CN106559975A - 具有平坦共面串行方式的冷却剂流动路径的双侧热交换器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了具有平坦共面串行方式的冷却剂流动路径的双侧热交换器。流体冷却电子组件(10)包括电子部件的布置(16)，电子部件的布置(16)定义上侧(18)和与上侧(18)相对的下侧(20)。上室(24)热耦合至上侧(18)，且下室(30)热耦合至下侧(20)。上室(24)和下室(30)进一步配置为从下室(30)按串行方式引导流动冷却剂(14)至上室(24)内。上室(24)和下室(30)进一步配置为协同地定义岐管出口(42)和岐管进口(44)的岐管连接(40)。组件(10)还包括配件(46)，配件(46)配置为定义进口端口(48)和出口端口(50)。进口端口(48)和出口端口(50)被表征为被壁部分(54)相互隔离的相邻且并排的端口。

Description

具有平坦共面串行方式的冷却剂流动路径的双侧热交换器
发明技术领域
本公开总地涉及配置为提供平坦的共面的串行方式(series-wise)的冷却剂流动路径的流体冷却电子组件。
发明背景技术
已知高功率电子设备(例如固态功率开关)为了可靠的操作需要移除热量。在电动车辆应用中，环境温度可能需要循环的液体冷却剂以移除足够的热量来维持可靠性。汽车应用是高度价格敏感的，并且期望高封装密度，因此电子器件封装和冷却剂管理的配置是关键的。
发明概述
本文中所述的是适于在电动车辆中使用的平坦的共面的热交换器，该平坦的共面的热交换器提供有双侧串行方式的流体冷却剂以移除来自于电气部件两侧的热量。
根据一个实施例，提供了用于高功率电子器件的流体冷却电子组件。该组件包括电子部件的布置，电子部件的布置定义布置的上侧和与上侧相对的布置的下侧。上室热耦合至上侧。上室配置为从上进口引导流动冷却剂至上出口以移除来自上侧的热量。下室热耦合至下侧。下室配置为从下进口引导流动冷却剂至下出口以移除来自下侧的热量。上室和下室进一步配置为协同地定义流通地将下出口耦合至上进口的转移路径，使得流动冷却剂从下室按串行方式流动至上室内。上室和下室进一步配置为协同地定义用于将该组件耦合至冷却剂岐管的岐管出口和岐管进口的岐管连接，使得流动冷却剂流动穿过该组件。该组件还包括配件，该配件配置为定义从岐管出口引导流动冷却剂至下进口的组件的进口端口和从上出口引导流动冷却剂至岐管进口的出口端口。进口端口和出口端口被表征为被壁部分相互隔离的相邻且并排的端口。
在阅读优选实施例的下列详细描述后，进一步的特征和优势将更清楚地表现，这些优选实施例仅作为非限定性的示例且参考附图而给出。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式来描述本发明，在附图中：
图1是根据一个实施例的流体冷却电子器件组件；
图2是根据一个实施例的图1的组件的截面图；
图3是根据一个实施例的图1的组件的分解图；
图4是在根据一个实施例的图1的组件中使用的配件；以及
图5是根据一个实施例的具有替代配件的替代流体冷却电子器件组件。
具体实施方式
图1和2示出了流体冷却电子器件组件(下文称为组件10)的非限定性的示例。通常，组件10对冷却高功率电子器件特别有用，例如用于控制从电池组(未示出)到用于推进电动车辆(未示出)的电机的电能的流动的反相器。组件10流通地耦合至冷却剂岐管12以使流动冷却剂14能够被有效地引导穿过组件10，其中的细节将在之后说明。
图3进一步示出了组件10的细节，组件10包括电子部件的布置16，电子部件的布置16定义布置16的上侧18以及相对于上侧18的布置16的下侧20。即，形成布置16的电子部件被配置因此热量可以被从电子部件的两个相对侧移除。可构想的是，到电子部件的电连接可以在定义上侧18和/或下侧20的电子部件的表面上形成，且其他电连接可以在电子部件的周边处由例如电接触22形成。
为了对电子部件提供双侧冷却，组件10包括热耦合至上侧18的上室24(即上散热器)，以及热耦合至下侧20的下室30(即下散热器)。上室24配置为从上进口26引导流动冷却剂14至上出口28以移除来自上侧18的热量。相似地，下室30配置为从下进口32引导流动冷却剂至下出口34以移除来自下侧20的热量。上室24和下室30可由聚合物形成，或可由被冲压、形成以及摩擦焊接以形成相应的室的金属片形成。
如本文中所使用的，相关术语例如“上”和“下”的使用，以及特定特征如“进口”和“出口”的指示，仅用于简化组件10的说明的目的，且不应当解释为任何具体限制。例如，可构想的是，流动冷却剂14的方向可以被反转，使得流动冷却剂在穿过下室30之前穿过上室24，这可能导致交换术语“进口”和“出口”的每个实例。
上室24和下室30有利地配置为协同地定义流通地将下出口34耦合至上进口26的转移路径36，使得流动冷却剂14从下室30按串行方式流动至上室24内。如本文中所使用的，术语“按串行方式”是指流动穿过下室30的流动冷却剂14的相同的采样最终将流动穿过上室24，且流动穿过下室30的流动冷却剂14的体积流量等于流动穿过上室24的流动冷却剂14的体积流量。要注意的是，下室30中的流动冷却剂14流动的方向通常被表征为与上室24中的流动冷却剂14平行但相反的方向。该组件可包括配置为密封转移路径36的转移密封38。转移密封38可由例如硅-橡胶混合物形成。
上室24和下室30进一步有利地配置为协同地定义用于将组件10耦合至冷却剂岐管12的岐管出口42和岐管进口44的岐管连接40，使得流动冷却剂14流动穿过组件10。组件10，或更具体地，岐管连接40，包括配件46，而且可包括由与用于形成转移密封38相同的材料形成的配件密封52。
图4示出了配件46的一个实施例的一些非限制性的细节。配件46通常配置为定义从岐管出口42引导流动冷却剂14至下进口32的组件10的进口端口48和从上出口28引导流动冷却剂14至岐管进口44的出口端口50。进口端口48和出口端口50被表征为被壁部分54相互隔离的相邻且并排的端口。即，进口端口48中的流动冷却剂14在出口端口50中的流动冷却剂14的旁边。更具体地，进口端口48和出口端口50不具有共轴关系。曾经构想过共轴设计，其中歧管的进口和出口由中心圆形开口组成并被环状物包围。中心开口允许流体绕开底部散热器并且直接流至顶部散热器。然而，这些共轴开口导致了不期望的封装高度。关于共轴设计的高度与期望流体在两个不同平面上流动相结合的问题被本申请中所述的岐管连接的并排配置解决了。
如图4所示的配件46的实施例中，配件46进一步配置为定义延伸部分56，延伸部分56进一步定义在上室24和冷却剂岐管12之间的穿过下室30的一部分的出口端口50。
图5示出了不包括延伸部分56的配件46的替代实施例。在此示例中，下室30进一步配置为定义通孔部分58。尽管没有具体示出通孔部分58，应当理解具有与延伸部分56相似且与图5示出的配件46的平坦实施例协作的形状，以定义与在上室24和冷却剂岐管12之间的穿过下室30的主体的出口端口50相似的路径。
因此，提供了用于高功率电子器件(组件10)的流体冷却电子器件组件。通过使用平坦的共面的喷口配件解决了共轴设计的问题。新设计的特点是具有在并排的配置中的两个开口或端口的新颖的平坦的界面，其中一个开口或端口绕开下室30。这两个开口被隔离以允许密封或衬垫以及搅拌摩擦焊接路径被置于两个开口之间，由此消除对高喷口和复杂的冷却剂岐管的需求。该设计在简单的低外形的配件中优美地隔离了进口和出口的流体。共面设计与共轴设计的区别在于所有开口在一个平面上且进口和出口端口不是同轴的。这些改变的优点在于低外形的配件以及简单的进口和出口设计。
尽管已针对其优选实施例对本发明进行了描述，然而本发明不旨在如此限制，而是仅受所附权利要求书中给出的范围限制。

