FR2895845A1 - DEVICE AND METHOD FOR COOLING POWER ELECTRONICS OF AN ELECTRIC GENERATING / ENGINE COMBINATION. - Google Patents
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Abstract
Il s'agit d'assurer, notamment dans un véhicule automobile, le refroidissement d'une électronique de puissance d'une combinaison générateur/moteur électrique réalisée sous la forme d'un convertisseur électromagnétique de couple et/ou d'une transmission électromagnétique. Au moins un stator (1) avec son support (2) est prévu, et au moins un enroulement à court-circuit (3) peut être commuté par au moins un module de commutation semi-conducteur (5) agencé sur et/ou dans le stator (1), et au moins un élément refroidisseur (10) est prévu dans le stator (1) pour refroidir le module (5), cet élément comportant au moins un orifice d'admission et au moins un orifice d'évacuation, et pour la circulation d'un agent de refroidissement du module.This is to ensure, in particular in a motor vehicle, the cooling of a power electronics of a generator / electric motor combination in the form of an electromagnetic torque converter and / or an electromagnetic transmission. At least one stator (1) with its support (2) is provided, and at least one short-circuit winding (3) can be switched by at least one semiconductor switching module (5) arranged on and / or in the stator (1), and at least one cooling element (10) is provided in the stator (1) for cooling the module (5), this element comprising at least one intake orifice and at least one discharge orifice, and for the circulation of a cooling agent of the module.
Description
L'invention concerne un dispositif et un procédé de refroidissement d'uneThe invention relates to a device and a method for cooling a
électronique de puissance d'une combinaison générateur/moteur électrique, la combinaison générateur/moteur électrique étant réalisée sous la forme d'un convertisseur électromagnétique de couple et/ou d'une transmission électromagnétique, notamment dans un véhicule automobile, et comportant au moins un stator avec au moins un support de stator, et au moins un enroulement à court-circuit pouvant être commuté en cas de besoin au moyen d'au moins un module de commutation semi-conducteur agencé sur et/ou dans le stator , et au moins un élément refroidisseur séparé étant prévu sur et/ou dans le stator pour le refroidissement du module de commutation semi-conducteur. Des transmissions électromagnétiques ou convertisseurs de couple destinés à être utilisés dans un véhicule automobile sont déjà connus. C'est ainsi que la publication DE 4 408 719 Cl révèle par exemple une combinaison générateur/moteur électrique, qui peut être utilisée en tant que convertisseur électromagnétique de couple ou transmission électromagnétique dans une large gamme de régimes, par exemple dans un véhicule automobile à structure d'entraînement hybride. La combinaison générateur/moteur électrique comporte en l'occurrence un carter, dans lequel sont disposés le rotor et le stator, aussi bien du générateur que du moteur électrique, ainsi qu'un rotor de générateur cylindrique creux fixé sur un arbre d'entrée, et un rotor de moteur cylindrique creux fixé sur un arbre de sortie, les rotors étant axialement alignés, et des aimants permanents de polarité alternée répartis dans la direction périphérique étant prévus sur leur face intérieure. Il est en outre prévu un stator cylindrique creux axialement mobile, comportant au moins un enroulement à court-circuit qui est commuté en fonction de la position relative des aimants permanents des deux rotors. La polarité d'aimants permanents situés les uns en face des autres est déterminée à l'aide de capteurs de champ magnétique entre les aimants permanents, et la ligne de court-circuit est fermée ou ouverte en fonction des signaux des capteurs. Le sens de rotation de l'arbre de sortie peut ainsi être réglé, alors que le positionnement de l'enroulement à court-circuit sous les aimants permanents du rotor du moteur ou de celui du générateur définit la vitesse de rotation et le couple de sortie de l'arbre de sortie. La commutation de l'enroulement à court-circuit est en l'occurrence effectuée à l'aide d'éléments semi-conducteurs pouvant être commandés, par exemple au moyen de transistors bipolaires. En raison de la puissance nécessaire d'une telle électronique de commande et de puissance, un échauffement intervient en règle générale qui, dans le d'un refroidissement insuffisant, peut conduire à la détérioration et à la défaillance de l'électronique. La publication DE 19 945 368 Al révèle une machine magnéto-électrique pour un véhicule automobile, laquelle comporte une électronique agencée à l'intérieur d'un support de stator de la machine magnéto-électrique, des canaux d'eau de refroidissement étant de préférence prévus dans la paroi du support de stator. Des dissipateurs de chaleur sont en outre prévus, qui constituent la base pour l'électronique, et permettent par ailleurs le contact direct avec le support de stator. Leur forme extérieure correspond en l'occurrence à la surface de la paroi intérieure du support de stator, afin d'assurer un contact direct entre ces deux composants. Cet agencement permet d'assurer un refroidissement de l'électronique par l'intermédiaire de la paroi du support de stator. Les dissipateurs de chaleur servent en l'occurrence de plaques de conduction thermique, qui favorisent la dissipation de chaleur de l'électronique vers le support de stator de préférence refroidi par eau. Ce principe de refroidissement consistant à évacuer de la chaleur vers le support de stator par l'intermédiaire de plaques de conduction thermique, n'est cependant suffisant que pour une électronique de puissance relativement faible. Si des modules d'électronique de puissance d'une puissance électrique relativement élevée sont utilisés, un échauffement se produit lors de leur fonctionnement, de sorte que ce simple principe de dissipation de chaleur atteint ses limites. Les conséquences peuvent être un refroidissement insuffisant, suivi d'une détérioration et d'une défaillance de l'électronique. power electronics of a generator / electric motor combination, the generator / electric motor combination being made in the form of an electromagnetic torque converter and / or an electromagnetic transmission, in particular in a motor vehicle, and comprising at least one stator with at least one stator support, and at least one short-circuit winding which can be switched, if necessary, by means of at least one semiconductor switching module arranged on and / or in the stator, and at least one a separate cooler element being provided on and / or in the stator for cooling the semiconductor switching module. Electromagnetic transmissions or torque converters for use in a motor vehicle are already known. Thus, for example, the publication DE 4 408 719 C1 discloses a combination generator / electric motor, which can be used as an electromagnetic torque converter or electromagnetic transmission in a wide range of speeds, for example in a motor vehicle with hybrid drive structure. The combination generator / electric motor comprises in this case a housing, in which are arranged the rotor and the stator, both the generator and the electric motor, and a hollow cylindrical generator rotor fixed on an input shaft, and a hollow cylindrical motor rotor fixed on an output shaft, the rotors being axially aligned, and permanent magnets of alternating polarity distributed in the peripheral direction being provided on their inner face. There is further provided an axially movable hollow cylindrical stator, comprising at least one short-circuit winding which is switched according to the relative position of the permanent magnets of the two rotors. The polarity of permanent magnets located opposite each other is determined by means of magnetic field sensors between the permanent magnets, and the short-circuit line is closed or opened depending on the signals of the sensors. The direction of rotation of the output shaft can thus be adjusted, while the positioning of the short-circuit winding under the permanent magnets of the rotor of the motor or that of the generator defines the speed of rotation and the output torque. of the output shaft. The switching of the short-circuit winding is in this case carried out using semiconductor elements that can be controlled, for example by means of bipolar transistors. Due to the necessary power of such a control and power electronics, heating generally occurs which, in the case of insufficient cooling, can lead to deterioration and failure of the electronics. The publication DE 19 945 368 A1 discloses a magneto-electric machine for a motor vehicle, which comprises an electronics arranged inside a stator support of the magneto-electric machine, the cooling water channels being preferably provided in the wall of the stator support. In addition, heat sinks are provided, which constitute the basis for the electronics, and also permit direct contact with the stator support. Their outer shape corresponds in this case to the surface of the inner wall of the stator support, to ensure a direct contact between these two components. This arrangement makes it possible to ensure cooling of the electronics via the wall of the stator support. The heat sinks are in this case heat conduction plates, which promote the dissipation of heat from the electronics to the stator support preferably water-cooled. This cooling principle of evacuating heat to the stator support via thermal conduction plates, however, is only sufficient for a relatively low power electronics. If power electronics modules of relatively high electrical power are used, a warm-up occurs during their operation, so that this simple principle of heat dissipation reaches its limits. The consequences may be insufficient cooling, followed by deterioration and failure of the electronics.
