本发明涉及一种用于对壳体内部的空气进行冷却的设备，在该壳体中安装有液体冷却的功率电子装置。
背景技术：
诸如频率转换器等功率电子装置的总体发展趋势是功率密度增大。本领域中已知的是，在小尺寸的设备中处理高功率需要有效地冷却功率器件，例如利用液体冷却，也就是通过液体循环系统将散热功率从器件转移至设备的外部。
例如液体冷却的频率转换器或其独立的子模块等高功率电子装置通常被安装在壳体内部，由此确保例如使用者的电安全性。尽管与产生大部分功率散热的器件相接触的结构被液体有效地冷却，但在未被液体冷却的其它一些部件中(例如在保险丝、高功率母线、印刷电路板(pcb)等中)通常也会产生功率散热。这种功率损耗与高功率液体冷却的结构的温热表面相结合，导致壳体内部的空气升温至可能对例如pcb上的器件有害的程度。
通过使外部空气循环穿过壳体内部的空气，能够冷却壳体内部的空气。然而，这种做法例如在脏乱的环境中可能存在问题，在这种环境中需要壳体具有高防护度。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于电子系统的新型冷却设备，其中，液体冷却的高功率设备被安装在壳体内部。根据本发明，气液热交换器(airtoliquidheatexchanger)连接在所述壳体的门中，并且利用穿过所述热交换器的封闭的循环系统来冷却所述壳体内部的空气。以下是简要概述，从而提供本发明的多种实施例的一些方面的基本理解，稍后给出示例性实施例的更加详细的说明。利用独立权利要求中记载的方案实现了本发明的目的，并且在从属权利要求中公开了其它优选的实施例。
根据本发明，所述冷却设备包括：连接于壳体的门的气液热交换器，以及用于使所述壳体内部的空气通过所述热交换器而循环的装置。所述热交换器包括空气通道，空气(总体上竖直地)穿过所述空气通道。此外，所述热交换器包括带有内部液体循环系统的冷却器，所述内部液体循环系统装配在所述空气通道内部并且连接至所述壳体的主液体循环系统(例如通过允许所述壳体的门被打开而不妨碍所述液体循环的柔性连接管或其它一些装置)。本发明不对冷却器自身设定任何特殊的要求，冷却器可以是已知的类型，例如带刷毛的管(brushedpipe)或者带肋条部的散热器(ribbedheatsink)。
根据本发明的实施例，通过使用至少一个大致板状的部件(该部件由例如金属片制成，在顶端具有至少一个孔，并且在底端具有至少一个孔)，将冷却空气通道布置在所述壳体的门的内侧，以允许空气循环。
根据本发明的实施例，通过使用至少一个大致板状的部件(该部件由例如金属片制成)，将冷却空气通道布置在所述壳体的门的外侧。所述设备还包括位于所述壳体的门的顶端的至少一个孔以及位于所述壳体的门的底端的至少一个孔，以允许空气循环。
根据本发明的实施例，所述壳体的门形成所述冷却空气通道的一个侧壁。
根据本发明的实施例，冷却空气循环系统利用重力来工作，也就是说，温热空气通过顶部的一个或多个孔进入所述空气通道，在所述空气通道中冷却，因而变重并下沉，然后通过底部的一个或多个孔从通道中排出。
根据本发明的实施例，所述冷却空气循环系统由至少一个风扇驱动，所述风扇有利地安装在所述空气通道底部的孔上，使得气流方向是从顶部至底部。相反的气流方向也是可行的。
当所述壳体的门关闭时，在包括所述壳体的内部以及安装在门上的空气通道的系统中的空气循环是完全封闭的，因而根据本发明的冷却设备不对所述壳体的防护等级设定限制条件。
本发明还提供一种液体冷却的功率电子转换器，例如频率转换器，该功率电子转换器安装在壳体内部，使得空气通过连接于所述壳体的门的气液热交换器的空气通道而循环，由此冷却所述壳体内部的空气。所述气液热交换器还包括带有内部液体循环系统的冷却器，所述内部液体循环系统装配在所述空气通道内部并且连接至所述壳体的主液体循环系统(例如通过允许所述壳体的门被打开而不妨碍液体循环系统的柔性连接管或其它一些装置。
