專利名稱：具有電氣和/或電子構件的模塊中的熱虹吸冷卻器組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及從電氣和電子構件中移除熱。具體而言，本發明涉及電氣和/或電子系統的模塊，以及具有包括至少兩個模塊的機柜的電氣和/或電子系統。
背景技術：
在運行中必須冷卻電氣和電子裝置或系統，以便避免裝置(具體而言，具有機柜的電氣和/或電子系統中的電氣和電子裝置)的極端溫度和隨之引起的失效。電氣和電子應用的特征不僅在于裝置有高的發熱速率，而且還在于高的功率密度，即，熱通量。通過使用大量同樣的單元，可用模塊化的方式建立待插入機柜中的中壓功率電子轉換器，以有利于有柔性和經濟的生產、對顧客而言專有的構造和維護。功率轉換器的一種拓撲可由大量相同的基元(cell)組成，其中，各個基元在功能上由兩個開關和一個電容器組成。開關可為具有反并聯二級管的IGBT。可獲得呈IGBT模塊的形式的兩種開關。可平聯地放置若干個IGBT模塊，以提高電流定額。用于冷卻機柜中的電氣或電子裝置的空氣冷卻系統可包括從底板延伸的成陣列的翅片，并且可能需要用于強制對流的至少一個風扇，以便通過將熱卸放到遠離電氣或電子裝置的位置來減小電氣或電子裝置的熱負荷。
發明內容
本發明目標可看作是允許從電氣和電子構件中進行改進、高效且柔性的熱移除。此目標由根據獨立權利要求的電氣和/或電子系統的模塊和具有機柜的電氣和/或電子系統實現，機柜包括至少兩個模塊。根據從屬權利要求，另外的實施例是明顯的。根據本發明的實施例，提供一種電氣和/或電子系統的模塊。該模塊包括具有入口和出口的引導結構，入口用于接收冷卻空氣流，出口用于此后在模塊的運行狀態中釋放冷卻空氣。引導結構構造成在模塊的運行狀態中，引導冷卻空氣通過入口，從入口通過模塊，以及此后通過出口。提供包括蒸發器的熱虹吸冷卻器，蒸發器用于接收由模塊的至少一個電氣和/或電子構件在模塊的運行狀態中產生的第一熱負荷。熱虹吸冷卻器包括用于在模塊的運行狀態中將所述第一熱負荷的大部分傳遞給所述冷卻空氣的冷凝器。蒸發器圍繞傾斜軸線相對于冷凝器傾斜大致以傾斜角度。至少一個電氣和/或電子構件能夠熱連接到蒸發器的平面式第二面上，使得至少一個電氣和/或電子構件位于入口和出口之間。通過這么做，使至少一個電氣和/或電子另外被冷卻空氣流冷卻變得可行。另外，蒸發器包括在蒸發器的第二面下方且與第二面并排地延伸的多個第一管道。在蒸發器的優選實施例中，蒸發器的第一管道在尺寸上設置成使得冷卻劑能夠通過對流沸騰而蒸發，從而促進熱虹吸熱交換器的良好的整體熱效率。冷凝器布置在入口和出口之間，使得在模塊的運行狀態中，所述冷卻空氣的主要部分沿橫向于冷凝器的平面形第一面的流向流過冷凝器，以將第一熱負荷的大部分傳遞給冷卻空氣。為了允許冷卻空氣流的主要部分流過冷凝器，冷凝器的特征在于例如在結構元件之間具有開口的格柵狀結構。開口形成用于冷卻空氣流的接觸表面，而格柵型冷凝器的內表面則形成用于熱虹吸器內的相變冷卻劑的接觸表面。可提供這種具有熱虹吸冷卻器(其中，蒸發器相對于冷凝器傾斜)的模塊，以在模塊的內部提供對空氣流開放的大橫截面積，或者換句話說，通過相對于冷凝器傾斜蒸發器來擋住模塊的少量空氣流橫截面，使得在經過冷凝器之后，可實現冷卻空氣的小壓降，并且可使整個模塊實現為較小、較廉價且不那么吵雜。通過提供這種模塊，可高效地利用模塊中的空間，以及因此可實現高緊湊性，并且可通過提供這種熱虹吸冷卻器來實現電氣和/或電子構件(諸如IGBT)和模塊的高冷卻性能。這種模塊可允許經濟、高效且柔性地冷卻模塊，同時確保模塊的緊湊設計。如果期望實現冷卻空氣對模塊的改進和較高效的冷卻，則這一點可由具有熱虹吸冷卻器的模塊實現，其中，蒸發器相對于冷凝器傾斜，而在模塊的內部的冷凝器的少量空氣流橫截面被蒸發器擋住，因為蒸發器或者圍繞模塊的水平方向或者圍繞模塊的豎向方向相對于冷凝器傾斜。蒸發器可圍繞傾斜軸線(即，傾斜的軸線)相對于冷凝器傾斜90°角度，例如，從而使空氣流最高效地通過冷凝器，其中，在模塊的運行狀態中，蒸發器擋住冷凝器的盡可能小的空氣流橫截面。傾斜角度可大于30°且小于150°，從而對模塊的內部的電氣和/或電子構件(一個或多個)提供優化且高效的冷卻和熱移除。冷凝器通過冷凝器的多個第二管道流體地連接到蒸發器上，多個第二管道流體地連接到蒸發器的多個第一管道上，使得在熱虹吸冷卻器的運行狀態中，熱虹吸冷卻器的冷卻劑的運動由重力提供。蒸發器可布置成相對于冷凝器在幾何構造上偏移。不應在冷凝器相對于蒸發器沿軸向移位的意義上狹窄地理解用語“偏移”，其中，冷凝器和蒸發器都具有相同的定向，即，冷凝器的第一面和蒸發器的第二面指向同一方向。在本發明的公開的語境中，用語“偏移”應當也包括這樣的熱虹吸冷卻器，即，其中冷凝器的第一面相對于蒸發器的第二面沿另一個方向定向成使得第一面和第二面的垂線橫向于彼此。通過將蒸發器布置成相對于冷凝器傾斜，可避免或至少減少在這樣的模塊中出現冷卻空氣在冷凝器上有高空氣速度和高壓降，即，在該模塊中，蒸發器在模塊的底部部分中布置成相對于布置在模塊的頂部部分處的冷凝器不傾斜，以及其中，冷卻空氣通過模塊的入口而流過頂部和底部部分，以冷卻在頂部部分和底部部分處的電容器，并且在模塊的運行狀態中，通過頂部部分處的冷凝器離開。可避免在冷凝器后面沒有擴散器(這將進一步提高壓降)的情況下，可能在冷凝器之后的自由射流中損失動態壓力P V2/2。通過對熱虹吸冷卻器提供相對于模塊中的冷凝器傾斜的蒸發器，與公共熱沉相t匕，在沒有模塊的低緊湊性或在冷凝器處的冷卻空氣流的高壓降的缺點的情況下，可利用模塊在機柜中的模塊化布置、借助于模塊中的熱虹吸冷卻器進行的機柜空氣流管理和兩相冷卻的優點。如果期望從模塊的內部的電氣或電子構件中簡單且高效地交換或傳遞熱負荷，則可通過提供具有平面形第二面的蒸發器實現此目標，該平面形第二面沿模塊的橫向方向延伸，橫向方向橫向于模塊的豎向方向和水平方向，并且從而接收電氣或電子構件傳遞給冷凝器的大部分熱負荷。根據本發明的另一方面，蒸發器布置在相對于冷凝器偏移的位置處。如果期望實現具有更低模塊高度或更低模塊寬度的甚至更緊湊的模塊，則可通過相對于冷凝器偏移地定位蒸發器來實現這個目標。根據本發明的另一方面，冷凝器的第一面布置在由模塊的豎向方向和水平方向限定的第一平面上，水平方向橫向于豎向方向，并且橫向于模塊的橫向方向。蒸發器圍繞水平方向、圍繞傾斜軸線相對于冷凝器傾斜一角度。該角度在冷凝器的平面形第一面的第一主法線方向和蒸發器的平面形第二面的第二主法線方向之間可大于30°且小于150°，蒸發器的平面形第二面可構造成熱連接到至少一個電氣和/或電子構件上。角度可選自包括下者的組:90°的角度、基本90°的角度、銳角、鈍角，以及85° -95°、60° -120°、45° -135°、60° -90°、90° -120°、45° -90°、90° -135°、大于 0° -45° ,135° 至小于180°的角度區域。流體地連接到蒸發器的多個第一管道上的冷凝器的多個第二管道可形成為使得分別在模塊和熱虹吸冷卻器的運行狀態中，冷卻劑運動由重力提供。如果期望實現具有高效優化的冷卻的緊湊模塊，這個目標可由這種模塊實現，其中，蒸發器圍繞水平方向相對于冷凝器傾斜。根據本發明的另一方面，冷凝器的第一面布置在由模塊的豎向方向和水平方向限定的第一平面，水平方向橫向于豎向方向，并且橫向于模塊的橫向方向。蒸發器圍繞豎向方向相對于冷凝器傾斜一角度。如果該角度為大約90度，則能夠實現特別緊湊的模塊。如根據上面提到的各方面或示例性實施例所描述的那樣，該角度可具有不同的大小。通過提供其中蒸發器圍繞豎向方向相對于冷凝器傾斜的模塊，可實現緊湊的模塊，同時確保高效地、柔性地且改進地冷卻模塊，或者從模塊的電氣和/或電子構件中移除熱。根據本發明的另一方面，模塊進一步包括電連接到至少一個電氣和/或電子構件上的至少一個電容器。在模塊的運行狀態中，能夠由至少一個電容器產生的第二熱負荷的大部分能夠由冷卻空氣經由出口移除。通過提供這種模塊，可實現下者:由電氣和/或電子構件(諸如IGBT)產生的第一熱負荷和能夠由模塊的內部的至少一個電容器產生的第二熱負荷能夠被冷卻空氣移除，該冷卻空氣流過入口，通過模塊，被引導結構引導，以及到達模塊的出口，從而經過模塊的內部的電容器和冷凝器。電容器可由若干個物理電容器制成。大體上，串聯地布置η個(物理)電容器，以達到所需電壓，并且并聯地布置m個電容器，以達到所需容量。作為許多構件，模塊在物理上可包括一個或若干個IGBT模塊和nXm個電容器組成的電容器組。根據本發明的另一方面，至少一個電容器布置在入口以及冷凝器的第一面和蒸發器的平面形第二面中的至少一個之間。換句話說，冷卻電氣和/或電子構件(諸如IGBT模塊)的熱虹吸可位于電容器下游，這意味著冷卻空氣在冷卻電容器時比在冷卻IGBT時更冷。這種布置可為有利的，因為必須保持電容器特別冷，以達到例如30年的長壽命，尤其是如果它們是電解類型的話。電解電容器可為優選的，因為它們的成本低且功率密度高。此外，典型地，大部分損耗由IGBT導致，而僅小部分損耗是由電容器導致的。這意味著進入冷凝器的冷卻空氣僅略微被電容器預熱。如果電容器在冷凝器下游，則冷卻空氣在到達電容器處時會被強烈地預熱，從而導致壽命縮短。如果期望在模塊的運行狀態中最高效地從由電容器產生的第二熱負荷以及由電氣和/或電子構件(諸如IGBT)產生的第一熱負荷中移除熱，則可通過在入口和冷凝器或蒸發器之間布置電容器來實現該目標，因為在模塊的運行狀態中，蒸發器的電氣構件比電容器產生更大量的熱，使得首先經過電容器的冷卻空氣僅吸收較少量熱，并且仍然可通過傳送通過模塊的內部的熱虹吸冷卻器的冷凝器來移除電氣和/或電子構件的較大量的熱。根據本發明的另一方面，至少一個電容器包括至少部分地布置在入口和冷凝器之間的第一電容器，并且包括至少部分地布置在冷凝器和出口之間的第二電容器。如果期望高效地冷卻電容器和電氣和/或電子構件，則可提供一種模塊，其中，至少一個電容器包括至少部分地布置在入口和冷凝器之間的第一電容器，并且包括至少部分地布置在冷凝器和出口之間的第二電容器。因此，冷卻空氣在冷卻入口和冷凝器之間的電容器時比在冷卻電氣和/或電子構件時更冷，但在冷卻布置在出口和冷凝器之間的第二電容器時沒有冷卻電氣和/或構件那么冷。根據本發明的另一方面，至少一個電容器包括沿模塊的豎向方向延伸的伸長的電容器本體，豎向方向橫向于模塊的橫向方向和水平方向，并且橫向方向橫向于水平方向。根據本發明的另一方面，至少一個電容器包括沿模塊的水平方向延伸的伸長的電容器本體，水平方向橫向于模塊的橫向方向和豎向方向，并且橫向方向橫向于豎向方向。根據本發明的另一方面，至少一個電容器具有帶有底部面和頂部面的圓柱形電容器本體，所述圓柱形電容器本體沿模塊的豎向方向或水平方向從底部面延伸到頂部面，豎向方向橫向于橫向方向。沿豎向方向延伸或定向的多層若干電容器或沿水平方向延伸或定向的多層若干電容器可布置在模塊中。如果期望在電容器的運行狀態中經濟且高效地移除由電容器產生的第二熱負荷，則可通過這樣來實現此目標，即，提供具有圓柱形電容器本體或伸長的電容器本體的電容器，其布置成使得冷卻空氣流橫向于沿豎向方向或水平方向延伸的圓柱形電容器本體而流動。根據本發明的另一方面，至少一個另外的電氣和/或電子構件熱連接到與蒸發器的平面形第二面相對的蒸發器的平面形第三面上。如果期望對模塊的內部的蒸發器處的另外的電氣和/或電子構件提供緊湊且節省空間的布置，同時使得能夠有高效且經濟的冷卻，則可通過將至少一個另外的電氣和/或電子構件熱連接到與蒸發器的平面形第二面(至少一個電氣和/或電子構件熱連接到其上)相對的蒸發器的平面形第三面上來實現此目標。根據本發明的另一方面，模塊包括布置在入口和出口中的至少一個處的至少一個
