CN101420168B - 用于变流器功率模块的水冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水冷却装置，具体为用于变流器功率模块的水冷却装置。解决变流器功率模块的水冷却目前在机车交流传动***中还没有得到成熟应用的问题。包括热交换风冷装置、水泵、功率模块快速接头、膨胀水箱，热交换风冷装置包括支撑箱体，支撑箱体内固定有冷却风机和散热器，散热器的进水管接头经功率模块快速接头与水泵的出水口相连，散热器的出水管接头与水泵进水口相连，膨胀水箱与水泵进水口处的水分配器之间用输水管连接，同时膨胀水箱与固定于支撑箱体上的水分配器之间用管路连接。本发明解决了变流器中功率模块的散热、冷却问题，提高了功率模块的效率。利用压力传感器和温度传感器，能够实时进行保护。

Description

用于变流器功率模块的水冷却装置
技术领域
本发明涉及冷却装置，特别涉及一种水冷却装置，具体为一种用于变流器功率模块的水冷却装置。
背景技术
变流器是机车交流传动***的重要组成部分。在变流器的正常工作中，变流器中的功率模块(含有IGBT、二极管等半导体器件)会产生一定的热量，如果这些热量不能及时有效的散发出去，就会使功率模块的效率大大降低，甚至导致变流器不能正常工作。目前变流器的冷却方式主要有自然冷却、强迫风冷、水冷、油冷、沸腾冷却等。水冷却方式具有冷却效果好的特点，但由于水冷却方式结构复杂，密封性要求比较高，目前在机车交流传动***中还没有得到成熟的应用。
发明内容
本发明为了解决变流器功率模块的水冷却目前在机车交流传动***中还没有得到成熟应用的问题，提供一种用于变流器功率模块的水冷却装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：用于变流器功率模块的水冷却装置，包括热交换风冷装置、进水口和出水口分别固定有水分配器的水泵、其上带有进水口和出水口的功率模块快速接头、膨胀水箱，热交换风冷装置包括支撑箱体，支撑箱体内的上部固定有冷却风机，支撑箱体内位于冷却风机下部固定有带有进、出水管接头的散热器，在支撑箱体上固定有水分配器，该水分配器经输水管与散热器的进水管接头相连，同时该水分配器还经输水管与各功率模块快速接头的出水口连接，散热器的出水管接头经输水管与水泵进水口处的水分配器相连，各功率模块快速接头的进水口经输水管与水泵出水口处的水分配器相连；膨胀水箱与水泵进水口处的水分配器之间用输水管连接，同时膨胀水箱与固定于支撑箱体上的水分配器之间用管路连接；在水泵进水口处的水分配器上固定有充水阀门。功率模块快速接头是一种现有公知产品，用来与变流器功率模块中冷却基板水腔的进水口和出水口配合，即使用时，功率模块快速接头与变流器功率模块中的冷却基板配合，使功率模块快速接头上的进水口和出水口分别与冷却基板水腔的进水口和出水口配合。所述的散热器为一种现有公知产品，其包括带有进、出水管接头的冷却液水道，冷却液水道上固定有散热翅片，如附图4、5所示。工作时，利用水泵进水口处的水分配器上的充水阀门对冷却***填充水冷却液，当膨胀水箱液面位置达到要求时即完成冷却液的填充。使风机、水泵开始工作，水泵作为水冷却液的循环动力，使水冷却液循环。水冷却液从水泵出水口出来，经水泵出水口处的水分配器至各功率模块快速接头的进水口，进入变流器功率模块中冷却基板的水腔，变流器功率模块中半导体器件产生的热量通过冷却基板与循环流过的水冷却液进行热量交换，热量交换后的高温水冷却液从功率模块快速接头的出水口、经输水管、固定于热交换风冷装置支撑箱体上的水分配器进入热交换风冷装置内的散热器内，冷却风机对散热器进行风冷，水冷却液的热量通过散热器的冷却液水道表面及其上的翅片以热辐射和对流散热的方式得以释放，充分降温后的水冷却液经散热器的出水管接头、水泵进水口处的水分配器进入水泵，依次不断循环，完成对变流器功率模块的水冷却。变流器在正常运行过程中，水冷却液的体积会随温度变化而变化，同时水冷却液也有一定的损耗，利用膨胀水箱进行液位的指示和对水冷却液进行有效的补充。水冷却***在运行过程中，气泡对各部件的损害是非常巨大的，膨胀水箱与固定于支撑箱体上的水分配器之间的管路(不锈钢管)可对其进行有效的排除。
所述的散热器为一种现有公知产品，其包括带有进、出水管接头的冷却液水道，冷却液水道上固定有散热翅片，如附图4、5所示。在冷却液水道上密封固定有温度传感器。在水泵出水口处的水分配器上固定有压力传感器。压力传感器用于检测水冷却液的压力和泵的旋转方向，当水冷却液的压力超出***要求的范围或泵的旋转方向错误时，压力传感器输出故障信号进行保护；温度传感器用于检测水冷却液的温度，当温度超出***要求的范围时，温度传感器输出故障信号进行保护。
本发明所述的水冷却装置解决了变流器中功率模块的散热、冷却问题，提高了功率模块的效率。利用压力传感器和温度传感器，当冷却***中水冷却液的压力和温度超出其要求的范围时，能够实时进行保护。其结构设计合理、新颖、巧妙，是一种理想的适用于变流器功率模块的水冷却装置。
附图说明
图1为本发明所述的用于变流器功率模块的水冷却装置的结构立体图；
图2为本发明所述的用于变流器功率模块的水冷却装置的结构另一角度立体图；
图3为本发明所述的用于变流器功率模块的水冷却装置的局部结构放大图；
图4为本发明所述的用于变流器功率模块的水冷却装置中的散热器结构示意图；
图5为图4的俯视图；
图中：1、2-水分配器，3-水泵，4-功率模块快速接头，5-膨胀水箱，6-支撑箱体，7-冷却风机，8-进水管接头，9-出水管接头，10-散热器，11-水分配器，12、13、14、15-输水管，16-管路，17-充水阀门，18-水分配器，19-冷却液水道，20-温度传感器，21-压力传感器，22-输水管。
具体实施方式
用于变流器功率模块的水冷却装置，包括热交换风冷装置、进水口和出水口分别固定有水分配器1、2的水泵3、其上带有进水口和出水口的功率模块快速接头4、膨胀水箱5，热交换风冷装置包括支撑箱体6，支撑箱体6内的上部固定有冷却风机7，支撑箱体6内位于冷却风机7下部固定有带有进、出水管接头8、9的散热器10，在支撑箱体6上固定有水分配器11，该水分配器11经输水管12与散热器的进水管接头8相连，同时该水分配器11还经输水管13与各功率模块快速接头4的出水端口连接，散热器10的出水管接头9经输水管14与水泵进水口处的水分配器1相连，各功率模块快速接头4的进水口经输水管22与水泵出水口处的水分配器2相连；膨胀水箱5与水泵进水口处的水分配器1之间用输水管15连接，同时膨胀水箱5与固定于支撑箱体6上的水分配器11之间用管路16连接；在水泵进水口处的水分配器1上固定有充水阀门17。具体制造时，散热器10的出水管接头9与水泵进水口处的水分配器1之间的输水管14上串接有固定于热交换风冷装置的支撑箱体6上的水分配器18，这样使输水管的分布、固定更合理。散热器10包括带有进、出水管接头8、9的冷却液水道19，冷却液水道上固定有散热翅片，如附图4、5所示。在冷却液水道19上密封固定有温度传感器20。在水泵出水口处的水分配器2上固定有压力传感器21。工作时，通过易插拔的快速接头将功率模块与冷却装置连接起来，完后利用水泵旁边的充水阀门对冷却***填充水冷却液，当膨胀水箱液面位置达到要求时即完成冷却液的填充。使风机、水泵、温度传感器和压力传感器开始工作，水冷却液在冷却***中形成循环，散热器通过其上部冷却风机的强制风冷，散发功率模块产生的热量。

