CN215500189U - 功率模块以及机柜 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种功率模块以及机柜，包括功率半导体、电容以及导电排；所述功率半导体通过所述导电排与所述电容电连接；还包括换热器；所述换热器包括蒸发器、冷凝器、气管以及液管；所述冷凝器与所述蒸发器之间通过所述气管和所述液管连接；所述功率半导体布置在所述蒸发器上、且位于所述冷凝器的垂直投影面积范围之内。本申请通过将功率半导体安装于冷凝器的垂直投影面积范围之内，可以在不增加机柜宽度的条件下，最大限度的增大冷凝器的面积；提升了功率模块的热交换能力，提高了电力电子设备的功率密度。

Description

功率模块以及机柜

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种功率模块以及机柜。

背景技术

随着行业的发展，电力电子设备的功率越做越大，发热量也相应的增加，但是由于安装体积和成本的限制，设备的体积需要进一步缩小，功率密度进一步上升，散热技术的发展已经逐渐成为制约行业发展的瓶颈。

传统散热技术主要包括风冷散热和水冷散热两种。水冷散热本身由于介质密度和热容大，载热量高，是大功率电力电子设备散热的一种比较合适和理想的选择。但是出于维护、可靠性和成本的原因和考虑，在很多场合，风冷散热有它不可取代的优势和地位。

如图1所示，现有的一种机柜包括一个或多个功率功率模块10、风扇20、导风腔30。功率模块10包括功率半导体11、散热器12、电容13以及导电排14。散热器12通过通风口与导风腔30连通，通过风扇20的驱动，将功率半导体11工作过程中发出的热量转移出机柜。

该机柜存在的问题是，散热器散热效率低，需要较大的换热面积，容易导致功率模块的体积庞大。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种功率模块以及机柜，旨在解决现有机柜存在的散热器散热效率低的问题。

根据本申请的一个方面，提供一种功率模块，包括功率半导体、电容以及导电排；所述功率半导体通过所述导电排与所述电容电连接；还包括换热器；

所述换热器包括蒸发器、冷凝器、气管以及液管；所述冷凝器与所述蒸发器之间通过所述气管和所述液管连接；所述功率半导体布置在所述蒸发器上、且位于所述冷凝器的垂直投影面积范围之内。

在一种实施方式中，所述冷凝器水平布置，所述蒸发器位于所述冷凝器的下方、且与所述冷凝器大致垂直布置。

在一种实施方式中，所述蒸发器位于所述冷凝器的右端；或者，所述蒸发器位于所述冷凝器的左端；或者，所述蒸发器位于所述冷凝器的中间。

在一种实施方式中，所述蒸发器呈平板结构。

在一种实施方式中，所述冷凝器和所述蒸发器的材质为金属材质。

在一种实施方式中，所述冷凝器和所述蒸发器的材质为铝或者铜。

在一种实施方式中，所述冷凝器与所述蒸发器之间通过所述气管和所述液管焊接。

在一种实施方式中，所述电容布置在所述蒸发器与所述冷凝器之间；或者，所述电容布置在所述蒸发器的下方。

根据本申请的另一个方面，提供一种机柜，内部设置有所述功率模块、风扇；所述功率模块位于所述风扇的下方。

在一种实施方式中，还包括导风腔；所述功率模块通过导风腔与所述风扇流体连通。

本申请实施例提供的功率模块以及机柜，通过将功率半导体安装于冷凝器的垂直投影面积范围之内，可以在不增加机柜宽度的条件下，最大限度的增大冷凝器的面积；提升了功率模块的热交换能力，提高了电力电子设备的功率密度。

附图说明

图1为现有的机柜示意图；

图2为现有的机柜中的功率模块示意图；

图3为本申请实施例提供的功率模块的正视示意图；

图4为本申请实施例提供的功率模块的侧视示意图；

图5为本申请实施例提供的机柜示意图；

图6为本申请实施例提供的另一功率模块示意图；

图7为本申请实施例提供的又一功率模块示意图；

图8为本申请实施例提供的又一功率模块示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

如图3-图4所示，本申请实施例一提供一种功率模块100，包括功率半导体101、电容102以及导电排103；功率半导体101通过导电排103与电容102电连接；还包括换热器；