第一風扇。通過提供這種第一風扇，可改進空氣流對模塊或電氣和/或電子系統的冷卻效率，因為與不帶風扇的模塊相比，單位時間內有更多空氣或冷卻空氣可傳送通過模塊。根據本發明的實施例，提供一種具有機柜的電氣和/或電子系統。機柜包括根據前述和以下方面和實施例中的任一個的至少兩個模塊，以及機柜殼體，機柜殼體包括用于接收冷卻空氣流的第一孔口，并且包括用于此后在機柜的運行狀態中釋放冷卻空氣的第二孔口。至少兩個模塊布置在機柜殼體中，使得流過所述機柜殼體的第一孔口的冷卻空氣的主要部分分成冷卻空氣的分流，引導結構使得分流中的至少一些能夠經由入口分別流到它們的專用模塊中，通過專用模塊到達專用模塊的出口，使得在機柜的運行狀態中，冷卻空氣的分流中的至少兩個彼此并行地連接，以及此后通過機柜殼體的第二孔口共同離開機柜。用語“大部分”可理解為大于50%的量。模塊可為功率模塊。模塊可為單元基元。機柜可為機架。熱虹吸冷卻器可為兩相冷卻器，其中，蒸發器和冷凝器形成環路型熱虹吸器，環路型熱虹吸器包括冷卻劑，在模塊的運行狀態中，當冷卻劑加熱到超過冷卻劑的蒸發點時，冷卻劑至少部分地在液體狀態和氣態狀態之間變相。冷凝器可具有至少一個第一管道，在模塊的運行狀態中，該至少一個第一管道沿橫向于地球重力的工作方向延伸的方向延伸，并且在模塊的運行狀態中，呈液體狀態的冷卻劑的重心可位于冷凝器的至少一個第一管道下方。換句話說，提供一種具有機柜的電氣和/或電子系統，其中，冷卻空氣通過機柜前側被吸入，通過第一孔口以及通過模塊門或各個模塊的入口，它們可在保護性入口格柵附近包含過濾器，其中，冷卻空氣然后被吸過各個模塊且被吸出模塊出口，以及然后向上，朝向機柜頂側，風扇可位于機柜頂側。這種空氣流布置會產生非常短的空氣流徑，而且節約空間。因而，可充分地冷卻各個模塊的電氣和/或電子構件(諸如IGBT模塊和電容器)，以限制構件溫度，以及達到所需壽命。上面提到的具有機柜的電氣和/或電子系統使得能夠以簡單且經濟的方式冷卻機柜中的模塊。模塊可包括IGBT和電容器，其中，IGBT可具有較大的損耗密度，從而需要高的冷卻功率。在模塊中使用熱虹吸冷卻器來冷卻IGBT使得能夠實現高的冷卻功率，例如類似于水冷卻，其中，在沒有泵的情況下建立熱虹吸，并且因此它是廉價的，而且可能不需要維護。在熱虹吸冷卻器中，熱可從模塊的內部的電氣和/或電子構件(諸如IGBT和/或電容器(一個或多個))傳遞到蒸發器，然后被兩相流體從蒸發器傳輸到冷凝器，并且進一步從冷凝器傳送到機柜的內部的通道，以及在經過機柜的第二孔口之后，從那里傳送到環境空氣。冷凝器必須位于蒸發器上方，使得浮力可驅動熱虹吸內的流。在模塊內提供從模塊前側處的入口通過模塊到達模塊后側處的出口的冷卻空氣流。在機柜的運行狀態中，冷卻空氣可流過模塊的頂部部分，其中，電容器布置在空氣流中的頂部部分處，熱虹吸的冷凝器也是如此，并且電氣和/或電子構件(一個或多個)(諸如IGBT)與蒸發器一起布置在模塊的底部部分處，蒸發器冷卻在冷卻空氣流的外部的構件(一個或多個)。因而冷卻空氣流可不被蒸發器打擾，并且可高效地冷卻電容器和冷凝器。由于模塊的底部部分的大部分都是空的，所以可限制或降低模塊緊湊性和機柜緊湊性。可通過使用總的模塊高度來容納電容器而改進模塊緊湊性和機柜緊湊性，從而使得與僅在模塊的頂部部分中的電容器的布置相比，模塊能夠不那么寬或不那么深，并且從而減小模塊體積，以及提高相同數量的電容器的緊湊性。至少兩個模塊的投影可布置在由機柜的豎向方向和水平方向限定的平面上的后部面上，豎向方向橫向于水平方向。投影要理解為至少兩個模塊在由機柜的豎向方向和水平方向限定的投影平面上的圖案。因此，至少兩個模塊可沿水平方向的方向相對于彼此移位，而不偏離本發明的要點。在機柜的運行狀態中，冷卻空氣可沿橫向于所述平面的方向流動。如果期望在具有至少兩個模塊的機柜的內部有緊湊和高效的冷卻，則可通過提供這種電氣和/或系統來實現此目標，其中，該至少兩個模塊布置在一平面上，并且冷卻空氣橫向于該平面或朝向該平面流動，使得冷卻空氣的主要部分(例如大于50%)可傳送通過模塊，從各個模塊的前部通過模塊，并且經由出口到達模塊的后部，并且在空氣對流的作用下到達機柜的第二孔口以及到達周圍環境。根據本發明的方面，至少兩個模塊沿著機柜的豎向方向布置成一個在另一個頂上，其中在機柜的運行狀態中，冷卻空氣沿橫向于機柜的豎向方向的方向流動。如果期望實現具有可高效地冷卻的機柜的緊湊的電氣和/或電子系統，可通過以下方式來實現這一點，即，在機柜的內部沿著豎向方向將至少兩個模塊布置成一個在另一個頂上，以及使得流過機柜的第一孔口的冷卻空氣沿橫向于豎向方向的方向流向模塊，使得冷卻空氣的主要部分流過各個模塊。因而，模塊可以節約空間的方式布置在機柜殼體的內部，同時允許流過第一孔口的冷卻空氣的主要部分流過各個模塊。如有需要，可一個在另一個頂上地添加額外的模塊，以提高機柜的性能，同時為各個模塊提供高效冷卻。根據本發明的另一方面，至少兩個模塊沿著機柜的水平方向彼此并排地布置，豎向方向橫向于水平方向，其中，在機柜的運行狀態中，冷卻空氣沿橫向于機柜的水平方向的方向流動。通過在機柜的內部提供模塊的這種布置，可實現下者:流過機柜的入口的冷卻空氣可高效地冷卻各個模塊，并且同時在機柜的內部實現緊湊的模塊布置。如果期望機柜的內部具有柔性的模塊布置，同時提供經濟的冷卻，至少兩個模塊可沿著機柜的橫向方向彼此并排地布置，其中，橫向方向橫向于豎向方向和水平方向，其中，在機柜的運行狀態中，冷卻空氣沿橫向于機柜的橫向方向的方向流動。至少兩個模塊可以具有至少一個模塊排和至少一個模塊列的矩陣形式布置在機柜殼體中。通過在機柜殼體的內部對至少兩個模塊提供這種布置，提供一種具有多個模塊的柔性電氣和電子系統，其中，能夠從機柜中容易地更換各個模塊，而且通過以最佳方式使用機柜的內部的空間，同時對各個模塊(包括電氣和/或電子構件)提供高效且經濟的冷卻。因而，可對機柜提供柔性且經濟的對顧客而言專有的構造和維護。如果期望進一步優化對機柜的內部的空間的使用，以及在機柜的內部堆迭盡可能多的模塊，則矩陣可為具有沿機柜的水平方向延伸的至少一個模塊排和沿機柜的豎向方向延伸的至少一個模塊列的長方形矩陣，豎向方向橫向于水平方向。根據本發明的另一方面，機柜進一步包括至少一個模塊塊，模塊塊包括至少兩個模塊中的至少一個模塊(在實施例中，為至少兩個模塊)，以及模塊塊封罩。至少兩個模塊能夠通過在模塊塊的內側或外側中的至少一側或者在模塊塊的內側的連接器而電連接，使得模塊塊連接器的總數可保持恒定，不依賴于模塊塊的內部的模塊的數量。模塊塊封罩包括用于接收冷卻空氣流的第一端口、用于將冷卻空氣引導到各個模塊的入口的模塊塊封罩，以及其中，模塊塊封罩包括用于此后在機柜的運行狀態中釋放冷卻空氣的第二端口。模塊塊可為轉換器模塊。換句話說，至少兩個模塊可堆迭在模塊塊中，模塊塊包括用以放入冷卻空氣的第一端口，以及用以在機柜的運行狀態中在冷卻空氣已經傳送通過各個模塊的入口、通過模塊且到達各個模塊的出口之后放出冷卻空氣的第二端口。通過提供這種模塊塊，可實現下者:通過在模塊塊中結合至少兩個模塊，待布置在機柜中的期望數量的模塊可快速插入機柜的內部，同時提供必要的高效冷卻。
如果在機柜殼體中需要單數個模塊的話，模塊塊也可包括僅一個模塊，這也可使得能夠在機柜殼體中獨有地提供模塊塊。因為模塊塊也可包含僅單個模塊，所以可實現下者:例如，在其中機柜(其將需要具有僅一個模塊的另外的模塊塊)內的電氣和/或電子系統需要某個特定數量的模塊的情況下，可提供獨有地包括模塊塊的機柜殼體。根據本發明的另一方面，至少一個模塊塊以及至少兩個模塊可以類似抽屜的方式插入和伸出機柜。出于那個目的，至少兩個模塊各自具有第一引導器件，并且機柜具有第二引導器件。第一引導器件和第二引導器件形成為使得至少一個模塊塊和至少兩個模塊可像機架一樣拉進機柜中，以及拉出機柜。如果期望實現簡單、柔性且高效地從機柜中更換多個模塊，例如以便維護模塊或模塊塊(一個或多個)，此目標可由這種電氣和/或電子系統實現，其中，至少一個模塊塊可以類似抽屜的方式插入和伸出機柜。根據本發明的另一方面，至少一個模塊塊以具有至少一個模塊塊排和至少一個模塊塊列的矩陣形式布置在機柜殼體中。 通過在機柜殼體的內部提供模塊塊的這種布置，可實現模塊塊在機柜殼體的內部的緊湊堆迭，同時提供高效且經濟的冷卻。如果期望在機柜殼體的內部對模塊塊提供柔性、緊湊和模塊化的布置，矩陣可為具有沿機柜的水平方向延伸的至少一個模塊塊排和沿機柜的豎向方向延伸的至少一個模塊塊列的長方形矩陣，豎向方向橫向于水平方向。根據本發明的另一方面，模塊塊包括布置在下者中的至少一個處的至少一個第二風扇:第一端口和至少兩個模塊中的至少一個的入口，以及第二端口和至少兩個模塊中的至少一個的出口。換句話說，第二風扇可布置在第一端口、至少兩個模塊中的至少一個的入口，第二端口或至少兩個模塊中的至少一個的出口處，或者可布置在第一端口和入口處，或者可布置在第二端口和出口處，或者可布置在第一端口和出口處，或者可布置在第二端口和入口處，或者可布置在第一端口和第二端口處，或者可布置在入口和出口處。如果期望通過例如提高流過各個模塊的冷卻空氣的量和速度來對具有機柜的電氣和/或電子系統實現高效冷卻，則可通過提供這種第二風扇來實現這個目標。機柜可進一步包括布置第一孔口和第二孔口中的至少一個處的至少一個第三風扇。通過在第一孔口和第二孔口處提供這種第三風扇，可實現下者:可通過使單位時間內有較高量的冷卻空氣分別流過機柜、模塊塊和模塊來加強冷卻空氣對機柜的冷卻。上面提到的實施例和方面有利地在各個模塊的內部提供重力驅動式熱虹吸，其中，可能不需要脈動熱虹吸。可提供通過各個模塊的大的空氣流橫截面，使得在機柜的模塊的運行狀態中僅引起小壓降。可允許高效地利用模塊中的空間，以及因此也在機柜中提供高緊湊性。根據上面提到的方面和實施例的、在機柜的內部具有各種布置的模塊或模塊塊的電氣和/或電子系統可允許按比例縮放模塊的功率，而對形成因數的影響僅在高度方向(豎向方向)上且與用于可能添加的電容器的額外空間要求成比例。因而，可通過這樣的方式來實現模塊的功率的按比例縮放，即，通過在模塊的現有空間內在橫向方向上延長蒸發器長度，以容納額外的電氣和/或電子構件(諸如IGBT模塊)，以及通過在豎向方向上延長冷凝器，從而增加模塊的高度，以解決較高的冷卻需要。對額外的模塊電容器，使用了模塊的額外高度且其需要額外高度。模塊的深度(沿水平方向延伸)、寬度(沿橫向方向延伸)和基本設計可保持不變。上面提到的模塊在機柜的內部的布置可能性適合于例如模塊化多級轉換器，其中，模塊是轉換器模塊。順便提一下，用語“電子構件”在本公開的語境中理解為功率電子構件，其用于二極管、晶閘管，以及阻斷電壓大于500伏的其它半導體元件，使得在功率模塊中可用于例如驅動器或轉換器，以對工廠或車輛供應能量。在任何上面提到的實施例中，如果蒸發器具有若干個第一管道，則這是有利的。如果這些第一管道中的各個都具有同樣的外部橫截面，則與第一管道具有不同的外部橫截面的情況相比，這對于制造蒸發器更有利。如果第一管道的整個橫截面相同，則能夠實現在復雜性上特別有利的蒸發器。