DE102015208968B4

DE102015208968B4 - Kälteplatte mit integrierten elektrischen Komponenten zu deren Kühlung

Info

Publication number: DE102015208968B4
Application number: DE102015208968.1A
Authority: DE
Inventors: Rutunj Rai; Venkat Yalamanchili; Parminder Brar; Michael Duco
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-05-16
Also published as: CN105101744A; CN105101744B; US20150334874A1; US9362040B2; DE102015208968A1

Abstract

Kälteplatte (10) zur Verwendung bei der Kühlung elektrischer Komponenten (12, 14, 16, 18, 26), wobei die Kälteplatte (10) umfasst: ein erstes Kälteplattenelement (20) mit einer Aussparung (30) und einem Sekundärabschnitt (32), wobei die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) ausgebildet ist, eine erste elektrische Komponente (18) aufzunehmen, und so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen die erste elektrische Komponente (18) umgibt, wenn diese in der Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der ersten elektrischen Komponente (18) in das erste Kälteplattenelement (20) zu gewährleisten; und ein zweites Kälteplattenelement (22) mit einer Aussparung (34) und einem Sekundärabschnitt (36), wobei die Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) ausgebildet ist, eine zweite elektrische Komponente (12, 14, 16) aufzunehmen, und so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen die zweite elektrische Komponente (12, 14, 16) umgibt, wenn diese in der Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der zweiten elektrischen Komponente (12, 14, 16) in das zweite Kälteplattenelement (22) bereitzustellen; wobei das erste Kälteplattenelement (20) und das zweite Kälteplattenelement (22) miteinander verbindbar sind, um dazwischen einen Verteiler (38) zur Aufnahme eines Fluids für die Verwendung bei der Kühlung der ersten und zweiten elektrischen Komponenten (12, 14, 16, 18) zu bilden, wobei der Sekundärabschnitt (32) des ersten Kälteplattenelements (20) im Wesentlichen gegenüber der Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) angeordnet ist und der Sekundärabschnitt (36) des zweiten Kälteplattenelements (22) im Wesentlichen gegenüber der Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) angeordnet sind, wenn das erste und das zweite Kälteplattenelement (20, 22) miteinander verbunden sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Kälteplatte für die Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV) oder einem Hybridelektrofahrzeug (HEV), wobei die Kälteplatte ausgebildet ist, elektrische Komponenten (bzw. Bauteile) aufzunehmen, um deren Kühlung zu ermöglichen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein vollständig oder teilweise durch einen Elektromotor angetriebenes Kraftfahrzeug wird gewöhnlich als ein elektrisches Fahrzeug (EV) oder ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) bezeichnet. Aus dem Stand der Technik ist wohlbekannt, dass solche Fahrzeuge eine Hochspannungs-(HV)-Batterie oder Batterien für die Stromversorgung der Elektromotoren enthalten.
Solche Elektrofahrzeuge dienen in der Regel der Aufladung von derartigen HV-Batterien mit einem Batterielademodul, das im Fahrzeug untergebracht ist. Das sich im Fahrzeug befindende Batterielademodul, das mit einer Leistungsfaktor-Korrektureinheit versehen ist, kommuniziert mit den HV-Batterien des Fahrzeugs und ist konfiguriert, die elektrische Wechselstromleistung von einem elektrischen Versorgungsstromnetz für die Speicherung durch die HV-Batterien des Fahrzeugs zu korrigieren. Derartige Elektrofahrzeuge umfassen auch einen Wechselrichter zum Wandeln einer Gleichstromspannung aus den Fahrzeugbatterien zu einer Wechselspannung für die Verwendung zum Betreiben des Elektromotors oder -motoren des Fahrzeugs. Darüber hinaus können solche Elektrofahrzeuge auch ein Hilfsleistungsmodul umfassen. Diese Geräte und Module können eine Anzahl von elektrischen Komponenten enthalten, die Transformatoren, Drosseln, Kondensatoren, Stromschienen, Transistoren und andere Komponenten umfassen können.
Diese elektrischen Bauteile erzeugen während des Betriebs Wärme. Die während des Betriebs erzeugte Wärme sollte abgeführt werden, damit die Komponenten, Geräte oder Module weiterhin wirksam betrieben werden können. Die während des Betriebs dieser Komponenten erzeugte Wärme kann unter Verwendung einer Kälteplatte, die als Teil des Geräts oder des Moduls vorgesehen ist, abgeführt werden.
