CN116347808A - 用于电气系统的导热聚合物壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装置，该装置包括：包括多个电子开关的功率转换器，该电子开关为可控制的，以产生具有可变振幅、频率和/或相位的驱动信号；以及单件式基座，该单件式基座由导热聚合物材料制成。该单件式基座包括：被构造成保持该功率转换器的第一侧；第二侧；以及从该第二侧延伸的一个或多个散热元件。该散热元件被构造成耗散由该电子开关产生的热量，并且该一个或多个散热元件中的每个散热元件由该导热聚合物材料制成。

Description

用于电气系统的导热聚合物壳体
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年12月24日提交的标题为“用于电气系统的导热聚合物壳体(THERMALLY CONDUCTIVE POLYMER ENCLOSURE FOR AN ELECTRICAL SYSTEM)”的印度临时申请号202111060561的权益，该临时申请全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开涉及用于电气系统的导热聚合物壳体。电气系统可以为例如可变频驱动器(VFD)。
背景技术
电气装置或电气系统，诸如可变速驱动器、可调速驱动器或不间断电源，能够连接至交流(AC)高功率配电系统，诸如电网。电气装置驱动负载、为负载供电和/或控制负载，该负载是诸如马达、机器或非机器。电气装置包括将AC功率转换为直流(DC)功率的电气网络。
发明内容
在一个方面，一种装置包括：功率转换器，该功率转换器包括多个电子开关，该电子开关为可控制的，以产生具有可变振幅、频率和/或相位的驱动信号；以及单件式基座，该单件式基座由导热聚合物材料制成。该单件式基座包括：被构造成保持该功率转换器的第一侧；第二侧；以及从该第二侧延伸的一个或多个散热元件。该散热元件被构造成耗散由该电子开关产生的热量，并且该一个或多个散热元件中的每个散热元件由该导热聚合物材料制成。
在另一方面，一种壳体包括：单件式基座，该单件式基座由导热聚合物材料制成；以及安装结构，该安装结构被构造成将该单件式基座附接到独立结构。该单件式基座包括：被构造成保持在使用中产生热量的一个或多个电子部件的第一侧；第二侧；以及从该第二侧延伸的一个或多个散热元件。该一个或多个散热元件被构造成耗散由该一个或多个电子部件产生的热量，并且该一个或多个散热元件中的每个散热元件由该导热聚合物材料制成。该安装结构包括：第一部分，该第一部分被构造成附接到该单件式基座的该第二侧；以及侧部，该侧部从该第一部分延伸。当该安装结构附接到该单件式基座的该第二侧时，该第一部分在该一个或多个散热元件上方延伸。
本文描述的任何技术的具体实施可以包括装置、设备、系统和/或方法。一个或多个具体实施的细节在附图和以下说明书中列出。根据说明书和附图以及权利要求书，其他特征将显而易见。
附图说明
图1是壳体的示例的框图。
图2是能够被容纳在图1的壳体中的AC驱动系统的框图。
图3是可以为图2的AC驱动系统的一部分的电气系统的示意图。
图4A是壳体和安装元件的侧面剖视框图。
图4B和图4C是图4A的壳体的附加视图。
图4D是图4A的安装元件的附加视图。
图4F是图4A的壳体的透视图。
图4E是图4A的安装元件的透视图。
图5是壳体的另一个示例的透视图。
图6至图11示出了散热元件的附加构型。
图12是壳体的另一个示例的透视图。
具体实施方式
参见图1，示出了包括壳体130和电气系统120的装置105的框图。壳体130用于恶劣和/或危险环境170中，并且壳体130的外部131暴露于环境170的元素。环境170由图1中的框表示。然而，环境170不一定是封闭空间。例如，环境可以为室外空间或部分封闭空间。环境170可以为室内空间，诸如工业设施或制造设施内的空间。壳体130能够附接到其他部件和元件。例如，在图1中，壳体130附接到用于电气系统120的前面板180。前面板180能够包括允许操作者与电气系统120交互的设备(例如，用户界面和/或指示器)。在另一个示例中，壳体130能够附接到安装元件，该安装元件用于将壳体安装到独立结构，诸如机柜。图4A和图4E的安装元件450是能够附接到壳体130的安装元件的示例。在一些具体实施中，壳体130包括安装元件，该安装元件允许壳体130安装到独立结构。换句话讲，安装元件可以为壳体130的一部分并且不一定是独立元件。