如果所有第一管道都具有沿它們的管狀形狀各自所限定的縱向軸線的方向延伸的基本相同的長度，則最經濟地制造蒸發器是可行的，因為管道彼此相同。為了確保熱從電氣和/或電子構件最佳地傳遞給第一管道，有利的是如果蒸發器包括這樣的熱傳遞元件，即，該熱傳遞元件具有安裝表面，用于提供電氣和/或電子構件能夠熱連接到其上的適當的平面式安裝表面。熱傳遞元件機械連接和熱連接到多個第一管道上。在熱傳遞元件提供形成用于電氣和/或電子構件的安裝表面的平面式第二面。在安裝表面的相對的側部，提供各自用于接收第一管道的多個凹槽。選擇凹槽的形狀，以使其匹配第一管道的外壁的形狀(當在橫截面上看時)，以便允許熱最佳地從電氣和/或電子構件傳遞到第一管道。當在橫向方向上看時，多個凹槽熱對傳遞元件賦予蜂巢狀橫截面，第一管道沿橫向方向延伸。熱傳遞元件優選由高導熱性材料制成，包括鋁和/或銅。如果安裝表面上的安裝空間由于有太多電氣和/或電子構件需要熱連接到蒸發器上而太狹窄，則可選擇將具有蜂巢狀橫截面的兩個熱傳遞元件相對于附連到彼此上，使得額外的熱傳遞元件提供額外的安裝表面，只要蒸發器可滿意地處理對冷凝器的熱傳遞即可。照這樣，能夠在整體尺寸方面實現特別緊湊的模塊(功率模塊)。使用這樣的熱傳遞元件的額外作用在于，它可在組裝第一管道時在例如通過一次性(one shot)釬焊將第一管道連接到在機械方面堅固的結構上之前用作量規。順便提一下，可用完全自動化的方式來完成熱交換器芯體的所有元件的一次性釬焊、堆迭和組裝。在任何上面提到的實施例中，如果冷凝器具有若干個第二管道，這也是有利的。如果這些第二管道中的各個都具有相同的外部橫截面，則與第二管道具有不同的外部橫截面的情況相比，這對于制造冷凝器更有利。如果第二管道的整體橫截面相同，則能夠實現在復雜性上特別有利的冷凝器。如果所有第二管道都具有沿它們的管狀形狀各自所限定的縱向軸線的方向延伸的相同的長度，則最經濟地制造蒸發器是可行的，因為管道彼此相同。采用至少非常相同的種類和類型的輪廓來制造第一管道和第二管道是進一步有利的，因為這甚至更多地簡化了制造工藝。輪廓優選為半成品，例如，擠制的鋁輪廓。關于第一管道的定向，有利的是將它們布置在蒸發器中，使得它們基本平行于彼此(當在橫截面上看時)而延伸通過蒸發器，這是因為:.第一，與具有圓形橫截面的管道相比，具有基本平的殼表面部分的管道允許更容易地以機械的方式附連到熱傳遞元件上。簡單地表達，具有基本平的殼表面部分的管道使管道和歧管和/或熱傳遞元件的組裝過程容易；
第二，具有基本平的殼表面部分的管道允許在熱的方面附連待冷卻的功率電子構件或額外的這樣的構件，以便與具有圓形橫截面的管道相比，得到更直接的冷卻，因為接觸表面更大。關于第二管道的定向，有利的是將多個第二管道布置在冷凝器中，也使得它們基本平行于彼此(當在橫截面上看時)而延伸通過冷凝器，這是因為:
第一，空氣流的壓降可保持最小，只要第二管道的伸長的(例如長圓形)橫截面平行于空氣流的流向延伸通過冷凝器即可；
與具有圓形橫截面的管道相比，具有基本平的殼表面部分的管道允許更容易地以機械的方式附連到相鄰歧管上，以進行連接。由于若干個原因，對第一管道和第二管道使用平的多端口管是有利的。如果多端口布置在共同的平面中，這也適用。與具有共同的圓柱形圓形外部橫截面的管/管子相比，這樣的平管(即，具有長圓形橫截面的輪廓)會對空氣流引入更少壓降。多端口輪廓也稱為MPE輪廓，在汽車冷卻器領域中，MPE輪廓稱為以低成本標準擠制鋁基輪廓。管道的多端口設計是有利的，因為與僅具有單個開口或通道的共同的管子或輪廓相比，多端口設計的管道會增加內部熱傳遞表面，因為管道的較多的濕潤表面與工作流體接觸。此外，對于促進氣泡泵送作用，以及與具有較大的橫截面通道相比，對于管道對更高的(內部)蒸氣壓力的耐壓性，這是理想的。此外，多端口輪廓的多個子通道在最大程度上支持對流沸騰作用。如果蒸發器輪廓(即，第一管道)平行于傾斜軸線延伸，則能夠實現機械復雜性特別低的基本熱虹吸冷卻器。在冷卻劑的運動在熱交換器的運行狀態中將由重力提供的情況下，有利的是在三維空間中設計和布置熱交換器，使得第 二管道至少部分地沿地球重力的工作方向的方向延伸。取決于實施例，在蒸發器沿水平方向延伸的情況下，冷凝器輪廓可橫向于傾斜軸線延伸。尤其在需要冷卻劑運動具有給定流向的熱虹吸熱交換器的實施例中，可行的是，通過在尺寸上不對稱地設置熱交換器的部件(例如在尺寸上將蒸氣立管歧管的橫截面設置成大于冷凝物返回歧管的橫截面)，來在不合需要的方向上限定冷卻劑的自然止回閥行為。在其中若干個第一管道和/或若干個第二管道在它們的一端處流體地連接到歧管上的熱交換器的實施例中，有利的是如果歧管具有圓的管狀橫截面，其中引入了用于接收管道的孔。由于歧管的圓形內部橫截面，可從擠制輪廓上切下直線管道元件且將其各自插入到孔中。通過這樣做，歧管的內壁將對直線管道元件形成自然阻礙，因為在插入期間，它會堵住管道的橫向邊緣，使得插入的直線管道不會切斷歧管中的內部空間。實驗顯示，如果一個直線管道測量的整體橫截面積正好是歧管的整體內部橫截面的大約5%至10%，就能夠實現卓越的熱性能。以下兩個特性基本促成模塊的緊湊性以及因此有與這種模塊相配的較高的實體:
第一，第一管道包括優選非常平的橫截面，例如，長方形或長圓形橫截面，其配合到熱傳遞元件的孔中，使得第一管道不突出或僅略微突出熱傳遞元件的最大厚度。因而，熱傳遞元件的最大厚度形成在垂直于蒸發器的平面式第二面的方向上測得的蒸發器總厚度的主要因素，其中，蒸發器的第二面由用于在熱傳遞元件的后側上的電氣/電子構件的熱安裝表面形成。特別是在其中第二歧管和第三歧管具有較小的或者在最大程度上像熱傳遞元件的厚度那樣大的直徑的實施例中，并且只要所述歧管布置在熱傳遞元件旁邊，使得它們在第二主法線方向上相對于熱傳遞元件不移位，熱傳遞元件是最終造成最小蒸發器厚度的原因。換句話說，第一管道在蒸發器中在形狀上設置成以及定向成使得蒸發器具有厚片狀面板形的整體外形，其中，蒸發器的沿第二主法線方向(其垂直于蒸發器的平面式第二面延伸)延伸的最大厚度小于蒸發器的在蒸發器的第二面上沿垂直于第二主法線方向的橫向方向延伸的最大總寬度，使得最大厚度-最大寬度比率對蒸發器賦予平板狀整體外形。取決于對緊湊性和熱傳遞容量的要求，蒸發器的最大厚度測得為小于蒸發器的最大總寬度的50%，優選地甚至小于蒸發器的最大總寬度的30%，更優選地甚至小于蒸發器的最大總寬度的20%。用不同的方式表達，蒸發器(604)的最大厚度-最大寬度比率在大約1:2至大約1:a的范圍中，其中，a為至少5，優選為至少10。用語“蒸發器的寬度”要理解為由下者限定的最大尺寸:或者由第一管道的長度加第二歧管的厚度加沿水平方向延伸的第三歧管的厚度(即，模塊的深度)限定；或者由多個第一管道的沿橫向方向延伸的整體尺寸(即，模塊的寬度)限定。為了保持從電氣/電子構件到熱虹吸器內的相變冷卻劑的熱傳遞手段的基本功能，第一管道的數量必須保持在某個范圍中，這取決于蒸發器的最大厚度。這里對給定量的熱流提供示例性示例，如果存在許多第一管道，與具有較少第一管道的蒸發器的第二實施例的最大厚度相比，蒸發器的第一實施例的最大厚度可保持得更低。由于將存在將電氣/電子構件熱連接到蒸發器上所需的最小安裝空間，在蒸發器的面積和寬度的方面設定了某個最小第一閾值。由于電氣/電子構件和其它裝備(例如電容器)要冷卻，以及/或者僅布置在由冷凝器和蒸發器在一側界定的空間中，以及只要模塊在第二主法線方向上的總厚度不超過冷凝器的最大寬度，則設定在蒸發器的第二面和冷凝器的遠端之間延伸的最小第二閾值。最小第二閾值越小，蒸發器的最大厚度就可越大。第二，第二管道包括優選非常平的橫截面，例如，長方形或長圓形橫截面，其配合到熱傳遞元件的孔中，使得第二管道不突出或僅略微突出冷凝器的(實際殼表面的)最大厚度。因而，在第二管道的橫截面上的所述最大延伸部形成在垂直于冷凝器的平面式第一面的方向上測得的冷凝器總厚度的主要因素，其中，由于傾斜布置的原因，冷凝器的第一面橫向于蒸發器的第二面延伸。尤其在其中第一歧管和第五歧管具有小的或在最大程度上像第二管道的橫截面上的最大延伸部那樣大的直徑的實施例中，以及只要所述歧管布置在第二管道組旁邊，使得它們在第一主法線方向上相對于第二管道不移位，則第二管道是最終造成最小冷凝器厚度的原因。換句話說，第二管道在冷凝器中在形狀上設置成以及定向成使得冷凝器具有厚片狀面板形的整體外形，其中，冷凝器的沿第一主法線方向(其垂直于冷凝器的第一面延伸)延伸的最大厚度小于冷凝器的在冷凝器的第二面上沿垂直于第一主方向的橫向方向延伸的最大總寬度，使得最大厚度-最大寬度比率對冷凝器賦予平板狀整體外形。以不同的方式表達，冷凝器的最大厚度-最大寬度比率在大約1:2至大約1:b的范圍中，其中b為至少5，優選為至少10。取決于對緊湊性和熱傳遞容量的要求，冷凝器的最大厚度測得為小于冷凝器的最大總寬度的50%，優選地甚至小于冷凝器的最大總寬度的30%，更優選地甚至小于冷凝器的最大總寬度的20%。用語“冷凝器的寬度”要理解為由下者限定的最大尺寸:或者由第二管道的長度加第一歧管的厚度加沿豎向方向延伸的第五歧管的厚度(即，模塊的高度)限定；或者由沿水平方向延伸的多個第二管道的整體尺寸(即，例如，模塊的深度)限定。上面提到的方向在其中第二管道的定向相對于橫向方向軸線旋轉的實施例中相應地改變。一旦使用熱交換器，為了保持從熱虹吸器內的相變冷卻劑到冷卻空氣流的熱傳遞手段的基本功能，第二管道的數量必須保持在某個范圍中，這取決于冷凝器的最大厚度。這里對給定量的熱流提供示例性示例，如果存在許多第二管道，則與具有較少第二管道的冷凝器的第二實施例的最大厚度相比，冷凝器的第一實施例的最大厚度可保持得更低。再次，由于將存在將電氣/電子構件熱連接到蒸發器上所需的最小安裝空間，在蒸發器的面積和寬度的方面設定了某個最小第一閾值。由于電氣/電子構件和其它裝備(例如電容器)要冷卻，以及/或者僅布置在由冷凝器和蒸發器在一側界定的空間中，以及只要模塊在第一主法線方向上的總長度不超過蒸發器的最大寬度，則設定在冷凝器的第一面和蒸發器的遠端之間延伸的最小第三閾值。最小第三閾值越小，冷凝器的最大厚度就可越大。尤其在其中冷卻空氣流例如由于自然對流冷卻而較弱的系統的實施例中，非常重要的是，在冷凝器上的壓降小，因為冷凝器可能妨礙或者甚至阻止冷卻空氣流通過格柵狀冷凝器中的空間進入冷凝器。但而且在其中冷卻空氣流由強制對流形成的系統中，在冷凝器上的壓降小仍然是很重要的。原因在于，壓降越小，用于產生足夠的空氣流的風扇可越弱。風扇越弱，它在尺寸上通常就越小，而且也不那么昂貴。所以，較小的風扇會促成緊湊的系統。此外，與較大的風扇相比，較小的風扇是有利的，因為它們在使用中不那么吵雜，并且消耗較少能源。根據本發明的另一方面，可在模塊的內部提供用于從至少一個電氣和/或電子熱源中移除熱的熱虹吸冷卻器，熱虹吸冷卻器包括冷凝器和具有第一管道的蒸發器，該第一管道流體地連接到冷凝器的第二管道上，其中，冷凝器包括具有第一主法線方向的平面形第一面，并且蒸發器包括具有第二主法線方向的平面形第二面，以熱連接到至少一個熱源上。蒸發器布置在第一位置和第二位置中的至少一個處，第一位置相對于冷凝器平行地偏移而延伸，并且第二位置與冷凝器成角度，使得在第一主法線方向和第二主法線方向之間有大于30°且小于150°的角度。角度可選自包括下者的組:90°的角度、基本90°的角度、銳角、鈍角，以及85。-95。、60。-120。、45。-135。、60。-90。、90。-120。、45。-90。、90。-135。、大于0-45°、135°至小于180°的角度區域。可形成冷凝器的第二管道，使得在熱交換器的運行狀態中，冷卻劑運動由重力提供。根據本發明的另一方面，冷凝器的第一面布置在由熱虹吸冷卻器的豎向方向和水平方向限定的第一平面上，水平方向橫向于豎向方向，并且橫向于熱虹吸冷卻器的橫向方向。蒸發器的第二位置圍繞水平方向以所述角度成角度。如果該角度為大約90度，則能夠實現特別緊湊的模塊。根據本發明的另一方面，冷凝器的第一面布置在由熱虹吸冷卻器的豎向方向和水平方向限定的第一平面上，水平方向橫向于豎向方向，并且橫向于熱虹吸冷卻器的橫向方向。在第二位置處，蒸發器圍繞豎向方向以所述角度成角度。如果模塊/功率模塊在整體尺寸方面的大小在一個方向上受限制，但蒸發器和/或冷凝器的熱容量需要的熱傳遞速率將超過此處公開的一個基本蒸發器和/或冷凝器的可行的最大熱傳遞速率，則可能需要將蒸發器和/或冷凝器設計成各自包括大于一個第一組第一管道或一個第二組第二管道，并且將所述組堆迭起來，諸如例如EP 2246654 Al中公開的那樣。根據下文中描述的實施例，本發明的這些和其它方面將變得顯而易見，而且將參照下文中描述的實施例來闡明本發明的這些和其它方面。
