專利名稱：用于變流器功率模塊的水冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻裝置，特別涉及一種水冷卻裝置，具體為一種用于變流器 功率模塊的水冷卻裝置。
背景技術(shù)：
變流器是機(jī)車交流傳動系統(tǒng)的重要組成部分。在變流器的正常工作中，變
流器中的功率模塊(含有IGBT、 二極管等半導(dǎo)體器件)會產(chǎn)生一定的熱量，如 果這些熱量不能及時有效的散發(fā)出去，就會使功率模塊的效率大大降低，甚至 導(dǎo)致變流器不能正常工作。目前變流器的冷卻方式主要有自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷、 水冷、油冷、沸騰冷卻等。水冷卻方式具有冷卻效果好的特點(diǎn)，但由于水冷卻 方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封性要求比較高，目前在機(jī)車交流傳動系統(tǒng)中還沒有得到成 熟的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決變流器功率模塊的水冷卻目前在機(jī)車交流傳動系統(tǒng)中還沒 有得到成熟應(yīng)用的問題，提供一種用于變流器功率模塊的水冷卻裝置。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的用于變流器功率模塊的水冷卻裝置， 包括熱交換風(fēng)冷裝置、進(jìn)水口和出水口分別固定有水分配器的水泵、其上帶有 進(jìn)水口和出水口的功率模塊快速接頭、膨脹水箱，熱交換風(fēng)冷裝置包括支撐箱 體，支撐箱體內(nèi)的上部固定有冷卻風(fēng)機(jī)，支撐箱體內(nèi)位于冷卻風(fēng)機(jī)下部固定有 帶有進(jìn)、出水管接頭的散熱器，在支撐箱體上固定有水分配器，該水分配器經(jīng) 輸水管與散熱器的進(jìn)水管接頭相連，同時該水分配器還經(jīng)輸水管與各功率模塊 快速接頭的出水口連接，散熱器的出水管接頭經(jīng)輸水管與水泵進(jìn)水口處的水分配器相連，各功率模塊快速接頭的進(jìn)水口經(jīng)輸水管與水泵出水口處的水分配器 相連；膨脹水箱與水泵進(jìn)水口處的水分配器之間用輸水管連接，同時膨脹水箱 與固定于支撐箱體上的水分配器之間用管路連接；在水泵進(jìn)水口處的水分配器 上固定有充水閥門。功率模塊快速接頭是一種現(xiàn)有公知產(chǎn)品，用來與變流器功 率模塊中冷卻基板水腔的進(jìn)水口和出水口配合，即使用時，功率模塊快速接頭 與變流器功率模塊中的冷卻基板配合，使功率模塊快速接頭上的進(jìn)水口和出水 口分別與冷卻基板水腔的進(jìn)水口和出水口配合。所述的散熱器為一種現(xiàn)有公知 產(chǎn)品，其包括帶有進(jìn)、出水管接頭的冷卻液水道，冷卻液水道上固定有散熱翅 片，如附圖4、 5所示。工作時，利用水泵進(jìn)水口處的水分配器上的充水閥門對 冷卻系統(tǒng)填充水冷卻液，當(dāng)膨脹水箱液面位置達(dá)到要求時即完成冷卻液的填充。 使風(fēng)機(jī)、水泵開始工作，水泵作為水冷卻液的循環(huán)動力，使水冷卻液循環(huán)。水 冷卻液從水泵出水口出來，經(jīng)水泵出水口處的水分配器至各功率模塊快速接頭 的進(jìn)水口，進(jìn)入變流器功率模塊中冷卻基板的水腔，變流器功率模塊中半導(dǎo)體 器件產(chǎn)生的熱量通過冷卻基板與循環(huán)流過的水冷卻液進(jìn)行熱量交換，熱量交換 后的高溫水冷卻液從功率模塊快速接頭的出水口、經(jīng)輸水管、固定于熱交換風(fēng) 冷裝置支撐箱體上的水分配器進(jìn)入熱交換風(fēng)冷裝置內(nèi)的散熱器內(nèi)，冷卻風(fēng)機(jī)對 散熱器進(jìn)行風(fēng)冷，水冷卻液的熱量通過散熱器的冷卻液水道表面及其上的翅片 以熱輻射和對流散熱的方式得以釋放，充分降溫后的水冷卻液經(jīng)散熱器的出水 管接頭、水泵進(jìn)水口處的水分配器進(jìn)入水泵，依次不斷循環(huán)，完成對變流器功 率模塊的水冷卻。