如下面更详细地讨论的，壳体130包括基座部分132和一个或多个散热元件134。基座部分132和一个或多个散热元件134是由材料133制成的单个一体式整体结构。基座部分132和一个或多个散热元件134能够通过例如注塑或挤出而形成该整体结构。材料133承受恶劣和/或危险环境170。例如，材料133能够暴露于腐蚀性化学品、湿气、流体、紫外线辐射、雨、盐、热、冷和/或热循环而不崩解或经历实质损害。壳体130因此允许装置105在环境170中使用和/或延长装置105能够在环境170中使用的时间量。例如，壳体130能够允许装置105在地下、在海洋环境中(诸如在船上或海上钻塔上)、在沙漠区域中、在易发火情和/或极端温度波动的区域中、在易发溢流和水侵的区域中、在结冰条件中、在包括潜在破坏性和/或腐蚀性气体(诸如例如，二氧化碳(CO2)和/或二氧化硫(SO2))的环境中、在包括腐蚀性流体(例如，盐水)的环境中和/或在精炼厂或其他工业环境中使用。
材料133可以为导热聚合物(TCP)。TCP是结合有一种或多种导热填料的聚合物基体。结合导热填料提高了材料133的热导率并且提高了材料133的机械强度和耐腐蚀性。TCP的具体特性(例如，对特定化学品的耐受性)取决于所选择的聚合物基体和填料。将填料添加到聚合物基体中能够增大材料133的沿纤维方向的热导率，增量高达约20瓦至30瓦每米开尔文(W/m*K)。不含填料的聚合物基体的典型热导率可以为约0.2W/m*K。热导率的增大使得材料133能够耗散由电气系统120产生的热量。填料还增大材料133的冲击强度和拉伸强度。改善的热导率、冲击强度、拉伸强度和耐腐蚀性使得材料133适合用作壳体130。
电气系统120在使用期间产生热量，并且可以为例如功率转换器(诸如图3所示)、可变速驱动器(VSD)、可变频驱动器(VFD)、可变电压/可变频(VVVF)驱动器、逆变器、自动继电器、断路器、不间断电源(UPS)、开关设备中的部件，仅举几例。电气系统120由产生热量的任何类型的元件构成。例如，电气系统120能够包括电子开关、功率半导体器件、分立电子器件、寄生电子部件、任何此类部件中的多个部件或此类部件的组合。
容纳系统(诸如电气系统120)的一些传统壳体包括外部金属散热器以帮助耗散在操作使用期间产生的热量。然而，当暴露于对金属材料有损害的环境中时，这些散热器的金属材料易劣化和/或失效。因此，对于恶劣和/或危险环境(诸如环境170)，包括由金属材料或其他易腐蚀材料制成的暴露的散热器的传统系统通常并不理想。用于散热器的传统金属材料的示例是铝。
另一方面，壳体130使用散热元件134(其由材料133制成)作为散热器。尽管散热元件134位于壳体130的外部131上，但散热元件134由材料133制成并且耐受腐蚀，同时仍提供热保护。壳体130中使用的材料133的量在重量上小于传统壳体中使用的传统金属材料的量。因此，除了提供优良的环境保护之外，壳体130还比传统壳体更轻。
在更详细地讨论壳体130的各种具体实施之前，在图2和图3中提供了电气系统120的示例。图2是包括AC驱动系统220的系统200的框图。AC驱动系统220电连接至交流(AC)配电网络201。AC驱动系统220基于来自网络201的AC电功率205生成AC驱动信号204，并且AC驱动系统220将AC驱动信号204提供给负载202。
配电网络201可以是例如向工业、商业和/或住宅客户提供电力的多相电力网。AC配电网络201分配具有(例如50赫兹或60赫兹(Hz)的)基频的AC电功率。配电网络201可具有(例如对于低电压高达690伏特(V)均方根(RMS)并且对于中电压或高电压高于690V(诸如10kV)的)操作三相线间电压。网络201可包括例如一条或多条传输线、分配线、配电或变电站变压器、电缆和/或用于传输电力的任何其他机构。负载202可以为(例如在由AC驱动信号204确定的速度和扭矩下操作的)感应电机、感应马达或同步永磁电机。
AC驱动系统220是能够产生AC驱动信号204的任何类型的装置。AC驱动系统220可以为例如可变速驱动器(VSD)、可调速驱动器(ASD)或可变频驱动器(VFD)。AC驱动系统220和负载202能够用于工业过程中。工业过程可以是，例如传送过程；供热、通风和空气调节(HVAC)过程；天然气或石油炼化过程；采矿过程；照明过程；或泵送过程。
AC驱动系统220包括电气系统212。电气系统212在输入节点214处接收来自配电网络201的AC电功率205，并且经由输出节点209提供AC驱动信号204。电气系统212包括整流器组件222和逆变器240。整流器组件222包括电气网络224，该电气网络将AC电功率205转换为直流(DC)电功率213。电气网络224可以为，例如多个二极管，该多个二极管被布置为形成整流器，例如，6脉冲整流器、12脉冲整流器或18脉冲整流器。电气网络224可以为被布置为形成整流器的晶体管的集合。逆变器240将DC电功率213转换为AC驱动信号204。