參照附圖中示出的示例性實施例，將在下文中更加詳細地闡明本發明的主題。圖1示意性地顯示了具有兩個開關和一個電容器的模塊。圖2示意性地顯示了根據本發明的實施例的、具有機柜的電氣和/或電子系統的橫截面正視圖。圖3示意性地顯示了圖2的電氣和/或電子系統的橫截面側視圖。圖4示意性地顯示了根據本發明的實施例的、具有熱虹吸冷卻器的電氣和/或電子系統的模塊的橫截面側視圖。圖5示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的、具有熱虹吸冷卻器的電氣和/或電子系統的另一個模塊的橫截面側視圖。圖6示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的、具有熱虹吸冷卻器的電氣和/或電子系統的另一個模塊的橫截面側視圖。圖7示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的、具有熱虹吸冷卻器的電氣和/或電子系統的另一個模塊的橫截面側視圖。圖8示意性地顯示了根據本發明的實施例的熱虹吸冷卻器的透視正視圖。圖9示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的另一個熱虹吸冷卻器的透視正視圖。圖10示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的另一個熱虹吸冷卻器的透視正視圖。圖11示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的另一個熱虹吸冷卻器的透視正視圖。圖12示意性地顯示了圖11的熱虹吸冷卻器的透視后視圖。圖13示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的另一個熱虹吸冷卻器的透視正視圖。圖14示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的熱虹吸冷卻器的橫截面側視圖。圖15示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的、具有兩個熱虹吸冷卻器的另一個熱虹吸冷卻器的透視側視圖。圖16示意性地顯示了根據本發明的實施例的電氣和/或電子系統的模塊的橫截面側視圖。圖17示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的、具有熱虹吸冷卻器的電氣和/或電子系統的另一個模塊的橫截面側視圖。圖18示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的、具有熱虹吸冷卻器的電氣和/或電子系統的模塊的一部分的透視正視圖。圖19示意性地顯示了圖18的熱虹吸冷卻器的透視正視圖。圖20示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的、具有熱虹吸冷卻器的電氣和/或電子系統的模塊的橫截面側視圖。圖21示意性地顯示了根據本發明的實施例的模塊塊的透視正視圖。圖22示意性地顯示了圖21的模塊塊的橫截面側視圖。圖23示意性地顯示了圖21和圖22的模塊塊的橫截面后視圖。圖24示意性地顯示了圖21、圖22和圖23的模塊塊的透視后視圖。圖25示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的模塊塊的橫截面側視圖。圖26示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的、另一個模塊塊的橫截面側視圖。圖27示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的另一個模塊塊的橫截面側視圖。圖28示意性地顯示了根據本發明的另一個實施例的另一個模塊塊的橫截面側視圖。在圖中使用的參考標記和它們的含義以匯總的形式列為參考標號表。原則上，相同部件設有與圖相同的參考符號。部件列表:
102模塊
200電氣和/或電子系統
202 開關、IGBT
204電容器
402模塊塊
404第三風扇
406機柜殼體
408機柜頂側
409機柜左側
410機柜底側
411機柜右側
412機柜后側
413機柜前側
502第一孔口
504第三孔口506第二端口508第一端口510流向511釋放流向512機柜通道513偏轉的流向514環境流向515略微偏轉的流向520第二孔口535模塊塊前側536模塊塊后側540周圍環境600熱虹吸冷卻器601第一面602冷凝器603第一主法線方向604蒸發器605第二主法線方向606第二面
607另外的電氣和/或電子構件608附連裝置(一個或多個)
609電容器本體
610電氣和/或電子構件
611底部面
612電容器
613頂部面
614 入口
615引導結構
616 出口
617模塊頂側
618模塊底側
619引導部分
620角度、傾斜角度
621連接線
622傾斜軸線/傾斜的軸線
623模塊右側
625模塊左側
630橫向方向
632水平方向634豎向方向
635模塊前側
636模塊后側
670模塊空間
677第三面
682第一電容器
684第二電容器
715模塊塊封罩
717模塊塊頂側
718模塊塊底側
723模塊塊右側
725模塊塊左側
900熱傳遞元件
902第二管道
903第八歧管
904第一歧管
905傾斜的蒸氣通道
906第五歧管
907傾斜的冷凝物通道
908第四歧管
910第六歧管
912第一管道
913冷凝物通道
914第二歧管
915第七歧管
916第三歧管
917冷凝物收集歧管
918填充歧管
922冷卻翅片 (一個或多個)
1002第四管道
1004第i^一歧管
1012第三管道
1016第十三歧管
1022另一個冷卻翅片
1203水平箭頭
1206橫向箭頭
1302底板
1304第四電容器部分1305第四引導部分 1306第三電容器部分 1307第三引導部分 1308第二電容器部分 1309第二引導部分 1310第一電容器部分 1311第一引導部分 1320第一引導器件 1321第二引導器件 1402連接器(一個或多個)
1601第五面 1602另一個冷凝器 1603第三主法線方向 1604另一個蒸發器 1606第四面 1900第二風扇 1902另一個第二風扇 2002第一風扇。
具體實施例方式圖1示意性地顯示了包括兩個開關202和一個電容器204的模塊102。模塊102可為模塊化多級轉換器(MMLC)或模塊化兩級轉換器(M2LC)，并且開關202可為IGBT模塊。模塊102可為可像抽屜一樣插入機架或機柜中的盒型元件。在機柜中，許多模塊可布置成排和列。圖2示意性地顯示了具有機柜400的電氣和/或電子系統200，機柜400包括機柜殼體406,機柜殼體406具有用于接收冷卻空氣流的第一孔口(502,未顯不,參見圖3),并且包括用于此后在機柜400的運行狀態中釋放冷卻空氣的第二孔口(520，未顯示，參見圖3)。有至少兩個模塊102，各個模塊102包括具有入口和出口的引導結構(615，未顯示，參見圖4、圖7)。該至少兩個模塊102布置在機柜殼體406中，使得在機柜400的運行狀態中，流過所述機柜殼體406的第一孔口的冷卻空氣的主要部分能夠在引導結構的引導下經由入口流到各個模塊102中，通過各個模塊102到達出口，以及此后到達機柜殼體406的第二孔口。所述至少兩個模塊102中的至少兩個各自包括熱虹吸冷卻器(600，未顯示，參見例如圖4、圖16)，熱虹吸冷卻器包括用于接收由各個模塊102的至少一個電氣和/或電子構件(202，參見圖1的610，參見圖4、7和16)在各個模塊102的運行狀態中產生的第一熱負荷的蒸發器，并且該熱虹吸冷卻器包括用于在機柜400的運行狀態中將所述第一熱負荷的大部分傳遞給所述冷卻空氣的冷凝器。模塊102布置在由機柜400的豎向方向634和水平方向632限定的平面上，豎向方向634橫向于水平方向632。在機柜的運行狀態中，冷卻空氣沿橫向于該平面的方向流動。至少兩個模塊102沿著機柜400的豎向方向634布置成一個在另一個頂上,并且在機柜400的運行狀態中，冷卻空氣沿橫向于機柜400的豎向方向634的方向流動。至少兩個模塊102沿著機柜400的水平方向632彼此并排地布置，豎向方向634橫向于水平方向632。在機柜的運行狀態中，冷卻空氣沿橫向于機柜400的水平方向632的方向流動。至少兩個模塊102可沿著機柜400的橫向方向630彼此并排地布置，橫向方向630橫向于豎向方向634和水平方向632。然后在機柜400的運行狀態中，冷卻空氣可沿橫向于機柜400的橫向方向630的方向流動。至少兩個模塊102在機柜殼體406中布置成具有至少一個模塊排和至少一個模塊列的矩陣形式。矩陣是具有沿機柜400的水平方向632延伸的至少一個模塊排和沿機柜400的豎向方向634延伸的至少一個模塊列的長方形矩陣,豎向方向634橫向于水平方向632。提供至少一個模塊塊402，其包括所述至少兩個模塊102中的至少兩個模塊102和模塊塊封罩715。至少兩個模塊102能夠通過在模塊塊402的外側或內側的連接器(1402，未顯示，參見圖24)而電連接，使得電氣模塊塊連接器的總數量可保持恒定，不依賴于模塊塊402的內部的模塊102的數量。模塊塊封罩715包括用于接收冷卻空氣流的第一端口(508，未顯示，參見圖25至28)，模塊塊封罩715用于將冷卻空氣引導到模塊102中的各個的入口。模塊塊封罩715包括第二端口(506，未顯示，參見圖25至28)，用于此后在機柜400的運行狀態中釋放冷卻空氣。模塊塊封罩715包括沿豎向方向634延伸的模塊塊左側725和模塊塊右側723，以及沿水平方向632延伸的模塊塊底側718和模塊塊頂側717。圖2中的各個模塊塊402包括并排布置成沿水平方向632延伸的四個模塊102。