Aufgrund der erzeugten Wärme, insbesondere infolge des Betriebs der elektrischen Komponenten wie Transformatoren, Drosseln oder anderen in solchen Elektrofahrzeugen verwendeten magnetischen Komponenten, besteht ein Bedarf für eine verbesserte Kälteplatte, die eine bessere Ableitung von in elektrischen Komponenten erzeugter Wärme gewährleistet als herkömmliche Kälteplatten, die derzeit verwendet werden. Eine solche Kälteplatte umfasst eine Aussparung (engl. pocket), die so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen eine solche elektrische Komponente umgibt, wenn diese in der Aussparung aufgenommen ist, um einen körperlichen Zusammenschluss bzw. einen eng anliegenden Einpassung der elektrischen Komponente in die Kälteplatte zur leichteren Abführung der durch den Betrieb der Komponente erzeugten Wärme zu bilden.
DE 10 2010 042 182 A1 offenbart eine Leistungselektronikanordnung mit mehrseitiger Induktorkühlung, umfassend ein Gehäuse, welches mindestens einen Hohlraum definiert und einen sich dadurch erstreckenden Fluiddurchgang aufweist.
US 2013/0235527 A1 offenbart ein Gehäuse für ein elektronisches System, wobei innerhalb des Gehäuses ein Fluidkanal zur Kühlung von elektronischen Komponenten des elektronischen Systems ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlplatte zur Verwendung bei der Kühlung elektrischer Komponenten zur Verfügung zu stellen, wobei sich die Kühlplatte insbesondere durch einen kompakten Aufbau sowie eine verbesserte Kühlleistung hinsichtlich der zu kühlenden elektrischen Komponenten auszeichnet. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kälteplatte gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 oder durch eine Kälteplatte gemäß dem unabhängigen Anspruch 9.
Verbesserte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche gegeben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer der hier beschriebenen Ausführungsformen wird eine Kälteplatte für die Verwendung bei der Kühlung elektrischer Komponenten bereitgestellt. Die Kälteplatte umfasst ein erstes Kälteplattenelement mit einer Aussparung, die ausgebildet ist, eine erste elektrische Komponente aufzunehmen, wobei die Aussparung des ersten Kälteplattenelements so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen die erste elektrische Komponente umgibt, wenn diese in der Aussparung des ersten Kälteplattenelements aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der ersten elektrischen Komponente in das erste Kälteplattenelement bereitzustellen. Die Kälteplatte umfasst ferner ein zweites Kälteplattenelement. Das erste Kälteplattenelement und das zweite Kälteplattenelement sind miteinander verbindbar, um dazwischen einen Verteiler zur Aufnahme eines Fluids für die Verwendung bei der Kühlung der elektrischen Komponente zu definieren.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform wird eine Kälteplatte zur Verwendung bei der Kühlung elektrischer Komponenten bereitgestellt. Die Kälteplatte umfasst ein erstes Kälteplattenelement mit einer Aussparung und einem Sekundärabschnitt, wobei die Aussparung des ersten Kälteplattenelements ausgebildet ist, eine erste elektrische Komponente aufzunehmen, und so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen die erste elektrische Komponente umgibt, wenn diese in der Aussparung des ersten Kälteplattenelements aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der ersten elektrischen Komponente in das erste Kälteplattenelement zu gewährleisten. Die Kälteplatte umfasst ferner ein zweites Kälteplattenelement mit einer Aussparung und einem Sekundärabschnitt, wobei die Aussparung des zweiten Kälteplattenelements ausgebildet ist, eine zweite elektrische Komponente aufzunehmen, und so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen die zweite elektrische Komponente umgibt, wenn diese in der Aussparung des zweiten Kälteplattenelements aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der zweiten elektrischen Komponente in das zweite Kälteplattenelement bereitzustellen.
Das erste Kälteplattenelement und das zweite Kälteplattenelement sind miteinander verbindbar, um dazwischen einen Verteiler zur Aufnahme eines Fluids für die Verwendung bei der Kühlung der ersten und zweiten elektrischen Komponenten zu bilden, wobei der Sekundärabschnitt des ersten Kälteplattenelements im Wesentlichen gegenüber der Aussparung des zweiten Kälteplattenelements angeordnet ist und der Sekundärabschnitt des zweiten Kälteplattenelements im Wesentlichen gegenüber der Aussparung des ersten Kälteplattenelements angeordnet sind, wenn das erste und das zweite Kälteplattenelement miteinander verbunden sind.
Gemäß einer weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform wird eine Kälteplatte zur Verwendung bei der Kühlung elektrischer Komponenten bereitgestellt. Die Kälteplatte umfasst ein erstes Kälteplattenelement mit einem im Wesentlichen ebenen Abschnitt und einer wenigstens teilweise zylindrischen Aussparung, die zur Aufnahme einer Vielzahl von ersten magnetischen Vorrichtungen ausgebildet ist und so bemessen ist, dass sie die ersten magnetischen Vorrichtungen im Wesentlichen umgibt, wenn diese in die Aussparung des ersten Kälteplattenelements aufgenommen sind, um eine eng anliegende Einpassung der ersten magnetischen Vorrichtungen in das erste Kälteplattenelement bereitzustellen. Die Kälteplatte umfasst ferner ein zweites Kälteplattenelement mit einem im Wesentlichen ebenen Abschnitt und einer Aussparung mit einer im Wesentlichen rechteckigen Prismenform, wobei die Aussparung des zweiten Kälteplattenelements zur Aufnahme einer Vielzahl von zweiten magnetischen Vorrichtungen ausgebildet ist und so bemessen ist, dass sie die zweiten magnetischen Vorrichtungen im Wesentlichen umgibt, wenn diese in die Aussparung des zweiten Kälteplattenelements aufgenommen sind, um eine eng anliegende Einpassung der zweiten magnetischen Vorrichtungen in das zweite Kälteplattenelement bereitzustellen.
