1.本发明涉及一种功率电子器件、尤其电变压器，其具有：至少一个功率模块；至少一个电容器；和用于对所述功率模块和/或所述电容器进行冷却的至少一个冷却设备，其中，所述冷却设备具有冷却体，所述冷却体具有用于液态的冷却介质的用来排出热量的至少一个冷却通道。
背景技术：
2.由现有技术已知，使用具有所谓的中间电路电容器的功率电子器件、如驱动变流器或变压器，所述中间电路电容器用于对电压进行平滑。通常对这些电容器进行浇注，以便保证电安全性、尤其以便遵守在法律上预先给定的空气间隙和电气间隙、并且以便在电容器的整个使用寿命的范围内首先相对于空气湿度来保证介质保护。在所述电容器及配属于该电容器的结构元件中流动的电流产生了损耗热量。由现有技术已知，将这种损耗热量受控制地导出给散热片，其方式为：例如借助于导热膏或导热胶将所述电容器组装在冷却板上。
技术实现要素：
3.具有权利要求1的特征的按本发明的功率电子器件突出之处在于，所述功率模块和电容器一起布置在同一冷却体处。所述功率模块在此尤其具有用于转换电能的多个功率半导体或半导体结构元件、尤其所谓的igbts（insulated-gate bipolar transistor（绝缘栅双极晶体管））的联接结构，该功率半导体或半导体结构元件布置在共同的壳体中或者至少布置作为结构单元。在转换过程中，所述功率模块也辐射出废热。通过所述功率模块和电容器的在冷却体处的按本发明的布置，因此提供了一种有利的可行方案，即：利用仅一个冷却设备来按需求地不仅对功率模块而且也对电容器进行冷却。优选所述电容器和功率模块与冷却设备一起集成到壳体中，使得它们一起形成有利的结构单元。因此，不仅有利地进一步改进了对所述电容器的冷却，同样也得到减轻了老化效应，例如所述电容器的组件、尤其母线或印刷电路板处的脱层或者导热胶的退化。也尤其有利地至少大为减少了对浇注物料的使用。通过对所述电容器和功率模块的得到改进的冷却，能够实现所述功率电子器件的更高的电功率、尤其配属于所述功率电子器件的电驱动装置的更高的持久功率。同样，作为保护措施借助于温度传感器对电容器进行温度监控有利地不是必需的，因为由于结构原因在所述电容器或功率电子器件的使用寿命的范围内观察保证了足够的冷却。
4.按照本发明的一种优选的改进方案规定，所述电容器是薄膜电容器、陶瓷电容器或聚合物多层电容器。这样的电容器类型能够特别有利地布置在冷却体处或者能够集成到所提出的结构单元中。
5.特别优选地规定，所述电容器布置在两个功率模块之间，并且分别在所述电容器与所述功率模块中的一个功率模块之间如此布置冷却通道，从而在所述电容器的两个彼此对置的侧部上分别布置冷却通道。通过所述冷却通道的分别在功率模块与电容器之间的这
样的布置产生了下述优点，即：保证了对所述组件的特别有效的冷却。就此而言保证了对所述电容器的两侧的冷却，其中，所述冷却体的或者冷却通道的在背离电容器的侧部上的相同区段分别对所述功率模块中的一个功率模块进行冷却。
6.按照本发明的一种优选的改进方案规定，所述电容器和所述功率模块彼此邻接地布置在平面中。通过电容器和功率模块的在平面中的彼此邻接的布置有利地保证了，能够实现所述冷却体的特别简单的几何形状上的构造。电容器和功率模块就此而言彼此并排地布置。电容器和功率模块尤其在其朝向冷却体的侧部处一起形成了连贯的、至少在很大程度上平坦的表面，使得它们能够特别简单地布置在所述冷却体处。所述冷却体中的冷却介质而后在电容器及功率模块的下方流动。如果存在多个电容器和/或功率模块，如前所述，那么优选这些构件中的至少两个构件、也就是所述电容器中的一个电容器和所述功率模块中的一个功率模块、所述电容器中的两个电容器或者所述功率模块中的两个功率模块则彼此邻接地布置在平面中。由此也产生了前面所提到的优点。