模塊塊402在機柜殼體406中布置成沿著至少一個模塊塊排和至少一個模塊塊列的矩陣形式，其中，矩陣是具有沿機柜400的水平方向632延伸的至少一個模塊塊排和沿機柜400的豎向方向634延伸的至少一個模塊塊列的長方形矩陣。具體而言,模塊塊402布置成具有六個模塊塊排和三個模塊塊列的矩陣。模塊塊402也可并排布置成沿橫向方向630延伸。機柜殼體406包括沿豎向方向634延伸的機柜左側409和機柜右側411，并且包括沿水平方向632延伸的機柜底側410和機柜頂側408。機柜400進一步包括布置在機柜400的機柜頂側408處的第三風扇404，第三風扇404可在機柜的第一孔口(參見例如圖3)附近。圖3示意性地顯示了圖2的電氣和/或電子系統200的橫截面側視圖。機柜400的第一孔口 502布置在沿豎向方向634延伸的機柜前側413處，并且機柜殼體406的第二孔口 520布置在機柜頂側408處。機柜后側412沿豎向方向634延伸,其中，根據本發明的一方面，第二孔口 520也可布置在機柜后側412處。第三風扇404布置在第二孔口 520的上方。冷卻空氣沿流向510流過第一孔口 502，并且使得冷卻空氣的主要部分能夠從第一孔口 502首先流過模塊塊封罩715的第一端口 508，并且被模塊塊封罩715引導到各個模塊102的入口，并且從入口通過模塊塊封罩715的第二端口 506，第二端口 506用于此后在機柜400的運行狀態中釋放冷卻空氣。釋放的冷卻空氣沿釋放流向511通過機柜通道512傳送向機柜的第二孔口 520，釋放的冷卻空氣被第三風扇404吸入，并且通過第三孔口 504傳輸到周圍環境540，第三孔口 504沿基本在橫向方向630上定向的環境流向514釋放冷卻空氣。使得冷卻空氣流能夠從第一孔口 502通過模塊塊406以及所述冷卻空氣的主要部分能夠通過各個模塊102到達第二孔口 520的第三風扇404也可布置在第一孔口 502處，或者布置在第一孔口 502和第二孔口 520兩者處。第一端口 508布置在沿豎向方向634延伸的模塊塊前側535處，并且第二端口 506布置在沿豎向方向634延伸的模塊塊后側536處。
圖4顯示了具有引導結構615的模塊102，引導結構615包括入口 614和出口，從而使得引導結構615能夠引導冷卻空氣或另一個熱載體沿流向510經由入口 614流到模塊102中，通過各個模塊102到達出口 616。如圖2和圖3中顯示的那樣，在機柜的運行狀態中，釋放的冷卻空氣然后可沿釋放流向511朝機柜殼體的第二孔口流動。引導結構615包括引導部分619，引導部分619可為經由連接線621將多個電容器612中的各個連接到電氣和/或電子構件610 (諸如IGBT)上的電氣匯流條。電容器612中的各個具有帶有底部面611和頂部面613的圓柱形本體609，所述圓柱形電容器本體609沿模塊102的豎向方向634從底部面611延伸到頂部面613,豎向方向634橫向于模塊102的橫向方向630和水平方向632，其中，引導部分619沿橫向方向630延伸。電容器本體609可為不具有圓柱形形狀的伸長電容器本體。電氣和/或電子構件610通過例如附連裝置608 (諸如螺釘)附連到熱虹吸冷卻器600的蒸發器604上。熱虹吸冷卻器600進一步包括冷凝器602。在模塊102的運行狀態中，熱虹吸冷卻器600從電氣和/或電子構件610中移除熱。在各個模塊102的運行狀態中，蒸發器604接收由各個模塊102的電氣和/或電子構件610產生的第一熱負荷,并且在模塊102和機柜的運行狀態中，冷凝器602將所述第一熱負荷的大部分傳遞給沿流向510流動的冷卻空氣。冷凝器602包括具有第一主法線方向603的平面形第一面601，并且蒸發器包括具有第二主法線方向605的平面形第二面606，以熱連接到至少一個電氣和/或電子構件610上。蒸發器604圍繞傾斜軸線622相對于冷凝器布置成180°的角度620。第一主法線方向603和第二主法線方向605之間的角度為0°，因為主法線方向603、605在橫向方向630上平行于彼此延伸。至少一個電容器612電連接到至少一個電氣和/或電子構件610上，并且在模塊102和機柜的運行狀態中，冷卻空氣能夠通過出口 616移除能夠由至少一個電容器612產生的第二熱負荷的大部分。引導結構615進一步包括模塊后側636和模塊前側635,模塊后側636和模塊前側635沿豎向方向634延伸，并且包括出口 616和入口 614。引導結構615包括沿橫向方向630延伸的模塊底側618和模塊頂側617。電容器612與彼此以及與在模塊102的頂部部分處的冷凝器602平行地布置，從而沿豎向方向634平行于入口 614和出口 616延伸，使得沿流向510流動的進入的冷卻空氣流經過電容器612，并且此后通過冷凝器602沿橫向方向630流到出口 616,而不被蒸發器604偏轉或轉移。蒸發器604和電氣和/或電子構件610也沿豎向方向634延伸，并且在模塊102的底部部分中布置在冷凝器602和電容器612的下方,使得存在未被電容器612占用的模塊空間670。圖5示意性地顯示了與圖4中顯示的模塊具有類似構件的模塊102的橫截面圖，其中，蒸發器604相對于冷凝器602傾斜，冷凝器602布置在入口 614和出口 616之間，使得冷卻空氣的主要部分沿橫向于冷凝器602的平面形第一面601的流向510流過冷凝器602，以將至少一個電氣和/或電子構件610在模塊102的運行狀態中產生的第一熱負荷的大部分分別在模塊102和機柜的運行狀態中傳遞給冷卻空氣。蒸發器604包括沿模塊102的橫向方向630延伸的平面形第二面606,橫向方向630橫向于模塊102的豎向方向634和水平方向632。電容器612和冷凝器602的平面形第一面601平行地布置且沿水平方向632延伸。入口 614和出口 616也沿水平方向632延伸。模塊102的引導結構615包括模塊左側625和模塊右側623。
蒸發器604與冷凝器602成角度，使得在第一主法線方向603和第二主法線方向605之間有大約90°的角度620。蒸發器604圍繞傾斜軸線622、圍繞豎向方向634以角度620傾斜或成角度。冷凝器602的第一面601布置在由熱虹吸冷卻器600的豎向方向634和水平方向632限定的第一平面上,水平方向632橫向于豎向方向634,并且分別橫向于模塊102和熱虹吸冷卻器600的橫向方向630。角度620可為大于30°且小于150°的角度。角度620可選自包括下者的組:90°角度、銳角、鈍角，以及 85° -95°、60° -120°、45° -135°、60° -90°、90° -120°、45° -90°、90° -135°、大于0° -45°、135°至小于180°的角度區域。在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，冷凝器602和蒸發器604之間的冷卻劑運動由重力提供。引導部分619沿橫向方向630延伸，并且將電容器電連接到電氣和/或電子構件610上。模塊102包括引導結構615，引導結構615具有用于接收冷卻空氣流的入口 614，以及用于此后在模塊102的運行狀態中釋放冷卻空氣的出口 616，引導結構615用于引導冷卻空氣通過入口 614，從入口 614將冷卻空氣引導到模塊102，并且此后在模塊102的運行狀態中通過出口 616。熱虹吸冷卻器600包括蒸發器604,用于接收模塊102的至少一個電氣和/或電子構件610在模塊102的運行狀態中產生的第一熱負荷。熱虹吸冷卻器600包括冷凝器602，用于在模塊102的運行狀態中將所述第一熱負荷的大部分傳遞給所述冷卻空氣。可通過提供這種模塊102來實現對冷卻空氣的空氣流開放的大橫截面區域。根據本發明的另一個實施例，蒸發器604可布置在相對于冷凝器602有偏移的位置處。至少一個電容器612電連接到至少一個電氣和/或電子構件610上，并且在模塊102的運行狀態中，冷卻空氣能夠經由出口 616來移除能夠由至少一個電容器612產生的第二熱負荷的大部分。圖6示意性地顯示了類似于圖4的模塊的模塊102的橫截面圖，差別在于，多個電容器612布置在圖4的模塊空間670中，并且入口 614基本沿著整個模塊前側635在豎向方向上延伸，使得冷卻空氣可沿流向510在橫向方向630上流動，經過模塊的上部區域中的在冷凝器602旁邊的電容器612，并且經過模塊102的下部區域中的在蒸發器604旁邊的電容器612，并且在冷凝器602處引起偏轉流向513，因為蒸發器604阻擋空氣流，并且所有冷卻空氣必須通過冷凝器602和出口 616離開。這可造成高的空氣速度，以及在冷凝器602上造成高壓降。圖7示意性地顯示了與圖6相比具有類似布置的電容器612的模塊102，其中，蒸發器604相對于冷凝器602而傾斜，并且冷凝器602布置在入口 614和出口之間，使得所述冷卻空氣的主要部分沿橫向于冷凝器602的平面形第一面601的流向510流動，以將電氣和/或電子構件610在模塊102的運行狀態中產生的第一熱負荷的大部分在機柜的運行狀態中傳遞給冷卻空氣。蒸發器604的傾斜類似于圖5中顯示的傾斜，但差別在于，蒸發器604圍繞水平方向632傾斜或成角度。電容器612布置在模塊102的上部部分和下部部分中，并且通過引導部分619電連接到至少一個電氣和/或電子構件610上。分別在模塊102和機柜400的運行狀態中，沿流向510流動的冷卻空氣能夠經由出口 616移除能夠由電容器612產生的第二熱負荷的大部分。冷凝器602的第一面601布置在由熱虹吸冷卻器600的豎向方向634和水平方向632限定的第一平面上。水平方向632橫向于豎向方向634，并且橫向于熱虹吸冷卻器600或模塊102的橫向方向630。蒸發器604圍繞水平方向632在第一主法線方向603和第二主法線方向605之間相對于冷凝器602以大約90°的角度620成角度。這種模塊102可通過這樣的方式使得能夠高效地冷卻電容器612和電氣和/或電子構件610:提供高緊湊性，以及通過使蒸發器傾斜90°而使蒸發器604阻擋模塊102的空氣流橫截面的小部分，使得可忽略冷凝器上的冷卻空氣的高壓降。冷卻空氣沿流向510和略微偏轉的流向515流動，在冷凝器602上有最小壓降。圖8示意性地顯示了根據圖7的熱虹吸冷卻器600的透視正視圖，該熱虹吸冷卻器600用于從至少一個電氣和/或電子構件610以及從電容器中移除熱。熱虹吸冷卻器600包括冷凝器602和蒸發器604，蒸發器604具有流體地連接到冷凝器602的多個第二管道902上的多個第一管道912。多個第一管道912以機械的方式連接到熱傳遞元件900上，并且與熱傳遞元件900有熱接觸。這能夠實現是因為熱傳遞元件900具有在橫向方向上看時為蜂巢狀的橫截面，第一管道912沿橫向方向延伸。提供來各自接收第一管道912的區段的多個凹槽對傳遞元件900賦予蜂巢狀橫截面。蒸發器604布置在相對于冷凝器602偏移的第一位置處，并且同時布置在第二位置處，第二位置相對于冷凝器602成角度，使得在第一主法線方向603和第二主法線方向605之間有90°的角度620。蒸發器604圍繞水平方向632以角度620成角度。熱虹吸冷卻器600包括用于將熱從蒸發器604傳遞到冷凝器602的冷卻劑。第一歧管904流體地連接到冷凝器602的第二管道902上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將至少部分地蒸發的冷卻劑饋送到冷凝器602。