КОНСТРУКЦИЯ ОХЛАЖДЕНИЯ УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Российский патент 2021 года по МПК H01L23/34 H05K7/14 H05K7/20 

Область техники

[0001] Настоящее раскрытие относится к конструкции охлаждения устройства преобразования электроэнергии.

Уровень техники

[0002] В обычной системе динамоэлектрических машин силовой модуль прикреплен к корпусу инвертора с помощью болта. Силовой модуль расположен на поверхности, противоположной ребрам. Силовой полупроводниковый элемент силового модуля рассеивает тепло в охлаждающей воде, протекающей по охлаждающему каналу через ребра или тому подобному (см., например, патентный документ 1).

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

[0003] Патентный документ 1: Опубликованная заявка на патент Японии № 2011-182480

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

[0004] Однако не раскрыто, что в традиционной системе болт, который крепит силовой модуль к корпусу инвертора, охлаждается. Соответственно, есть простор для рассмотрения того, что когда тепло силового полупроводникового элемента поглощается болтом во время приведения в действие силового модуля, температура окружающей среды вокруг болта будет увеличиваться.

[0005] Настоящее раскрытие было разработано с учетом вышеупомянутой проблемы, и его целью является подавление повышения температуры окружающей среды вокруг крепежного болта.

Средства, используемые для решения вышеперечисленных проблем

[0006] Для достижения вышеуказанной цели конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии по настоящему изобретению имеет преобразователь электроэнергии, охладитель, в котором образован канал хладагента, и крепежный болт, который крепит преобразователь электроэнергии к охладителю, при этом преобразователь электроэнергии и канал хладагента расположены напротив друг друга. Канал хладагента имеет основной проход, расположенный напротив преобразователя электроэнергии, и по которому течет хладагент, и расширенный проход, в котором канал расширяется от основного прохода до конца крепежного болта, и по которому течет хладагент.

Эффект от изобретения

[0007] Таким образом, из-за того, что канал хладагента имеет основной проход, расположенный напротив преобразователя электроэнергии, и по которому течет хладагент, и расширенный проход, в котором канал расширяется от основного прохода до конца крепежного болта, и по которому течет хладагент, повышение температуры окружающей среды вокруг крепежного болта может быть подавлено.

Краткое описание чертежей

[0008] [Фиг.1] Вид в разрезе конструкции охлаждения инвертора по варианту осуществления 1.

[Фиг.2] Вид сверху силового модуля в вариантах осуществления 1-3.

[Фиг.3] Вид в перспективе обратной стороны основного блока охладителя в варианте осуществления 1.

[Фиг.4] Вид в перспективе выступающей части в варианте осуществления 1.

[Фиг.5] Вид в разрезе конструкции охлаждения инвертора в варианте осуществления 2.

[Фиг.6] Вид в перспективе обратной стороны основного блока охладителя в варианте осуществления 2.

[Фиг.7] Пояснительный чертеж для объяснения потока хладагента около обходного прохода в варианте осуществления 2.

[Фиг.8] Вид в разрезе конструкции охлаждения инвертора в варианте осуществления 3.

[Фиг.9] Вид в перспективе обратной стороны основного блока охладителя в варианте осуществления 3.

[Фиг.10] Вид в перспективе передней стороны крышки охладителя в варианте осуществления 3.

[Фиг.11] Вид в разрезе модифицированного варианта осуществления конструкции охлаждения инвертора по настоящему изобретению.

[Фиг.12] Вид в перспективе обратной стороны основного блока охладителя в модифицированном варианте осуществления.

[Фиг.13А] Вид в перспективе, показывающий первый модифицированный вариант осуществления выступающей части настоящего раскрытия.

[Фиг. 13B] Пояснительный чертеж для объяснения потока хладагента рядом с выступающей частью первого модифицированного варианта осуществления.

[Фиг.14] Вид в перспективе, показывающий второй модифицированный вариант осуществления выступа в соответствии с настоящим раскрытием.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

[0009] Предпочтительные варианты осуществления для реализации конструкции охлаждения устройства преобразования электроэнергии по настоящему изобретению будут описаны ниже на основе вариантов осуществления 1-3, показанных на чертежах.

Вариант осуществления 1

[0010] Сначала будет описана конфигурация.

Конструкция охлаждения в первом варианте осуществления применяется к инверторному устройству (пример устройства преобразования электроэнергии) электродвигателя-генератора, установленного в электромобиле с увеличенным запасом хода (пример транспортного средства с электроприводом) в качестве источника ходового привода или тому подобного. Электромобиль с увеличенным запасом хода (EV) имеет два электродвигателя-генератора и двигатель, предназначенный для выработки электроэнергии. В этом электромобиле с увеличенным запасом хода один из двух электродвигателей-генераторов используется в качестве приводного (ходового) электродвигателя-генератора, а другой используется в качестве вырабатывающего электроэнергию электродвигателя-генератора. Электроэнергия вырабатывается вырабатывающим электроэнергию электродвигателем-генератором с использованием двигателя в качестве источника мощности. Ниже конфигурация первого варианта осуществления описана в двух разделах, озаглавленных «Конструкция охлаждения инвертора» и «Подробное описание охладителя».

[0011] [Конструкция охлаждения инвертора]

На фиг.1 показан вид в разрезе конструкции охлаждения инвертора в первом варианте осуществления, а на фиг.2 показан вид сверху силового модуля в первом варианте осуществления. Фиг.1 представляет собой разрез по линии I-I на фиг.2. Ниже будет подробно описана конфигурация конструкции охлаждения инвертора 1A в первом варианте осуществления на основе фиг.1 и 2.

[0012] Инвертор 1А по первому варианту осуществления снабжен корпусом 2 инвертора, двумя силовыми модулями 3 (преобразователями электроэнергии), подложкой 4 возбуждения (приведения в действие), охладителем 5, каналом 9 хладагента и крепежными болтами 10, как показано на фиг. 1 и 2. В инверторе 1A силовые модули 3 и канал 9 хладагента расположены напротив друг друга, а силовые модули 3 и крепежные болты 10 охлаждаются хладагентом (для варианта осуществления, охлаждающей водой), который протекает через канал 9 хладагента.