變流器在正常運(yùn)行過程中，水冷卻液的體積會隨溫度變化而 變化，同時水冷卻液也有一定的損耗，利用膨脹水箱進(jìn)行液位的指示和對水冷 卻液進(jìn)行有效的補(bǔ)充。水冷卻系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，氣泡對各部件的損害是非常 巨大的，膨脹水箱與固定于支撐箱體上的水分配器之間的管路(不銹鋼管)可 對其進(jìn)行有效的排除。所述的散熱器為一種現(xiàn)有公知產(chǎn)品，其包括帶有進(jìn)、出水管接頭的冷卻液
水道，冷卻液水道上固定有散熱翅片，如附圖4、 5所示。在冷卻液水道上密封 固定有溫度傳感器。在水泵出水口處的水分配器上固定有壓力傳感器。壓力傳 感器用于檢測水冷卻液的壓力和泵的旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)水冷卻液的壓力超出系統(tǒng)要 求的范圍或泵的旋轉(zhuǎn)方向錯誤時，壓力傳感器輸出故障信號進(jìn)行保護(hù)；溫度傳 感器用于檢測水冷卻液的溫度，當(dāng)溫度超出系統(tǒng)要求的范圍時，溫度傳感器輸 出故障信號進(jìn)行保護(hù)。
本發(fā)明所述的水冷卻裝置解決了變流器中功率模塊的散熱、冷卻問題，提 高了功率模塊的效率。利用壓力傳感器和溫度傳感器，當(dāng)冷卻系統(tǒng)中水冷卻 液的壓力和溫度超出其要求的范圍時，能夠?qū)崟r進(jìn)行保護(hù)。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合 理、新穎、巧妙，是一種理想的適用于變流器功率模塊的水冷卻裝置。


圖1為本發(fā)明所述的用于變流器功率模塊的水冷卻裝置的結(jié)構(gòu)立體圖； 圖2為本發(fā)明所述的用于變流器功率模塊的水冷卻裝置的結(jié)構(gòu)另一角度立 體圖3為本發(fā)明所述的用于變流器功率模塊的水冷卻裝置的局部結(jié)構(gòu)放大
圖4為本發(fā)明所述的用于變流器功率模塊的水冷卻裝置中的散熱器結(jié)構(gòu)示 意圖5為圖4的俯視圖中1、 2-水分配器，3-水泵，4-功率模塊快速接頭，5-膨脹水箱，6-支撐箱體，7-冷卻風(fēng)機(jī)，8-進(jìn)水管接頭，9-出水管接頭，10-散熱器，11-水分 配器，12、 13、 14、 15-輸水管，16-管路，17-充水閥門，18-水分配器，19-冷卻液水道，20-溫度傳感器，21-壓力傳感器，22-輸水管。
具體實(shí)施例方式
用于變流器功率模塊的水冷卻裝置，包括熱交換風(fēng)冷裝置、進(jìn)水口和出水
口分別固定有水分配器l、 2的水泵3、其上帶有進(jìn)水口和出水口的功率模塊快速 接頭4、膨脹水箱5，熱交換風(fēng)冷裝置包括支撐箱體6，支撐箱體6內(nèi)的上部固定 有冷卻風(fēng)機(jī)7，支撐箱體6內(nèi)位于冷卻風(fēng)機(jī)7下部固定有帶有進(jìn)、出水管接頭8、 9 的散熱器IO，在支撐箱體6上固定有水分配器11，該水分配器11經(jīng)輸水管12與散 熱器的進(jìn)水管接頭8相連，同時該水分配器11還經(jīng)輸水管13與各功率模塊快速接 頭4的出水端口連接，散熱器10的出水管接頭9經(jīng)輸水管14與水泵進(jìn)水口處的水 分配器1相連，各功率模塊快速接頭4的進(jìn)水口經(jīng)輸水管22與水泵出水口處的水 分配器2相連；膨脹水箱5與水泵進(jìn)水口處的水分配器1之間用輸水管15連接，同 時膨脹水箱5與固定于支撐箱體6上的水分配器11之間用管路16連接；在水泵進(jìn) 水口處的水分配器1上固定有充水閥門17。具體制造時，散熱器10的出水管接頭 9與水泵進(jìn)水口處的水分配器1之間的輸水管14上串接有固定于熱交換風(fēng)冷裝置 的支撐箱體6上的水分配器18,這樣使輸水管的分布、固定更合理。散熱器IO 包括帶有進(jìn)、出水管接頭8、 9的冷卻液水道19，冷卻液水道上固定有散熱翅片， 如附圖4、 5所示。在冷卻液水道19上密封固定有溫度傳感器20。在水泵出水口 處的水分配器2上固定有壓力傳感器21。工作時，通過易插拔的快速接頭將功率 模塊與冷卻裝置連接起來，完后利用水泵旁邊的充水閥門對冷卻系統(tǒng)填充水冷 卻液，當(dāng)膨脹水箱液面位置達(dá)到要求時即完成冷卻液的填充。使風(fēng)機(jī)、水泵、 溫度傳感器和壓力傳感器開始工作，水冷卻液在冷卻系統(tǒng)中形成循環(huán)，散熱器 通過其上部冷卻風(fēng)機(jī)的強(qiáng)制風(fēng)冷，散發(fā)功率模塊產(chǎn)生的熱量。