第二歧管914流體地連接到蒸發器604的第一管道912上，以在熱虹吸冷卻器的運行狀態中，將冷凝冷卻劑饋送回蒸發器604。第三歧管916流體地連接到蒸發器604的第一管道912上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中收集來自蒸發器604的至少部分地蒸發的冷卻劑，所述第三歧管916通過第四歧管908流體地連接到第一歧管904上，以在熱虹吸冷卻器的運行狀態中，將至少部分地蒸發的冷卻劑饋送到第一歧管904。第五歧管906流體地連接到冷凝器602的第二管道902上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，收集來自冷凝器602的冷凝冷卻齊U，所述第五歧管906通過第六歧管910流體地連接到第二歧管914上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將冷凝冷卻劑饋送到第二歧管914。第一歧管904布置在第三歧管916和第二歧管914的上方，使得在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，冷凝冷卻劑能夠通過冷凝器602的第二管道902被重力移動到第三歧管916和第二歧管914。在第一歧管904處提供填充歧管918，以將冷卻劑饋送到熱虹吸冷卻器600。冷凝器602包括布置在第一管道912之間的冷卻翅片922。第一歧管904、第五歧管906和第一管道912基本沿水平方向632延伸。第四歧管908、第六歧管910、填充歧管918和第二管道902基本沿豎向方向634延伸。第二歧管914和第三歧管916基本沿橫向方向630延伸。可想到的是，冷凝器的定向在圍繞橫向軸線630的方向上旋轉，使得在相對于圖8中顯示的一個實施例而言的熱虹吸熱交換器600的備選實施例中，第二管道902平行于傾斜軸線622延伸。圖9顯示了另一個熱虹吸冷卻器600的透視正視圖，該熱虹吸冷卻器600具有沿豎向方向634延伸的冷凝器602和沿橫向方向630延伸的蒸發器604,使得蒸發器604圍繞水平方向632以大約90°的角度620成角度。一個電氣或電子構件610通過附連裝置608附連到蒸發器上，即附連到蒸發器604的第二面606上。第一歧管904通過第三歧管916流體地連接到蒸發器604的第一管道912上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中收集來自蒸發器604的至少部分地蒸發的冷卻劑。第一歧管904流體地連接到冷凝器602的第二管道902上，以在熱虹吸冷卻器的運行狀態中，將至少部分地蒸發的冷卻劑饋送到冷凝器602。第二歧管914通過第三歧管916和第一管道912的至少一個冷凝物通道913流體地連接到冷凝器602的第二管道902上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，收集來自冷凝器602的冷凝冷卻劑。第二歧管914流體地連接到蒸發器604的第一管道912上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將冷凝冷卻劑饋送回蒸發器604。第一歧管904布置在第二歧管914的上方，使得在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，冷凝冷卻劑能夠通過冷凝器602的第二管道902被重力移動到第二歧管914。第一歧管904布置在第三歧管916的上方。第一歧管904、第二歧管914和第三歧管916沿水平方向632延伸，并且布置成基本平行于彼此。圖10示意性地顯示了類似于圖9的熱虹吸冷卻器900的另一個熱虹吸冷卻器600的透視側視圖，差別在于，在第三歧管916旁邊布置有額外的第五歧管906，其中，第三歧管916流體地連接到蒸發器604的第一管道912上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中收集來自蒸發器604的至少部分地蒸發的冷卻劑，第三歧管916流體地連接到第一歧管904上，以在熱虹吸冷卻器的運行狀態中，將至少部分地蒸發的冷卻劑饋送到第一歧管904。第五歧管906流體地連接到冷凝器602的第二管道902上，以在熱虹吸冷卻器的運行狀態中，收集來自冷凝器602的冷凝冷卻劑，所述第五歧管906通過至少一個冷凝物通道913流體地連接到第二歧管914上，以在熱虹吸冷卻器的運行狀態中，將冷凝冷卻劑饋送到第二歧管914。圖11示意性地顯示了另一個熱虹吸冷卻器600的透視正視圖，該另一個熱虹吸冷卻器600與圖9的熱虹吸冷卻器600不同，因為冷卻器600包括布置成彼此靠近的兩個蒸發器604和兩個冷凝器602，或者換句話說，兩個熱虹吸冷卻器布置成一個在另一個的上方。一個蒸發器604接收來自至少一個電氣和/或電子構件610的第一熱負荷，并且布置在這個蒸發器604下方的另一個蒸發器通過蒸發器604接收那個第一熱負荷的一部分，至少一個電氣和/或電子構件610附連到蒸發器604上且與其熱連接。對另一個蒸發器和另一個冷凝器提供類似于圖9的第二歧管914那樣操作的第七歧管915，并且對另一個蒸發器和另一個冷凝器提供類似于圖9的第一歧管904那樣操作的第八歧管903。對另一個蒸發器和另一個冷凝器提供類似于圖9的第三歧管916那樣操作的第五歧管906。所有歧管基本沿水平方向632延伸。圖12示意性地顯示了圖11的熱虹吸冷卻器600的透視后視圖。圖13示意性地顯示了另一個熱虹吸冷卻器600的透視正視圖，其中，蒸發器604布置成相對于冷凝器602偏移,并且圍繞水平方向632相對于冷凝器602成角度,使得在第一主法線方向603和第二主法線方向605之間有大約90°的角度620。熱虹吸冷卻器600具有與圖8的熱虹吸冷卻器600類似的構件且以類似方式操作，差別在于，第一管道912基本沿橫向方向630延伸,第二歧管914、第三歧管916和第五歧管906基本沿水平方向632延伸，并且第六歧管910基本在由橫向方向630和豎向方向634限定的平面上延伸，從蒸發器604向布置在蒸發器604上方的冷凝器602傾斜。想得到的是，蒸發器604的定向沿圍繞豎向軸線634的方向旋轉，使得在相對于圖13中顯示的一個實施例而言的熱虹吸熱交換器600的備選實施例中，第一管道912沿橫向方向630延伸。圖14不意性地顯不了另一個熱虹吸冷卻器600的橫截面側視圖，該另一個熱虹吸冷卻器600類似于圖9中顯示的熱虹吸冷卻器600，以下描述了差別。第一歧管904通過傾斜的蒸氣通·道905流體地連接到蒸發器604的第一管道上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，收集來自蒸發器604的至少部分地蒸發的冷卻劑。第一歧管904流體地連接到冷凝器的第二管道(其可為傾斜的冷凝物通道907)上，以在熱虹吸冷卻器的運行狀態中，將至少部分地蒸發的冷卻劑饋送到冷凝器602。第二歧管914流體地連接到冷凝器第二管道(其可為傾斜的冷凝物通道907)上，以在熱虹吸冷卻器的運行狀態中，收集來自冷凝器602的冷凝冷卻劑。第二歧管914流體地連接到蒸發器604的第一管道上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將冷凝冷卻劑饋送回蒸發器604。第一歧管904布置在第二歧管914上方，使得在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，冷凝冷卻劑能夠通過冷凝器602的第二管道被重力移動到第二歧管914。第一歧管904和第二歧管914沿水平方向632延伸，蒸發器604沿橫向方向630延伸，并且冷凝器602沿豎向方向634延伸。圖15示意性地顯示了包括圖9的兩個熱虹吸冷卻的熱虹吸冷卻器600，這兩個熱虹吸冷卻器以這樣的方式附連到彼此上，即，它們共用呈冷凝物收集歧管917(圖9的第二歧管914)的形式的第二歧管，以及使得蒸發器604、1604沿橫向方向630延伸，以及冷凝器602、1602沿豎向方向634面對彼此而彼此相對地延伸。蒸發器604和冷凝器602根據圖9的蒸發器604和冷凝器602來操作。另一個蒸發器1604和另一個冷凝器1602以類似的方式操作。冷卻劑將熱從另一個蒸發器1604傳遞到另一個冷凝器1602，該熱可為能夠由電氣和/或電子構件610產生的第一熱負荷。第十一歧管1004流體地連接到另一個冷凝器1602的至少一個第四管道1002上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將至少部分地蒸發的冷卻劑饋送到另一個冷凝器1602。冷凝物收集歧管917流體地連接到另一個蒸發器1604的第三管道1012上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將冷凝冷卻劑饋送回另一個蒸發器1604。第十三歧管1016流體地連接到另一個蒸發器1604的第三管道1012上，在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，收集來自另一個蒸發器1604的至少部分地蒸發的冷卻齊U。第十三歧管1016流體地連接到第i^一歧管1004上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將至少部分地蒸發的冷卻劑饋送到第十一歧管904。第十三歧管1016流體地連接到另一個冷凝器1602的第四管道1002上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，收集來自另一個冷凝器1602的冷凝冷卻劑。第十三歧管1016流體地連接到冷凝物收集歧管917上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將冷凝冷卻劑饋送到冷凝物收集歧管917。第十一歧管904布置在第十三歧管1016和冷凝物收集歧管917上方，使得在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，冷凝冷卻劑能夠通過另一個冷凝器1602的第四管道1002被重力移動到第十三歧管1016和冷凝物收集歧管917。另一個冷凝器1602包括類似于冷凝器602的第一面601的第五面1601，以及布置在另一個冷凝器1602的第四管道1002之間的另一個冷卻翅片1022。另一個蒸發器1604包括類似于蒸發器604的第二面606的第四面1606。圖16示意性地顯示了模塊102，該模塊102與圖5的模塊102不同，因為電容器612或電容器本體沿模塊102的豎向方向634而非水平方向632延伸。電容器612布置在入口 614以及冷凝器602的平面形第一面601和蒸發器604的平面形第二面606之間。圖17示意性地顯示了模塊102，該模塊102與圖16的模塊不同，因為提供了第一電容器682，第一電容器682至少部分地布置在入口 614和冷凝器602之間，以及第二電容器684至少部分地布置在冷凝器602和出口 616之間。圖18示意性地顯示了圖5的模塊的透視正視圖，其中，電容器沿水平方向632延伸，并且附連到引導部分619 (例如匯流條)上，以將電容器電連接到至少一個電氣和/或電子構件上。