[0013] Силовые модули 3, подложка 4 возбуждения, охладитель 5 и тому подобное размещены в корпусе 2 инвертора, как показано на фиг. 1 и 2. Корпус 2 инвертора закреплен, например, с помощью винтов или тому подобного в крепежной части корпуса, которая выступает из внешней периферийной поверхности корпуса электродвигателя-генератора (не показан).

[0014] Каждый силовой модуль 3 сконфигурирован как интегрированный модульный компонент, имеющий полупроводниковый элемент 3a, изолирующую монтажную плату 3b, теплоотвод 3c (рассеивающий тепло элемент) для рассеивания тепла, вырабатываемого, когда силовой модуль 3 приводится в действие, и изоляционную смолу 3е. Один из двух силовых модулей 3 электрически соединен с приводным электродвигателем-генератором (не показан), а другой электрически соединен с вырабатывающим электроэнергию электродвигателем-генератором (не показан).

[0015] Когда силовой модуль 3 изготовлен, полупроводниковый элемент 3a, изолирующая монтажная плата 3b и теплоотвод 3c уложены друг на друга и смонтированы с соединениями между ними, выполненными с использованием припойного материала или тому подобного, в форме листа. После этого изолирующую смолу 3е формируют путем литьевого формования с использованием эпоксидной смолы или тому подобного. Два силовых модуля 3 объединены друг с другом изолирующей смолой 3е, как показано на фиг.2. Теплоотвод 3c, который является рассеивающим тепло элементом, представляет собой прямоугольную пластину, размер которой больше размера изолирующей смолы 3е, и имеет внешнюю периферийную часть, которая выступает из внешней периферии изолирующей смолы 3е. Из двух поверхностей пластины теплоотвода 3c поверхность пластины на противоположной стороне теплоотвода 3c относительно поверхности пластины, к которой прикреплена изолирующая смола 3e, является рассеивающей тепло поверхностью 3d в контакте с поверхностью 5a охладителя 5. Другими словами, каждый силовой модуль 3 имеет конструкцию, интегрированную с теплоотводом 3c, имеющим рассеивающую тепло поверхность 3d, контактирующую с поверхностью 5а охладителя 5. В качестве материала теплоотвода 3с используют материал из алюминиевого сплава или другой металлический материал с высокой теплопроводностью. Кроме того, шина PN или шина UVW системы высокой мощности обеспечена выступающей из силового модуля 3.

[0016] На поверхности 5а охладителя 5 силовые модули 3 закреплены и прикреплены в положении поверхности 5а, которое обращено к каналу 9 хладагента. В закрепленном и прикрепленном состоянии силового модуля 3 рассеивающая тепло поверхность 3d теплоотвода 3c, находящаяся в контакте с охладителем 5, находится в тесном контакте с поверхностью 5а, как показано на фиг.1.

[0017] Подложка 4 возбуждения имеет разводку электрической цепи, сформированную на поверхности или внутри интегрированной пластины, содержащей изолятор. Подложка 4 возбуждения представляет собой, например, многослойную подложку, в которой множество подложек уложены друг на друга. Подложка 4 возбуждения расположена на расстоянии от силового модуля 3.

[0018] Охладитель 5 выполнен из основного блока 51 охладителя, крышки 52 охладителя и уплотнительного элемента 53. Уплотнительный элемент 53 расположен между основным блоком 51 охладителя и крышкой 52 охладителя, и основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе. Кроме того, схема охлаждения силового модуля 3 является схемой непрямого охлаждения (конструкция с непрямым водяным охлаждением). Подробная конфигурация охладителя 5 будет описана позже.

[0019] Крепежные болты 10 крепят силовые модули 3 к охладителю 51 в состоянии, в котором силовые модули 3 и канал 9 хладагента расположены напротив друг друга. Крепежные болты 10 вставляются через сквозное отверстие, образованное во внешней периферийной части теплоотвода 3с, и прикрепляются к выступающей части 12, образованной на основном блоке 51 охладителя. Крепежные болты 10 вставляются через шайбу 10b перед тем, как вставляться в сквозное отверстие. Кроме того, когда один силовой модуль 3 прикрепляется к основному блоку 51 охладителя, множество местоположений (например, четыре местоположения) закрепляются крепежными болтами 10, как показано на фиг.2. Теплопроводящий металлический материал используется для материала крепежных болтов 10. Внутренняя резьба сформирована на внутренней периферии выступающей части 12.

[0020] [Подробная конфигурация охладителя]

На фиг.3 показан вид в перспективе стороны обратной поверхности основного блока охладителя в первом варианте осуществления. На фиг.4 показан вид в перспективе выступающей части в первом варианте осуществления. Сторона обратной поверхности основного корпуса охладителя является стороной поверхности крышки охладителя на фиг.3. Ниже конфигурация охладителя будет подробно описана в первом варианте осуществления со ссылкой на фиг.1, 3 и 4.

[0021] Две канавки 6 основного прохода, две канавки 7 расширенного прохода (первые канавки расширенного прохода) и перегородки 8 образованы в основном блоке 51 охладителя. Каждая из канавок 7 расширенного прохода содержит канавку 71 расширенного прохода впускной стороны и канавку 72 расширенного прохода выпускной стороны. В направлении X канавки расположены в следующей последовательности: канавка 71 расширенного прохода впускной стороны, канавка 6 основного прохода, канавка 72 расширенного прохода выпускной стороны, канавка 71 расширенного прохода впускной стороны, канавка 6 основного прохода и канавка 72 расширенного прохода выпускной стороны, как показано на фиг.3.

[0022] Канавки 6 основного прохода расположены между канавками 71 расширенного прохода впускной стороны и канавками 72 расширенного прохода выпускной стороны. Канавки 6 основного прохода расположены в положении, примыкающем к канавкам 71 расширенного прохода впускной стороны и канавкам 72 расширенного прохода выпускной стороны с перегородками 8, расположенными между ними. Канавка 72 расширенного прохода выпускной стороны и канавка 71 расширенного прохода впускной стороны, расположенные между двумя канавками 6 основного прохода, расположены в смежных положениях с перегородками 8, расположенными между ними. Кроме того, любые две канавки, которые являются смежными друг с другом, сообщаются друг с другом в некоторой их части. Другими словами, канавки сообщаются друг с другом, и канавки в целом сообщаются так, чтобы составлять единую канавку. Высота (глубина, направление Z) канавок 7 расширенного прохода та же, что и высота (глубина, направление Z) канавок 6 основного прохода. Другими словами, высота канавок 71 расширенного прохода впускной стороны и канавок 72 расширенного прохода выпускной стороны та же, что и высота канавок 6 основного прохода. То есть канавки 71 расширенного прохода впускной стороны и канавки 72 расширенного прохода выпускной стороны расширяются по всей канавке 6 основного прохода в направлении высоты.