Das erste Kälteplattenelement und das zweite Kälteplattenelement sind miteinander verbindbar, um dazwischen einen Verteiler zur Aufnahme eines Fluids für die Verwendung bei der Kühlung der ersten und zweiten magnetischen Vorrichtungen zu bilden, wobei der im Wesentlichen ebene Abschnitt des ersten Kälteplattenelements im Wesentlichen gegenüber der Aussparung des zweiten Kälteplattenelements angeordnet ist und der im Wesentliche ebene Abschnitt des zweiten Kälteplattenelements im Wesentlichen gegenüber der Aussparung des ersten Kälteplattenelements angeordnet ist, wenn das erste und das zweite Kälteplattenelement miteinander verbunden sind.
Eine detaillierte Beschreibung dieser und anderer Ausführungsformen einer Kälteplatte zur Verwendung bei der Kühlung elektrischer Bauteile werden im Nachfolgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kälteplatte zur Verwendung mit einem sich im Fahrzeug befindenden EV oder HEV Lademodul von einer Seite der Kälteplatte aus gesehen; und
2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Kälteplatte der 1 von der gegenüber liegenden Seite der Kälteplatte aus gesehen; und
3 zeigt eine Querschnittansicht der Kälteplatte der 2 entlang der darin dargestellten Linie 3-3; und
4 zeigt eine weitere Querschnittansicht der Kälteplatte der 2 entlang der darin dargestellten Linie 4-4; und
5 zeigt eine weitere Querschnittansicht der Kälteplatte der 2 entlang der darin dargestellten Linie 5-5; und
6 zeigt eine weitere Querschnittansicht der Kälteplatte der 2 entlang der darin dargestellten Linie 6-6; und
7 zeigt eine Querschnittansicht der Kälteplatte der 1 entlang der darin dargestellten Linie 7-7; und
8 zeigt eine weitere Querschnittansicht der Kälteplatte der 1 entlang der darin dargestellten Linie 8-8; und
9 zeigt eine weitere Querschnittansicht der Kälteplatte der 1 entlang der darin dargestellten Linie 9-9.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie gewünscht, werden detaillierte Ausführungsformen hierin offenbart. Es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind und verschiedene bzw. alternative Formen aufweisen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu. Die Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hierin offenbarte bestimmte strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern dienen dem Fachmann lediglich als erläuternde Grundlage.
Mit Bezug auf 1–9, werden die Ausführungsformen einer Kälteplatte zur Verwendung bei der Kühlung elektrischer Komponenten detailliert beschrieben. Zur Vereinfachung der Darstellung und zum leichteren Verständnis wurden hierin für gleiche Komponenten und Merkmale in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Wie vorstehend beschrieben, umfassen ein elektrisches Fahrzeug (EV) oder Hybridelektrofahrzeug (HEV) in der Regel ein Batterielademodul für die Aufladung von Hochspannungs-(HV)-Batterien im Fahrzeug. Das Batterielademodul im Fahrzeug, das eine Leistungsfaktor-Korrektureinheit enthalten kann, kommuniziert mit den HV-Batterien des Fahrzeugs und ist konfiguriert, die elektrische Wechselstromleistung von einem elektrischen Versorgungsstromnetz für die Speicherung durch die HV-Batterien des Fahrzeugs zu korrigieren. Derartige Elektrofahrzeuge umfassen auch einen Wechselrichter zum Wandeln einer Gleichstromspannung aus den Fahrzeugbatterien zu einer Wechselspannung für die Verwendung zum Betreiben des Elektromotors oder -motoren des Fahrzeugs. Darüber hinaus können solche Elektrofahrzeuge auch ein Hilfsleistungsmodul umfassen. Diese Geräte und Module können eine Anzahl von elektrischen Komponenten enthalten, die Transformatoren, Drosseln, Kondensatoren, Stromschienen, Transistoren und andere Komponenten umfassen können.
Diese elektrischen Bauteile erzeugen während des Betriebs Wärme. Die während des Betriebs erzeugte Wärme sollte abgeführt werden, damit die Komponenten, Geräte oder Module weiterhin wirksam betrieben werden können. Die während des Betriebs dieser Komponenten erzeugte Wärme kann unter Verwendung einer Kälteplatte, die als Teil des Geräts oder des Moduls vorgesehen ist, abgeführt werden.
