[发明专利]用于载流导体的冷却系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主题一般涉及热管理，且具体而言涉及载流导体的热管理。

背景技术

高电流环境中的功率分配需要从电源(power supply)到各种构件(例如驱动系统、马达、电负载、放大器、整流器、路由器、服务器等)的电流。在更加普通的方法中，用来供应功率的是大规格电线和线缆、开关装置、电路板以及汇流条。

典型地，功率分配已经涉及了一个或多个铜质汇流条，该铜质汇流条设有用于连接线缆的连接器或孔。汇流条可彼此隔开，且由绝缘垫片隔离。大型铜质或铝质汇流条和线缆已经用于在工业控制系统中分配功率。这种汇流条较大，且可相对容易地承载高功率。传统上，汇流条冷却技术涉及使空气在机壳内循环，以冷却汇流条。在需要隔离的系统中，汇流条定位得离其它构件较远，且通过线缆联接到其它构件上。但是，与汇流条相比，线缆能够处理更少的功率。高效的功率分配系统需要更高的工作电流密度，从而使得在系统内分配更多的功率。另外，提高通过汇流条的功率密度具有挑战，例如空气流和通风、振动、噪声以及空间的高效利用。

期望的是提供一种用于诸如汇流条的导体的冷却系统，该冷却系统提高汇流条的载流容量，同时减小其大小，从而节省空间和重量。

发明内容

简要来说，提出了一种用于载流导体的冷却机构。该机构包括具有多个微流通道(micro fluidic channel)的第一层。第一层以热的方式联接到载流导体上，且构造成交换热能。微型泵构造成使热交换流体循环通过微流通道，以与第一层交换热能，且从载流导体中移除热量。热交换流体和载流导体是电隔离的。

在另一个实施例中，介绍了一种用以冷却载流导体的热交换器。热交换器包括以热的方式联接到载流导体上且具有一个或多个微型通道的热交换层。流体路径限定在微型通道内，以传送热交换流体。多个气隙以与流体路径热连通的方式设置在微型通道周围。自调节泵构造成使热交换流体循环通过流体路径。

在另一个实施例中，介绍了一种冷却载流导体的方法。该方法包括使热交换层联接到载流导体周围，该热交换层以热的方式联接到载流导体上，且与载流导体是电隔离的。该方法还包括通过限定在具有开孔结构(open porous structure)的热交换层中的多个微流通道提供流体路径，以及使具有相变材料的热交换流体在流体路径内循环。该方法还包括借助于通过热交换层的热交换来冷却来自载流导体的热量，以及通过使热交换流体在联接到气隙上的微流通道中循环来冷却热交换层。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方法以及优点将变得更好理解，在附图中，相同参考标号在全部图中表示相同部件，其中：

图1是实施了根据本发明的实施例的冷却机构的示例性配电系统的示意图；

图2示出了图1中的汇流条的区段；

图3示出了图2中的载流导体的截面图；

图4示出了图3中的第一层的详细视图；以及

图5示出了在图2的冷却机构中实施的示例性非接触式电源。

部件列表

10 配电系统

12 电功率源

14 保护装置

18 负载

20 汇流条/载流导体

22 冷却机构

24 第一层/热交换层

28 端环

30 流体导管

32 流体导管

34 改型冷却机构

36 微型泵

40 截面图

42 微流通道

44 界面层(interface layer)

46 流体路径

50 放大图

52 气隙

56 非接触式电源

58 耦合线圈(pick-up coil)

60 控制器

62 输出电压

64 电流

具体实施方式

图1是实施了根据本发明的实施例的冷却机构的示例性配电系统的示意图。配电系统10包括电功率源12、保护装置14、汇流条20、负载18以及冷却机构22。在示例性实施例中，根据本发明的一方面，在汇流条20上实施冷却机构22。电功率源12的实例包括构造成将电功率通过保护装置输送到汇流条20的发电机。保护装置14的实例包括断路器。负载18通过汇流条20接收来自源12的电功率。