基于以下说明和附图能够最好地理解本发明，这些说明和附图包括多种示例性且非限制性的实施例及其附加的目的和优点。
附图说明
在下文中利用参考附图的实例为本发明呈现更详细的解释，其中：
图1a和图1b示出液体冷却的功率模块组件，
图2和图3示出根据本发明的冷却设备的实施例，
图4示出根据本发明的冷却设备的透视图，以及
图5和图6示出液体冷却器的细节。
具体实施方式
图1a和图1b示出组件10的简化示意图，其中，图中的左手部分示出正视图，并且图中的右手部分示出侧视图。在附图中，液体冷却的功率电子模块12安装在壳体11的内部，该壳体具有门16(以斜线标出)。模块12通过连接管14、15连接至主冷却液管13。本文的这些及其它附图中没有示出安装的细节，这是因为从描述发明的角度来看是不必要的，而且对本领域的技术人员而言是显而易见的。
在工业安装中，门空间通常是受限制的，这是将功率模块安装在尽可能狭小的壳体中的原因。因此，例如壳体11的侧壁与功率模块12之间的空间通常非常有限(图1a)。由于商用壳体系统的标准化尺寸，门16与功率模块12之间的空间(图1b)通常更宽一些。因此，增添的部件优选地被安装在门上而不是侧壁上。
图2示出根据本发明的冷却设备20，图中示出了与图1b所示的侧视图类似的壳体21内部的功率模块22的侧视图。气液热交换器26连接在壳体的门24的内侧，使得引入的温热空气通过顶端孔25进入热交换器，并且冷却后的废气通过底端孔27离开热交换器。热交换器26经由柔性连接管28连接至主冷却液循环管23，由此允许门24被打开。根据本发明，壳体内部以及穿过热交换器26的空气通道的空气循环是封闭的。
图3示出与图2所示的冷却设备类似的冷却设备30，但在这种情况下，热交换器36连接在壳体的门34的外侧。由于热交换器的位置的原因，在门34中开设了用于引入和排出空气的孔35和37。用于将液体冷却的功率模块32安装在壳体31中的设备以及用于通过柔性连接管38将热交换器36连接至主冷却液循环管33的设备与图2类似。
图4示出装配在壳体的门内侧的热交换器40的实施例的更加详细的实例的透视图。此处，用于冷却液体循环的管路43位于形成在门41与连接到门41的盖板42之间的空气通道中。液体管路43可以连接在部件41和42中的任一部件上，并且经由柔性连接管44连接至主冷却液循环系统。本实例中的两条连接管的位置都在底部，但这两条连接管中的一条或两条连接管也可以位于顶部。盖板42包括用于空气循环的顶端孔45和底端孔46。可以利用连接在底端孔46上的冷却风扇47来驱动空气循环。
值得注意的是，本发明不对气液冷却器的类型或形状强加任何限制，只要冷却器能够装配在空气通道内部即可。图4所示的管路43仅是可能的冷却器实施例的一个实例。
图5和图6示出用于根据本发明的设备中的气液冷却器的一些可行的可能性的细节。
图5示出毛刷型冷却器管50的横截面，其中，用于流动液体的空间52位于管51内部，管51带有附接的尖刺部(spike)53，以使从空气至管51并进一步至液体的传热面积增大。作为实例，图4中的管路43可以采用这种类型的冷却器管。
图6示出肋条型散热器60，其中，用于流动液体的孔62位于散热片61的内部，该散热片带有肋条部63，以使从空气至散热片61并进一步至液体的传热面积增大。
以上说明中提供的具体实例不是穷举性的，除非另外明确地指明，它们也不应该被理解为限制随附的权利要求的范围和/或实用性。随附的从属权利要求中记载的特征能够自由地相互组合，除非另外明确地指明。本文中使用的动词“包括”和“包含”是开放式限定，也就是既不排除也不要求未记载的特征的存在。此外，应该理解的是，本文中使用“一”或“一个”(即，单数形式)的情况下不排除“多个”的情况。