Aufgrund der erzeugten Wärme, insbesondere infolge des Betriebs der elektrischen Komponenten wie Transformatoren, Drosseln oder anderen in solchen Elektrofahrzeugen verwendeten magnetischen Komponenten, besteht ein Bedarf für eine verbesserte Kälteplatte, die eine bessere Ableitung von in elektrischen Komponenten erzeugter Wärme gewährleistet als herkömmliche Kälteplatten, die derzeit verwendet werden. Eine solche Kälteplatte umfasst eine Aussparung, die so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen eine solche elektrische Komponente umgibt, wenn diese in der Aussparung aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der elektrischen Komponente in die Kälteplatte zur leichteren Abführung der durch den Betrieb der Komponente erzeugten Wärme zu bilden.
Bezugnehmend auf 1 und 2, sind perspektivische Ansichten einer Kälteplatte 10 dargestellt. Die Kälteplatte 10 ist für die Verwendung bei der Kühlung elektrischer Komponenten zur Verwendung in einem sich im Fahrzeug befindenden Batterielademodul oder anderen Vorrichtungen oder Modulen in einem Elektrofahrzeug (EV) oder Hybridelektrofahrzeug (HEV) ausgebildet. Derartige elektrische Komponenten, die jede Art von elektronischen, elektrischen oder magnetischen Bauteilen oder Vorrichtungen umfassen können, können einen Haupttransformator 12, eine Filterdrossel 14, eine Schwingdrossel 16 und Leistungsfaktor-Korrekturdrosseln (PFC) 18 enthalten. Wie in 1 und 2 zu sehen ist, kann die Kälteplatte 10 ein erstes Kälteplattenelement 20 und ein zweites Kälteplattenelement 22 umfassen. Das erste und das zweite Kälteplattenelement 20, 22 sind miteinander verbindbar, um die Kälteplatte 10 zu bilden. Dafür können das erste und das zweite Kälteplattenelement 20, 22 jeweils Befestigungselemente 24 umfassen, die mit darin ausgebildeten Löchern zur Verwendung mit Befestigungsmitteln (nicht gezeigt) versehen sind, um das erste und das zweite Kälteplattenelement 20, 22 miteinander zu verbinden.
Das erste und das zweite Kälteplattenelement 20, 22 können auch derart ausgebildet sein, dass sie für die Befestigung an einer oder mehreren Leiterplatten (PCB) 26 mit weiteren elektrischen Komponenten (siehe 3–9) geeignet sind. In dieser Hinsicht können das erste und das zweite Kälteplattenelement 20, 22 noch weiter ausgebildet sein, dass sie an ein oder mehrere elektrische Verbindergehäuse 62 befestigbar sind, und sie können Befestigungselemente 64 mit darin ausgebildeten Löchern zur Verwendung mit Befestigungsmitteln (nicht gezeigt) umfassen, um die Verbindergehäuse 62 an das erste und/oder zweite Kälteplattenelement 20, 22 (siehe 8 und 9) anzubringen. Die Befestigungselemente 64 können ferner mit einer Öffnung darin ausgebildet sein, damit ein elektrischer Leiter (nicht dargestellt) durch Wände des ersten und/oder zweiten Kälteplattenelements 20, 22 führen kann, um eine elektrische Verbindungen mit der Leiterplatten 26 und/oder den elektrischen Bauteile 12, 14, 16, 18 oder anderen elektrischen Komponenten herzustellen. Dafür sind die PCBs 26 für eine bessere Darstellung anderer Komponenten und/oder Elemente darin in den 3–5, 8 und 9 transparent dargestellt. Das erste und das zweite Kälteplattenelement 20, 22 können ferner für die Befestigung an einer oder mehreren Abdeckungen 66 ausgebildet sein und können Befestigungselemente 28 mit darin ausgebildeten Löchern zur Verbindung mit Befestigungsmitteln (nicht gezeigt) umfassen, um die Abdeckungen 66 an das erste und/oder zweite Kälteplattenelement 20, 22 anzubringen (siehe 6 und 7).
Die 3–6 zeigen Querschnittansichten der Kälteplatte 10 der 2, wobei die 3, 4, 5 und 6 jeweils Querschnittansichten entlang der Linien 3-3, 4-4, 5-5 und 6-6 in 2 darstellen. In ähnlicher Weise zeigen 7–9 Querschnittansichten der Kälteplatte 10 der 1, wobei die 7, 8 und 9 jeweils Querschnittansichten entlang der Linien 7-7, 8-8 und 9-9 in 1 darstellen.