[0023] Канавки 71 расширенного прохода впускной стороны, которые не расположены между двумя канавками 6 основного прохода, сообщаются с впускным путем хладагента (не показан), через который хладагент поступает в охладитель 5 снаружи (см. стрелку). Канавки 71 расширенного прохода впускной стороны и впускной путь хладагента сообщаются со стороны канавок 71 расширенного прохода впускной стороны, которые не сообщаются с канавками 6 основного прохода в направлении Y (в продольном направлении) канавки 71 расширенного прохода впускной стороны. Канавки 72 расширенного прохода выпускной стороны, которые не расположены между двумя канавками 6 основного прохода, сообщаются с выпускным путем хладагента (не показан), который позволяет хладагенту вытекать из охладителя 5 наружу (см. стрелку). Канавки 72 расширенного прохода выпускной стороны и выпускной путь хладагента сообщаются на стороне канавок 72 расширенного прохода выпускной стороны, которые не сообщаются с канавками 6 основного прохода в направлении Y канавки 72 расширенного прохода выпускной стороны.

[0024] Множество (например, четыре) ребер 11 сформировано в канавке 6 основного прохода, как показано на фиг.3. Ребра 11 являются прямоугольными и продолжаются в направлении Y канавок 6 основного прохода. Ребра 11 расположены с равноудаленными интервалами в направлении X (в поперечном направлении) основной канавки 6 прохода. Кроме того, высота (направление Z) ребер 11 меньше, чем высота канавки 6 основного прохода, как показано на фиг.1.

[0025] Множество (например, две) выступающих частей 12, к которым крепятся крепежные болты 10, сформировано в каждой из канавок 71 расширенного прохода впускной стороны и канавок 72 расширенного прохода выпускной стороны, как показано на фиг.3. Край выступающих частей 12 сформирован в скругленной форме, как показано на фиг.4. Край выступающих частей 12 является дистальным краевым участком выступающей части 12, выступающим к стороне обратной поверхности основного блока 51 охладителя, и представляет собой участок, в котором конец 10а болта крепежных болтов 10 расположен, когда крепежные болты 10 были прикреплены к выступающим частям 12. Кроме того, высота (направление Z) выступающей части 12 меньше, чем высота канавки 71 расширенного прохода впускной стороны и канавки 72 расширенного прохода выпускной стороны, как показано на фиг.1.

[0026] Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, канал 9 хладагента образуется между основным блоком 51 охладителя и крышкой 52 охладителя, как показано на фиг.1. Другими словами, основные проходы 91 и расширенные проходы 92 (первые расширенные проходы) сформированы как канал 9 хладагента.

[0027] Основные проходы 91 образованы канавками 6 основного прохода и крышкой 52 охладителя. Расширенные проходы 92 образованы расширенными проходами 92а впускной стороны и расширенными проходами 92b выпускной стороны. Расширенные проходы 92а впускной стороны образованы канавками 71 расширенного прохода впускной стороны и крышкой 52 охладителя. Расширенные проходы 92b выпускной стороны образованы канавками 72 расширенного прохода выпускной стороны и крышкой 52 охладителя. Соответственно, канал 9 хладагента имеет основные проходы 91, расширенные проходы 92а впускной стороны и расширенные проходы 92b выпускной стороны.

[0028] Когда силовые модули 3 прикреплены к основному блоку 51 охладителя, основные проходы 91 расположены напротив силовых модулей 3. Кроме того, расширенные проходы 92 представляют собой проходы, в которых канал расширен от основных проходов 91 до концов 10а крепежных болтов 10.

[0029] Далее будет описан эффект. Эффект конструкции охлаждения инвертора 1А первого варианта осуществления будет описан в разделах, озаглавленных «Влияние потока хладагента», «Механизм, с помощью которого температура окружающей среды увеличивается вокруг болта», «Основной эффект конструкции охлаждения инвертора», и «Характерный эффект конструкции охлаждения инвертора».

[0030] [Влияние потока хладагента]

Ниже поток хладагента будет описан со ссылкой на фиг.1 и 3. Будет описана конфигурация, в которой крышка 52 охладителя прикреплена к основному блоку 51 охладителя на фиг.3. Соответственно, поскольку канавки 6 основного прохода служат в качестве основных проходов 91, канавками 71 расширенного прохода впускной стороны служат в качестве расширенных проходов 92а впускной стороны, а канавки 72 расширенного прохода выпускной стороны служат в качестве расширенных проходов 92b выпускной стороны, ссылочная позиция для соответствующего прохода будет указана в скобках после этих ссылочных позиций на фиг.3.

[0031] Хладагент протекает снаружи в впускной путь хладагента. Затем хладагент, который поступил из впускного пути хладагента, течет в один конец расширенного прохода 92а впускной стороны (см. стрелку). Затем хладагент, который поступил в расширенный проход 92а впускной стороны, течет из этого расширенного прохода 92а впускной стороны к основным проходам 91. Другими словами, расширенный проход 92а впускной стороны позволяет хладагенту, протекающему через канал 9 хладагента, течь в основные проходы 91. Когда это происходит, все выступающие части 12, расположенные в расширенном проходе 92а впускной стороны, покрыты хладагентом, протекающим через расширенный проход 92а впускной стороны. Соответственно, выступающие части 12 охлаждаются, и конец 10а болта крепежных болтов 10, прикрепленных к выступающим частям 12, охлаждается. Крепежные болты 10 тем самым охлаждаются.

[0032] Затем хладагент, который протекал в основные проходы 91, вытекает из основных проходов 91 в расширенный проход 92b выпускной стороны. Другими словами, хладагент вытекает из основного прохода 91 в расширенный проход 92b выпускной стороны. Кроме того, когда это происходит, хладагент, протекающий по основным проходам 91, течет между перегородками 8, ребрами 11 и тому подобным. Соответственно, тепло, излучаемое полупроводниковым элементом 3а, рассеивается ребрами 11 за счет теплообмена. Другими словами, силовые модули 3 охлаждаются.