Par ailleurs, la publication WO 03/095 922 A2 révèle une unité de refroidissement pour le refroidissement par liquide de semi-conducteurs de puissance, l'unité de refroidissement refroidissant des composants qui sont agencés sur la face supérieure d'au moins une plaque, et la face inférieure de l'au moins une plaque étant refroidie par un liquide qui est guidé le long de la plaque au moyen d'un élément de répartition, et une admission de liquide ainsi qu'une sortie de liquide de l'élément de répartition étant prévues perpendiculairement à la plaque. L'élément de répartition est subdivisé en cellules, chaque cellule comportant une admission de liquide et une sortie de liquide, qui sont de préférence prévues perpendiculairement à la plaque, le liquide ne traversant qu'une cellule, et l'élément de répartition comportant au moins deux cellules pour chaque plaque. Une telle unité de refroidissement est représentée sur les figures 7 à 9. Un refroidissement efficace de semi-conducteurs de puissance est possible à l'aide de telles unités de refroidissement dans lesquelles circule un liquide. Jusqu'à présent, le domaine d'utilisation de telles unités de refroidissement est cependant principalement limité à des convertisseurs de tension, ainsi qu'au carter de machines électriques, une intégration dans des composants mobiles, tels que par exemple des rotors et des stators, n'étant pas prévue en raison du circuit d'agent de refroidissement nécessaire pour l'alimentation des unités de refroidissement, et des difficultés constructives qui y sont liées en ce qui concerne l'alimentation externe en agents de refroidissement. Un autre élément refroidisseur destiné à être utilisé pour réduire la chaleur de composants électriques ou de circuits de commutation, est connu par la publication DE 19 710 783 C2. L'invention est par conséquent basée sur le problème technique consistant à proposer un dispositif amélioré et un procédé amélioré pour le refroidissement d'une électronique de puissance d'une combinaison générateur/moteur électrique, la combinaison générateur/moteur électrique étant réalisée sous la forme d'un convertisseur électromagnétique de couple et/ou d'une transmission électromagnétique. Furthermore, the publication WO 03/095 922 A2 discloses a cooling unit for liquid cooling of power semiconductors, the cooling unit cooling components which are arranged on the upper face of at least one plate, and the lower face of the at least one plate being cooled by a liquid which is guided along the plate by means of a distribution element, and a liquid inlet and a liquid outlet of the element of distribution being provided perpendicular to the plate. The distribution element is subdivided into cells, each cell comprising a liquid inlet and a liquid outlet, which are preferably provided perpendicular to the plate, the liquid passing through only one cell, and the distribution element comprising minus two cells for each plate. Such a cooling unit is shown in FIGS. 7 to 9. Efficient cooling of power semiconductors is possible using such cooling units in which a liquid circulates. Up to now, however, the field of use of such cooling units is mainly limited to voltage converters, as well as to the casing of electrical machines, integration into moving components, such as, for example, rotors and stators. , not intended because of the coolant circuit necessary for the supply of the cooling units, and the related construction difficulties with respect to the external supply of coolants. Another cooler element for use in reducing the heat of electrical components or switching circuits is known from DE 19 710 783 C2. The invention is therefore based on the technical problem of proposing an improved device and an improved method for cooling a power electronics of a generator / electric motor combination, the generator / electric motor combination being made in the form of an electromagnetic torque converter and / or an electromagnetic transmission.
Une solution du problème technique ainsi formulé est offerte selon la présente invention et sera décrite dans la suite. L'invention est en l'occurrence basée sur la constatation que le refroidissement d'une électronique de puissance d'une combinaison générateur/moteur électrique, dans laquelle l'électronique de puissance est agencée sur des parties mobiles, peut également être réalisé efficacement et de façon peu encombrante pour des modules de commutation semi-conducteurs de puissance relativement élevée dès lors que, malgré une amenée et une évacuation plus coûteuse de l'agent de refroidissement que cela implique, un élément refroidisseur séparé est utilisé pour le refroidissement de modules de commutation semi-conducteurs prévus dans ou sur le stator (mobile) qui, pour la formation d'un circuit de refroidissement de module, est traversé par un agent de refroidissement. Cela est obtenu selon l'invention par le fait qu'il est proposé un dispositif et un procédé de refroidissement d'une électronique de puissance d'une combinaison générateur/moteur électrique, la combinaison générateur/moteur électrique étant réalisée sous la forme d'un convertisseur électromagnétique de couple et/ou d'une transmission électromagnétique, notamment dans un véhicule automobile, et comportant au moins un stator avec au moins un support de stator, et au moins un enroulement à court- circuit, qui peut être commuté en cas de besoin au moyen d'au moins un module de commutation semi-conducteur agencé sur et/ou dans le stator, et au moins un élément refroidisseur séparé pour le refroidissement du module de commutation semi-conducteur étant prévu sur et/ou dans le stator, et l'au moins un élément refroidisseur séparé comportant au moins un orifice d'admission et au moins un orifice d'évacuation, et pouvant être traversé par un agent de refroidissement pour la formation d'un circuit de refroidissement de module. Malgré l'échauffement important intervenant pendant son fonctionnement, l'électronique de puissance, y compris le refroidissement prévu à cet effet, peut ainsi être disposée sur ou de préférence à l'intérieur du stator. Grâce à l'agencement compact, cela conduit à un gain de place considérable, et résout par ailleurs le problème d'une puissance de refroidissement aussi élevée que possible, notamment de machines électriques, telles que par exemple la combinaison générateur/moteur électrique décrite dans la publication DE 4 408 719 Cl, dans laquelle plusieurs rotors cylindriques creux effectuent des rotations autour d'un stator axialement mobile, qui n'ont pu être refroidis jusqu'à présent par l'intermédiaire du support de stator qu'au moyen de plaques de dissipation thermique. L'agencement selon l'invention permet par conséquent une puissance transmissible plus élevée de telles machines électriques. Dans un autre mode de réalisation avantageux, des canaux d'agent de refroidissement sont prévus dans la paroi du support de stator pour le refroidissement du stator, lesquels sont réalisés en tant que parties constitutives d'un circuit de refroidissement de stator. Outre le refroidissement de l'électronique de puissance au moyen d'un élément refroidisseur séparé, le stator peut également être refroidi indépendamment de l'élément refroidisseur, ce qui exerce à nouveau un effet de refroidissement supplémentaire sur l'électronique de puissance, et permet par conséquent d'utiliser des modules de commutation semi-conducteurs de puissance encore plus élevée. Dans un autre mode de réalisation avantageux, le circuit de refroidissement du stator et le circuit de refroidissement du module sont alimentés à partir de la même source d'agent de refroidissement. Etant donné qu'une source commune est prévue pour les deux circuits de refroidissement, la mise à disposition d'agent de refroidissement est simplifiée, et une utilisation plus économique des conditions de place est possible sur et dans la combinaison générateur/moteur électrique, notamment en ce qui concerne les conduites d'alimentation d'agent de refroidissement. Dans un autre mode de réalisation avantageux, l'agent de refroidissement circule en parallèle dans le circuit de refroidissement du stator et dans le circuit de refroidissement du module. Par rapport à une circulation en série, cela offre l'avantage d'éviter un gradient de température en ce qui concerne l'ordre chronologique de la circulation entre le circuit de refroidissement du stator et le circuit de refroidissement du module. Bien plus, les deux circuits peuvent être attaqués pratiquement à la même température de l'agent de refroidissement au niveau de l'admission respective des circuits. Cela favorise un processus de refroidissement contrôlé, et augmente son degré d'efficacité. Dans un autre mode de réalisation avantageux, l'élément refroidisseur est agencé sur le socle du module de commutation semi-conducteur, le module de commutation semi-conducteur étant fixé au support de stator au moyen de l'élément refroidisseur. L'élément refroidisseur remplit ainsi une double fonction car, outre un refroidissement aussi efficace que possible du module de commutation semi-conducteur, il sert simultanément également de moyen de fixation du module de commutation semi-conducteur sur le support de stator. A solution of the technical problem thus formulated is offered according to the present invention and will be described hereinafter. The invention is in this case based on the observation that the cooling of a power electronics of a generator / electric motor combination, in which the power electronics is arranged on moving parts, can also be realized effectively and efficiently. in a way that is not very cumbersome for semiconductor switching modules of relatively high power, since, in spite of more expensive supply and removal of the cooling medium, a separate cooling element is used for the cooling of cooling modules. switching semiconductors provided in or on the stator (mobile) which, for the formation of a module cooling circuit, is traversed by a coolant. This is achieved according