Unter Bezugnahme auf 3–9 und mit weiterem Bezug auf die 1 und 2 ist eine Kälteplatte 10 für die Verwendung bei der Kühlung elektrischer Komponenten 12, 14, 16, 18, 26 und/oder anderer elektrischer Komponenten dargestellt. Die Kälteplatte 10 umfasst ein erstes und ein zweites Kälteplattenelement 20, 22. Das erste Kälteplattenelement 20 kann eine Aussparung 30 und einen Sekundärabschnitt 32, der im Wesentlichen eben sein kann, umfassen. Die Aussparung 30 des ersten Kälteplattenelements 20 kann konfiguriert sein, um eine erste elektrische Komponente 18 aufzunehmen und kann so bemessen sein, dass sie die erste elektrische Komponente 18 im Wesentlichen umgibt, wenn diese in die Aussparung 30 des ersten Kälteplattenelements 20 aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der ersten elektrischen Komponente 18 in das erste Kälteplattenelement 20 bereitzustellen.
Der zweite Kälteplattenelement 22 kann in ähnlicher Weise eine Aussparung 34 und einen Sekundärabschnitt 36, der im Wesentlichen eben sein kann, umfassen. Die Aussparung 34 des zweiten Kälteplattenelements 22 kann konfiguriert sein, um eine zweite elektrische Komponente 12, 14, 16 aufzunehmen und kann so bemessen sein, dass sie die zweite elektrische Komponente 12, 14, 16 im Wesentlichen umgibt, wenn diese in die Aussparung 34 des zweiten Kälteplattenelement 22 aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der zweiten elektrischen Komponente 12, 14, 16 in das zweite Kälteplattenelement 22 bereitzustellen.
Das erste Kälteplattenelement 20 und das zweite Kälteplattenelement 22 sind miteinander verbindbar, um eine Kammer oder einen Verteiler 38 dazwischen zur Aufnahme eines Fluids (nicht gezeigt) zur Verwendung bei der Kühlung der ersten und zweiten elektrischen Komponenten 12, 14, 16, 18 zu bilden. Eine oder beide der ersten und der zweiten Kälteplattenelemente 20, 22 können zudem eine Vielzahl von Rippen 40 umfassen, die sich in den Verteiler 38 erstrecken, um eines oder beide der ersten und der zweiten Kälteplattenelemente 20, 22 mit einer größeren Oberflächenberührungsfläche für die Fluidströmung auszubilden, um eine noch bessere Kühlung der elektrischen Komponenten 12, 14, 16, 18 zu erzielen. Dafür können das erste und das zweite Kälteplattenelement 20, 22 ein beliebiges, aus dem Stand der Technik bekanntes Material, wie beispielsweise ein Metall, umfassen, um eine solche Kühlung zu ermöglichen. In ähnlicher Weise kann das durch den Verteiler 38 zirkulierende Fluid ein beliebiges, aus dem Stand der Technik bekanntes Material, wie beispielsweise Wasser, umfassen, um eine solche Kühlung zu ermöglichen. Dafür können das erste und/oder das zweite Kälteplattenelement 20, 22 einen Fluideinlass 68 und einen Fluidauslass 70 für die Zirkulation eines Fluids durch den Verteiler 38 umfassen, um die Kühlung der elektrischen Komponenten 12, 14, 16, 18, 26 oder anderer elektrischer Komponenten zu erleichtern.
Insbesondere bezugnehmend auf 3, 5 und 6, ist der Sekundärabschnitt 32 des ersten Kälteplattenelements 20 im Wesentlichen gegenüber der Aussparung 34 des zweiten Kälteplattenelement 22 anordenbar, wenn das erste und das zweite Kälteplattenelemente 20, 22 miteinander verbunden sind. Auch der Sekundärabschnitt 36 des zweiten Kälteplattenelements 22 ist im Wesentlichen gegenüber der Aussparung 30 des ersten Kälteplattenelements 20 anordenbar, wenn das erste und das zweite Kälteplattenelemente 20, 22 miteinander verbunden sind. Dadurch wird ein Stufenabschnitt im Verteiler 38 zwischen dem ersten und dem zweiten Kälteplattenelement 20, 22 ausgebildet (siehe gestrichelte Linie in 5). Auf diese Weise werden größere elektrische Komponenten 18, die an dem ersten Kälteplattenelement 20 (in der Aussparung 30) an einer Seite der Kälteplatte 10 angebracht sind, mit kürzeren elektrischen Komponenten, wie den Komponenten 41, an dem zweiten Kälteplattenelement 22 auf der anderen Seite der Kälteplatte 10 ausgerichtet, wenn das erste und das zweite Kälteplattenelement miteinander verbunden werden. In ähnlicher Weise werden größere elektrische Komponenten 12, 14, die auf dem zweiten Kälteplattenelement 22 (in der Aussparung 34) an einer Seite der Kälteplatte 10 angebracht sind, mit kürzeren Komponenten auf dem ersten Kälteplattenelement 20 auf der anderen Seite der Kälteplatte 10 ausgerichtet, wenn das erste und das zweite Kälteplattenelement miteinander verbunden werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 3–9, und mit weiterem Bezug auf die 1 und 2 ist die Aussparung 30 des ersten Kälteplattenelements 20 mit einer Tiefe ausgebildet, die im Wesentlichen gleich einer Höhe der ersten elektrischen Komponente 18 ist. In ähnlicher Weise ist die Aussparung 34 des zweiten Kälteplattenelements 22 mit einer Tiefe ausgebildet, die im Wesentlichen gleich einer Höhe der zweiten elektrischen Komponenten 12, 14, 16 ist.
