CN202488338U - 功率器件的水冷散热装置及功率柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率器件的水冷散热装置，包括：用于容置功率器件的箱体，箱体的侧板上设置至少一个安装孔；可拆卸地安装于箱体的侧板外部、并密封覆盖安装孔的水冷板；功率器件安装在水冷板中覆盖安装孔的一面上。本实用新型公开的功率器件的水冷散热装置，降低了其安装、拆卸及维护的难度；另外，将水冷板装配安装在箱体中安装孔所在位置后，水冷板的主体与箱体的侧板之间做密封处理，从而将箱体的内部与外部隔离，当水冷板的进出水口出现漏水现象，或者水冷板产生冷凝水时，由于功率器件位于箱体的内部，因此可以减小漏水或冷凝水接触功率器件的可能性，从而降低功率器件因漏水或冷凝水造成损害的概率。本实用新型还公开了一种功率柜。

Description

功率器件的水冷散热装置及功率柜

技术领域

本实用新型属于功率器件的散热装置技术领域，尤其涉及一种功率器件的水冷散热装置及功率柜。

背景技术

功率器件是电力电子设备中十分重要的组成部分。由于功率器件在运行过程中会产生大量的热量，使设备的温升很高，严重制约电力电子设备的工作性能和使用寿命。因此，为了提高电力电子设备的工作性能、提高其使用寿命，需要对功率器件进行散热降温处理。

目前，针对功率器件可采用风冷散热和水冷散热，为了能达到更好的散热效果，多采用水冷散热方式。现在对功率器件进行水冷散热的具体实施方式是，在箱体的内部安装水冷板，该水冷板包括主体、设置于主体上的进水口和出水口，在使用过程中，将功率器件安装在水冷板的外部，通过水冷板对功率器件进行降温。

但是，上述水冷降温方式存在以下缺陷：水冷板安装在箱体的内部，进行安装拆卸以及维护的难度大；当水冷板的进出水口发生漏水时，或者水冷板产生冷凝水时，由于水冷板安装在箱体的内部，会对箱体中的功率器件造成损害。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种功率器件的水冷散热装置及功率柜，对其进行安装、拆卸及维护的难度较低，并且当水冷板的进出水口出现漏水现象，或者水冷板产生冷凝水时，可以减小漏水和冷凝水接触功率器件的可能性，从而降低功率器件因漏水和冷凝水造成损害的概率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种功率器件的水冷散热装置，包括：用于容置功率器件的箱体，所述箱体的侧板上设置至少一个安装孔；可拆卸地安装于所述箱体的侧板外部、并密封覆盖所述安装孔的水冷板；所述功率器件安装在所述水冷板覆盖所述安装孔的一面上。

优选的，在上述水冷散热装置中，所述水冷板包括主体、盖板以及设置于所述主体上的进水口和出水口，所述主体密封覆盖所述安装孔。

优选的，在上述水冷散热装置中，所述进水口和出水口位于所述水冷板的同一侧。

优选的，在上述水冷散热装置中，所述水冷板的出水口位于进水口的上侧。

优选的，在上述水冷散热装置中，所述箱体的侧板上设置有向所述箱体内部凹陷、可容纳一个水冷板的安装部，所述安装部中设置一个所述安装孔。

优选的，在上述水冷散热装置中，所述箱体的侧板设置有向所述箱体内部凹陷、可容纳至少一个水冷板的安装部，所述安装部中设置多个安装孔。

优选的，在上述水冷散热装置中，还包括设置于所述水冷板与所述箱体的侧板之间的密封胶条。

优选的，在上述水冷散热装置中，所述水冷板可密封覆盖多个安装孔。

优选的，在上述水冷散热装置中，所述水冷板和所述箱体的侧板上对应设置有水冷板固定孔，通过螺栓或螺柱将所述水冷板安装于所述箱体的侧板；所述水冷板和所述功率器件上对应设置有功率器件固定孔，通过螺栓或螺柱将所述功率器件安装于所述水冷板。

一种功率柜，其特征在于，包括柜体和上述任一种水冷散热装置：所述柜体内设置有进水配水管和出水配水管，并且所述柜体的一个面设置有开口；所述水冷散热装置放置于所述柜体中，并且所述水冷散热装置中水冷板的进水口和出水口靠近所述柜体的开口所在的面；所述水冷散热装置的进水口通过水管连接至所述进水配水管，所述水冷散热装置的出水口通过水管连接至所述出水配水管。

