一种混合冷却式电源模块的制作方法

本发明涉及电源柜领域，尤其涉及一种混合冷却式电源模块。

背景技术：

1、随着电力电子技术的飞速发展，电源模块正朝着高功率密度、小型化和集成化的方向发展。功率密度的提升必然导致单位体积内的发热量急剧增加，若热量不能及时有效散出，将直接影响电子元器件的工作性能、可靠性和使用寿命。因此，高效可靠的散热设计已成为大功率电源模块的关键技术瓶颈。

2、目前，针对电源模块的散热主要采用风冷散热或液冷散热两种方式。

3、传统的风冷散热技术通常通过在发热元件上安装铝制或铜制散热器，并配合风扇强制吹风或抽风，利用空气对流将热量带走。为了增强散热效果，现有技术中的散热器表面多设有翅片以扩大换热面积。然而，这种开放式或半开放式的风冷结构存在固有缺陷：首先，其依赖于外部空气作为换热介质，在户外、沙漠、高粉尘、潮湿或多腐蚀性气体的工业环境中，空气中的污染物极易随气流进入电源模块内部，附着在电路板和元器件表面，导致绝缘性能下降、短路或腐蚀失效，严重降低了系统的可靠性；其次，即便增加防尘网，也会随着使用时间的增加导致风阻增大，散热效率衰减，且需要定期维护清理。

4、为解决风冷散热的环境适应性问题，现有技术中发展了液冷散热技术。液冷散热通过泵驱动冷却液在循环管道中流动，将发热元件的热量传递至远处的换热器进行散出。由于冷却回路可以完全密封，液冷系统能够实现极高的防护等级（如ip67），有效隔绝外部环境中的粉尘和湿气。但是，纯液冷系统结构复杂，通常包含冷板、管道、水泵和换热器等多个部件，体积庞大且成本较高，对于空间紧凑的电源模块集成度要求极高。此外，一旦冷却液泄漏，将对整个电气系统造成灾难性破坏。

5、综上所述，现有技术中的风冷散热方案难以在恶劣环境下保证电源模块的长期可靠性，而液冷散热方案则存在结构臃肿、成本高昂及潜在泄漏风险的问题。特别是在一些既要求高功率密度、又要求高环境防护等级（如户外基站电源、电动汽车车载充电机、矿井用电源等）的应用场景中，传统的单一散热模式已无法同时兼顾优异的散热性能与高等级的防尘防水密封需求。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的技术问题，本发明实施例提供了一种混合冷却式电源模块。所述技术方案如下：

2、一种混合冷却式电源模块，包括：

3、电源模块，所述电源模块包括模块箱和安装支撑件，所述安装支撑件在所述模块箱内为分区域安装电气元件提供支撑，并且为所述液冷件和所述风冷件在所述模块箱内提供循环混合冷却风道；

4、液冷件，其设置在所述安装支撑件上，为所述模块箱内安装的电气元件吸热降温；

5、风冷件，其设置在所述安装支撑件上，提高所述模块箱内空气循环速度，提高所述液冷件吸热降温效率。

6、优选地，所述模块箱包括壳体、前端盖板和侧向盖板，所述前端盖板可拆卸密封安装在所述壳体端口上，所述侧向盖板可拆卸密封安装在所述壳体侧向槽口上，提高所述模块箱密封性。

7、优选地，所述安装支撑件包括区域分隔板、第一分层板和第二分层板，所述区域分隔板竖向安装在所述壳体内，并且所述区域分隔板与所述前端盖板预留有预定间距，所述第一分层板和所述第二分层板竖向间隔水平可拆卸安装在所述壳体内，分别用于安装所述电气元件，并且所述第一分层板一端与所述区域分隔板密封连接。