7.特别优选地规定，所述冷却通道具有配属于电容器的第一区段和在功能上和/或在几何形状上与第一区段有区别的配属于功率模块的第二区段。通过在所述冷却通道中设置不同的区段产生了下述优点，即：所述冷却设备的冷却功率以简单的方式与功率模块的和电容器的冷却需求相协调。功率模块和电容器尤其具有不同的热量生成和由此不同的冷却需求，使得有利地与此相对应地构成所述冷却通道的相关的区段。
8.在此，按照本发明的一种优选的改进方案规定，所述第一区段流动有利地构成，尤其具有保持相同的横截面。通过设置流动有利地构成的第一区段有利地保证了，所述冷却介质无阻碍地、尤其无涡流地贯穿流过所述第一区段。如果所述第一区段此外具有保持相同的横截面，那么所述冷却介质的流动速度和由此散热则有利地是恒定的或者至少不会被所述第一区段改变。
9.特别优选地规定，所述第二区段具有伸入到冷却通道中的、用于提高冷却通道的表面积的冷却肋或冷却销，所述冷却肋或冷却销构成肋结构或者销-肋-结构。通过在第二区段中设置冷却肋或冷却销产生了下述优点，即：由于所述冷却通道的由此提高的表面积，相较于所述第一区段提高了到所述冷却介质中的热传导并且由此提高了散热的能力。
10.按照本发明的一种优选的改进方案规定，所述电容器由至少两个组件构建而成，所述组件电连接并且彼此间隔开地布置在冷却体处。通过所述电容器的这样的多件式的构造实现了一种特别有利的可行方案，即：所述电容器的各个组件灵活地布置在冷却体处并且尤其也提高了冷却功率或散热。优选在所述组件之间或者所述组件处分别在所述冷却体处构造凸起，使得所述组件在冷却体处也分别抵靠在至少一个侧部处并且通过如此提高的抵靠面积有利地改进了热传导。特别优选的是，所述冷却通道也一直延伸到凸起里面，或者在所述凸起中设置了单独的、同样包含冷却介质的冷却通道，使得在总体上有利地提高了散热。作为替代方案，取代多件式的由多个组件构成的电容器而使用多个电容器，所述电容器在总和上具有相同的容量。
11.特别优选地在此规定，所述组件在所述冷却体中分别布置在与其外轮廓相对应的凹部中。通过所述组件在冷却体中的凹部中的布置产生了下述优点，即：组件中的每个组件也在其侧壁处至少部分地抵靠在冷却体处并且通过如此提高的抵靠面积进一步改进了热传导。此外产生下述优点，即：所述组件而后也形状锁合地保持在冷却体处。优选也为所述
一个功率模块或多个功率模块或者当使用多个电容器时设置相应的凹部。由此产生了相同的优点。
12.按照本发明的一种优选的改进方案规定，所述电容器与所述功率模块形成、尤其浇注成结构单元。通过设置由电容器和功率模块构成的结构单元实现了一种有利的可行方案，即：将电容器和功率模块一起布置在冷却体处或者进行更换。
13.特别优选地在此规定，在所述冷却体与所述由电容器和功率模块构成的结构单元之间布置有印刷电路板。通过在所述冷却体与所述结构单元之间设置印刷电路板提供了一种用来制造用于组件的预组装组的有利的可行方案。因此，电容器和功率模块在制造过程中能够布置或能够固定、能够浇注在所述印刷电路板上并且随后能够一起布置在所述冷却体处。作为替代方案，所述印刷电路板布置在电容器和功率模块的背离冷却体的侧部处。优选而后将所述电容器和功率模块布置、尤其浇注在冷却体中并且随后用印刷电路板来遮盖，从而产生对环境影响的有利的额外的保护。电容器和功率模块尤其连同功率电子器件的另外的组件、例如半导体结构元件进行浇注并且而后与这些组件形成结构单元。电容器和功率模块尤其制作为经表面组装的结构元件（surface-mounted device（表面贴装器件）, smd）或者制作为用于进行直插组装的结构元件（through hole technology（通孔技术）, tht），钎焊到印刷电路板处，借助于激光焊接或电阻焊来进行布置或者设有压入接触部。