由此可见，本实用新型的有益效果为：本实用新型公开的功率器件的水冷散热装置，只需要在使用过程中将功率器件装配于水冷板的外部，再将水冷板和功率器件形成的水冷板装配安装在箱体中设置有安装孔的侧板的外部，并密封覆盖安装孔，与现有技术中将水冷板安装于箱体内部相比，降低了对水冷散热装置进行安装、拆卸及维护的难度；另外，将水冷板装配安装在箱体中安装孔所在位置后，水冷板的主体与箱体的侧板之间做密封处理，从而将箱体的内部与外部隔离，当水冷板的进出水口出现漏水现象，或者水冷板产生冷凝水时，由于功率器件位于箱体的内部，因此可以减小漏水或冷凝水接触功率器件的可能性，从而降低功率器件因漏水或冷凝水造成损害的概率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的一种水冷散热装置的结构示意图；

图2为图1所示水冷散热装置中水冷板的结构示意图；

图3为图2所示水冷板装配功率器件后的结构示意图；

图4为图1所示水冷散热装置的分体结构图；

图5为图1所示水冷散热装置中另一种水冷板的分体结构图；

图6为本实用新型公开的一种功率柜的结构示意图。

具体实施方式

对下文中出现的英文缩写进行说明：

IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型公开了一种功率器件的水冷散热装置，对其进行安装、拆卸及维护的难度较低，并且当水冷板的进出水口出现漏水现象，或者水冷板产生冷凝水时，可以减小漏水和冷凝水接触功率器件的可能性，从而降低功率器件因漏水和冷凝水造成损害的概率。

参见图1至图4，图1为本实用新型公开的一种水冷散热装置的结构示意图，图2为图1所示水冷散热装置中水冷板的结构示意图，图3为图2所示水冷板装配功率器件后的结构示意图，图4为图1所示水冷散热装置的分体结构图。

该水冷散热装置包括箱体1和水冷板2。

其中，箱体1用于容置功率器件，在箱体1的一个侧板设置至少一个安装孔13。在本实施例中，该侧板为组成箱体1的任意一个侧板。

水冷板2可以密封覆盖至少一个安装孔13。水冷板2的数量可与安装孔13的数量一致，此时每个水冷板2用于密封覆盖一个安装孔13，当然也可以设置每个水冷板2用于密封覆盖多个安装孔13，此时水冷板2的数量与安装孔13的数量不一致。每个水冷板2包括主体25以及设置在主体25上的进水口21和出水口22。并且，水冷板2可拆卸地安装在箱体1中设置有安装孔13的侧板的外部。

功率器件包括IGBT3、门极板4、整流管或其他发热电子元器件(图中未示出)，其中IGBT3是功率单元的重要器件，门极板4是IGBT3的驱动控制板。功率器件可拆卸地安装于水冷板2中覆盖安装孔13的一面上。

实施中，首先通过紧固件或者胶接等方式将功率器件安装在水冷板2上，功率器件和水冷板2形成一个水冷板装配5，之后通过紧固件或者胶接等方式将水冷板装配5安装在箱体1中设置有安装孔13的侧板的外部，以密封覆盖一个或多个安装孔13。此时，水冷板2与该侧板紧密接触，并且功率器件位于箱体1的内部。之后，将冷却水从水冷板2的进水口21引入，冷却水在水冷板2的主体25内部流动，最终从水冷板2的出水口22流出，功率器件在运行过程中产生的大量热量由水冷板2吸收，从而降低了功率器件的温度。

本实用新型公开的功率器件的水冷散热装置，只需要在使用过程中将功率器件装配于水冷板2的外部，再将水冷板2和功率器件形成的水冷板装配5安装在箱体1中设置有安装孔13的侧板的外部，并密封覆盖安装孔13，与现有技术中将水冷板安装于箱体内部相比，降低了对水冷散热装置进行安装、拆卸及维护的难度；另外，将水冷板装配5安装在箱体1中安装孔13所在位置后，水冷板2的主体25与箱体1的侧板之间做密封处理，从而将箱体1的内部与外部隔离，当水冷板2的进出水口出现漏水现象，或者水冷板2产生冷凝水时，由于功率器件位于箱体1的内部，因此可以减小漏水或冷凝水接触功率器件的可能性，从而降低功率器件因漏水或冷凝水造成损害的概率。