图3是电气系统320的示意图。电气系统320是图2的电气系统220的具体实施的示例。电气系统320是从配电网络301接收电力的三相系统。配电网络301包括被称为a、b和c的三个相。每个相具有相应的电压ea、eb、ec。配电网路301的阻抗由与电阻Rs串联的感应器Ls表示。配电网路301的阻抗取决于包括在配电网路301中的部件的阻抗特性。
电气系统320包括输入节点314a、314b、314c，该输入节点中的每一个输入节点均电耦接至配电网路301的三个相中的一个相。在图3的示例中，输入节点314a电连接到a相，输入节点314b电连接到b相，并且输入节点314c电连接到c相。
电气系统320包括电气网络312。电气网络312包括整流器317、DC链路318和逆变器319。图3中所示的整流器317为包括六个电子开关的三相六脉冲桥。在图3的示例中，六个电子开关为二极管D1至D6。然而，其他具体实施也是可能的。例如，晶体管能够用作整流器217中的电子开关。此外，整流器317的其他构型是可能的。例如，整流器217可以为三相12脉冲整流器或18脉冲整流器。
在图3的示例中，输入节点314a电连接至二极管D1的阳极和二极管D4的阴极。输入节点314b电连接至二极管D3的阳极和二极管D6的阴极。输入节点314c电连接至二极管D5的阳极和二极管D2的阴极。二极管D1至D6将输入电流ia、ib、ic整流成DC电流id。
每个二极管D1、D3、D5的阴极均电连接至DC链路318，并且每个二极管D2、D4、D6的阳极均电连接至DC链路318。DC链路318包括电容器网络C。整流电流id流入电容器网络C中并且被存储。电容器网络C包括一个或多个电容器，该一个或多个电容器在整流电流id从整流器317流动时存储电能，并且在整流电流id不从整流器317流动时释放所存储的电能。
逆变器319将存储在电容器网络C中的DC功率转换为提供给三相负载302的三相AC驱动信号304。三相驱动信号304具有相分量304u、304v、304w，这些相分量中的每一个相分量被提供给负载302的一个相。逆变器319包括被布置为生成驱动信号304的电子开关SW1至SW6的网络。开关SW1至SW6中的每一个开关可以为例如功率晶体管，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)。因为逆变器319使用存储在DC链路318中的电能，所以即使在整流器317中流动以及流入DC链路318中的电流的量值增加到可能对整流器317和DC链路318中的部件有损害的水平，驱动信号304也继续如所预期的那样产生，并且负载302能够在正常和预期的负载状况下运转。
开关SW1至SW6的状态由控制系统390控制。控制系统390可以为微控制器或另一种类型的电子控制器。控制系统390能够控制逆变器340的开关SW1至SW6的状态以实现，例如脉冲宽度调制(PWM)技术以将存储在电容器网络326中的能量调制成AC驱动信号304。PWM技术可基于任何类型的控制算法来实现，诸如6步电子换向、各种面向场的控制、空间矢量PWM或正弦PWM。对电子开关SW1至SW6的切换进行控制，使得驱动信号304的振幅、频率和相位也受到控制。驱动信号304的振幅、频率和相位确定负载302的操作特性(例如，扭矩、速度和/或方向)。
图3所示的拓扑结构作为示例提供，并且能够使用其他拓扑结构。此外，尽管电气系统320实现包括整流器317和逆变器318的马达驱动器，但是壳体130能够容纳包括在使用期间产生热量的部件的其他类型的电气系统。
图4A至图4C和图4F示出了壳体430。壳体430由材料133制成。如上所述，材料133可以为导热聚合物(TCP)。因此，壳体430能够由导热聚合物(TCP)制成。TCP可以为包括导热填料的聚合物基体。聚合物基体可以为由通过有机聚合物基体结合在一起的多种短纤维或连续纤维构成的复合材料。聚合物基体能够包括树脂材料、热塑性材料或热固性材料。