to the invention by the fact that there is provided a device and a method for cooling a power electronics of a generator / electric motor combination, the generator / electric motor combination being made in the form of an electromagnetic torque converter and / or an electromagnetic transmission, in particular in a motor vehicle, and comprising at least one stator with at least one stator support, and at least one short-circuit winding, which can be switched in case as required by means of at least one semiconductor switching module arranged on and / or in the stator, and at least one separate cooling element for cooling the semiconductor switching module being provided on and / or in the stator , and the at least one separate cooler element having at least one inlet port and at least one exhaust port, and capable of being traversed by a coolant for the formation of a module cooling circuit. Despite the significant heating during operation, the power electronics, including the cooling provided for this purpose, can be arranged on or preferably inside the stator. Thanks to the compact arrangement, this leads to a considerable saving of space, and also solves the problem of a cooling power as high as possible, in particular of electrical machines, such as for example the generator / electric motor combination described in FIG. DE 4 408 719 C1, in which a plurality of hollow cylindrical rotors rotates around an axially movable stator, which until now have been cooled through the stator support only by means of plates. heat dissipation. The arrangement according to the invention therefore allows a higher transmissible power of such electrical machines. In another advantageous embodiment, cooling agent channels are provided in the wall of the stator support for cooling the stator, which are formed as constituent parts of a stator cooling circuit. In addition to cooling the power electronics by means of a separate cooling element, the stator can also be cooled independently of the cooling element, which again exerts an additional cooling effect on the power electronics, and allows therefore to use semiconductor switching modules of even higher power. In another advantageous embodiment, the stator cooling circuit and the cooling circuit of the module are fed from the same coolant source. Since a common source is provided for both cooling circuits, the provision of coolant is simplified, and a more economical use of the space conditions is possible on and in the generator / electric motor combination, in particular with regard to the coolant supply lines. In another advantageous embodiment, the coolant flows in parallel in the stator cooling circuit and in the cooling circuit of the module. Compared to a series circulation, this has the advantage of avoiding a temperature gradient with respect to the chronological order of the circulation between the stator cooling circuit and the cooling circuit of the module. Moreover, the two circuits can be attacked at substantially the same temperature of the coolant at the respective inlet of the circuits. This promotes a controlled cooling process, and increases its efficiency. In another advantageous embodiment, the cooling element is arranged on the base of the semiconductor switching module, the semiconductor switching module being fixed to the stator support by means of the cooling element. The cooling element thus fulfills a dual function because, in addition to cooling the semiconductor switching module as efficiently as possible, it also simultaneously serves as a means for fixing the semiconductor switching module on the stator support.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, il est prévu au moins un support de module pour la fixation de l'élément refroidisseur sur le support de stator, le support de module comportant au moins un orifice d'admission et au moins un orifice d'évacuation, et pouvant être traversé par l'agent de refroidissement. Le support de module facilite en l'occurrence la disposition dans le stator d'un ou de plusieurs éléments refroidisseurs, y compris de l'électronique de puissance, et favorise ainsi l'agencement compact de la combinaison générateur/moteur électrique lorsque la puissance de refroidissement est élevée. Le support de module permet simultanément l'alimentation et l'évacuation de l'agent de refroidissement vers et à partir des éléments refroidisseurs, sans que des conduites d'alimentation supplémentaires d'agent de refroidissement soient nécessaires. Dans un autre mode de réalisation avantageux, il est prévu au moins un élément de répartition d'agent de refroidissement, qui est relié à la source d'agent de refroidissement pour l'alimentation en agent de refroidissement du circuit de refroidissement du module. La répartition de l'agent de refroidissement de la source d'agent de refroidissement sur un ou plusieurs éléments refroidisseurs, ainsi que de préférence également sur le circuit de refroidissement du stator, est ainsi possible par l'intermédiaire d'un seul composant, à savoir l'élément de répartition d'agent de refroidissement. Cela assure un faible volume de construction, et permet de renoncer à des conduites d'alimentation d'agent de refroidissement ainsi qu'à des ramifications supplémentaires. Dans un autre mode de réalisation avantageux, l'élément refroidisseur est constitué de plusieurs couches de refroidissement superposées en pile, et reliées entre elles en surface, qui forment entre elles des canaux pouvant être traversés par l'agent de refroidissement, au moins un premier et un deuxième espace de collecte étant respectivement formés par des ouvertures pratiquées dans les couches de refroidissement, et les couches de refroidissement comportant entre les deux ouvertures une zone structurée de type crible dotée d'une pluralité de percées pour la formation des canaux. Cet agencement de l'élément refroidisseur conduit à travers l'élément refroidisseur à une voie d'écoulement largement ramifiée pour l'agent de refroidissement, de préférence dans tous les trois axes spatiaux. Les différentes percées, et des zones de matériau prévues entre ces dernières, sont de préférence décalées d'une couche de refroidissement à l'autre de telle sorte qu'une circulation de l'agent de refroidissement dans l'élément refroidisseur ne soit possible que par l'alternance permanente des couches de refroidissement, et par l'utilisation des percées. A l'intérieur de l'élément refroidisseur, il est par conséquent engendré un labyrinthe très ramifié pouvant être traversé par l'agent de refroidissement, dans lequel les tronçons de matériau situés en face des percées sont respectivement prévus dans les voies de circulation formées par les percées. La surface effective d'échange de chaleur est ainsi augmentée, et il est obtenu un mélange turbulent de l'agent de refroidissement pour la dissipation de chaleur aussi efficace que possible. Les couches de refroidissement sont de préférence réalisées sous la forme de plaques ou de films métalliques, par exemple en cuivre, et sont en outre de préférence reliées entre elles par toute leur surface en un élément refroidisseur à l'aide de la technique DCB (Direct Copper Bond Technique). In another advantageous embodiment, at least one module support is provided for fixing the cooling element to the stator support, the module support comprising at least one inlet orifice and at least one orifice of evacuation, and can be crossed by the coolant. The module support facilitates in this case the arrangement in the stator of one or more cooling elements, including power electronics, and thus promotes the compact arrangement of the combination generator / electric motor when the power of cooling is high. The module holder simultaneously allows the supply and discharge of the coolant to and from the coolers, without the need for additional coolant supply lines. In another advantageous embodiment, there is provided at least one coolant distribution element, which is connected to the coolant source for the coolant supply of the cooling circuit of the module. The distribution of the cooling agent of the coolant source on one or more cooling elements, and preferably also on the stator cooling circuit, is thus possible via a single component, to know the coolant distribution element. This ensures a low volume of construction, and makes it possible to forgo cooling agent supply lines as well as additional branches. In another advantageous embodiment, the cooling element consists of a plurality of superimposed cooling layers in stack, and connected to one another at the surface, which form between them channels through which the coolant passes, at least a first and a second collection space being respectively formed by apertures in the cooling layers, and the cooling layers having between the two openings a sieved structured area having a plurality of apertures for formation of the channels. This arrangement of the cooler element conducts through the cooler element to a largely branched flow path for the coolant, preferably in all three spatial axes. The different openings, and areas of material provided between them, are preferably shifted from one cooling layer to another so that a circulation of the coolant in the cooling element is only possible. by the permanent alternation of the cooling layers, and by the use of breakthroughs. Inside the cooling element, a very branched labyrinth is thus generated which can be traversed by the coolant, in which the sections of material situated opposite the openings are respectively provided in the circulation channels formed by breakthroughs. The effective surface of heat exchange is thus increased, and a turbulent mixture of the coolant for the heat dissipation is obtained as efficient as possible. The cooling layers are preferably made in the form of metal plates or films, for example copper, and are further preferably interconnected by their entire surface in a cooling element using the DCB technique (Direct Copper Bond Technique).