Die Aussparung 30 des ersten Kälteplattenelements 20 kann einen Boden 42 und eine oder mehrere Wände 44, die sich vom Boden 42 der Aussparung 30 der ersten Kälteplatte 20 erstecken, umfassen. Eine Wand 44 kann eine Säule 46 zur Aufnahme durch eine Öffnung in der ersten elektrischen Komponente 18 (beispielsweise die Öffnung im Kern der Drossel 18) umfassen, um die erste elektrische Komponente 18 in der Aussparung 30 mit dem ersten Kälteplattenelement 20 auszurichten. Die Aussparung 34 des zweiten Kälteplattenelements 22 kann einen Boden 48 und eine oder mehrere Wände 50, die sich vom Boden 48 der Aussparung 34 des zweiten Kälteplattenelements 22 erstrecken, umfassen.
Die Aussparung 30 des ersten Kälteplattenelements 20 und/oder die Aussparung 34 des zweiten Kälteplattenelements 22 kann ferner ausgebildet sein, um in Räumen oder Spalten 52 zwischen den Komponenten 12, 14, 16, 18 und den Aussparungen 30, 34 ein Material aufzunehmen, so dass das Material im Wesentlichen die elektrischen Komponenten 12, 14, 16, 18 umgibt, wenn diese in den Aussparungen 30, 34 des ersten und des zweiten Kälteplattenelemente 20, 22 aufgenommen sind. Diesbezüglich kann ein solches Material eine Wärmeübertragung, eine elektrische Isolierung und/oder eine mechanische Stütze für die elektrischen Komponenten 12, 14, 16, 18 gewährleisten. Das in den Räumen oder Spalten 52 aufgenommene Material kann jedes für solche Zwecke bekannte Material aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise eine Vergussmasse, umfassen. Die Materialien und/oder die anderen hierin beschriebenen Elemente (beispielsweise die Aussparungen 30, 34; Säule 46; Wände 44, 50) ermöglichen den Einbau der elektrischen Komponenten 12, 14, 16, 18 in die Kälteplattenelemente 20, 22 und deren Befestigung daran, ohne die Verwendung von separaten Gehäusen und/oder Verbindungselementen, wodurch die mit der Kälteplatte 10 verbundenen Kosten verringert sowie die Kühlung dieser elektrischen Komponenten 12, 14, 16, 18 verbessert wird.
Wie in den 1–7 zu sehen ist, können das erste und das zweite Kälteplattenelement 20, 22 jeweils eine oder mehrere Aussparungen 30, 34 umfassen. Dafür kann eine Aussparung 30 des ersten Kälteplattenelements 20 wenigstens teilweise zylindrisch oder im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein. Eine Aussparung 34 des zweiten Kälteplattenelements 22 kann die Form eines im Wesentlichen rechteckigen Prismas aufweisen. Während eine wenigstens teilweise oder im Wesentlichen zylindrische Form für die Aussparung 30 und eine im Wesentlichen rechteckige Prismenform für die Aussparung 34 gezeigt und beschrieben sind, sollte beachtet werden, dass die Aussparungen 30, 34 eine beliebige bekannte Form aufweisen können. Dafür sind, wie zuvor beschrieben, die Aussparungen 30, 34 so bemessen, dass sie im Wesentlichen die elektrischen Komponenten 12, 14, 16, 18 umgeben, wenn diese in den Aussparungen 30, 34 des ersten und des zweiten Kälteplattenelements 20, 22 aufgenommen sind, um eine eng anliegende Einpassung der elektrischen Komponenten 12, 14, 16, 18 in das erste und das zweite Kälteplattenelement 20, 22 bereitzustellen.