能够以在TCP中使用的聚合物的示例包括但不限于热塑性聚合物，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯、丙烯酸、纤维素、醋酸纤维素、环烯烃共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯-乙烯醇、聚四氟乙烯、离聚物、液晶聚合物、聚甲醛、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚酰胺(例如，聚酰胺66或聚酰胺6)、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚丁二烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚己内酯、聚三氟氯乙烯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己二亚甲酯、聚碳酸酯、聚羟基链烷酸酯、聚酮、聚酯、聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等)、聚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚砜、氯化聚乙烯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊烯、聚亚苯基、聚苯硫醚(PPS)、聚邻苯二甲酰胺、聚苯乙烯、聚砜、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、苯乙烯-丙烯腈、或它们的混合物。
TCP包括导热填料，并且导热填料可以为本领域已知的任何填料。导热填料增大了TCP的体积热导率。导热填料能够具有高热导率(例如，高达约900瓦每米开尔文(W/m*K)或大于约10W/m*K的热导率)、中间热导率(例如，约5W/m*K至约10W/m*K的热导率)或低热导率(例如，小于约5W/m*K的热导率)。具有较高热导率的填料(例如，具有中热导率或高热导率的填料)能够导致具有较高热导率的TCP，并且在壳体430的一些具体实施中可能是有利的。
与不含填料的聚合物基体相比，导热填料能够增大TCP的拉伸强度。填料能够包括例如大尺寸填料(具有微米级尺寸的填料)和/或纳米级填料(具有纳米级尺寸的填料)。大尺寸填料能够包括碳纤维。纳米级拉伸强度填料能够包括例如纳米金刚石、碳纳米管或它们的混合物。填料的拉伸强度可以为例如约30MPa至约100MPa。纳米填料和微米填料的混合物可显著增大TCP的冲击强度。因此，在一些具体实施中，材料133包括纳米填料和微米填料，并且能够包括附加填料。在一些具体实施中，将导电填料结合到聚合物基体中。
在一些具体实施中，TCP包括一种或多种导电填料。导电填料包括但不限于碳纤维、碳纳米管以及它们的混合物。
此外，在TCP中能够包括附加添加剂以提供经修改的特性，诸如UV稳定性、阻燃性和/或耐火性。这些附加添加剂的示例包括热稳定剂、抗氧化剂、染料、颜料、脱模剂、润滑剂、增粘剂，仅举几例。
图4A示出了壳体430和安装元件450在X-Z平面中的侧面剖视图。图4F是壳体430的透视图。壳体430是由材料133制成的单件式结构，并且能够通过例如注塑或铸造形成。壳体430包括基座部分432，该基座部分具有第一侧437和第二侧436。第二侧436与第一侧437相对。
第一侧437接纳电气系统120。多个散热元件434从第二侧436延伸。散热元件434充当散热器并且耗散由电气系统120在操作使用中产生的热量。在图4A的示例中，散热元件434是从第二侧436大致在-Z方向上延伸的锥形散热片。锥形散热片434在第二侧436处具有第一端441并且延伸到尖端433。第一端441在X方向上的延伸长度大于尖端433在X方向上的延伸长度。
图4B在X-Y平面中示出了第二侧436。如图4B所示，锥形散热片434也在Y方向上延伸。在图4A、图4B和图4E所示的示例中，壳体430包括在X方向上以恒定间距彼此分开的十二(12)个散热片434。为简单起见，仅标记出散热片434中的一个散热片。散热片434可以例如在长度上(在图4A和图4B中的Y方向上)为175毫米(mm)，在高度上(在图4A和图4B中的-Z方向上)为40mm，其中第一端441在X方向上具有4mm的厚度并且尖端433具有2度(°)的锥角。
散热片434的其他布置是可能的，并且能够使用更多或更少的散热片。散热片434能够具有与以上示例中提供的尺寸不同的尺寸，并且各种散热片434能够全部具有相同的尺寸和形状，或者散热片434的尺寸和形状能够变化，使得散热片434中的至少一个散热片具有与散热片434中的至少一个其他散热片不同的尺寸或形状。此外，散热元件434不一定成形为散热片状。散热元件434的其他构型的示例在图5至图12中示出。
散热元件434形成在第二侧436的部分中，该部分与第一侧437上放置电气系统120的区域相对。因此，根据电气系统120的布置和构型，散热元件434能够形成在第二侧436上与图4A、图4B和图4E所示的布置不同的位置或附加位置中。
不管散热元件434的具体构型如何，散热元件434从电气系统120中的电子器件移除热量。散热元件434充当散热器。散热元件434由材料133制成，因此比由金属材料制成的传统散热器更不易受腐蚀和其他类型的环境损害。
