CN213905349U - 冷却系统和逆变器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种冷却系统，包括：主体，设置在主体内部的至少两个平行的蛇形通道，其中，冷却剂在蛇形通道中的至少一个蛇形通道中的流动方向与冷却剂在其他蛇形通道中的流动方向相反。本实用新型还公开了一种逆变器。本实用新型的冷却系统可以实现较好的热平衡。

Description

冷却系统和逆变器
技术领域
本实用新型涉及一种冷却系统和一种逆变器，尤其是一种用于高开关速度半导体器件的冷却系统和一种电流平衡良好的逆变器。
背景技术
常规地，逆变器的冷却系统1呈板形，并且功率芯片2(例如SiC器件)平行地固定在板的表面上(在图1中，示出了三相应用，31、32、33分别代表U相、V相和W相)。冷却剂通过入口11流入冷却系统，并通过出口12流出冷却系统。参照图2和图3，使用两个常规的蛇形冷却管，入口1和出口2设置在冷却系统的同一侧，并且功率芯片沿着这些蛇形冷却管设置(在图2和图3中，冷却剂流如箭头所示)，因此功率芯片产生的热量由冷却剂流3耗散。然而，由于冷却剂本身的温度在热交换过程期间升高，因此出口附近的温度高于入口附近的温度，这会导致温度不平衡。随着平行布置的功率芯片数量的增多，温度分布变得更加不均匀。一般来说，EV(电动车辆)将需要更大的电流并且使用多得多的SiC器件，如果这些SiC器件仍然平行布置，则会由于温度不平衡而产生不平衡的电流，这可能会导致一些SiC器件甚至被破坏。
实用新型内容
为了改善温度平衡，公开了一种冷却系统，该冷却系统包括主体以及设置在主体内部的至少两个平行的蛇形通道，其中，冷却剂在蛇形通道中的至少一个蛇形通道中的流动方向与冷却剂在其他蛇形通道中的流动方向相反。这样，主体上的温度由相反的冷却剂流很好地平衡，尤其是当使用矩形主体时。
根据本实用新型的另一个方面，还公开了一种逆变器。逆变器包括上述冷却系统，该逆变器进一步包括：设置在主体的表面上的多个功率芯片，其中，功率芯片的发热表面接触主体的表面。
附图说明
图1展示了三相应用中的平行的功率芯片的布置。
图2展示了传统的冷却剂流。
图3展示了另一种传统的冷却剂流。
图4展示了本实用新型的一个实施例中蛇形通道的布置。
图5展示了本实用新型的另一个实施例中蛇形通道的布置。
图6展示了本实用新型的实施例中的冷却剂流，其中设置了三个蛇形通道。
图7展示了本实用新型的实施例中的冷却剂流，其中设置了四个蛇形通道。
图8展示了本实用新型的另一个实施例中的冷却剂流，其中设置了四个蛇形通道。
图9展示了本实用新型的三相逆变器的功率芯片的布置。
具体实施方式
现在参照附图，详细描述本实用新型的实施例。参照图4，冷却系统包括具有矩形形状的主体1、设置在主体1内部的第一蛇形通道2和第二蛇形通道3、第一入口21、第一出口22、第二入口31、以及第二出口32。第一蛇形通道与第一入口21和第一出口22连通，第二蛇形通道3与第二入口31和第二出口32连通。第一蛇形通道2和第二蛇形通道3平行布置，并且第一蛇形通道2中的冷却剂的流动方向与第二蛇形通道3中的冷却剂的流动方向相反。由于两个平行的蛇形通道中的冷却剂方向相反，所以冷却剂温度得到很好的平衡。
参照图4，第一入口21、第一出口22、第二入口31、以及第二出口32都在主体1的同一侧。第一入口21邻近第二出口32，并且第二入口31邻近第一出口22。在热交换过程期间，冷却剂的温度逐渐升高，因此冷却剂在流动时具有较高的温度，这产生了温度梯度。温度梯度可以被相反的冷却剂流中和，因此，改善了主体上温度的均匀性。