Unter besonderer Bezugnahme auf die 3, 6 und 7 kann die Kälteplatte 10 ferner eine oder mehrere Ausrichtungsvorrichtungen 54 umfassen, die jeweils ein Befestigungselement 56 aufweisen. Das erste und/oder das zweite Kälteplattenelement 20, 22 kann ferner ein oder mehrere Befestigungselemente 58 umfassen, die jeweils ausgebildet sind, um mit einem Befestigungselement 56 einer Ausrichtungsvorrichtung 54 zusammenzuwirken. Dafür können die Befestigungselemente 56, 58 ergänzende Löcher/Schlitze und Säulen/Laschen aufweisen, die in der Vorrichtung 54 und dem ersten und/oder dem zweiten Kälteplattenelement 20, 22 vorgesehen sind. Auf diese Weise richtet bei der Befestigung des ersten und/oder des zweiten Kälteplattenelements 20, 22, eine Ausrichtungsvorrichtung 54 wenigstens eine der elektrischen Komponenten 12, 14, 16, 18 in einer Aussparung 30, 34 des ersten und/oder des zweiten Kälteplattenelements 20, 22 aus, wenn eine elektrische Komponente 12, 14, 16, 18 in der Aussparung 30, 34 des ersten und/oder des zweiten Kälteplattenelements 20, 22 aufgenommen wird. Eine Ausrichtungsvorrichtung 54 kann eine Verlängerung 60 aufweisen, die sich in die Aussparung 30 des ersten Kälteplattenelements 20 in den Raum oder den Spalt 52 zwischen der elektrischen Komponente 18 und der Aussparung 30 erstrecken kann, um dadurch das Ausrichten der elektrischen Komponente 18 in der Aussparung 30 des ersten Kälteplattenelements zu erleichtern. Die Ausrichtungsvorrichtung 54 kann jedes bekannte elektrisch isolierende Material, wie beispielsweise ein Kunststoffmaterial, umfassen.
Wie aus dem Vorstehenden leicht ersichtlich ist, wurden Ausführungsformen einer Kälteplatte zur Verwendung bei der Kühlung elektrischer Bauteile beschrieben. Solche Ausführungsformen umfassen eine Kälteplatte mit einer Aussparung, die so bemessen ist, dass sie eine solche elektrische Komponente im Wesentlichen umgibt, wenn diese in der Aussparung aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der elektrischen Komponente in der Kälteplatte zur leichteren Abführung der durch den Betrieb der Komponente erzeugten Wärme bereitzustellen.

Claims

Kälteplatte (10) zur Verwendung bei der Kühlung elektrischer Komponenten (12, 14, 16, 18, 26), wobei die Kälteplatte (10) umfasst: ein erstes Kälteplattenelement (20) mit einer Aussparung (30) und einem Sekundärabschnitt (32), wobei die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) ausgebildet ist, eine erste elektrische Komponente (18) aufzunehmen, und so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen die erste elektrische Komponente (18) umgibt, wenn diese in der Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der ersten elektrischen Komponente (18) in das erste Kälteplattenelement (20) zu gewährleisten; und ein zweites Kälteplattenelement (22) mit einer Aussparung (34) und einem Sekundärabschnitt (36), wobei die Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) ausgebildet ist, eine zweite elektrische Komponente (12, 14, 16) aufzunehmen, und so bemessen ist, dass sie im Wesentlichen die zweite elektrische Komponente (12, 14, 16) umgibt, wenn diese in der Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der zweiten elektrischen Komponente (12, 14, 16) in das zweite Kälteplattenelement (22) bereitzustellen; wobei das erste Kälteplattenelement (20) und das zweite Kälteplattenelement (22) miteinander verbindbar sind, um dazwischen einen Verteiler (38) zur Aufnahme eines Fluids für die Verwendung bei der Kühlung der ersten und zweiten elektrischen Komponenten (12, 14, 16, 18) zu bilden, wobei der Sekundärabschnitt (32) des ersten Kälteplattenelements (20) im Wesentlichen gegenüber der Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) angeordnet ist und der Sekundärabschnitt (36) des zweiten Kälteplattenelements (22) im Wesentlichen gegenüber der Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) angeordnet sind, wenn das erste und das zweite Kälteplattenelement (20, 22) miteinander verbunden sind.
Kälteplatte nach Anspruch 1, wobei die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) eine Tiefe aufweist, die im Wesentlichen gleich einer Höhe der ersten elektrischen Komponente (18) ist und die Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) eine Tiefe aufweist, die im Wesentlichen gleich einer Höhe der zweiten elektrischen Komponente (12, 14, 16) ist.
Kälteplatte nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) einen Boden (42) und eine Wand (44), die sich vom Boden (42) der Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) erstreckt, umfasst, wobei die Wand (44) eine Säule (46) bildet, um durch eine Öffnung, die in der ersten elektrischen Komponente (18) gebildet ist, aufgenommen zu werden, um die erste elektrische Komponente (18) in der Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) auszurichten.
Kälteplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) einen Boden (48) und eine Wand (50), die sich vom Boden (48) der Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) erstreckt, aufweist.
Kälteplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) ferner ausgebildet ist, ein Material aufzunehmen, sodass das Material die erste elektrische Komponente (18) im Wesentlichen umgibt, wenn diese in die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) aufgenommen ist.