在图4A的示例中，导热扩散件435位于电气系统120与第一侧437之间。导热扩散件435与电气系统120和第一侧437热接触，并且导热扩散件435能够与电气系统120和/或第一侧437物理接触。导热扩散件435将由电气系统120中的电子器件产生的热量扩散或分配到散热元件434当中。
导热扩散件435能够由任何导热材料制成。例如，导热扩散件435可以为铜板。在一些实施方案中，导热扩散件443为7mm厚(在图4A中的Z方向上)。导热扩散件435在图4A的X和Y方向上的延伸长度取决于电气系统120中的电子部件和散热元件434的构型。在一些具体实施中，导热扩散件435在X和Y方向上的延伸长度与散热元件434的尺寸相同或略长。
基座部分432还包括在Z方向上延伸的壁438a、438b、438c、438d(统称为壁438)。壁438是单件式结构的一部分并且由材料133制成。图4C在X-Y平面中示出了第一侧437和壁438。在所示的示例中，壁438环绕第一侧437的周边以形成接纳电气系统120和导热扩散件435的凹陷部。
基座部分432能够附接到独立元件。例如，基座部分432能够附接到安装元件450(图4A、图4D和图4F)。安装元件450是用于将壳体430安装到结构(诸如机柜)的托架或板。安装元件450与基座部分432分开且不同，并且安装元件450能够由材料133或另一种材料(例如铝)制成。安装元件450附接到基座部分432的第二侧436。安装元件450能够利用例如粘合剂或通过机械紧固件(诸如螺钉或螺栓)附接到第二侧436。
图4D在X-Y平面中示出了安装元件450。图4F是安装元件450的透视图。安装元件450是三维对象，其包括平面部分453和从平面部分453延伸的侧壁452a、452b、452c、452d(统称为侧壁452)。侧壁452在X-Y平面中环绕平面部分并且形成凹陷部455。当安装元件450附接到基座部分432时，散热元件434位于凹陷部455中。
壁452d包括开口451a和451b。开口451a和451b在Y方向上穿过壁452d。开口451a和451b定位在散热元件434附近，并且允许空气从散热元件434周围流到壳体430的外部。因此，开口451a和451b促进除热并且改善散热元件434的性能。在一些具体实施中，风扇或其他主动除热元件定位在壳体430中在每个开口451a、451b与散热元件434之间。例如，参见图4D，主动除热元件能够在位置445a和445b中的每个位置处安装到第二侧436。
安装元件450的其他具体实施也是可能的。例如，安装元件450被示出为具有在X-Y平面中延伸的实心平面部分453的实心托架状结构。然而，平面部分453能够部分地打开以减轻重量并且促进壳体430中的空气流动。
附加具体实施也是可能的。例如，安装元件450被示出为独立元件，但是能够形成为基座部分432的一部分。在这些具体实施中，安装元件450是单件式结构的一部分并且不是独立元件。在这些具体实施中，安装元件450由材料133制成。在另一个示例中，壁452能够包括多于或少于两个开口。此外，开口能够具有与开口451a和451b不同的形状或布置。例如，在一些具体实施中，壁452d包括单个狭槽形开口，当安装元件450附接到基座部分432时，该开口沿着散热元件434中的全部散热元件在X方向上延伸。
此外，基座部分432的壁438能够附接到独立元件。例如，基座部分432能够附接到与电气系统120一起使用的前面板(诸如图1的前面板180)。前面板能够包括部件诸如人机界面(HMI)和指示器。当附接到基座部分432时，前面板在壁438a和438c与壁438b和438d之间延伸以覆盖电气系统120。
图5至图11示出了壳体130的附加具体实施。图5是能够用于保持电气系统120或另一个电气系统的壳体530的透视图。壳体530是单件式结构并且由材料133制成。壳体530包括具有第二侧536的基座部分532。散热元件534从第二侧536在-Z方向上延伸。基座部分532、第二侧536和散热元件534是由材料133制成的单件式结构。为简单起见，标记出少于散热元件534中的全部散热元件。散热元件534的尺寸和形状不一致。例如，散热元件534中的一些散热元件(诸如散热元件534a和534b)在X-Y平面中具有椭圆形横截面，并且散热元件534中的一些散热元件(诸如散热元件534c)在X-Y平面中具有弧形横截面。此外，散热元件534不以均匀方式布置。例如，尽管散热元件534a和534b两者在X-Y平面中具有椭圆形横截面，但元件534a和534b在不同方向上取向。
