹槽设置于所述液冷流道的周围，用于供所述液冷流道内的液体初步散热。
可选地，所述主体的背面设置有第二凹槽，所述第二凹槽设置于所述主体的背面且相对于所述支架固定机构的位置。
可选地，所述液冷模块的进水口和出水口中的一者与相邻的所述液冷模块的进水口和出水口中的另一者连接，位于两端的所述液冷模块的进水口或出水口与所述主水道连接。
可选地，每个所述液冷模块的进水口和出水口分别与所述主水道连接。
通过上述技术方案，本发明提供的一种模块化的液冷系统采用多个并联的液冷模块对不同功率等级下的电子器件进行散热，针对功率等级的高低来确定不同数量的液冷模块。对于功率等级高的电子器件，采用数量较多的液冷模块，而针对功率等级低的电子器件，则采用数量较少的液冷模块。解决了现有技术中针对不同功率等级的电子器件需要重新设计散热组件的技术问题，在节省设计成本的同时也降低了设计体积。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的一种模块化的液冷系统的结构示意图；
图2a是根据本发明的一个实施方式的主体的背面图；
图2b是根据本发明的一个实施方式的主体的背面图；
图2c是根据本发明的一个实施方式的主体的背面图；
图2d是根据本发明的一个实施方式的主体的背面图；
图3是根据本发明的一个实施方式的进水口、出水口与主水道的连接方式的示意图；
图4是根据本发明的一个实施方式的进水口、出水口与主水道的连接方式的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式，并不用于限制本发明实施方式。
在本发明实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种模块化的液冷系统，该液冷系统可以包括多个并联的液冷模块和主水道10。如图1所示是该液冷模块的示意图，如图2a至2d所示是该液冷模块的背面图。在图1中，该液冷模块可以包括主体01、冷板02、液冷流道、出水口03以及进水口04。
在图1中，冷板02可以用于安置待冷却的电子器件，该电子器件可以是例如各类开关器件等。该冷板02可以通过搅拌摩擦焊焊接于该主体02上。液冷流道(图1中未示出)可以设置于主体01内，并且位于冷板02的底部，这样待冷却的电子器件的热量能够通过冷板02导热至液冷流道中的冷却液中，从而达到散热得到的技术效果。如图2所示，出水口03和进水口04均可以设置于主体01的背面，并且通过液冷流道连接。由于现有技术中常用的散热系统往往将冷板02、进水口04以及出水口03均设置于主体01的同一面，这样会导致冷板02的面积减少。在对同一电子器件执行冷却操作的情况下，采用现有技术中常用的散热系统就需要更大体积的主体。而本发明提供的该液冷模块由于将进水口04和出水口03设置于主体01上相对于冷板02的另一面(即背面)，冷板02的面积不受进水口04和出水口03的制约，因此本发明提供的该液冷模块相对于现有技术能够进一步降低设计体积。
在本发明的一个实施方式中，如图1所示，该主体01的侧面可以设置有与该液冷流道连接的流道堵头06。
在本发明的一个实施方式中，考虑到该液冷系统的安装，如图1所示，该液冷模块可以进一步包括设置于主体01的底部的安装机构07。其中，对于该安装机构07的具体形式，则可以是本领域人员所知的多种结构，例如螺栓与螺母的配合安装、卡扣式安装以及焊接等等。
在本发明的一个实施方式中，为了便于将电子器件固定至该冷板02上，如图1所示，该主体01的正面可以设置有与冷板02一一对应的支架固定机构08。该支架固定机构08可以用于与电子器件的支架固定连接。
由于冷却液从主水道10经由进水口04进入液冷流道中，经过冷板02的底部时，吸收电子器件的热量，再经出水口03再次注入主水道10，从而完成整个能量交换过程。在该过程中，冷却液的能量交换效率随着本身温度的提高而降低，那么在该冷却液流经冷板02的底部时，由于本身温度的提高会逐渐降低散热的效果。因此，在本发明的一个实施方式中，如图2a至2d所示，该主体01的背面可以设置有第一凹槽09。该第一凹槽09可以设置于液冷流道的周围，其凹槽的结构能够提高冷却液与外部的接触面积，从而对液冷流道中的液体(冷却液)进行初步散热，最终提高整体液冷系统的散热效率。
在该实施方式中，由于该冷却模块的正面设置有冷板02和支架固定机构08，由于需要散热的仅是冷板02附近，支架固定机构08的底部不需要设置液冷流道。因此，如图2所示，在本发明的一个实施方式中，该主体01的背面可以设置有第二凹槽11。该第二凹槽11可以减少该液冷模块的实际体积，从而降低整体液冷系统的质量。
在该实施方式中，由于不同的电子器件的结构不同，主水道10与进水口04、出水口03的连接方式也可以不同。针对设备底部空间相对比较狭窄的情况，该连接方式可以是如图3所示。在图3中，液冷模块的进水口04和出水口03中的一者与相邻的液冷模块的进水口04和出水口03中的另一者连接，位于两端的液冷模块的进水口04或出水口03与主水道10连接。而对于设备底部空间相对宽裕的情况下，该连接方式也可以是如图4所示。在图4中，每个液冷模块的进水口04、出水口03均与主水道10连接。
通过上述技术方案，本发明提供的一种模块化的液冷系统采用多个并联的液冷模块对不同功率等级下的电子器件进行散热，针对功率等级的高低来确定不同数量的液冷模块。对于功率等级高的电子器件，采用数量较多的液冷模块，而针对功率等级低的电子器件，则采用数量较少的液冷模块。解决了现有技术中针对不同功率等级的电子器件需要重新设计散热组件的技术问题，在节省设计成本的同时也降低了设计体积。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个可以是单片机，芯片等或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (9)

1.一种模块化的液冷系统，其特征在于，所述液冷系统包括：
液冷模块，包括：
主体；
冷板，设置于所述主体的上表面，用于安置待冷却的电子器件；
液冷流道，设置于所述主体内且位于所述冷板的底部；
出水口，设置于所述主体的背面；以及
进水口，设置于所述主体的背面且通过所述液冷流道与所述出水口连接；
主水道，与所述出水口和所述进水口连接。
2.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述主体的侧面设置有与所述液冷流道连接的流道堵头。
3.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述液冷模块进一步包括设置于所述主体的底部的安装机构。
4.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述主体的侧面设置有与所述液冷流道连接的流道堵头。
5.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述主体的正面设置有与所述冷板一一对应的支架固定机构。
6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述主体的背面设置有多个第一凹槽，所述第一凹槽设置于所述液冷流道的周围，用于供所述液冷流道内的液体初步散热。
7.根据权利要求5所述的液冷系统，其特征在于，所述主体的背面设置有第二凹槽，所述第二凹槽设置于所述主体的背面且相对于所述支架固定机构的位置。
8.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述液冷模块的进水口和出水口中的一者与相邻的所述液冷模块的进水口和出水口中的另一者连接，位于两端的所述液冷模块的进水口或出水口与所述主水道连接。
9.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，每个所述液冷模块的进水口和出水口分别与所述主水道连接。
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