Kälteplatte nach Anspruch 5, wobei das Material eine Wärmeübertragung, eine elektrische Isolierung und eine mechanische Stütze für die erste elektrische Komponente (18) gewährleistet.
Kälteplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste elektrische Komponente (18) eine magnetische Vorrichtung umfasst.
Die Kälteplatte nach Anspruch 7, wobei die magnetische Vorrichtung einen Transformator oder eine Induktionsspule umfasst.
Kälteplatte (10) zur Verwendung bei der Kühlung elektrischer Komponenten (12, 14, 16, 18, 26), wobei die Kälteplatte (10) umfasst: ein erstes Kälteplattenelement (20) mit einem im Wesentlichen ebenen Abschnitt und einer wenigstens teilweise zylindrischen Aussparung (30), die zur Aufnahme einer Vielzahl von ersten magnetischen Vorrichtungen ausgebildet ist und so bemessen ist, dass sie die ersten magnetischen Vorrichtungen im Wesentlichen umgibt, wenn diese in die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) aufgenommen sind, um eine eng anliegende Einpassung der ersten magnetischen Vorrichtungen in das erste Kälteplattenelement (20) bereitzustellen; und ein zweites Kälteplattenelement (22) mit einem im Wesentlichen ebenen Abschnitt und einer Aussparung (34) mit einer im Wesentlichen rechteckigen Prismenform, wobei die Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) zur Aufnahme einer Vielzahl von zweiten magnetischen Vorrichtungen ausgebildet ist und so bemessen ist, dass sie die zweiten magnetischen Vorrichtungen im Wesentlichen umgibt, wenn diese in die Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) aufgenommen ist, um eine eng anliegende Einpassung der zweiten magnetischen Vorrichtungen in das zweite Kälteplattenelement (22) bereitzustellen; wobei das erste Kälteplattenelement (20) und das zweite Kälteplattenelement (22) miteinander verbindbar sind, um dazwischen einen Verteiler (38) zur Aufnahme eines Fluids für die Verwendung bei der Kühlung der ersten und zweiten magnetischen Vorrichtungen zu bilden, wobei der im Wesentlichen ebene Abschnitt des ersten Kälteplattenelements (20) im Wesentlichen gegenüber der Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) angeordnet ist und der im Wesentliche ebene Abschnitt des zweiten Kälteplattenelements (22) im Wesentlichen gegenüber der Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) angeordnet ist, wenn das erste und das zweite Kälteplattenelement (20, 22) miteinander verbunden sind.
Kälteplatte nach Anspruch 9, wobei die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) so bemessen ist, dass sie die ersten magnetischen Vorrichtungen im Wesentlichen umgibt, wenn diese in die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelement (20) aufgenommen sind, um eine eng anliegende Einpassung der ersten magnetischen Vorrichtungen in dem ersten Kälteplattenelement (20) zu bilden, ohne die Bereitstellung mechanischer Verbindungselemente zum Verbinden der ersten magnetischen Vorrichtungen mit dem ersten Kälteplattenelement (20).
Kälteplatte nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) eine Tiefe aufweist, die im Wesentlichen gleich einer Höhe der ersten magnetischen Vorrichtungen ist, und die Aussparung (34) des zweiten Kälteplattenelements (22) eine Tiefe aufweist, die im Wesentlichen gleich einer Höhe der zweiten magnetischen Vorrichtungen ist.
Kälteplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 11, wobei die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) einen Boden (42) und eine Vielzahl von Wänden (44), die sich vom Boden (42) der Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) erstreckt, umfasst, wobei die Vielzahl von Wänden (44) eine Säule (46) bildet, um durch eine Öffnung, die in der ersten magnetischen Vorrichtung gebildet ist, aufgenommen zu werden, um die ersten magnetischen Vorrichtungen in der Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) auszurichten.
Kälteplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 12, wobei die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) ferner ausgebildet ist, ein Material aufzunehmen, sodass das Material die ersten magnetischen Vorrichtungen im Wesentlichen umgibt, wenn diese in die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) aufgenommen sind.
Kälteplatte nach Anspruch 13, wobei das Material eine Wärmeübertragung, eine elektrische Isolierung und eine mechanische Stütze für die ersten magnetischen Vorrichtungen gewährleistet.
Kälteplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 14, ferner umfassend eine Ausrichtungsvorrichtung (54) mit einem Befestigungselement (56), wobei das erste Kälteplattenelement (20) ferner ein Befestigungselement (58) aufweist, das ausgebildet ist, um mit dem Befestigungselement (56) der Ausrichtungsvorrichtung (54) zusammenzuwirken, so dass bei der Befestigung an das erste Kälteplattenelement (20) die Ausrichtungsvorrichtung (54) wenigstens eine der ersten magnetischen Vorrichtungen in die Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) ausrichtet, wenn die ersten magnetischen Vorrichtungen in der Aussparung (30) des ersten Kälteplattenelements (20) aufgenommen sind.