[0033] Затем хладагент, который вытекает в расширенный проход 92b выпускной стороны, течет из расширенного прохода 92b выпускной стороны в расширенный проход 92а впускной стороны. Когда это происходит, вся выступающая часть 12, расположенная в расширенном проходе 92b выпускной стороны, покрыта хладагентом, протекающим через расширенный проход 92b выпускной стороны. Соответственно, крепежные болты 10 охлаждаются таким же образом, как описано выше.

[0034] Затем хладагент, который поступил в расширенный проход 92а впускной стороны, поступает в основные проходы 91 и вытекает из основных проходов 91 в расширенный проход 92b выпускной стороны таким же образом, как описано выше. Соответственно, силовые модули 3 и крепежные болты 10 охлаждаются хладагентом таким же образом, как описано выше. Поток хладагента и охлаждение такие же, как описано выше, и поэтому их описание опущено. Хладагент, который вытекает в расширенный проход 92b выпускной стороны, затем вытекает из расширенного прохода 92b выпускной стороны в выпускной путь хладагента (см. стрелку). Другими словами, хладагент вытекает наружу. Таким образом, силовые модули 3 и крепежные болты 10 охлаждаются.

[0035] [Механизм, посредством которого температура окружающей среды увеличивается вокруг болта]

Ниже механизм, с помощью которого температура окружающей среды увеличивается вокруг болтов, будет описан со ссылкой на фиг.1.

[0036] Когда силовые модули 3 приводятся в действие, полупроводниковый элемент 3а генерирует тепло. Это тепло передается от силовых модулей 3 к теплоотводу 3c. Затем тепло, переданное к теплоотводу 3c, рассеивается от рассеивающей тепло поверхности 3d теплоотвода 3c к основному блоку 51 охладителя и крепежным болтам 10, как показано стрелками 100. Крепежные болты 10 тем самым нагреваются теплом, передаваемым к крепежным болтам 10. Затем тепло излучается из крепежных болтов 10, и температура окружающей среды вокруг крепежных болтов 10 увеличивается. Например, тепло излучается из головной части крепежных болтов 10, и температура окружающей среды между силовыми модулями 3 и подложкой 4 возбуждения увеличивается, как показано стрелками 101.

[0037] Таким образом, когда тепло в полупроводниковом элементе 3а поглощается крепежными болтами 10 во время приведения в действие силовых модулей 3, температура окружающей среды вокруг крепежных болтов 10 увеличивается.

[0038] [Основной эффект конструкции охлаждения инвертора]

Как описано выше, когда тепло в полупроводниковом элементе 3а поглощается крепежными болтами 10 во время приведения в действие силовых модулей 3, температура окружающей среды вокруг болтов увеличивается. В ответ на это в первом варианте осуществления конструкция охлаждения инвертора 1А выполнена так, что имеет в качестве канала 9 хладагента основные проходы 91, расположенные напротив силовых модулей 3, и расширенные проходы 92, имеющие канал, который расширен от основных проходов 91 до конца 10а болта крепежных болтов 10. Другими словами, конец 10а болта крепежных болтов 10 охлаждается хладагентом, протекающим по расширенным проходам 92, и эффективность охлаждения крепежных болтов 10 увеличивается. Соответственно, увеличение нагрева в крепежных болтах 10 минимизируется, даже когда крепежные болты 10 поглощают тепло в полупроводниковом элементе 3a. В результате повышение температуры окружающей среды вокруг крепежных болтов 10 подавляется.

[0039] В первом варианте осуществления выступающие части 12 расположены на расширенных проходах 92. Другими словами, выступающие части 12 охлаждаются хладагентом, протекающим по расширенному проходу 92, и эффективность охлаждения крепежных болтов 10 дополнительно увеличивается. Соответственно, увеличение нагрева в крепежных болтах 10 дополнительно минимизируется, даже когда крепежные болты 10 поглощают тепло в полупроводниковом элементе 3a. Следовательно, повышение температуры окружающей среды вокруг крепежных болтов 10 дополнительно подавляется.

[0040] В первом варианте осуществления канавки 6 основного прохода и канавки 7 расширенного прохода сформированы в основном блоке 51 охладителя и/или в крышке 52 охладителя (основной блок 51 охладителя в первом варианте осуществления). Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, основной проход 91 образуется между основным блоком 51 охладителя и крышкой 52 охладителя посредством канавки 6 основного прохода. Кроме того, когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, расширенные проходы 92 образуются между основным блоком 51 охладителя и крышкой 52 охладителя посредством канавок 7 расширенного прохода. Следовательно, основные проходы 91 и расширенные проходы 92, которые служат в качестве канала 9 хладагента, могут быть легко сформированы просто путем формирования канавок 6, 7 прохода в основном блоке 51 охладителя и/или крышке 52 охладителя.

[0041] [Характерный эффект конструкции охлаждения инвертора]

В первом варианте осуществления канавки 6 основного прохода и канавки 7 расширенного прохода, сообщающиеся с канавками 6 основного прохода, сформированы в основном блоке 51 охладителя. Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, основные проходы 91 образованы канавками 6 основного прохода и крышкой 52 охладителя. Кроме того, когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, расширенные проходы 92 образованы канавками 7 расширенного прохода и крышкой 52 охладителя. Другими словами, основные проходы 91 и расширенные проходы 92, служащие в качестве канала 9 хладагента, могут быть образованы простым образованием канавок 6, 7 прохода в основном блоке 51 охладителя. Соответственно, канавки 6, 7 прохода не нужно формировать в крышке 52 охладителя. Следовательно, число этапов для формирования канавок 6, 7 прохода в крышке 52 охладителя может быть сокращено. Кроме того, канал 9 хладагента образован простым размещением крышки 52 охладителя на основном блоке 51 охладителя.