權(quán)利要求
1、一種用于變流器功率模塊的水冷卻裝置，其特征為包括熱交換風(fēng)冷裝置、進(jìn)水口和出水口分別固定有水分配器(1、2)的水泵(3)、其上帶有進(jìn)水口和出水口的功率模塊快速接頭(4)、膨脹水箱(5)，熱交換風(fēng)冷裝置包括支撐箱體(6)，支撐箱體(6)內(nèi)的上部固定有冷卻風(fēng)機(jī)(7)，支撐箱體(6)內(nèi)位于冷卻風(fēng)機(jī)(7)下部固定有帶有進(jìn)、出水管接頭(8、9)的散熱器(10)，在支撐箱體(6)上固定有水分配器(11)，該水分配器(11)經(jīng)輸水管(12)與散熱器的進(jìn)水管接頭(8)相連，同時該水分配器(11)還經(jīng)輸水管(13)與各功率模塊快速接頭(4)的出水端口連接，散熱器(10)的出水管接頭(9)經(jīng)輸水管(14)與水泵進(jìn)水口處的水分配器(1)相連，各功率模塊快速接頭(4)的進(jìn)水口經(jīng)輸水管(22)與水泵出水口處的水分配器(2)相連；膨脹水箱(5)與水泵進(jìn)水口處的水分配器(1)之間用輸水管(15)連接，同時膨脹水箱(5)與固定于支撐箱體(6)上的水分配器(11)之間用管路(16)連接；在水泵進(jìn)水口處的水分配器(1)上固定有充水閥門(17)。
2、 如權(quán)利要求l所述的用于變流器功率模塊的水冷卻裝置，其特征為散 熱器(10)的出水管接頭(9)與水泵進(jìn)水口處的水分配器(1)之間的輸水管(14)上串接有固定于熱交換風(fēng)冷裝置的支撐箱體(6)上的水分配器(18)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的用于變流器功率模塊的水冷卻裝置，其特征為-散熱器(10)包括帶有進(jìn)、出水管接頭(8、 9)的冷卻液水道(19)，在冷卻液 水道(19)上密封固定有溫度傳感器(20)。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的用于變流器功率模塊的水冷卻裝置，其特征為 在水泵出水口處的水分配器(2)上固定有壓力傳感器(21)。
5、 如權(quán)利要求3所述的用于變流器功率模塊的水冷卻裝置，其特征為在 水泵出水口處的水分配器(2)上固定有壓力傳感器(21)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水冷卻裝置，具體為用于變流器功率模塊的水冷卻裝置。解決變流器功率模塊的水冷卻目前在機(jī)車交流傳動系統(tǒng)中還沒有得到成熟應(yīng)用的問題。包括熱交換風(fēng)冷裝置、水泵、功率模塊快速接頭、膨脹水箱，熱交換風(fēng)冷裝置包括支撐箱體，支撐箱體內(nèi)固定有冷卻風(fēng)機(jī)和散熱器，散熱器的進(jìn)水管接頭經(jīng)功率模塊快速接頭與水泵的出水口相連，散熱器的出水管接頭與水泵進(jìn)水口相連，膨脹水箱與水泵進(jìn)水口處的水分配器之間用輸水管連接，同時膨脹水箱與固定于支撐箱體上的水分配器之間用管路連接。本發(fā)明解決了變流器中功率模塊的散熱、冷卻問題，提高了功率模塊的效率。利用壓力傳感器和溫度傳感器，能夠?qū)崟r進(jìn)行保護(hù)。
文檔編號H05K7/20GK101420168SQ20081007999
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月29日
發(fā)明者徐龍?zhí)? 李國鋒, 彬 王, 陳廣泰 申請人:永濟(jì)新時速電機(jī)電器有限責(zé)任公司