Dans un autre mode de réalisation avantageux, l'élément refroidisseur comporte plusieurs cellules de refroidissement dotées chacune d'un orifice d'admission et d'un orifice d'évacuation pour l'agent de refroidissement, le sens d'écoulement de l'agent de refroidissement à travers les orifices d'admission et de sortie étant perpendiculaire à la surface à refroidir du module de commutation semi-conducteur, et une structure en doigts pour la formation d'une chambre d'admission et d'une chambre d'évacuation sur sa face arrière. Etant donné que, pour l'ensemble de l'élément refroidisseur, il n'est pas seulement prévu un orifice d'admission et un orifice d'évacuation, mais une pluralité de cellules de refroidissement comportant chacune un orifice d'admission et un orifice d'évacuation, une répartition homogène de la température de l'agent de refroidissement est assurée, sans pour autant qu'un gradient de température intervienne en raison d'un réchauffement croissant de l'agent de refroidissement sur l'ensemble de la surface à refroidir du module de commutation semi-conducteur ou sur l'ensemble de la longueur et/ou de la largeur de l'élément refroidisseur. In another advantageous embodiment, the cooling element comprises a plurality of cooling cells, each having an intake orifice and an outlet for the coolant, the direction of flow of the agent cooling through the inlet and outlet ports being perpendicular to the surface to be cooled of the semiconductor switching module, and a finger structure for the formation of an inlet chamber and an evacuation chamber on its back side. Since, for the entire cooler element, there is not only an intake port and an exhaust port provided, but a plurality of cooling cells each having an inlet port and an orifice a uniform distribution of the coolant temperature is ensured, without a temperature gradient occurring due to an increasing heating of the coolant over the entire surface to cooling of the semiconductor switching module or over the entire length and / or width of the cooling element.
Les différentes cellules de refroidissement sont en l'occurrence alimentées parallèlement les unes par rapport aux autres, à savoir alimentées en agent de refroidissement de même température, ce qui conduit à la répartition homogène de température sur le substrat du semi-conducteur. The different cooling cells are in this case supplied parallel to each other, namely supplied with coolant of the same temperature, which leads to the homogeneous distribution of temperature on the semiconductor substrate.
Moyennant le sens d'écoulement perpendiculaire de l'agent de refroidissement par rapport aux surfaces à refroidir, l'agent de refroidissement peut être amené de façon particulièrement rapide à ces dernières, et être évacué tout aussi rapidement de celles-ci avant qu'il ne soit trop fortement réchauffé, et commence à former des gradients de température sur la surface. Grâce à la structure en doigts sur la face arrière de l'élément refroidisseur, les mêmes pressions ou la même perte de pression peuvent être obtenues dans toutes les cellules de refroidissement. By means of the perpendicular flow direction of the coolant with respect to the surfaces to be cooled, the coolant can be brought particularly fast to the coolant and can be removed just as quickly from them before is too warm, and begins to form temperature gradients on the surface. Thanks to the finger structure on the back side of the cooling element, the same pressures or the same pressure loss can be obtained in all the cooling cells.
L'élément refroidisseur est de préférence réalisé en matière plastique, ce qui permet une fabrication extrêmement simple et d'un coût particulièrement intéressant. Par ailleurs, chaque cellule de refroidissement comporte de préférence un canal de passage avec une structure en forme de méandres, qui force l'agent de refroidissement à changer fréquemment de sens d'écoulement. Cela conduit à un effet de refroidissement élevé, car l'agent de refroidissement est mélangé à chaque modification de son sens d'écoulement. En raison de l'écoulement turbulent ainsi engendré, la chaleur peut être évacuée de façon particulièrement efficace des surfaces chaudes du module de commutation semi-conducteur. La variation de la taille et de la géométrie des canaux des différentes cellules de refroidissement permet de varier individuellement l'évacuation de chaleur de cellules de refroidissement individuelles, ce qui permet de tenir compte de maxima ou de minima de chaleur localisés sur la surface à refroidir du semi-conducteur. Dans un autre mode de réalisation avantageux, un support de module est prévu pour la fixation de l'élément refroidisseur sur le support de stator, le support de module comportant au moins une cuve réfrigérante dotée d'au moins un orifice d'admission et d'au moins un orifice d'évacuation pour la réception de l'élément refroidisseur, et pouvant être traversée par l'agent de refroidissement. The cooling element is preferably made of plastic, which allows an extremely simple production and a particularly interesting cost. Furthermore, each cooling cell preferably has a passage channel with a meandering structure, which forces the coolant to frequently change direction of flow. This leads to a high cooling effect because the coolant is mixed with each change in its direction of flow. Due to the turbulent flow thus generated, the heat can be removed particularly efficiently from the hot surfaces of the semiconductor switching module. The variation of the size and the geometry of the channels of the different cooling cells makes it possible to individually vary the heat dissipation of individual cooling cells, which makes it possible to take into account maxima or minima of heat located on the surface to be cooled. semiconductor. In another advantageous embodiment, a module support is provided for fixing the cooling element on the stator support, the module support having at least one refrigerating tank provided with at least one inlet and at least one discharge opening for receiving the cooling element, and through which the cooling medium passes.
L'élément refroidisseur est de préférence positionné dans la cuve réfrigérante traversée par l'agent de refroidissement par une structure en doigts située sur sa face arrière, laquelle cuvette est subdivisée par la structure en doigts en un côté contenant de l'agent de refroidissement chaud, et en un côté contenant de l'agent de refroidissement froid. Le côté contenant de l'agent de refroidissement froid sert en l'occurrence à amener l'agent de refroidissement aux orifices d'admission des cellules de refroidissement, alors que le côté contenant de l'agent de refroidissement chaud sert à l'évacuation de l'agent de refroidissement par l'intermédiaire des orifices d'évacuation des cellules de refroidissement. Un refroidissement en parallèle sans gradient de température peut ainsi être réalisé de façon simple par l'intermédiaire de l'ensemble de l'élément refroidisseur, la même perte de charge régnant dans toutes les cellules de refroidissement, alors que l'admission et l'évacuation de l'agent de refroidissement peuvent être effectuées de façon centralisée vers une évacuation ou à partir d'une source d'agent de refroidissement par l'intermédiaire des orifices d'admission et de sortie de la cuve réfrigérante. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre à titre d'exemple, lorsque prise en relation avec les dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique par une vue en perspective oblique à partir de l'avant d'un dispositif refroidisseur selon l'invention ; la figure 2 est une représentation schématique semblable du dispositif refroidisseur, sans support de stator et sans enroulement ; la figure 3 est une représentation schématique vue en perspective oblique à partir de l'arrière du refroidisseur selon l'invention ; la figure 4 est une vue semblable du refroidisseur, sans support de stator et sans enroulement ; la figure 5 est une représentation schématique en vue de dessus de deux supports de module du refroidisseur selon l'invention ; la figure 6 est une vue de dessus d'un mode de réalisation possible d'un élément refroidisseur (état de la technique) destiné à être utilisé dans un refroidisseur selon l'invention ; la figure 7 est une vue en perspective d'une variante de mode de réalisation d'un élément refroidisseur (état de la technique) destiné à être utilisé dans un refroidisseur selon l'invention ; la figure 8 est une vue de dessus de la même variante de mode de réalisation d'un élément refroidisseur (état de la technique) destiné à être utilisé dans un refroidisseur selon l'invention ; la figure 9 est une vue de dessous de la même variante de mode de réalisation d'un élément refroidisseur (état de la technique) destiné à être utilisé dans un refroidisseur selon l'invention ; et la figure 10 est une représentation schématique d'une combinaison générateur/moteur électrique (état de la technique). La figure 1 représente schématiquement un refroidisseur selon l'invention d'une combinaison générateur/moteur électrique 40 (voir figure 10 à cet 20 effet), qui est réalisé sous la forme d'un convertisseur électromagnétique de couple ou d'une transmission électromagnétique dans une vaste