Claims (1)

1.一种用于变流器功率模块的水冷却装置，其特征为：包括热交换风冷装置、进水口和出水口分别固定有水分配器(1、2)的水泵(3)、其上带有进水口和出水口的功率模块快速接头(4)、膨胀水箱(5)，热交换风冷装置包括支撑箱体(6)，支撑箱体(6)内的上部固定有冷却风机(7)，支撑箱体(6)内位于冷却风机(7)下部固定有带有进、出水管接头(8、9)的散热器(10)，在支撑箱体(6)上固定有水分配器(11)，支撑箱体(6)上的水分配器(11)经第一输水管(12)与散热器的进水管接头(8)相连，同时支撑箱体(6)上的水分配器(11)还经第二输水管(13)与各功率模块快速接头(4)的出水口连接，散热器(10)的出水管接头(9)经第三输水管(14)与水泵进水口处的水分配器(1)相连，各功率模块快速接头(4)的进水口经第四输水管(22)与水泵出水口处的水分配器(2)相连；膨胀水箱(5)与水泵进水口处的水分配器(1)之间用第五输水管(15)连接，同时膨胀水箱(5)与固定于支撑箱体(6)上的水分配器(11)之间用管路(16)连接；在水泵进水口处的水分配器(1)上固定有充水阀门(17)；散热器(10)的出水管接头(9)与水泵进水口处的水分配器(1)之间的第三输水管(14)上串接有固定于热交换风冷装置的支撑箱体(6)上的另一水分配器(18)；散热器(10)包括带有所述进、出水管接头(8、9)的冷却液水道(19)，在冷却液水道(19)上密封固定有温度传感器(20)；在水泵出水口处的水分配器(2)上固定有压力传感器(21)。
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