另外，在上述水冷散热装置中，水冷板2还可以采用其他结构，其中一种结构如图5所示。

该水冷板包括：主体25；覆盖该主体25的盖板26；设置于主体25上的进水口21和出水口22；在该主体25内形成的冷却水的流通通路27。当水冷板2采用图5所示结构时，水冷板2的盖板26处可能发生漏水现象。

此时，将功率器件安装在水冷板2的主体25中与盖板26位置相对的侧面的外部，形成水冷板装配5。在将水冷板装配5安装在箱体1中安装孔13所在位置，水冷板2的主体25与箱体1的侧板之间做密封处理，从而将箱体1的内部与外部隔离，当水冷板2的盖板26发生漏水时，不会对箱体中的功率器件造成损害。

实施中，可以将水冷板2中的进水口21和出水口22设置于同一侧。此时，能够简化进水口21和出水口22与输送冷却水的外接管道的连接关系。优选的，水冷板2安装于箱体1的侧板后，水冷板2中的出水口22位于进水口21的上侧(如图4所示)，这样有助于排除此水冷板中的空气，以达到水冷板对水压的要求。

优选的，可以在箱体1的侧板上设置至少一个向箱体1的内部凹陷的安装部(图中未标示)，每个安装部可容纳一个水冷板2，在每个安装部中设置一个安装孔13。

或者，每个安装部可容纳至少一个水冷板2，在每个安装部中设置多个安装孔13。通过调整水冷板2的尺寸，使得每个水冷板2可以密封覆盖一个或多个安装孔13。当每个水冷板2用于密封覆盖一个安装孔13时，每个安装部中水冷板2的数量与安装孔13的数量一致；当每个水冷板2用于密封覆盖多个安装孔13时，每个安装部中水冷板2的数量少于安装孔13的数量。

当然，通过调整安装部的尺寸，将所有的水冷板均安装在该安装部中也是可以的。

在使用过程中，首先通过紧固件或胶接等方式将功率器件安装于水冷板2形成水冷板装配5，之后将该水冷板装配5放置于安装部内，功率器件穿过安装孔13位于箱体1的内部，之后通过紧固件或胶接等方式完成水冷板2与箱体1中侧板的固定，并在水冷板2和箱体之间做密封处理。由于水冷板2位于安装部内，因此减小了水冷散热装置的体积。

优选的，可以在水冷板2和箱体1中设置有安装孔13的侧板之间进一步设置密封胶条，以提高水冷板2和安装孔13之间的密封程度。

另外，水冷散热装置中的水冷板2和箱体1的侧板之间，以及功率器件和水冷板2之间可以采用多种方式完成固定。下面对其中一种方式进行说明。

在水冷板2和箱体1的侧板上对应设置水冷板固定孔24(如图2所示)，通过螺栓或螺柱与螺母的配合，或者通过紧固螺钉6将水冷板安装在箱体1的侧板，如图4所示。在水冷板2和功率器件上对应设置功率器件固定孔23(如图2所示)，通过螺栓或螺柱与螺母的配合将功率器件安装于水冷板2上，如图3所示。

本实用新型还公开了一种功率柜，其结构如图7所示。

该功率柜包括柜体7和至少一个水冷散热装置。其中，

柜体7设置有进水配水管81和出水配水管82，并且在柜体7的一个面上设置有开口，该开口为柜体7的开口。

水冷散热装置放置于柜体7中，该水冷散热装置包括箱体和水冷板。其中，箱体用于容置功率器件，在箱体的一个侧板设置至少一个安装孔。水冷板可以密封覆盖至少一个安装孔。水冷板的数量可与安装孔的数量一致，此时每个水冷板用于密封覆盖一个安装孔，当然也可以设置每个水冷板用于密封覆盖多个安装孔，此时水冷板的数量与安装孔的数量不一致。具体的，每个水冷板包括主体以及设置在主体上的进水口21和出水口22。并且，水冷板可拆卸地安装在箱体中设置有安装孔的侧板的外部。功率器件包括IGBT、门极板、整流管或其他发热电子元器件，其中IGBT是功率单元的重要器件，门极板是IGBT的驱动控制板，功率器件可拆卸地安装于水冷板中覆盖安装孔13的一面上。水冷散热装置的进水口21通过水管9连接至进水配水管81，水冷散热装置的出水22口通过水管9连接至出水配水管82。

为了降低连接水冷散热装置与进水配水管81和出水配水管82的操作难度，在将水冷散热装置放置于柜体7时，确保水冷散热装置中水冷板的进水口21和出水口22靠近柜体7的开口所在的面。