gamme de régimes, par exemple pour une utilisation dans un véhicule automobile à structure d'entraînement hybride. La combinaison 25 générateur/moteur électrique 40 comporte de préférence un rotor 42 de générateur, un rotor 45 de moteur électrique, ainsi qu'un stator 1 cylindrique creux axialement mobile avec un support 2 de stator, sur lequel sont prévus des enroulements à court-circuit 3, et qui fait également 30 partie intégrante du refroidisseur. Pour le fonctionnement de la combinaison générateur/moteur électrique 40, les enroulements à court-circuit 3 sont en l'occurrence commutés les uns par rapport aux autres en fonction de la position d'aimants permanents 43, 46 qui sont 35 respectivement agencés sur le rotor 42 de générateur et le rotor 45 de moteur électrique, la polarité d'aimants 10 15 permanents 43, 46 situés les uns en face des autres étant de préférence déterminée à l'aide de capteurs de champ magnétique (non représentés) entre les aimants permanents 43, 46, et les lignes des enroulements à court-circuit 3 étant fermées ou ouvertes en fonction des signaux des capteurs. Il est ainsi possible de déterminer le sens de rotation d'un arbre de sortie 44 de la combinaison générateur/moteur électrique 40, alors que le positionnement des enroulements à court-circuit 3 sous les aimants permanents 43, 46 du rotor 45 du moteur électrique ou du rotor 42 du générateur détermine la vitesse de rotation et le couple d'entraînement de l'arbre de sortie 44, et peut être modifié par rapport à un arbre d'entraînement 41. Le positionnement des enroulements à court-circuit 3 sous les aimants permanents 43, 46 peut en l'occurrence être modifié par déplacement axial du stator 1 au moyen d'une barre de déplacement 47. La commutation des enroulements à court-circuit 3 est en l'occurrence effectuée à l'aide de modules de commutation semi- conducteurs 5 susceptibles d'être commandés, qui peuvent par exemple être réalisés sous la forme de transistors bipolaires. L'électronique de puissance, de laquelle font partie les modules de commutation semi-conducteurs 5, est de préférence agencée sur et/ou dans le stator 1, et de façon encore plus préférée dans le volume intérieur de celui-ci. Etant donné que le stator 1 est axialement mobile, l'électronique de puissance, y compris les modules de commutation semi-conducteurs 5, est par conséquent agencée sur une partie mobile. Un total de cinq éléments refroidisseurs séparés 10 est prévu sur et/ou dans le stator 1 pour le refroidissement des modules de commutation semi-conducteurs 5. Chaque élément refroidisseur 10 comporte en l'occurrence au moins un orifice d'admission 23, 31 et au moins un orifice d'évacuation 24, 32 (voir figures 6 à 9), et peut être traversé par un agent de refroidissement, par exemple de l'eau, pour former un circuit de refroidissement de module. Les éléments refroidisseurs 10 sont respectivement agencés sur le socle des modules de commutation semi-conducteurs 5. Les modules de commutation semi-conducteurs 5 sont de ce fait fixés sur le support 2 de stator au moyen des éléments refroidisseurs 10. Des canaux d'agent de refroidissement (non représentés), qui sont réalisés en tant que parties intégrantes d'un circuit de refroidissement de stator, et reliés à un aller 16 d'agent de refroidissement ainsi qu'à un retour 17 d'agent de refroidissement, sont en outre prévus dans la paroi du support 2 de stator pour le refroidissement du stator 1. Le circuit de refroidissement du stator et le circuit de refroidissement du module sont en l'occurrence alimentés à partir de la même source d'agent de refroidissement, et sont traversés en parallèle par l'agent de refroidissement. Deux supports 7a, 7b de module sont en outre prévus pour la fixation des éléments refroidisseurs 10 au support 2 de stator, les supports 7a, 7b de module comportant respectivement des orifices de raccordement 22a, 22b, ainsi qu'un aller 18 d'agent de refroidissement et un retour 19 d'agent de refroidissement (voir figure 5), et pouvant être traversés par l'agent de refroidissement. Les supports 7a, 7b de module ont en l'occurrence une forme extérieure qui correspond à la surface de la paroi intérieure du support 2 de stator. Il est en outre prévu deux éléments de répartition 15 d'agent de refroidissement, qui sont reliés à la source d'agent de refroidissement pour l'alimentation en agent de refroidissement du circuit de refroidissement du module ainsi que du circuit de refroidissement du stator. Les éléments de répartition 15 d'agent de refroidissement assurent par conséquent l'amenée et la répartition de l'agent de refroidissement de la source d'agent de refroidissement aux éléments refroidisseurs 10, ainsi qu'au circuit de refroidissement du stator. Deux ouvertures 4 pour servir de paliers de logement et d'appui des couples, ainsi que le pour déplacement axial du stator 1 au moyen des barres de déplacement 47 (voir figure 10), sont en outre prévues dans le volume intérieur du stator 1. La figure 2 est une représentation schématique du même mode de réalisation préféré du refroidisseur selon l'invention que la figure 1, mais sans le support 2 de stator et enroulements à court-circuit 3. L'agencement des composants disposés dans le volume intérieur du stator est de ce fait particulièrement bien reconnaissable, notamment les supports 7a, 7b de module et les éléments de répartition 15 d'agent de refroidissement. On reconnaît par exemple que des perçages à trous de décharge 21 sont prévusdans les supports 7a, 7b de module, afin de pouvoir fixer les supports 7a, 7b de module ainsi que les éléments refroidisseurs 10 au support 2 de stator, par exemple au moyen de vis (non représentées). Les figures 3 et 4 représentent schématiquement le même mode de réalisation préféré du dispositif refroidisseur selon l'invention que les figures 1 et 2, mais vu de l'arrière, une fois avec le support 2 de stator et les enroulements à court-circuit 3 (figure 3), et une fois sans (figure 4). La figure 5 représente schématiquement une vue de dessus des deux supports 7a, 7b de module du dispositif refroidisseur selon l'invention. Un support 7a de module est en l'occurrence prévu pour la réception de trois éléments refroidisseurs 10, l'autre support 7b de module n'est par contre prévu que pour la réception de deux éléments de refroidissement 10. On reconnaît par ailleurs que les supports 7a, 7b de module comportent chacun un aller 18 d'agent de refroidissement et un retour 19 d'agent de refroidissement agencés sous la forme d'orifices, ainsi que chacun des orifices de raccordement 22a, 22b pour l'alimentation en agent de refroidissement des éléments refroidisseurs 10 (cf. figures 1 à 4). Pour la liaison des orifices de raccordement 22a à l'aller 18 d'agent de refroidissement, et des orifices de raccordement 22b au retour 19 d'agent de refroidissement, des canaux 20a, 20b d'agent de refroidissement sont prévus à l'intérieur des supports 7a, 7b de module, de sorte que les supports 7a, 7b de module puissent être traversés par de l'agent de refroidissement. Les orifices de raccordement 22a et le canal 20a d'agent de refroidissement servent en l'occurrence à relier l'aller 18 d'agent de refroidissement aux orifices d'admission 23, 31 des éléments refroidisseurs 10a, 10b (voir figures 6 à 9), alors que les orifices de raccordement 22b et le canal 20b d'agent de refroidissement servent à relier les orifices de sortie 24, 32 des éléments refroidisseurs 10a, 10b au retour 19 d'agent de refroidissement. Pour la fixation des supports 7a, 7b de module ainsi que des éléments refroidisseurs 10a, 10b au support 2 de stator, les perçages à trous de décharge 21 sont prévus dans les supports 7a, 7b de module. La figure 6 est une représentation schématique en vue de dessus d'un élément refroidisseur 10a connu d'après l'état de la technique, qui est approprié pour être utilisé dans un refroidisseur selon l'invention. L'élément refroidisseur 10a est en l'occurrence constitué de plusieurs couches de refroidissement superposées en pile et reliées entre elles en surface, qui forment entre elles des canaux (non représentés) pouvant être traversés par l'agent de refroidissement. Un premier et un deuxième espace de collecte sont respectivement formés par des ouvertures, agencées en tant qu'orifice d'admission 31 et d'orifice d'évacuation 32, pratiquées dans les couches de refroidissement. Entre l'orifice d'admission 31 et l'orifice d'évacuation 32, les couches de refroidissement comportent une zone structurée de type crible dotée d'une pluralité de percées 26 pour la formation des canaux de circulation. Les couches de refroidissement sont par exemple agencées sous la forme de plaques en cuivre, qui sont reliées entre elles en l'élément refroidisseur 10a à l'aide de la technique DCB (Direct Copper Bond Technique). Des perçages 25 sont prévus pour la fixation de l'élément refroidisseur, par exemple au moyen de vis. Les figures 7 et 8 représentent schématiquement un mode de réalisation préféré d'un élément refroidisseur 10b connu d'après l'état de la technique, qui est approprié pour être utilisé dans un dispositif refroidisseur selon l'invention. L'élément refroidisseur 10b est par exemple réalisé en matière plastique, et comporte une pluralité de cellules de refroidissement 30 dotées chacune