壳体530包括其他特征。例如，壳体530包括隔室546a和546b，其尺寸被设定成容纳与电气系统120一起使用的部件。隔室546a和546b在基座部分532的第一侧(图5中未示出)中形成凹陷部。基座部分532的第一侧与第二侧536相对。例如，基座部分532能够在凹陷部中接纳电容器或其他部件。
图6至图11在X-Y平面中示出了各种单件式壳体上的散热元件的附加示例。图6示出了壳体630的第二侧636，图7示出了壳体730的第二侧736，图8示出了壳体830的第二侧836，图9示出了壳体930的第二侧936，图10示出了壳体1030的第二侧1036，并且图11示出了壳体1130的第二侧1136。
壳体630、730、830、930、1030和1130中的每个壳体是由材料133制成的单件式结构，并且容纳电气系统，诸如电气系统120。每个壳体630、730、830、930、1030和1130包括散热元件，该散热元件由材料133制成并且是壳体630的一部分。壳体630包括散热元件634，壳体730包括散热元件734，壳体830包括散热元件834，壳体930包括散热元件934，壳体1030包括散热元件1034，并且壳体1130包括散热元件1134。散热元件634、734、834、934、1034和1134从其相应壳体的第二侧在Z方向上延伸。
散热元件634、734、834、934、1034和1134具有各种构型和布置。例如，散热元件634、834、934、1034和1134包括具有弯曲或波纹状部分的元件。在另一个示例中，散热元件934包括棒状元件和波纹形元件。
图12是另一个示例性壳体1230的透视图。壳体1230类似于壳体430(图4A至图4C和图4F)。壳体1230包括具有第二侧1236的基座部分1232和从第二侧1236的平面部分1249在-Z方向上延伸的散热元件1234。壳体1230由材料133制成，并且基座部分1232和散热元件1234是材料133的单件式结构。壳体1230包括十七(17)个散热元件1234。为简单起见，标记出并非全部元件1234。
散热元件1234中的每个散热元件是散热片，该散热片从位于第二侧1236处的端部1244在-Z方向上延伸到尖端1233。散热元件1234中的全部散热元件基本上具有相同的尺寸。在图12的示例中，每个散热片1234在Y方向上延伸175mm并且在-Z方向上延伸40mm。端部1244在X方向上延伸4mm，并且尖端1233具有2°的锥角。能够使用散热片1234的其他构型和布置，并且能够使用更多或更少的散热片。
第二侧1236还包括隔室1246。隔室1246在基座部分1232的与第二侧1236相对的侧上形成凹陷部。凹陷部容纳能够与电气系统120一起使用的部件。
壳体1230能够附接到独立结构。例如，安装元件450(图4A和图4D)能够附接到第二侧1236。此外，壳体1230的与第二侧1236相对的侧能够附接到驱动面板。
这些具体实施和其他具体实施均在权利要求书的范围内。例如，尽管壳体130、430、530、630、730、830、930、1030、1130和1230被示出为具有大致矩形的部分和侧，但是壳体中的任何壳体能够具有不同的形状。
在另一个示例中，壳体430(图4A至图4C和图4F)能够在没有导热扩散件435的情况下实现。在这些具体实施中，电气系统120直接安装到基座部分432的第一侧437。
在又一个示例中，安装元件450和壳体430可以为单个结构。换句话讲，安装元件450可以为壳体430的一部分。
在又一个示例中，基座部分132(图1)能够包括被构造成将壳体130安装到独立结构的安装元件，或者壳体130能够可附接到被构造成将壳体130安装到独立结构的安装元件。

Claims (24)

1.一种装置，所述装置包括：
功率转换器，所述功率转换器包括多个电子开关，所述电子开关为可控制的，以产生具有可变振幅、频率和/或相位的驱动信号；和
单件式基座，所述单件式基座由导热聚合物材料制成，所述单件式基座包括：
第一侧，所述第一侧被构造成保持所述功率转换器；
第二侧；和
一个或多个散热元件，所述一个或多个散热元件从所述第二侧延伸，其中所述散热元件被构造成耗散由所述电子开关产生的热量，并且所述一个或多个散热元件中的每个散热元件由所述导热聚合物材料制成。
2.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括位于所述功率转换器与一个或多个散热元件之间的导热扩散件，所述导热扩散件被构造成将从所述多个电子开关释放的热量分配到所述一个或多个散热元件。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述导热扩散件包括铜板。