蒸發器604沿豎向方向634延伸，并且圍繞豎向方向634在第一主法線方向和第二主法線方向之間相對于冷凝器602以大約90°的角度成角度。冷凝器602的第一面布置在由熱虹吸冷卻器的豎向方向634和水平方向632限定的第一平面上，水平方向632橫向于豎向方向634,并且橫向于熱虹吸冷卻器的橫向方向630。蒸發器604的第二面布置在由豎向方向634和橫向方向630限定的平面上。模塊102具有用于容易地將模塊102插入到較高的實體(諸如例如功率轉換器)中以及從較高的實體中更換模塊102的第一引導器件1320。出于那個目的，所述較高的實體(諸如功率轉換器機柜)包括用于與第一引導器件1320協作的第二引導器件1321，使得模塊102可以類似抽屜的方式插入和伸出前面提到的功率轉換器機柜(例如參照例如圖2中顯示的機柜400)。在模塊102的基本實施例中，第一引導器件1320由提供來引導冷卻介質通過模塊102的引導部分619的橫向邊緣形成。在機柜400的基本實施例中，第二引導器件1321由機柜400的片狀金屬結構中的槽口形成，其中，所述槽口在尺寸上設置成使得它們提供正好足夠的空間來牢固地插入和部署引導部分619的第一引導器件1320。但是，在需要時，可采用包括滾子等的引導系統來減少摩擦，以及改進操縱性。圖19示意性地顯示了圖18的熱虹吸冷卻器600的透視正視圖。在第一歧管904處提供用于用冷卻劑填充熱虹吸冷卻器600的填充歧管918，第一歧管904流體地連接到冷凝器602的第二管道902上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將至少部分地蒸發的冷卻劑饋送到冷凝器602。第二歧管914流體地連接到第一管道(912，未顯示)上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將冷凝冷卻劑饋送回蒸發器604。第三歧管916流體地連接到蒸發器604的第一管道上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，收集來自蒸發器604的至少部分地蒸發的冷卻劑。第三歧管916通過第四歧管908流體地連接到第一歧管904上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將至少部分地蒸發的冷卻劑饋送到第一歧管904。第五歧管906流體地連接到冷凝器602的第二管道902上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，收集來自冷凝器602的冷凝冷卻劑，所述第五歧管906流體地連接到第二歧管914上，以在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，將冷凝冷卻劑饋送到第二歧管914。第一歧管904布置在第五歧管906和第二歧管914上方，使得在熱虹吸冷卻器600的運行狀態中，冷凝冷卻劑能夠通過冷凝器602的第二管道902被重力移動到第五歧管906和第二歧管914。提供第六歧管910，以將第二歧管914流體地連接到第五歧管906上。第一管道、第四歧管908和第六歧管910基本沿豎向方向934延伸，第二歧管914和第三歧管916基本沿橫向方向630延伸，并且第一歧管904和第五歧管906基本沿水平方向632延伸。如果圖9中的冷凝器602的熱容量太有限，用戶可選擇通過幾個額外的第二管道902沿水平方向632擴展冷凝器。在類似于關于圖19所顯示和闡明的實施例的又一個備選實施例中，第一歧管904直接連接到第三歧管916上，使得可省略中間的第四歧管908。取決于實施例，第二歧管914能夠直接連接到第五歧管906上，使得可省略中間的第六歧管910。在甚至更簡化的實施例中，通過彎曲而用管子形成第一歧管904和第三歧管916。同樣，也通過彎曲而用另一個管子形成第二歧管914和第五歧管906。在這種實施例中，熱虹吸的最大尺寸取決于用于歧管904、916、914、906的管子的最小彎曲半徑。圖20示意性地顯示了根據圖16的熱虹吸冷卻器600，其中，另外用虛線指示，冷凝器602可沿水平方向632延伸，從而增加模塊102的高度(由水平箭頭1203指示)，并且在模塊102的現有尺寸內，蒸發器604可在其長度上沿橫向方向630(由橫向箭頭1206指示)延伸，以解決較高的冷卻需要，其中，對于額外的電氣電容器612，可使用且可能需要額外的模塊冷凝器長度。模塊的深度和長度與基本設計可保持不變。因而，可在不改變模塊102的基本設計和模塊化特征的情況下實現模塊102的功率的按比例縮放。圖21示意性地顯示了在圖2和圖3中顯示的模塊塊402的透視正視圖。熱虹吸冷卻器600設有沿模塊塊402的豎向方向634延伸的蒸發器604和冷凝器602。若干個電氣或電子構件610、607附連到蒸發器604上。多個電氣和電子構件610熱連接到面向多個電容器612的蒸發器604的平面形第一面606上。至少一個另外的電氣和/或電子構件607熱連接到與蒸發器604的平面形第二面606相對的蒸發器604的平面形第三面(677，未顯示，例如參見圖22)上。各個電容器612具有伸長的電容器本體609，電容器本體609沿水平方向632從電容器本體609的底部面611延伸到頂部面613。提供第一電容器部分1310,其包括沿豎向方向634和橫向方向630延伸的第一引導部分1311，其中，沿水平方向632延伸的多個電容器612附連到第一引導部分1311上。第二電容器部分1308設有第二引導部分1309和以類似于第一電容器部分1310的電容器的方式布置的電容器。第二電容器部分1308沿水平方向632布置在第一電容器部分1310旁邊。提供了類似于第一電容器部分1310的具有第三引導部分1307的第三電容器部分1306和具有第四引導部分1305的第四電容器部分1304，并且它們沿水平方向632布置在第二電容器部分1308旁邊。可提供引導部分1311、1309、1307和1305，以將電容器電連接到電氣和/或電子構件610、677上。冷卻空氣沿平行于橫向方向630的流向首先流經電容器612，以及然后傳送通過冷凝器602。電容器部分1310、1308、1306、1304中的各個可對應于例如如圖2中顯不的那樣的一個模塊102,其中，熱虹吸冷卻器600由電容器部分或模塊共用。提供底板1302，以附連引導部分1311、1309、1307、1305和熱虹吸冷卻器600以及連接器(1402，未顯示，參見圖22-24)。模塊塊402可為全橋構造，從而允許以標準尺寸容器的方式結合模塊塊402與兩排模塊。上面描述的電容器部分可為電容器塊。模塊402具有用于容易地將模塊402插入到較高的實體(諸如例如功率轉換器)中以及從較高的實體中更換模塊402的第一引導器件1321。出于那個目的，所述較高的實體(諸如功率轉換器機柜)包括用于與第一引導器件1320協作的第二引導器件1321，使得模塊402可以類似抽屜的方式插入和伸出前面提到的功率轉換器機柜(例如參照例如圖2中顯示的機柜400)。在模塊402的基本實施例中，第一引導器件1320由提供來協助引導冷卻介質通過模塊塊402的底板1302的橫向邊緣形成。在機柜400的基本實施例中，第二引導器件1321由機柜400的片狀金屬結構中的槽口形成，其中，所述槽口在尺寸上設置成使得它們提供正好足夠的空間來牢固地插入和部署模塊塊402的第一引導器件1320。圖22示意性地顯示了圖21的模塊塊402的橫截面側視圖，其中顯示了電容器部分或模塊中的各個能夠通過在模塊塊402的外側和內側的連接器1402而電連接。冷的冷卻空氣吸氣將來自模塊塊402的右側，以及然后，在沿橫向方向630經過冷凝器612之后，在經過左側處的冷凝器602。冷卻空氣流也可用來冷卻其它無源體，諸如銅鏈路，或者僅僅允許匯流條中有較高的電流密度。匯流條或軌終端可纏繞在冷卻器600周圍，以對終端形成鏈路。圖23示意性地顯示了具有兩個連接器1402的、圖21和圖22的模塊塊402的橫截面正視圖。圖24示意性地顯示了根據圖21、22、23的模塊塊402的透視后視圖。圖25示意性地顯示了如圖2和圖3中顯示的那樣的模塊塊402的橫截面側視圖，例如，其中，多個模塊102沿豎向方向634布置成一個在另一個上方，例如根據圖7來設計各個模塊102。在圖25和下面的圖26、27和28中，可根據按照前面的圖、實施例和方面而描述的任何實施例與所附權利要求提供模塊102。模塊塊402包括模塊塊封罩715，模塊塊封罩715具有用于接收沿流向510流動的冷卻空氣流的第一端口 508，其中，模塊塊封罩715構造成將冷卻空氣引導到模塊102中的各個的入口 614，以及其中，模塊塊封罩715包括用于用于此后分別在模塊塊402和機柜400的運行狀態中釋放冷卻空氣的第二端口 506。第一端口 508布置在沿豎向方向634延伸的模塊塊右側535處，并且第二端口 506布置在沿橫向方向630延伸的模塊塊頂側713處。模塊塊封罩715進一步包括沿橫向方向在模塊塊頂側713下方延伸的模塊塊底側718，以及沿豎向方向634與模塊塊前側535相對地延伸的模塊塊后側536。在通過各個模塊傳送向模塊塊的上部部分，以及通過第二端口 506到達機柜封罩之后，冷卻空氣沿釋放流向511流動。圖26示意性地顯示了根據圖25的模塊塊402的橫截面側視圖，差別在于，第二風扇1900布置在模塊塊402的第二端口 506處。圖27示意性地顯示了圖25的模塊塊402的橫截面側視圖，差別在于，另一個第二風扇1902布置在模塊塊502的第一端口 508處。圖28示意性地顯示了圖25的模塊塊402的橫截面側視圖，差別在于，第一風扇1202布置在各個模塊102的入口處。通過提供如圖26至28中以及還如圖2和3中描述的那樣的風扇，可通過提供用于冷卻機柜400的冷卻空氣的強制對流來提高冷卻效率和容量。模塊塊402大體可包括至少一個第二風扇1900、1902，其布置在下者中的至少一個處:第一端口 508和模塊102中的至少一個的入口 614，以及第二端口 506和模塊102中的至少一個的出口 616。至少兩個模塊102中的至少一個可包括布置在入口 614和出口 616中的至少一個處的至少一個第一風扇2002。機柜400可包括布置在第一孔口 502和第二孔口 520中的至少一個處的至少一個第三風扇404。雖然已經在圖和前述描述中詳細示出和描述了本發明，但認為這樣的說明和描述是說明性或示例性的，而非限制性的，本發明不限于公開的實施例。通過研究附圖、公開和所附權利要求，在實踐聲明的發明時，本領域技術人員可理解和實現公開的實施例的其它變型。在權利要求中，詞語“包括”不排除其它要素，而且不定冠詞“一個”或“一種”不排除復數。單個電氣和/或電子系統或單個機柜或模塊塊或模塊可實現權利要求中敘述的若干個項目的功能。僅在互不相同的從屬權利要求中敘述了某些措施不表示不可使用這些措施的組合來獲得優點。權利要求中的任何參考記號不應理解為限制范圍。
權利要求