[0042] В первом варианте осуществления основные проходы 91 и расширенные проходы 92 расположены в смежных положениях с перегородками 8, расположенными между ними. Расширенные проходы 92 представляют собой проход (первый расширенный проход), расширенный до расширенного прохода 92а впускной стороны, по которому хладагент, протекающий через канал 9 хладагента, течет в основной проход 91, и до расширенного прохода 92b выпускной стороны, по которому хладагент вытекает из основного прохода 91. Другими словами, хладагент, протекающий по расширенному проходу 92а впускной стороны и расширенному проходу 92b выпускной стороны, является основным потоком хладагента, протекающим по каналу 9 хладагента таким же образом, как и основному проходу 91. Соответственно, все выступающие части 12 покрыты хладагентом, и поэтому эффективность охлаждения крепежных болтов 10 дополнительно увеличивается. Соответственно, увеличение нагрева в крепежном болте 10 еще более значительно минимизируется, даже когда крепежные болты 10 поглощают тепло полупроводникового элемента 3a. Следовательно, повышение температуры окружающей среды вокруг крепежных болтов 10 еще более сведено к минимуму.

[0043] В первом варианте осуществления край выступающих частей 12 выполнен в скругленной форме. Другими словами, когда хладагент, протекающий по расширенным проходам 92, сталкивается с выступающими частями 12, из-за того, что край выступающих частей 12 сформирован в скругленной форме, потеря давления, которая возникает во время столкновения, может быть значительно уменьшена, чем, когда край не сформирован в скругленной форме. Следовательно, потеря давления в расширенных проходах 92 (расширенный проход 92а впускной стороны и расширенный проход 92b выпускной стороны) может быть уменьшена.

[0044] Далее будет описан эффект. Следующие перечисленные эффекты достигаются конструкцией охлаждения инвертора 1А в первом варианте осуществления.

[0045] (1) Конструкция охлаждения имеет преобразователь электроэнергии (силовой модуль 3), охладитель 5, в котором образован канал 9 хладагента, и крепежный болт 10, который крепит преобразователь электроэнергии (силовой модуль 3) к охладителю 5, при этом преобразователь электроэнергии (силовой модуль 3) и канал 9 хладагента расположены напротив друг друга. В качестве канала 9 хладагента конструкция охлаждения имеет основной проход 91, расположенный напротив преобразователя электроэнергии (силового модуля 3), и расширенный проход 92, имеющий канал, который расширяется от основного прохода 91 до конца 10а болта крепежного болта 10. Соответственно, возможно ли обеспечить конструкцию охлаждения для устройства преобразования электроэнергии (инвертора 1А), с помощью которого повышение температуры окружающей среды вокруг крепежного болта 10 минимизировано.

[0046] (2) В охладителе 5 образована выступающая часть 12, к которой крепится крепежный болт 10. Выступающая часть 12 расположена в расширенном проходе 92. Соответственно, в дополнение к эффекту (1), повышение температуры окружающей среды вокруг крепежного болта 10 может быть еще больше минимизировано.

[0047] (3) Охладитель 5 выполнен из основного блока 51 охладителя и крышки охладителя. Канавка 6 основного прохода и канавка 7 расширенного прохода сформированы в основном блоке 51 охладителя и/или в крышке 52 охладителя (основной блок 51 охладителя в первом варианте осуществления). Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, основной проход 91 образован между основным блоком 51 охладителя и крышкой 52 охладителя посредством канавки 6 основного прохода, а расширенный проход 92 образован между основным блоком охладителя 51 и крышкой 52 посредством канавки 7 расширенного прохода. Соответственно, в дополнение к эффектам (1) и (2), основной проход 91 и расширенный проход 92, служащие в качестве канала 9 хладагента, могут быть легко сформированы просто путем формирования канавок 6, 7 прохода в основном блоке 51 охладителя и/или крышке 52 охладителя.

[0048] (4) Канавка 6 основного прохода и канавка 7 расширенного прохода, сообщающаяся с канавкой 6 основного прохода, сформированы в основном блоке 51 охладителя. Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, основной проход 91 образован канавкой 6 основного прохода и крышкой 52 охладителя, а расширенный проход 92 образован канавкой 7 расширенного прохода и крышкой 52 охладителя. Соответственно, в дополнение к эффекту (3), число этапов для формирования канавок 6, 7 в крышке 52 охладителя может быть сокращено.

[0049] (5) Основной проход 91 и расширенный проход 92 расположены в смежных положениях с перегородками 8, расположенными между ними. Расширенный проход 92 представляет собой первый расширенный проход (расширенный проход 92), расширенный до впускной стороны (расширенного прохода 92а впускной стороны), по которому хладагент, протекающий по каналу 9 хладагента, поступает в основной проход 91, и выпускной стороны (расширенного прохода 92b выпускной стороны), по которому хладагент вытекает из основного прохода 91. Соответственно, в дополнение к эффектам (1) - (4), повышение температуры окружающей среды вокруг крепежного болта 10 может быть еще больше минимизировано.

[0050] (6) Край выступающей части 12 сформирован в скругленной форме. Соответственно, в дополнение к эффектам (2) - (5), потеря давления в расширенном проходе 92 (расширенном проходе 92а впускной стороны и расширенном проходе 92b выпускной стороны) может быть уменьшена.

Второй вариант осуществления

[0051] Во втором варианте осуществления выступающие части расположены в расширенном проходе, так что образуется обходной проход, который обходит выступающую часть.

[0052] Конфигурация будет описана первой. Аналогично первому варианту осуществления, конструкция охлаждения во втором варианте осуществления применяется к инверторному устройству (пример устройства преобразования электроэнергии) электродвигателя-генератора, установленного в качестве источника ходового привода или тому подобного в электромобиле с увеличенным запасом хода (пример транспортного средства с электроприводом). Ниже будет приведено «Подробное описание охладителя» второго варианта осуществления. «Конструкция охлаждения инвертора 1B» второго варианта осуществления аналогична «Конструкции охлаждения инвертора» первого варианта осуществления, и соответствующая конфигурация обозначена с использованием тех же ссылочных позиций на фиг.5, и ее описание опущено.

[0053] На фиг.5 показан вид в разрезе конструкции охлаждения инвертора во втором варианте осуществления. На фиг.6 показан вид в перспективе обратной стороны основного блока охладителя во втором варианте осуществления. Ниже конфигурация охладителя будет подробно описана во втором варианте осуществления со ссылкой на фиг.5 и 6.