4.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括安装元件，所述安装元件被构造成附接到所述基座的所述第二侧，其中所述安装元件被构造成将所述装置安装到独立结构。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述安装元件包括第一部分和从所述第一部分延伸的多个侧部，并且当所述安装元件附接到所述基座的所述第二侧时，所述第一部分在所述散热元件上方延伸并且所述侧部环绕所述散热元件。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述侧部中的至少一个侧部包括开口，所述开口被构造成允许热量从所述散热元件流走并流出所述装置。
7.根据权利要求6所述的装置，所述装置还包括位于所述开口与所述散热元件之间的主动除热元件，所述主动除热元件被构造成从所述散热元件移除热量；并且当所述安装元件附接到所述第二侧时，所述开口被定位成从所述主动除热元件接收热量。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述主动除热元件包括风扇。
9.根据权利要求5所述的装置，其中所述侧部中的一个侧部包括多个开口，所述多个开口各自穿过所述侧部中的所述一个侧部；并且当所述安装元件附接到所述第二侧时，每个开口被定位成从主动除热元件接收热量。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二侧包括多个散热元件。
11.根据权利要求10所述的装置，其中每个散热元件是散热片。
12.根据权利要求11所述的装置，其中每个散热片从第一端延伸到第二端，所述第一端位于所述基座的所述第二侧处，并且每个散热片向所述第二端逐渐变细，使得所述第二端比所述第一端更细。
13.根据权利要求10所述的装置，其中所述散热元件按图案布置。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述多个散热元件中的至少一个散热元件具有与所述多个散热元件中的至少一个其他散热元件不同的尺寸和/或形状。
15.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括侧壁，所述侧壁从所述第一侧延伸并且环绕所述功率转换器。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述功率转换器被包围在所述单件式基座中。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述导热聚合物材料包括聚合物基体和结合到所述聚合物基体中的一种或多种导热填料。
18.根据权利要求1所述的装置，其中所述电子开关中的至少一个电子开关包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
19.根据权利要求1所述的装置，其中所述单件式基座还包括安装元件，所述安装元件被构造成将所述单件式基座附接到独立结构，从而将所述装置安装到独立结构。
20.一种壳体，所述壳体包括：
单件式基座，所述单件式基座由导热聚合物材料制成，所述单件式基座包括：
第一侧，所述第一侧被构造成保持在使用中产生热量的一个或多个电子部件；
第二侧；和
一个或多个散热元件，所述一个或多个散热元件从所述第二侧延伸，其中所述一个或多个散热元件被构造成耗散由所述一个或多个电子部件产生的热量，并且所述一个或多个散热元件中的每个散热元件由所述导热聚合物材料制成；和
安装结构，所述安装结构包括：
第一部分，所述第一部分位于所述单件式基座的所述第二侧处；和
侧部，所述侧部从所述第一部分延伸，其中当所述安装结构附接到所述单件式基座的所述第二侧时，所述第一部分在所述一个或多个散热元件上方延伸。
21.根据权利要求20所述的壳体，其中所述第一侧被构造成保持多个可控制的电子开关，所述多个可控制的电子开关被布置为产生驱动信号的功率转换器，并且所述电子开关被构造成受控制以改变所述驱动信号的振幅、频率和/或相位。
22.根据权利要求20所述的壳体，其中所述单件式基座是所述导热聚合物材料的模制结构。
23.根据权利要求20所述的壳体，其中所述安装结构是所述单件式基座的一部分。
24.根据权利要求20所述的壳体，其中所述安装结构与所述单件式基座分开，并且所述安装结构的所述第一部分被构造成附接到所述单件式基座的所述第二侧。
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