所述换热器包括蒸发器104、冷凝器105、气管106以及液管107；冷凝器105与蒸发器104之间通过气管106和液管107连接；功率半导体101布置在蒸发器104上、且位于冷凝器105的垂直投影面积范围之内。

在该示例中，功率半导体101包括但不限于IGBT、IGCT、分立器件等等。

在该示例中，冷凝器105水平布置，蒸发器104位于冷凝器105的下方、且与冷凝器105大致垂直布置。其中，蒸发器104位于冷凝器105的右端，电容102布置在蒸发器104的下方。

在该示例中，蒸发器104呈平板结构，功率半导体101布置在蒸发器104的一侧且位于蒸发器104的左方。

在该示例中，冷凝器105与蒸发器104之间通过气管106和液管107焊接。

在该示例中，冷凝器105和蒸发器104的材质为金属材质，例如：铝或者铜。

请参考图5所示，本申请实施例一还提供一种机柜，内部设置有功率模块100、风扇200以及导风腔300；功率模块100位于风扇200的下方，功率模块100通过导风腔300与风扇200流体连通。

通过将功率半导体101安装于冷凝器105的垂直投影面积范围之内，可以在不增加机柜宽度的条件下，最大限度的增大冷凝器105的面积；提升了功率模块100的热交换能力，提高了电力电子设备的功率密度。

工作时，功率半导体101的热量传递给蒸发器104中的载冷剂，载冷剂受热后温度升高发生相变气化，气体密度降低自然上升，通过气管106进入冷凝器105后，热量传递给冷凝器105，冷凝器105和空气进行换热，载冷剂温度降低，由于重力作用通过液管107重新回流进入蒸发器104进行换热。

实施例二：

如图6所示，与图3-图4不同的是，蒸发器104位于冷凝器105的中间。此时，功率半导体101可以布置在蒸发器104的一侧且位于蒸发器104的左方；功率半导体101也可以布置在蒸发器104的另一侧且位于蒸发器104的右方。

实施例三：

如图7所示，与图3-图4不同的是，蒸发器104位于冷凝器105的左端，功率半导体101也可以布置在蒸发器104的另一侧且位于蒸发器104的右方。

实施例四：

如图8所示，与图3-图4不同的是，电容102布置在蒸发器104的上方且位于冷凝器105的下方。

以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种功率模块，包括功率半导体、电容以及导电排；所述功率半导体通过所述导电排与所述电容电连接；其特征在于，还包括换热器；

所述换热器包括蒸发器、冷凝器、气管以及液管；所述冷凝器与所述蒸发器之间通过所述气管和所述液管连接；所述功率半导体布置在所述蒸发器上、且位于所述冷凝器的垂直投影面积范围之内。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述冷凝器水平布置，所述蒸发器位于所述冷凝器的下方、且与所述冷凝器大致垂直布置。

3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，所述蒸发器位于所述冷凝器的右端；或者，所述蒸发器位于所述冷凝器的左端；或者，所述蒸发器位于所述冷凝器的中间。

4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述蒸发器呈平板结构。

5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述冷凝器和所述蒸发器的材质为金属材质。

6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，所述冷凝器和所述蒸发器的材质为铝或者铜。

7.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述冷凝器与所述蒸发器之间通过所述气管和所述液管焊接。

8.根据权利要求1-7任一所述的功率模块，其特征在于，所述电容布置在所述蒸发器与所述冷凝器之间；或者，所述电容布置在所述蒸发器的下方。

9.一种机柜，其特征在于，内部设置有权利要求1-8任一所述的功率模块、风扇；所述功率模块位于所述风扇的下方。

10.根据权利要求9所述的机柜，其特征在于，还包括导风腔；

所述功率模块通过导风腔与所述风扇流体连通。

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