d'un orifice d'admission 31 et d'un orifice d'évacuation 32 pour l'agent de refroidissement. Le sens d'écoulement de l'agent de refroidissement à travers les orifices d'admission 31 et de sortie 32 est perpendiculaire à la surface à refroidir au niveau du socle du module de commutation semi-conducteur 5 (voir figures 1 à 4), que l'élément refroidisseur 10b recouvre à l'état monté (non représenté), et ferme de façon étanche. Sur sa face arrière (voir figure 9), l'élément refroidisseur 10b comporte une structure en doigts 28 pour la formation d'une chambre d'admission 38 et d'une chambre d'évacuation 39. Les différentes cellules de refroidissement 30 sont alimentées en parallèle en agent de refroidissement, ce qui conduit à une répartition homogène de température sur le substrat du module de commutation semi-conducteur 5. Chaque cellule de refroidissement 30 comporte un canal de passage 36 avec une structure en forme de méandres, qui force l'agent de refroidissement à modifier fréquemment son sens d'écoulement. L'agent de refroidissement pénètre en l'occurrence dans les cellules de refroidissement 30 par les orifices d'admission 31 à partir de la face arrière de l'élément refroidisseur 10b, est guidé le long de la surface à refroidir de l'élément de commutation semi-conducteur 5 par des parois de guidage 33 prévues sur la face inférieure (comme esquissé par les flèches à la figure 8), et sort à nouveau des cellules de refroidissement 30 par les orifices d'évacuation 32. Les parois de guidage 33 sont en l'occurrence chacune interrompues de telle sorte qu'elles permettent le passage de l'agent de refroidissement au niveau d'une extrémité. Quelques parois ininterrompues 35 sont cependant également prévues, qui s'étendent longitudinalement ou transversalement à travers l'ensemble de la structure de l'élément refroidisseur 10b. Ces parois ininterrompues 35 subdivisent la face supérieure de l'élément refroidisseur 10b en les cellules de refroidissement 30. L'orifice d'admission 31 de l'une des cellules de refroidissement 30 est en outre respectivement positionné aussi près que possible de l'orifice d'évacuation 32 de l'une des cellules de refroidissement 30 adjacentes. Cela conduit au fait que de l'agent de refroidissement réchauffé, qui sort de la cellule de refroidissement 30, se trouve à proximité d'agent de refroidissement froid entrant dans la cellule de refroidissement 30 adjacente, moyen par lequel le gradient de température peut être minimisé davantage le long de la surface à refroidir du module de commutation semi-conducteur 5. Le long des bords 34 de l'élément refroidisseur 10b, la surface des cellules de refroidissement 30 situées à ce niveau est plus grande que dans les autres cellules de refroidissement 30, moyen par lequel le refroidissement dans les zones situées le long des bords 12 est moins efficace que dans les autres zones. Etant donné que, dans les modules de commutation semi-conducteurs 5, le développement de chaleur le plus important est habituellement engendré au centre, les zones centrales brûlantes sont plus fortement refroidies par les cellules de refroidissement 30 plus petites. La variation de la taille de la surface à refroidir des différentes cellules de refroidissement 30, permet par conséquent d'obtenir une minimisation supplémentaire du gradient de température le long de la surface à refroidir. The cooler element is preferably positioned in the cooling tank through which the coolant passes through a finger structure on its back side, which bowl is subdivided by the finger structure into a side containing hot coolant. and one side containing cold coolant. The cold-coolant-containing side serves here to bring the coolant to the cooling-cell inlets, while the hot-coolant-containing side is used to evacuate the coolant. the coolant through the cooling cell outlets. Cooling in parallel without temperature gradient can thus be achieved simply by means of the whole of the cooling element, the same pressure loss prevailing in all the cooling cells, while the admission and the Evacuation of the coolant can be done centrally to an evacuation or from a source of coolant through the inlet and outlet ports of the cooling tank. Other features and advantages of the present invention will emerge more clearly on reading the following description given by way of example, when taken in conjunction with the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic representation through a view in oblique perspective from the front of a cooling device according to the invention; Figure 2 is a similar schematic representation of the chiller without stator support and without winding; Figure 3 is a schematic representation oblique perspective view from the rear of the cooler according to the invention; Figure 4 is a similar view of the chiller, without stator support and without winding; Figure 5 is a schematic representation in top view of two module supports of the cooler according to the invention; Figure 6 is a top view of a possible embodiment of a cooler element (state of the art) for use in a cooler according to the invention; Figure 7 is a perspective view of an alternative embodiment of a cooler element (state of the art) for use in a cooler according to the invention; Figure 8 is a top view of the same alternative embodiment of a cooler element (state of the art) for use in a cooler according to the invention; Figure 9 is a bottom view of the same alternative embodiment of a cooler element (state of the art) for use in a cooler according to the invention; and Figure 10 is a schematic representation of a generator / electric motor combination (state of the art). FIG. 1 schematically represents a cooler according to the invention of a generator / electric motor combination 40 (see FIG. 10 for this purpose), which is embodied in the form of an electromagnetic torque converter or an electromagnetic transmission in a wide range of speeds, for example for use in a motor vehicle with a hybrid drive structure. The generator / electric motor combination 40 preferably comprises a generator rotor 42, an electric motor rotor 45 and an axially movable hollow cylindrical stator 1 with a stator support 2, on which short windings are provided. circuit 3, and which is also an integral part of the cooler. For the operation of the generator / electric motor combination 40, the short-circuit windings 3 are in this case switched with respect to each other as a function of the position of permanent magnets 43, 46 which are respectively arranged on the the rotor 42 of the generator and the rotor 45 of the electric motor, the polarity of the permanent magnets 43, 46 located opposite each other being preferably determined by means of magnetic field sensors (not shown) between the magnets permanent 43, 46, and the lines of the short-circuit windings 3 are closed or open depending on the signals of the sensors. It is thus possible to determine the direction of rotation of an output shaft 44 of the generator / electric motor combination 40, while the positioning of the short-circuit windings 3 under the permanent magnets 43, 46 of the rotor 45 of the electric motor or the rotor 42 of the generator determines the rotational speed and the driving torque of the output shaft 44, and can be modified with respect to a drive shaft 41. The positioning of the short-circuit windings 3 under the permanent magnets 43, 46 can in this case be modified by axial displacement of the stator 1 by means of a displacement bar 47. The commutation of the short-circuit windings 3 is in this case carried out using semiconductor switching 5 which can be controlled, which can for example be embodied in the form of bipolar transistors. The power electronics, of which the semiconductor switching modules 5 are part, is preferably arranged on and / or in the stator 1, and even more preferably in the interior volume thereof. Since the stator 1 is axially mobile, the power electronics, including the semiconductor switching modules 5, is therefore arranged on a moving part. A total of five separate cooling elements 10 are provided on and / or in the stator 1 for the cooling of the semiconductor switching modules 5. Each cooling element 10 comprises in this case at least one inlet orifice 23, 31 and at least one discharge orifice 24, 32 (see FIGS. 6 to 9), and may be traversed by a cooling medium, for example water, to form a module cooling circuit. The cooling elements 10 are respectively arranged on the base of the semiconductor switching modules 5. The semiconductor switching modules 5 are thus fixed on the stator support 2 by means of the cooling elements 10. Agent channels cooling means (not shown), which are embodied as integral parts of a stator cooling circuit, and connected to a coolant feed 16 and a coolant return 17, are further provided in the wall of the stator support 2 for the cooling of the stator 1. The stator cooling circuit and the cooling circuit of the module are in this case fed from the same source of coolant, and are crossed in parallel by the cooling agent. Two module supports 7a, 7b are furthermore provided for fixing the cooling elements 10 to the stator support 2, the module supports 7a, 7b respectively comprising connection orifices 22a, 22b, and a go 18 of the