[0054] В основном блоке 51 охладителя сформированы две канавки 6 основного прохода и восемь канавок 7 расширенного прохода (вторые канавки расширенного прохода).

[0055] Две канавки 6 основного прохода частично сообщаются друг с другом, как показано на фиг.6. Другими словами, две канавки 6 основного прохода сообщаются друг с другом, образуя единую канавку. Кроме того, две канавки 7 расширенного прохода сформированы на каждой стороне направления X единой канавки 6 основного прохода. Другими словами, канавки 7 расширенного прохода являются канавками, в которые была расширена часть канавки 6 основного прохода. Высота (глубина, направление Z) канавок 7 расширенного прохода является такой же, как высота (глубина, направление Z) канавки 6 основного прохода. Другими словами, канавки 7 расширенного прохода расширяются по всей совокупности канавок 6 основного прохода в направлении высоты (направление Z).

[0056] Одна канавка 6 основного прохода сообщается с впускным путем хладагента (не показан), который позволяет хладагенту поступать в охладитель 5 снаружи (см. стрелку). Другая канавка 6 основного прохода сообщается с выпускным путем хладагента (не показан), который позволяет хладагенту вытекать из охладителя 5 наружу (см. стрелку).

[0057] Множество (например, четыре) ребер 11 сформировано в канавках 6 основного прохода, как показано на фиг.6. Ребра 11 являются прямоугольными и продолжаются в направлении Y канавок 6 основного прохода. Ребра 11 расположены с равноудаленными интервалами в направлении X канавок 6 основного прохода. Высота (направление Z) ребер 11 меньше высоты канавок 6 основного прохода, как показано на фиг.1.

[0058] Выступающие части 12, к которым крепятся крепежные болты 10, сформированы в канавках 7 расширенного прохода, как показано на фиг. 6. Выступающие части 12 расположены на расстоянии от боковой стенки 7а канавок 7 расширенного прохода, как показано на фиг.5. Кроме того, высота (направление Z) выступающих частей 12 та же, что и высота канавок 6 основного прохода и канавок 7 расширенного прохода, как показано на фиг.5. Выступающие части 12 второго варианта осуществления отличаются от первого варианта осуществления и не сформированы в скругленной форме.

[0059] Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, канал 9 хладагента образуется между основным блоком 51 охладителя и крышкой 52 охладителя, как показано на фиг.5. Другими словами, основные проходы 91 и расширенные проходы 92 (вторые расширенные проходы) сформированы как канал 9 хладагента.

[0060] Основные проходы 91 образованы канавками 6 основного прохода и крышкой 52 охладителя. Расширенные проходы 92 образованы канавками 7 расширенного прохода и крышкой 52 охладителя. Другими словами, расширенные проходы 92 являются путем, в котором участок основных проходов 91 расширен. Кроме того, обходные проходы 92с образованы канавками 7 расширенного прохода, выступающими частями 12 и крышкой 52 охладителя. Другими словами, обходные проходы 92с образованы в расширенных проходах 92. Соответственно, канал 9 хладагента имеет основные проходы 91 и обходные проходы 92с.

[0061] Когда силовые модули 3 прикреплены к основному блоку 51 охладителя, основные проходы 91 расположены напротив силового модуля 3. Кроме того, расширенные проходы 92 представляют собой проходы, в которых канал расширен от основных проходов 91 до конца 10а болта крепежных болтов 10.

[0062] Далее будет описан эффект. Механизм увеличения второго варианта осуществления является тем же самым «Механизмом, с помощью которого температура окружающей среды увеличивается вокруг болта» в первом варианте осуществления. Соответственно, соответствующая конфигурация обозначена с использованием тех же ссылочных позиций на фиг.5, и ее описание опущено. Кроме того, эффект второго варианта осуществления является тем же «Основным эффектом конструкции охлаждения инвертора» в первом варианте осуществления. Эффект в конструкции охлаждения инвертора 1B второго варианта осуществления описан ниже в разделах, озаглавленных «Влияние потока хладагента» и «Характерный эффект конструкции охлаждения инвертора».

[0063] [Влияние потока хладагента]

На фиг.7 показан поток хладагента во втором варианте. Ниже поток хладагента будет описан со ссылкой на фиг.5-7. Будет описана конфигурация, в которой крышка 52 охладителя прикреплена к основному блоку 51 охладителя на фиг.6. Соответственно, канавки 6 основного прохода служат в качестве основных проходов 91, и поэтому ссылочная позиция для прохода будет указана в скобках после ссылочной позиции на фиг.6. Кроме того, пространство между боковой стенкой 7а и выступающей частью 12 в канавках 7 расширенного прохода служит в качестве обходных проходов 92с, и поэтому ссылочная позиция для прохода будет указана в скобках после боковой стенки 7а на фиг.6.

[0064] Хладагент протекает снаружи в впускной путь хладагента. Затем хладагент, который поступил из впускного пути хладагента, втекает в один конец одного основного прохода 91 (см. стрелку). Затем хладагент, который поступил в один основной проход 91, течет из одного основного прохода 91 в другой основной проход 91.

[0065] Когда это происходит, хладагент, протекающий по одному основному проходу 91, течет между ребрами 11 и тому подобному. Соответственно, тепло, излучаемое полупроводниковым элементом 3а, рассеивается ребрами 11 за счет теплообмена. Другими словами, силовой модуль 3 охлаждается.

[0066] Кроме того, когда это происходит, часть хладагента, протекающего по одному основному проходу 91, течет в обходной проход 92с в средней точке, как показано стрелкой 121 на фиг.7. Кроме того, хладагент, который поступил в обходной проход 92с, течет между боковой стенкой 7а канавок 7 расширенного прохода и выступающими частями 12. Хладагент, который протекал между боковой стенкой 7а и выступающими частями 12, затем поступает в один основной проход 91, как показано стрелкой 122 на фиг.7. Другими словами, из хладагента, протекающего через канал 9 хладагента, хладагент, протекающий по одному основному проходу 91, является основным потоком (стрелка 102 на фиг.7), а хладагент, протекающий по обходному проходу 92с, является боковым потоком. То есть хладагент отводится из основного потока и подается в обходной проход 92с. Соответственно, хладагент, который течет в обходной проход 92с, течет вокруг выступающих частей 12. Таким образом, выступающие части 12 охлаждаются, и конец 10а болта крепежных болтов 10, прикрепленных к выступающим частям 12, охлаждается. Следовательно, крепежные болты 10 охлаждаются. Другие выступающие части 12 также охлаждаются аналогичным образом, и поэтому другие крепежные болты 10 также охлаждаются.