14.按照本发明的一种优选的改进方案规定，所述电容器和/或功率模块浇注在冷却体中。通过电容器和/或功率模块在冷却体中的浇注实现了一种与所述冷却体的特别有利的、可靠的和牢固的连接。
附图说明
15.另外的优选的特征和特征组合从前面所作描述中以及从权利要求书中得出。下面借助于附图来对本发明进行详细解释。为此：图1到图5分别以横截面示出了有利的功率电子器件的不同的实施例。
具体实施方式
16.在图1到图5中分别示出了功率电子器件1的横截面。下面首先要描述附图中所示出的不同的实施例的共同点。同样类型的组件在此设有相同的附图标记。
17.所述功率电子器件1尤其构造为电变压器并且具有至少一个功率模块2、至少一个电容器3和用于对所述功率模块2和电容器3进行冷却的至少一个冷却设备4。
18.所述冷却设备4布置在电容器3和印刷电路板4的下方。所述冷却设备4具有冷却体5，该冷却体具有用于液态的冷却介质、尤其水或水-乙二醇-混合物的冷却通道6。所述功率模块2和电容器3一起布置在冷却体5处。
19.所述冷却通道6在此完全地不仅在功率模块2的下方而且也在电容器3的下方伸展。所述冷却通道6具有配属于电容器3的第一区段7和在功能上并且在几何形状上与第一区段7有区别的配属于功率模块2的第二区段8。优选所述冷却通道6具有拥有高度和深度的矩形的横截面并且尤其具有至少与功率模块2和/或电容器3的深度相当的深度。尤其如此设计所述冷却通道6的第一区段7的横截面，使得其能够在机械上容易地制造并且产生尽可
能小的压力降（少许涡流）。所述冷却通道6的在第二区段8中的高度的设计而后优选根据有待实现的冷却功率来进行或者如此进行，使得在冷却功率与压力降之间存在最佳的折衷。作为替代方案，所述冷却通道6具有圆的、尤其圆形的横截面。
20.所述第一区段7与所述第二区段8区别在于，所述第一区段7流动有利地构成，在此连续地具有相同的横截面，而所述第二区段8则具有伸入到冷却通道6中的、用于提高冷却通道6的表面积的冷却肋或冷却销9，所述冷却肋或冷却销构成肋结构或销-肋-结构。为了清楚起见，在附图中仅所述冷却肋或冷却销9中的各一个冷却肋或冷却销设有附图标记。
21.所述第一区段7沿流动方向处于第二区段8之前。因此，所述冷却介质首先通过电容器3下方的第一区段7来得到导引并且而后进一步通过功率模块2的下方的第二区段8来进行流动。作为替代方案，所述流动方向相反地伸展。无论如何，所述第一区段7为尽可能小的压力降而设计，也就是说不应该或者应该只很少地影响冷却介质的流动路径并且尤其允许冷却介质的尽可能少的涡流。由于所述冷却通道6的在第二区段8中提高的表面积而提高了到冷却介质中的热传导。作为结果，从所述功率模块2进行的散热相较于从所述电容器3进行的散热得到提高。
22.在此，所述冷却肋或冷却销9有规律地间隔开地布置在冷却通道6的第二区段8中，在功率模块2的整个长度的范围内延伸，并且从冷却通道6的朝向功率模块2的上侧一直伸展到冷却通道6的背离功率模块2的下侧、也就是说完全填满所述冷却通道。按照作为替代方案的未被示出的实施例，所述冷却肋或冷却销以无规律的间隔来布置，仅在功率模块2的长度的一部分的范围内延伸并且/或者仅部分地从冷却通道6的上侧或下侧的方向指向地伸入到冷却通道6里面。作为替代方案，尤其在相应地不同的几何形状上的构造方案中使用冷却肋和冷却销9的组合，以便例如更强烈地对功率模块2的特定的区域进行冷却。