agent. cooling and return of coolant (see Figure 5), and can be traversed by the coolant. The module supports 7a, 7b have in this case an outer shape which corresponds to the surface of the inner wall of the stator support 2. In addition, two coolant distribution elements are provided, which are connected to the coolant source for the coolant supply of the module cooling circuit and the stator cooling circuit. The coolant distribution elements therefore provide the supply and distribution of coolant from the coolant source to the cooler elements 10 and the stator cooling circuit. Two openings 4 for housing bearings and bearing couples, and the axial displacement of the stator 1 by means of the displacement bars 47 (see Figure 10), are further provided in the interior of the stator 1. FIG. 2 is a schematic representation of the same preferred embodiment of the cooler according to the invention as in FIG. 1, but without the stator support 2 and the short-circuit windings 3. The arrangement of the components arranged in the internal volume of the The stator is therefore particularly well recognizable, in particular the module supports 7a, 7b and the coolant distribution elements. It is recognized for example that holes with discharge holes 21 are provided in the module supports 7a, 7b, in order to be able to fix the module supports 7a, 7b and the cooling elements 10 to the stator support 2, for example by means of screws (not shown). FIGS. 3 and 4 show schematically the same preferred embodiment of the cooling device according to the invention as FIGS. 1 and 2, but seen from behind, once with the stator support 2 and the short-circuit windings 3 (Figure 3), and once without (Figure 4). FIG. 5 schematically represents a view from above of the two module supports 7a, 7b of the cooling device according to the invention. A module support 7a is in this case provided for the reception of three cooling elements 10, the other module support 7b is only provided for the reception of two cooling elements 10. It is also recognized that the The module supports 7a, 7b each have a cooling agent passage 18 and a cooling medium return 19 arranged in the form of orifices, as well as each of the connecting orifices 22a, 22b for the supply of cooling agent. cooling the cooling elements 10 (see Figures 1 to 4). For the connection of the connection ports 22a to the cooling agent passage 18, and the connection ports 22b to the coolant return 19, cooling agent channels 20a, 20b are provided inside. module supports 7a, 7b, so that the module supports 7a, 7b can be traversed by coolant. The connection orifices 22a and the coolant channel 20a serve in this case to connect the cooling medium 18 to the inlet orifices 23, 31 of the cooling elements 10a, 10b (see FIGS. ), while the connection ports 22b and the coolant channel 20b serve to connect the outlet orifices 24, 32 of the cooling elements 10a, 10b to the coolant return 19. For fixing the module supports 7a, 7b as well as the cooling elements 10a, 10b to the stator support 2, the holes with discharge holes 21 are provided in the module supports 7a, 7b. Figure 6 is a schematic top view of a cooling element 10a known from the state of the art, which is suitable for use in a cooler according to the invention. The cooling element 10a is in this case constituted by several stacking layers superimposed in a stack and interconnected at the surface, which form between them channels (not shown) through which the cooling medium can pass. First and second collection spaces are respectively formed by apertures, arranged as intake port 31 and discharge port 32, formed in the cooling layers. Between the inlet orifice 31 and the discharge orifice 32, the cooling layers comprise a structured screen-type zone provided with a plurality of openings 26 for the formation of the circulation channels. The cooling layers are for example arranged in the form of copper plates, which are interconnected in the cooling element 10a using the technique DCB (Direct Copper Bond Technique). Holes 25 are provided for fixing the cooling element, for example by means of screws. Figures 7 and 8 show schematically a preferred embodiment of a chiller element 10b known from the state of the art, which is suitable for use in a chiller device according to the invention. The cooling element 10b is for example made of plastic, and comprises a plurality of cooling cells 30 each having an inlet port 31 and a discharge port 32 for the coolant. The direction of flow of the coolant through the inlet and outlet ports 32 and 32 is perpendicular to the surface to be cooled at the base of the semiconductor switching module 5 (see FIGS. 1 to 4), that the cooling element 10b covers in the mounted state (not shown), and closes sealingly. On its rear face (see Figure 9), the cooling element 10b has a finger structure 28 for the formation of an intake chamber 38 and a discharge chamber 39. The various cooling cells 30 are fed in parallel cooling agent, which leads to a homogeneous distribution of temperature on the substrate of the semiconductor switching module 5. Each cooling cell 30 has a passage channel 36 with a meandering structure, which forces the coolant to frequently change its direction of flow. In this case, the coolant enters the cooling cells 30 through the inlet ports 31 from the rear face of the cooling element 10b and is guided along the surface to be cooled by the cooling element. semiconductor switching 5 by guide walls 33 provided on the lower face (as sketched by the arrows in Figure 8), and out again cooling cells 30 through the discharge ports 32. The guide walls 33 are in this case each interrupted so that they allow the passage of the coolant at one end. Some uninterrupted walls 35 are however also provided, which extend longitudinally or transversely across the entire structure of the cooling element 10b. These uninterrupted walls 35 subdivide the upper face of the cooling element 10b into the cooling cells 30. The inlet orifice 31 of one of the cooling cells 30 is furthermore positioned respectively as close as possible to the orifice exhaust 32 of one of the adjacent cooling cells 30. This leads to the fact that the heated coolant, coming out of the cooling cell 30, is in the vicinity of cold coolant entering the adjacent cooling cell, whereby the temperature gradient can be further minimized along the surface to be cooled of the semiconductor switching module 5. Along the edges 34 of the chiller element 10b, the surface of the cooling cells 30 located at this level is larger than in the other cells of the chiller element 10b. cooling 30, means by which the cooling in the areas along the edges 12 is less effective than in other areas. Since in semiconductor switching modules 5, the greatest heat development is usually generated centrally, the central hot areas are more strongly cooled by the smaller cooling cells. The variation in the size of the surface to be cooled of the different cooling cells 30 therefore makes it possible to obtain additional minimization of the temperature gradient along the surface to be cooled.
La figure 9 représente schématiquement le même mode de réalisation préféré de l'élément refroidisseur 10b que les vues de dessous des figures 7 et 8. La structure en doigts 28 pour la formation de la chambre d'admission 38 et de la chambre d'évacuation 39 est en l'occurrence représentée sur la face arrière de l'élément refroidisseur 10b. La structure en doigts 28 est formée par une paroi 37, qui serpente le long de la face arrière de l'élément refroidisseur 10b. Cette paroi 37 est prévue pour être disposée par sa face libre sur le fond d'une cuve réfrigérante (non représentée), et pour former avec celui- ci une liaison étanche aux liquides. Moyennant un tel positionnement de l'élément refroidisseur 10b dans la cuve réfrigérante, sa face arrière est subdivisée en la chambre d'admission 38 et la chambre d'évacuation 39. Si l'élément refroidisseur 10b, avec sa structure en doigts 28 située sur sa face arrière, est positionné dans la cuve réfrigérante traversée par l'agent de refroidissement, celle-ci est par conséquent séparée par la structure en doigts 28 en un coté avec de l'agent de refroidissement chaud et un côté avec de l'agent de refroidissement froid. FIG. 9 schematically represents the same preferred embodiment of the cooling element 10b as the bottom views of FIGS. 7 and 8. The finger structure 28 for the formation of the admission chamber 38 and of the evacuation chamber 39 is here represented on the rear face of the cooling element 10b. The finger structure 28 is formed by a wall 37, which winds along the rear face of the cooling element 10b. This wall 37 is provided to be disposed by its free face on the bottom of a cooling tank (not shown), and to form therewith a liquid-tight connection. With such a positioning of the cooling element 10b in the cooling tank, its rear face is subdivided into the inlet chamber 38 and the exhaust chamber 39. If the cooling element 10b, with its finger structure 28 located on its rear face is positioned in the cooling tank through which the cooling medium passes, which is therefore separated by the finger structure 28 in one side with hot cooling agent and one side with the agent cold cooling.