另外，在上述功率柜的水冷散热装置中，水冷板还可以采用其他结构。例如，水冷板包括：主体；覆盖该主体的盖板；设置于主体上的进水口21和出水口22；在该主体内形成的冷却水的流通通路。此时，将功率器件安装在水冷板的主体中与盖板位置相对的侧面的外部。

优选的，可以将水冷板中的进水口21和出水口22设置于同一侧。另外，当水冷板安装于箱体的侧板后，水冷板中的出水口22位于进水口21的上侧，这样有助于排除此水冷板中的空气，以达到水冷板对水压的要求。

优选的，功率柜中的水冷散热装置中，还可以在箱体的侧板上设置至少一个向箱体的内部凹陷的安装部，每个安装部可容纳一个水冷板，在每个安装部中设置一个安装孔。

或者，每个安装部可容纳至少一个水冷板，在每个安装部中设置多个安装孔。通过调整水冷板的尺寸，使得每个水冷板可以密封覆盖一个或多个安装孔。当每个水冷板用于密封覆盖一个安装孔时，每个安装部中水冷板的数量与安装孔的数量一致；当每个水冷板用于密封覆盖多个安装孔时，每个安装部中水冷板的数量少于安装孔的数量。

当然，通过调整安装部的尺寸，将所有的水冷板均安装在该安装部中也是可以的。

优选的，可以在水冷板和箱体中设置有安装孔的侧板之间进一步设置密封胶条，以提高水冷板和安装孔之间的密封程度。

另外，水冷散热装置中的水冷板和箱体的侧板之间，以及功率器件和水冷板之间可以采用多种方式完成固定。例如，在水冷板和箱体的侧板上对应设置水冷板固定孔，通过螺栓或螺柱与螺母的配合将水冷板安装在箱体的侧板。在水冷板和功率器件上对应设置功率器件固定孔，通过螺栓或螺柱与螺母的配合将功率器件安装于水冷板上。

本实用新型公开的功率柜，在对功率器件进行降温的过程中，可以减小从水冷板的进水口、出水口和盖板漏出的水体，或者水冷板产生的冷凝水接触箱体中元器件的可能性，从而降低功率器件因漏水造成损害的概率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种功率器件的水冷散热装置，其特征在于，包括：

用于容置功率器件的箱体，所述箱体的侧板上设置至少一个安装孔；

可拆卸地安装于所述箱体的侧板外部、并密封覆盖所述安装孔的水冷板；

所述功率器件安装在所述水冷板中覆盖所述安装孔的一面上。

2.根据权利要求1所述的水冷散热装置，其特征在于，所述水冷板包括主体、盖板以及设置于所述主体上的进水口和出水口，所述主体密封覆盖所述安装孔。

3.根据权利要求1或2所述的水冷散热装置，其特征在于，所述进水口和出水口位于所述水冷板的同一侧。

4.根据权利要求3所述的水冷散热装置，其特征在于，所述水冷板的出水口位于进水口的上侧。

5.根据权利要求3所述的水冷散热装置，其特征在于，所述箱体的侧板上设置有向所述箱体内部凹陷、可容纳一个水冷板的安装部，所述安装部中设置一个所述安装孔。

6.根据权利要求3所述的水冷散热装置，其特征在于，所述箱体的侧板设置有向所述箱体内部凹陷、可容纳至少一个水冷板的安装部，所述安装部中设置多个安装孔。

7.根据权利要求1所述的水冷散热装置，其特征在于，还包括设置于所述水冷板与所述箱体的侧板之间的密封胶条。

8.根据权利要求1所述的水冷散热装置，其特征在于，所述水冷板可密封覆盖多个安装孔。

9.根据权利要求1所述的水冷散热装置，其特征在于，所述水冷板和所述箱体的侧板上对应设置有水冷板固定孔，通过螺栓或螺柱将所述水冷板安装于所述箱体的侧板；所述水冷板和所述功率器件上对应设置有功率器件固定孔，通过螺栓或螺柱将所述功率器件安装于所述水冷板。

10.一种功率柜，其特征在于，包括柜体和权利要求1至9中任一项所述的水冷散热装置：

所述柜体内设置有进水配水管和出水配水管，并且所述柜体的一个面设置有开口；

所述水冷散热装置放置于所述柜体中，并且所述水冷散热装置中水冷板的进水口和出水口靠近所述柜体的开口所在的面；

所述水冷散热装置的进水口通过水管连接至所述进水配水管，所述水冷散热装置的出水口通过水管连接至所述出水配水管。

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