23.在图1和图2的实施例中，所述电容器3和功率模块2在冷却体5中置入与其外轮廓相对应的凹部10中，使得其侧面也被所述冷却体5所包围。优选所述电容器3和功率模块2在此浇注在冷却体5中。
24.图2的实施例的特点在于，所述冷却体5具有所述凹部10中的多个凹部，其中，由多个单个组件所构建的电容器3集成到冷却体5中。在此，所述电容器3具有三个彼此间隔开地布置的组件。作为替代方案涉及三个分开的电容器3。
25.所述电容器3的组件中的每个组件或者电容器3中的每个电容器被由电绝缘的浇注物料11构成的薄层所包围。所述浇注物料11在此具有高的导热性，以便不会负面地或者尽可能少地负面地影响到冷却体处的热传递。
26.在各个组件或电容器3之间构造了由导热性好的材料构成的隔条，所述隔条在此构造为冷却体5的部件。这些隔条一直伸展到处于其上方的印刷电路板12，从而也有效地将热量从所述印刷电路板12排出。
27.所述印刷电路板12在此处于电容器3的和功率模块2的上侧处或者处于其背离冷却体5的侧部处并且构造用于在电容器3与功率模块2之间导引电流。在所述印刷电路板12的上方布置有功率电子器件的在此构成为经表面组装的组件的另外的构件13。
28.在所述印刷电路板12与所述冷却体5之间至少部分地布置了由热接口材料（tim）、例如导热膏或导热胶构成的层14，以便改进印刷电路板12与冷却体5之间的热传导。
29.所述功率模块2具有壳体15，在该壳体的内部布置有多个半导体结构元件16、例如
igbts。在图3的实施例中，所述电容器3集成到功率模块2的壳体15中并且与半导体结构元件16一起浇注。
30.与图1和图2的实施例不同，如此产生的结构单元不是布置在印刷电路板12的下方而是布置在印刷电路板12的上方，使得所述印刷电路板12布置在所提到的结构单元与所述冷却体5之间。因此，在将印刷电路板12组装在冷却体5处之前，就已经能够布置所述功率电子器件1的在图3中未被示出的同样有待冷却的另外的构件13，从而产生有利的预组装单元。
31.如果不需要对另外的构件13进行冷却，那么所述功率模块2——所述电容器3与半导体结构元件16一起浇注在该功率模块中——作为替代方案则直接布置在冷却体5处，如在图4的实施例中所示出的那样。
32.在图5中示出了所述功率电子器件1的另一横截面。这个实施例与前述的实施例区别尤其在于，现在设置了两个功率模块2并且所述电容器3以三明治结构方式的类型布置在这两个功率模块2之间。在电容器3与所述功率模块2中的一个功率模块之间分别布置所述冷却体5的具有冷却通道6的区域，从而在所述电容器3的两个彼此对置的侧部上分别布置冷却通道6。因此保证了特别有效的散热，因为热量借助于两个冷却通道6从所述电容器3排出。如在图1和图2的实施例中那样，所述电容器3和功率模块2在此浇注在冷却体5中。
33.围绕着冷却体5布置了印刷电路板装置17，在该印刷电路板装置处又布置了所述功率电子器件1的未被示出的另外的构件。这些构件如前述实施例中的印刷电路板12那样尤其构造用于，在电容器3与功率模块2之间导引电流。
34.同样在图5中能够看出所述功率电子器件1的、通过将功率模块2和电容器3直接布置在冷却设备4的冷却体5处而引起的紧凑的结构方式。所述功率电子器件1优选通过出于清楚性原因而未被示出的壳体来得到保护以防止环境影响，如前面所描述的那样。在图1到图4的实施例中也优选使用这样的壳体。该壳体在那里出于清楚性原因而同样未被示出。