Le côté avec de l'agent de refroidissement froid sert à amener l'agent de refroidissement aux orifices d'admission 31 des cellules de refroidissement 30, alors que le côté avec de l'agent de refroidissement chaud sert à évacuer l'agent de refroidissement des orifices de sortie 32 des cellules de refroidissement 30. Pour la réception de l'élément refroidisseur 10b, les supports 7a, 7b de module (voir figures 1 à 5) comportent de préférence des cuves réfrigérantes (non représentées), pourvues respectivement d'au moins un orifice d'admission servant d'aller 18 d'agent de refroidissement, et d'au moins un orifice d'évacuation servant de retour 19 d'agent de refroidissement, et peuvent être traversés par l'agent de refroidissement. Tous les orifices d'admission 31 des éléments refroidisseurs 10b sont en liaison avec la chambre d'admission 38, et tous les orifices d'évacuation sont en liaison avec la chambre d'évacuation 39. Les cellules de refroidissement 30 (voir figures 7 et 8) sont par conséquent toutes reliées en parallèle à l'aller 18 d'agent de refroidissement et au retour 19 d'agent de refroidissement. The side with cold coolant serves to bring the coolant to the intake ports 31 of the cooling cells 30, while the side with hot coolant serves to evacuate the coolant. outlet openings 32 of the cooling cells 30. For the reception of the cooling element 10b, the module supports 7a, 7b (see FIGS. 1 to 5) preferably comprise cooling vessels (not shown), provided respectively with at least one coolant inlet port, and at least one coolant return port 19, and the cooling medium therethrough. All the inlet orifices 31 of the cooling elements 10b are connected to the inlet chamber 38, and all the discharge orifices are connected to the evacuation chamber 39. The cooling cells 30 (see FIGS. 8) are therefore all connected in parallel with the coolant flow 18 and coolant return 19.
Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. Although the invention has been particularly shown and described with reference to a preferred embodiment thereof, it will be readily understood by those skilled in the art that changes in form and detail can be made without out of the mind or the field of invention.
Liste des références numériques 1 Stator 2 Support de stator 3 Enroulements à court-circuit 4 Orifice 5 Module de commutation semi-conducteur 7a, 7b Support de module 10, 10a, 10b Elément refroidisseur 15 Elément de répartition d'agent de refroidissement 16 Aller d'agent de refroidissement 17 Retour d'agent de refroidissement 18 Aller d'agent de refroidissement 19 Retour d'agent de refroidissement 20a, 20b Canal d'agent de refroidissement 21 Perçage à trou de décharge 22a, 22b Orifice de raccordement 23 Orifice d'admission 24 Orifice d'évacuation Perçage 26 Percée 28 Structure en doigts Cellule de refroidissement 25 31 Orifice d'admission 32 Orifice d'évacuation 33 Paroi de guidage 34 Bord Paroi ininterrompue 30 36 Canal de passage 37 Paroi 38 Chambre d'admission 39 Chambre d'évacuation Combinaison générateur/moteur électrique 35 41 Arbre d'entraînement 42 Rotor de générateur List of numerical references 1 Stator 2 Stator support 3 Short-circuit windings 4 Orifice 5 Semiconductor switching module 7a, 7b Module holder 10, 10a, 10b Cooling element 15 Coolant distribution element 16 Go to Coolant 17 Coolant Return 18 Coolant Flow 19 Coolant Return 20a, 20b Coolant Channel 21 Drop Hole Hole 22a, 22b Connection Hole 23 Orifice Port inlet 24 Drain hole Drilling 26 Breakthrough 28 Finger structure Cooling cell 25 31 Intake port 32 Exhaust port 33 Guide wall 34 Edge Continuous wall 30 36 Through passage 37 Wall 38 Intake chamber 39 Chamber d Generator / electric motor combination 35 41 Drive shaft 42 Generator rotor
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113672342A (en) * | 2021-08-02 | 2021-11-19 | 上海交通大学 | Embedded virtualization system, construction method, test method, terminal and medium |
FR3127854A1 (en) * | 2021-10-06 | 2023-04-07 | Safran Electrical & Power | Electric converter configured to power an electric machine, electric module comprising such a converter, method of using such an electric module |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8276694B2 (en) | 2008-02-26 | 2012-10-02 | Volvo Lastvagnar Ab | Arrangement for a power electronics unit in a hybrid vehicle |
DE102009001387A1 (en) | 2009-03-06 | 2010-09-09 | Robert Bosch Gmbh | electric machine |
DE102009046897A1 (en) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | Robert Bosch Gmbh | Arrangement of a drive circuit in an electrical machine |
DE102013217890A1 (en) | 2013-09-06 | 2015-03-12 | Zf Friedrichshafen Ag | Electric machine housing and vehicle drive electric machine |
DE102014220835A1 (en) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Zf Friedrichshafen Ag | Drive device for a motor vehicle drive train |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4408719C1 (en) * | 1994-03-15 | 1995-07-06 | Volkswagen Ag | Combined electric generator and motor for vehicle hybrid drive |
DE19945368A1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-29 | Volkswagen Ag | Magnetoelectric machine e.g. for motor vehicle, has electronics in stator bearer with power electronics and drive electronics, and cooling device with cooling body in direct contact with inner wall surface of bearer |
WO2003095922A2 (en) * | 2002-05-08 | 2003-11-20 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Cooling unit and flow distributing element for use in such unit |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0624279A (en) * | 1992-05-12 | 1994-02-01 | Nippondenso Co Ltd | Cooling device for electric automobile |
DE19710783C2 (en) * | 1997-03-17 | 2003-08-21 | Curamik Electronics Gmbh | Coolers for use as a heat sink for electrical components or circuits |
EP1548916B1 (en) * | 2002-09-13 | 2008-07-02 | Aisin Aw Co., Ltd. | Drive device |
US20040069546A1 (en) * | 2002-10-15 | 2004-04-15 | Zheng Lou | Hybrid electrical vehicle powertrain thermal control |
-
2006
- 2006-01-04 DE DE102006000732A patent/DE102006000732A1/en not_active Withdrawn
-
2007
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4408719C1 (en) * | 1994-03-15 | 1995-07-06 | Volkswagen Ag | Combined electric generator and motor for vehicle hybrid drive |
DE19945368A1 (en) * | 1999-09-22 | 2001-03-29 | Volkswagen Ag | Magnetoelectric machine e.g. for motor vehicle, has electronics in stator bearer with power electronics and drive electronics, and cooling device with cooling body in direct contact with inner wall surface of bearer |
WO2003095922A2 (en) * | 2002-05-08 | 2003-11-20 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Cooling unit and flow distributing element for use in such unit |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113672342A (en) * | 2021-08-02 | 2021-11-19 | 上海交通大学 | Embedded virtualization system, construction method, test method, terminal and medium |
CN113672342B (en) * | 2021-08-02 | 2024-02-27 | 上海交通大学 | Embedded virtualization system, construction and test methods, terminal and medium |
FR3127854A1 (en) * | 2021-10-06 | 2023-04-07 | Safran Electrical & Power | Electric converter configured to power an electric machine, electric module comprising such a converter, method of using such an electric module |
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