现在参照图5，展示了另一个优选实施例。第一蛇形通道4和第二蛇形通道5平行地设置在冷却系统中、在主体1的内部。冷却剂通过第一入口41流入第一蛇形通道4，并通过第一出口42流出第一蛇形通道4。类似地，冷却剂通过第二入口51流入第二蛇形通道5，并通过第二出口52流出第二蛇形通道5。第一入口41邻近第二出口52，第一出口42邻近第二入口51。在此实施例中，每个蛇形通道的入口和出口设置在主体1的相反侧。
为了实现更好的冷却结果，可以设置多个蛇形通道。参考图6至图8，分别展示了设置有三个蛇形通道和四个蛇形通道的冷却系统。在图6至图8中，仅示出了蛇形通道中的冷却剂流，但省略了蛇形通道本身。如图6所示，两个相邻的蛇形通道中的冷却剂流(箭头所示)是相反的。冷却剂流101和103在相同的流动方向上，而冷却剂流102在相反的方向上。通过这样做，改善了整个主体上的温度均匀性。
现在参照图7，在另一个优选实施例中，在主体内部设置了四个蛇形通道。四个冷却剂流如图7中的箭头所示，两个相邻的冷却剂流(如101和102、103和104)的流动方向相反。
在另一个优选实施例中，参照图8，冷却系统也设置有四个蛇形通道。在这种情况下，两个内部蛇形通道中的冷却剂方向相同(参见冷却剂流202和203)，而两个外部蛇形通道中的冷却剂方向相同沿反方向流动(参见冷却剂流201和204)。内部蛇形通道是远离主体的边缘的蛇形通道，而外部蛇形通道是靠近主体的边缘的蛇形通道。在进一步的实施例中，可以使用其他流动方向布置，例如三个蛇形通道中的冷却剂沿一个方向流动，其余蛇形通道中的冷却剂沿相反方向流动。应当理解，在不同的应用中，蛇形通道的数量可以增多或减少。
现在参照图9，在此展示了包括如图7所示的冷却系统的逆变器，该逆变器进一步包括设置在主体的表面上的多个功率芯片600(以虚线块示出)，其中功率芯片600的发热表面接触主体的表面。特别地，功率芯片设置在与蛇形通道相对应的区域上。功率芯片600的组61、62和63分别代表U相、V相和W相。在功率芯片的这种布置中，电流平衡是优选的，因为不会出现明显的不均匀温度分布。
对于优选实施例，已经提出了多个替代性的结构性元件和处理步骤。因此，尽管已经参考特定实施例描述了本实用新型，但是本说明书是对本实用新型的说明，而不应被解释为对本实用新型的限制。在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的真实精神和范围的情况下，本领域技术人员可以想到多个不同的修改和应用。

Claims (5)

1.一种冷却系统，其特征在于，包括：
主体，
设置在所述主体内部的至少两个平行的蛇形通道，
其中，冷却剂在所述蛇形通道中的至少一个蛇形通道中的流动方向与所述冷却剂在其他蛇形通道中的流动方向相反。
2.如权利要求1所述的冷却系统，其中，两个相邻的蛇形通道中的流动方向相反。
3.如权利要求1所述的冷却系统，其中，内部蛇形通道中的流动方向与外部蛇形通道中的流动方向相反，并且其中，所述内部蛇形通道是远离所述主体的边缘的蛇形通道，所述外部蛇形通道是靠近所述主体的边缘的蛇形通道。
4.一种逆变器，所述逆变器包括由权利要求1-3中任一项限定的冷却系统，进一步包括：设置在所述主体的表面上的多个功率芯片，其中，功率芯片的发热表面接触所述主体的表面。
5.如权利要求4所述的逆变器，其中，所述功率芯片设置在与所述蛇形通道相对应的区域上。
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