Claims (3)

1.一种用于高功率电子器件的流体冷却电子器件组件(10)，所述组件(10)包括：
电子部件的布置(16)，定义所述布置(16)的上侧(18)和与所述上侧(18)相对的所述布置(16)的下侧(20)；
上室(24)，热耦合至所述上侧(18)，所述上室(24)配置为从上进口(26)引导流动冷却剂(14)至上出口(28)以移除来自所述上侧(18)的热量；
下室(30)，热耦合至所述下侧(20)，所述下室(30)配置为从下进口(32)引导流动冷却剂(14)至下出口(34)以移除来自所述下侧(20)的热量，
其中所述上室(24)和所述下室(30)进一步配置为协同地定义流通地将所述下出口(34)耦合至所述上进口(26)的转移路径(36)，使得所述流动冷却剂(14)从所述下室(30)按串行方式流动至所述上室(24)内，
其中所述上室(24)和所述下室(30)进一步配置为协同地定义用于将所述组件(10)耦合至冷却剂岐管(12)的岐管出口(42)和岐管进口(44)的岐管连接(40)，使得所述流动冷却剂(14)流动穿过所述组件(10)；以及
配件(46)，配置为定义从所述岐管出口(42)引导所述流动冷却剂(14)至所述下进口(32)的所述组件(10)的进口端口(48)，以及从所述上出口(28)引导所述流动冷却剂(14)至所述岐管进口(44)的出口端口(50)，其中所述进口端口(48)和所述出口端口(50)被表征为被壁部分(54)相互隔离的相邻且并排的端口。
2.如权利要求1所述的组件(10)，其特征在于，所述配件(46)进一步配置为定义延伸部分(56)，所述延伸部分(56)定义在所述上室(24)和所述冷却剂岐管(12)之间的穿过所述下室(30)的所述出口端口(50)。
3.如权利要求1所述的组件(10)，其特征在于，所述下室(30)进一步配置为定义通孔部分(58)，所述通孔部分(58)定义在所述上室(24)和所述冷却剂岐管(12)之间的穿过所述下室(30)的所述出口端口(50)。
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