8、优选地，所述液冷件包括下部液冷件和上部液冷件，所述下部液冷件设置在所述壳体上，用于对安装在所述壳体槽底面上的所述电气元件进行液冷降温，所述上部液冷件设置在所述第一分层板和所述第二分层板上，用于对安装在所述第一分层板和所述第二分层板上的所述电气元件进行液冷降温。

9、优选地，所述下部液冷件包括第一液冷座、第一散热翅片和第一液冷输送件，所述第一液冷座安装在所述壳体槽底面上的第一电路板上，所述第一散热翅片在所述第一液冷座上，增加与所述壳体内空气接触面积；所述第一液冷输送件与所述第一液冷座贯通连接，用以向所述第一液冷座内输送冷却液。

10、优选地，所述第一散热翅片包括第一散热座和第一散热板，所述第一散热座一侧面可拆卸安装在所述第一液冷座侧面，所述第一散热板呈波浪板状，多个所述第一散热板沿竖向等间距分布，以提高与空气接触面积。

11、优选地，所述上部液冷件包括第二液冷器、第二液冷输送件和第三液冷器，所述第二液冷器设置在所述第一分层板上，对安装在所述第一分层板上的电气元件进行液冷，所述第二液冷输送件与所述第二液冷器贯通连接，以向所述第二液冷器输送冷却液，将所述第二液冷器从所述电气元件和所述壳体内空气吸收的热量向外传输，所述第三液冷器连接在所述第二液冷器上，以对所述第一分层板下方的空气向上流动过程中吸热降温。

12、优选地，所述第二液冷器包括第二液冷座、第二散热座和第二散热板，所述第二液冷座设置在所述第一分层板上的液冷槽内，所述第二散热座可拆卸安装在所述液冷通孔内，所述第二散热板整体呈波纹板状，所述第二散热板两端分别设置在所述第二散热座两端内壁上，多个所述第二散热板在所述第二散热座上相互平行间隔分布，以增加向上流动的空气与所述第二散热板接触面积。

13、优选地，所述第三液冷器包括第三散热座和第三散热板，所述第三散热座一端连接在所述第二液冷座另一端侧壁上，所述第三散热板设置在所述第三散热座上，以对所述第一分层板下方的空气向上流动过程中吸热降温；两套所述第三液冷器对称分布在所述第二液冷座两侧。

14、优选地，所述风冷件包括第一散热风扇和第二散热风扇，所述第一散热风扇安装在所述第一分层板下侧所述分隔板上的安装通孔内，用于向所述第一分层板下方送风，所述第二散热风扇安装在所述第一分层板上侧所述分隔板上的安装通孔内，用于从所述第二分层板和所述第三分层板上方抽风，供所述第二散热风扇吹风。

15、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

16、（1）本发明混合冷却式电源模块，结构设计合理、密封性能高、散热效率高，采用优异液冷系统和风冷系统结构设计和合理布局，显著提高了对电气元件的冷却效率；

17、（2）本发明混合冷却式电源模块，本发明通过采用密封的模块箱结构，将电源模块的核心电气元件完全封闭于箱体内部，实现了高等级的防尘防水性能，能够有效隔绝外部环境中的粉尘、湿气和腐蚀性气体，解决了传统风冷散热结构因引入外部空气导致模块内部污染、绝缘下降和可靠性差的问题；同时，通过内置的液冷循环回路将内部热量高效传递至密封箱体外部，再通过内部的风冷循环将热量向水冷系统传递，既保证了内部电气环境的洁净，又实现了密封结构冷却的散热能力；

18、（3）本发明混合冷却式电源模块，本发明采用液冷和风冷相结合的双循环冷却系统，液冷循环负责将电气元件产生热量热传导快速导出，风冷循环提高电气元件的热量热对流传动至所述液冷循环系统，进一步提高电气元件冷却效率；两个冷却循环系统独立工作且互为补充，即便内部风冷系统发生故障，液冷循环仍可利用箱体内部自然对流散热，不会立即导致模块过热失效，提供了散热冗余，显著提升了系统的整体可靠性和安全性。