[0067] Затем хладагент, который поступил в другой основной проход 91, вытекает из другого основного прохода 91 в выпускной путь хладагента (см. стрелку). Другими словами, хладагент вытекает наружу. Кроме того, хладагент, протекающий по другому основному проходу 91, протекает между ребрами 11 и тому подобному таким же образом, как хладагент, протекающий по одному основному проходу 91. Кроме того, часть хладагента, протекающего по другому основному проходу 91, течет в обходной проход 92с в средней точке таким же образом, как описано выше (см. стрелку 121 на фиг.7). Хладагент, который поступил в обходной проход 92с, поступает в другой основной проход 91 таким же образом, как описано выше (см. стрелку 122 на фиг.7). Соответственно, силовые модули 3 и крепежные болты 10 охлаждаются хладагентом таким же образом, как описано выше. Поток хладагента и охлаждение такие же, как описано выше, и поэтому их описание опущено. Основной поток и боковой поток являются такими же, как описано выше, и поэтому их описание опущено. Таким образом, силовые модули 3 и крепежные болты 10 охлаждаются.

[0068] [Характерный эффект конструкции охлаждения инвертора]

Во втором варианте осуществления канавки 6 основного прохода и канавки 7 расширенного прохода, сообщающиеся с канавкой 6 основного прохода, сформированы в основном блоке 51 охладителя аналогично первому варианту осуществления. Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, основные проходы 91 образованы канавками 6 основного прохода и крышкой 52 охладителя, а расширенные проходы 92 образованы канавками 7 расширенного прохода и крышкой 52 охладителя. Следовательно, число этапов для формирования канавок 6, 7 прохода в крышке 52 охладителя может быть сокращено. Кроме того, канал 9 хладагента образован простым размещением крышки 52 охладителя на основном блоке 51 охладителя.

[0069] Во втором варианте осуществления расширенный проход 92 представляет собой проход (второй расширенный проход), где часть основного прохода 91 была расширена. Выступающая часть 12 расположена в этом проходе так, что образуется обходной проход 92с, который обходит выступающую часть 12. Другими словами, из хладагента, протекающего через канал 9 хладагента, хладагент, протекающий по основному проходу 91, является основным потоком, а хладагент, протекающий по обходному проходу 92с, является боковым потоком. Соответственно, выступающая часть 12 расположена в положении, удаленном от основного потока. Таким образом, потеря давления в основном потоке, вызванная выступающей частью 12, может быть сокращена. Кроме того, выступающая часть 12 охлаждается хладагентом, протекающим в обходной проход 92с, и, следовательно, также увеличивается эффективность охлаждения крепежного болта 10. Соответственно, увеличение нагрева крепежного болта 10 сводится к минимуму, даже когда крепежный болт 10 поглощает тепло полупроводникового элемента 3a. Следовательно, возможно сократить как потерю давления в основном потоке, вызванную выступающей частью 12, так и минимизировать увеличение температуры окружающей среды вокруг крепежного болта 10. Кроме того, во втором варианте осуществления потеря давления в основном потоке, вызванная выступающими частями 12, может быть сокращена более значительно, чем когда выступающие части 12 расположены в основном потоке, как в первом варианте воплощения.

[0070] Далее будет описан эффект. Эффекты, описанные в (1) - (4) первого варианта осуществления, достигаются конструкцией охлаждения инвертора 1B во втором варианте осуществления. Кроме того, эффект в (7) ниже может быть получен с помощью конструкции охлаждения инвертора 1B во втором варианте осуществления.

[0071] (7) Расширенный проход 92 является вторым расширенным проходом (расширенным проходом 92), где часть основного прохода 91 была расширена. Выступающая часть 12 расположена во втором расширенном проходе (расширенном проходе 92), так что образуется обходной проход 92с, который обходит выступающую часть 12. Соответственно, в дополнение к эффектам (2) - (4), возможно как уменьшить потерю давления в основном потоке, вызванную выступающей частью 12, так и минимизировать повышение температуры окружающей среды вокруг крепежного болта 10.

Третий вариант осуществления

[0072] В третьем варианте осуществления канавка расширенного прохода образована в крышке охладителя, а расширенный проход образован канавкой расширенного прохода и основным блоком охладителя.

[0073] Конфигурация будет описана первой. Конструкция охлаждения в третьем варианте осуществления применяется к инверторному устройству (пример устройства преобразования электроэнергии) электродвигателя-генератора, установленного в качестве источника ходового привода или тому подобного в электромобиле с увеличенным запасом хода (пример транспортного средства с электроприводом), так же, как в первом варианте. Ниже конфигурация третьего варианта осуществления описана в двух разделах, озаглавленных «Конструкция охлаждения инвертора» и «Подробное описание охладителя».

[0074] [Конструкция охлаждения инвертора]

На фиг.8 показан вид в разрезе конструкции охлаждения инвертора в третьем варианте осуществления. Ниже описана подробная конфигурация конструкции охлаждения инвертора 1C в третьем варианте осуществления на основе фиг.8.

[0075] В основном блоке 51 охладителя образовано отверстие 13 с внутренней резьбой, а выступающие части в нем не образованы.

[0076] Крепежные болты 10 вставляются из сквозного отверстия, образованного во внешней периферийной части теплоотвода 3c, и крепятся в отверстии 13 с внутренней резьбой. В остальном конфигурация в «Конструкции охлаждения инвертора 1С» такая же, как в первом варианте осуществления, и поэтому соответствующая конфигурация обозначена с использованием тех же ссылочных позиций, и ее описание опущено.

[0077] [Подробное описание охладителя]

На фиг.9 показан вид в перспективе обратной стороны основного блока охладителя в третьем варианте осуществления. На фиг.10 показан вид в перспективе передней стороны крышки охладителя в третьем варианте осуществления. Ниже описана подробная конфигурация охладителя в третьем варианте осуществления на основании фиг.8-10. Передней стороной крышки охладителя является сторона поверхности силового модуля 3 на фиг.8.