1.一種電氣和/或電子系統(200)的模塊(102),所述模塊(102)包括: 具有入口(614)和出口(616)的引導結構(615)，所述入口(614)用于接收冷卻空氣的流，所述出口(616)用于此后在所述模塊(102)的運行狀態中釋放所述冷卻空氣的流，所述引導結構(615)用于在所述模塊(102)的運行狀態中引導所述冷卻空氣通過所述入口(614)，從所述入口(614)通過所述模塊(102)，以及此后通過所述出口 ￠16)； 熱虹吸冷卻器￠00)，其包括蒸發器￠04)，所述蒸發器(604)用于接收由所述模塊(102)的至少一個電氣和/或電子構件(202，610)在所述模塊(102)的運行狀態中產生的第一熱負荷，并且所述熱虹吸冷卻器(600)包括冷凝器￠02)，所述冷凝器(602)用于將所述第一熱負荷的大部分傳遞給所述冷卻空氣，使得允許所述冷卻空氣的流的主要部分在所述模塊(102)的運行狀態中流過所述冷凝器￠02)中的開口； 其中，所述蒸發器(604)圍繞傾斜軸線(622)相對于所述冷凝器(602)傾斜；以及其中，所述至少一個電氣和/或電子構件(607)能夠熱連接到所述蒸發器￠04)的平面式第二面(606)上，使得所述至少一個電氣和/或電子構件(607)位于所述入口(614)和所述出口 (616)之間；以及 其中，所述蒸發器(604)包括在所述蒸發器￠04)的所述第二面(606)下方且與所述第二面(606)并排地延伸的多個第一管道(912);以及 其中，所述冷凝器(602)布置在所述入口(614)和所述出口(616)之間，使得在所述模塊(102)的運行狀態中，所述冷卻空氣的主要部分沿橫向于所述冷凝器(602)的平面形第一面(601)的流向(510)流過所述冷凝器(602)，以將所述第一熱負荷的大部分傳遞給所述冷卻空氣。
2.根據權利要求1所述的模塊(102)， 其中，所述蒸發器(604)布置 在相對于所述冷凝器(602)在幾何構造上偏移的位置處。
3.根據權利要求1或2所述的模塊(102)， 其中，所述冷凝器￠02)的所述第一面￠01)布置在由所述模塊(102)的豎向方向(634)和水平方向￠32)限定的第一平面上，所述水平方向(632)橫向于所述豎向方向(634),并且橫向于所述模塊(102)的橫向方向(630), 其中，所述蒸發器￠04)圍繞所述水平方向￠32)、圍繞傾斜軸線(622)相對于所述冷凝器(602)傾斜一角度(620)，具體而言，大約90度的角度(620)。
4.根據權利要求1或2所述的模塊(102)， 其中，所述冷凝器￠02)的所述第一面(601)布置在由所述模塊(102)的豎向方向(634)和水平方向￠32)限定的第一平面上，所述水平方向(632)橫向于所述豎向方向(634),并且橫向于所述模塊(102)的橫向方向(630), 其中，所述蒸發器(604)圍繞所述豎向方向(634)、圍繞傾斜軸線(622)相對于所述冷凝器(602)傾斜一角度(620)，具體而言，大約90度的角度(620)。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的模塊(102)，其特征在于，所述模塊(102)進一步包括: 電連接到所述至少一個電氣和/或電子構件(202，610)上的至少一個電容器(612)；以及 其中，在所述模塊(102)的運行狀態中，能夠由所述至少一個電容器(612)產生的第二熱負荷的大部分能夠被所述冷卻空氣經由所述出口(616)移除。
6.根據權利要求5所述的模塊(102)， 其中，所述至少一個電容器(612)布置在所述入口(614)和下者中的至少一個之間: a)所述冷凝器￠02)的所述第一面￠01)，以及 b)所述蒸發器￠04)的平面形第二面(606)。
7.根據權利要求5或6所述的模塊(102)， 其中，所述至少一個電容器(612)包括至少部分地布置在所述入口(614)和所述冷凝器(602)之間的第一電容器(682)，并且包括至少部分地布置在所述冷凝器(602)和所述出口 (616)之間的第二電容器(684)。
8.根據權利要求5至7中的任一項所述的模塊， 其中，所述至少一個電容器(612)包括沿所述模塊(102)的豎向方向(634)延伸的伸長的電容器本體(609),所述豎向方向(634)橫向于所述模塊(102)的橫向方向(630)和水平方向(632),并且所述橫向方向(630)橫向于所述水平方向(632)。
9.根據權利要求5至7中的任一項所述的模塊， 其中，所述至少一個電容器(612)包括沿所述模塊(102)的水平方向(632)延伸的伸長的電容器本體(609),所述水平方向(632)橫向于所述模塊(102)的橫向方向(630)和豎向方向(634),并且所述橫向方向(630)橫向于所述豎向方向(634)。
10.根據權利要求5至9中的任一項所述的模塊(102)， 其中，所述至少一個電容器(612)具有圓柱形電容器本體￠09)，所述圓柱形電容器本體(609)具有底部面(611)和頂部面(613)，所述圓柱形電容器本體(609)沿以下方向從所述底部面(611)延伸到所述頂部面(613) a)在回頭參照權利要求5至8中的任一項所述的模塊的實施例中，沿所述模塊(102)的豎向方向(634),所述豎向方向(634)橫向于所述橫向方向(630),或者 b)在回頭參照權利要求5、6、7、9中的任一項的所述模塊的實施例中，沿所述模塊(102)的水平方向(632),所述豎向方向(634)橫向于所述橫向方向(630)。
11.根據前述權利要求中的任一項所述的模塊(102)， 其中，至少一個另外的電氣和/或電子構件(607)熱連接到與所述蒸發器￠04)的平面形第二面(606)相對的所述蒸發器￠04)的平面形第三面(677)上。
12.根據前述權利要求中的任一項所述的模塊(102)， 其中，所述模塊(102)包括布置在下者中的至少一個處的至少一個第一風扇(2002): a)所述入口(614)，以及 b)所述出口(616)。
13.根據前述權利要求中的任一項所述的模塊(102)， 其中，所述蒸發器(604)具有沿第二主法線方向(605)延伸的最大厚度，所述第二主法線方向(605)垂直于所述蒸發器的所述平面式第二面(606)延伸，所述蒸發器￠04)的該最大厚度小于所述蒸發器(604)的沿垂直于所述第二主法線方向(605)延伸的橫向方向延伸的最大總寬度，使得最大厚度-最大寬度比率對所述蒸發器(604)賦予平板狀整體外形。
14.根據權利要求13所述的模塊(102)， 其中，所述蒸發器(604)的最大厚度-最大寬度比率在1:2至l:a的范圍中，其中a為至少5，優選為至少10。
15.根據前述權利要求中的任一項所述的模塊(102)， 其中，所述冷凝器(602)具有沿第一主法線方向(603)延伸的最大厚度，所述第一主法線方向(603)垂直于所述冷凝器(602)的所述平面式第一面(601)延伸，所述冷凝器(602)的該最大厚度小于所述冷凝器(602)的沿垂直于所述第一主法線方向(603)延伸的橫向方向延伸的最大總寬度，使得最大厚度-最大寬度比率對所述冷凝器(602)賦予平板狀整體外形。
16.根據權利要求15所述的模塊(102)， 其中，所述冷凝器(602)的最大厚度-最大寬度比率在1:2至l:b的范圍中，其中b為至少5，優選為至少10。
17.根據前述權利要求中的任一項所述的模塊(102)， 其中，所述蒸發器￠04)的所述第一管道(912)在尺寸上設置成使得冷卻劑能夠通過對流沸騰而蒸發。
18.根據前述權利要求中的任一項所述的模塊(102)， 其中，所述蒸發器(604)包括熱傳遞元件(900)，所述熱傳遞元件(900)機械連接和熱連接到所述多個第一管道(912)上；以及 其中，所述平面式第二面(606)設置在所述熱傳遞元件(900)上。
19.一種具有機柜(400)的電氣和/或電子系統(200),所述機柜(400)包括: 根據權利要求1至18中的 任一項所述的至少兩個模塊(102)， 機柜殼體(406)，其包括用于接收冷卻空氣的流的第一孔口(502)，并且包括用于此后在所述機柜(400)的運行狀態中釋放所述冷卻空氣的第二孔口(520)； 其中，所述至少兩個模塊(102)布置在所述機柜殼體(406)中，使得流過所述機柜殼體(406)的所述第一孔口(502)的冷卻空氣的流的主要部分分成冷卻空氣的分流，所述引導結構(615)相應地能夠使所述分流中的至少一些經由所述入口(614)流到它們的專用模塊(102)中，通過專用模塊(102)到達專用模塊(102)的出口(616)，使得在所述機柜(400)的運行狀態中，所述冷卻空氣的分流中的至少兩個彼此并行地連接，以及此后通過所述機柜殼體(406)的所述第二孔口(520)共同離開所述機柜。
20.根據權利要求19所述的電氣和/或電子系統(200)， 其中，所述至少兩個模塊(102)沿著所述機柜(400)的豎向方向(634)布置成一個在另一個頂上；以及 其中，在所述機柜(400)的運行狀態中，所述冷卻空氣沿橫向于所述機柜(400)的所述豎向方向(634)的方向流過所述模塊(102)； 以及/或者 其中，所述至少兩個模塊(102)沿著所述機柜(400)的水平方向(632)彼此并排地布置；所述豎向方向(634)橫向于所述水平方向(630);以及 其中，在所述機柜(400)的運行狀態中，所述冷卻空氣沿橫向于所述機柜(400)的所述水平方向(632)的方向流動。
21.根據權利要求19或20所述的電氣和/或電子系統(200)，其特征在于，所述機柜(400)進一步包括:至少一個模塊塊(402)，其包括所述至少兩個模塊(102)中的至少一個模塊(102)，在實施例中為所述至少兩個模塊(102)中的至少兩個模塊(102)，以及模塊塊封罩(715)；其中，所述至少兩個模塊(102)能夠通過在所述模塊塊(402)的內側或外側中的至少一側的連接器(1402)而電連接；以及 其中，所述模塊塊封罩(715)包括用于接收所述冷卻空氣的流的第一端口(508)，所述模塊塊封罩(715)用于將所述冷卻空氣引導到所述模塊(102)中的各個的入口(614)，以及其中，所述模塊塊封罩(715)包括用于此后在所述機柜(400)的運行狀態中釋放所述冷卻空氣的第二端口(506);以及/或者 其中，所述至少一個模塊塊(402)以及所述至少兩個模塊(102)各自具有第一引導器件(1320)，以及其中，所述機柜具有第二引導器件(1321)，所述第一引導器件(1320)、所述第二引導器件(1321)形成為使得所述至少一個模塊塊(402)和所述至少兩個模塊(102)能夠以類似抽屜的方式插入和 伸出所述機柜(400)。
全文摘要
本發明涉及具有電氣和/或電子構件的模塊中的熱虹吸冷卻器組件。本發明涉及冷卻電氣和/或電子構件，具體而言，涉及電氣和/或電子系統的模塊。模塊包括引導結構和用于接收冷卻空氣流的入口，并且具有用于此后在模塊的運行狀態中釋放冷卻空氣的出口。提供引導結構來引導冷卻空氣，冷卻空氣在模塊的運行狀態中通過入口而進入，以及通過出口而離開模塊。模塊包括熱虹吸冷卻器，熱虹吸冷卻器具有蒸發器和用于在模塊的運行狀態中將熱負荷的大部分傳遞給所述冷卻空氣的冷凝器。蒸發器相對于冷凝器傾斜，其中，冷凝器布置成使得所述冷卻空氣的主要部分流過冷凝器。
文檔編號H05K7/20GK103096692SQ201210426158
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者D.科泰特, F.阿戈斯蒂尼, T.格拉丁格, A.弗格利 申請人:Abb 技術有限公司