[0078] В основном блоке 51 охладителя образованы две канавки 6 основного прохода.

[0079] Четыре канавки 7 расширенного прохода сформированы в крышке 52 охладителя. Канавки 7 расширенного прохода выполнены из двух канавок 73 внутреннего расширенного прохода, расположенных на внутренней стороне четырех канавок 7 расширенного прохода, и двух канавок 74 внешнего расширенного прохода, расположенных на внешней стороне четырех канавок 7 расширенного прохода. Канавки 7 расширенного прохода расположены в направлении X в последовательности из канавки 74 внешнего расширенного прохода, канавки 73 внутреннего расширенного прохода, канавки 73 внутреннего расширенного прохода и канавки 74 внешнего расширенного прохода, как показано на фиг.10.

[0080] Две канавки 6 основного прохода частично сообщаются друг с другом, как показано на фиг. 9. Другими словами, две канавки 6 основного прохода сообщаются друг с другом, образуя единую канавку. Кроме того, два отверстия с внутренней резьбой расположены на обеих сторонах единой канавки 6 основного прохода в направлении X.

[0081] Одна канавка 6 основного прохода сообщается с впускным путем хладагента (не показан), который позволяет хладагенту протекать снаружи в охладитель 5 (см. стрелку). Другая канавка 6 основного прохода сообщается с выпускным путем хладагента (не показан), который позволяет хладагенту вытекать из охладителя 5 наружу (см. стрелку).

[0082] Множество (например, четыре) ребер 11 сформировано в канавках 6 основного прохода, как показано на фиг.9. Ребра 11 являются прямоугольными и продолжаются в направлении Y канавок 6 основного прохода. Ребра 11 расположены с равноудаленными интервалами в направлении X канавок 6 основного прохода. Высота (направление Z) ребер 11 меньше высоты канавок 6 основного прохода, как показано на фиг.1.

[0083] Две канавки 73 внутреннего расширенного прохода частично сообщаются друг с другом, как показано на фиг.10. Другими словами, две канавки 73 внутреннего расширенного прохода сообщаются друг с другом, образуя единую канавку. Две канавки 74 внешнего расширенного прохода частично сообщаются друг с другом, как показано на фиг.10. Другими словами, две канавки 74 внешнего расширенного прохода сообщаются друг с другом, образуя единую канавку. Кроме того, канавки 73 внутреннего расширенного прохода и канавки 74 внешнего расширенного прохода не сообщаются друг с другом.

[0084] Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, две канавки 6 основного прохода и четыре канавки 7 расширенного прохода сообщаются друг с другом, и канал 9 хладагента образуется между основным блоком 51 охладителя и крышкой 52 охладителя, как показано на фиг.8. Другими словами, основные проходы 91 и расширенные проходы 92 сформированы как канал 9 хладагента.

[0085] Основные проходы 91 образованы канавками 6 основного прохода и крышкой 52 охладителя. Расширенные проходы 92 выполнены из внутреннего расширенного прохода 92d и внешнего расширенного прохода 92е. Внутренний расширенный проход 92d образован канавками 73 внутреннего расширенного прохода и основным блоком 51 охладителя. Внешний расширенный проход 92е образован канавками 74 внешнего расширенного прохода и основным блоком 51 охладителя. Внутренний расширенный проход 92d и внешний расширенный проход 92e сообщаются друг с другом посредством основных проходов 91. Соответственно, канал 9 хладагента имеет основные проходы 91, внутренний расширенный проход 92d и внешний расширенный проход 92e.

[0086] Когда силовые модули 3 прикреплены к основному блоку 51 охладителя, основные проходы 91 расположены напротив силовых модулей 3. Кроме того, расширенные проходы 92 представляют собой проходы, в которых канал расширен от основных проходов 91 до конца 10а болта крепежных болтов 10.

[0087] Далее будет описан эффект.

Механизм увеличения в третьем варианте осуществления демонстрирует «Механизм, посредством которого температура окружающей среды увеличивается вокруг болта» таким же образом, как в первом варианте осуществления. Соответственно, соответствующая конфигурация обозначена с использованием тех же ссылочных позиций на фиг.8, и ее описание опущено. Эффект в конструкции охлаждения инвертора 1C третьего варианта осуществления будет описан ниже в разделах, озаглавленных «Влияние потока хладагента», «Основной эффект конструкции охлаждения инвертора» и «Характерный эффект конструкции охлаждения инвертора».

[0088] [Влияние потока хладагента]

Что касается потока хладагента, поток хладагента будет описан ниже со ссылкой на фиг.8-10. Будет описана конфигурация, в которой крышка 52 охладителя на фиг.10 прикреплена к основному блоку 51 охладителя на фиг.9. Соответственно, канавки 6 основного прохода служат в качестве основного прохода 91, и поэтому ссылочная позиция для прохода будет указана в скобках после ссылочной позиции на фиг.9. Канавка 73 внутреннего расширенного прохода служит в качестве внутреннего расширенного прохода 92d, а канавка 74 внешнего расширенного прохода служит в качестве внешнего расширенного прохода 92e, и поэтому ссылочная позиция для каждого прохода будет указана в скобках после каждой ссылочной позиции на фиг.10.

[0089] Хладагент протекает снаружи в впускной путь хладагента. Затем хладагент, который поступил из впускного пути хладагента, втекает в один конец одного основного прохода 91 (см. стрелку). Когда это происходит, хладагент, вытекший из впускного пути хладагента, течет в один внутренний расширенный проход 92d и один внешний расширенный проход 92e через один основной проход 91, как показано стрелкой 130 на фиг.8.

[0090] Затем хладагент, который поступил в один основной проход 91, течет из одного основного прохода 91 в другой основной проход 91. Аналогичным образом, хладагент, который поступил в один внутренний расширенный проход 92d, течет из одного внутреннего расширенного прохода 92d в другой внутренний расширенный проход 92d. Кроме того, хладагент, который поступил в один внешний расширенный проход 92е, течет из одного внешнего расширенного прохода 92е в другой внешний расширенный проход 92е.

[0091] В это время хладагент, протекающий по одному основному проходу 91, течет между ребрами 11 и тому подобным. Соответственно, тепло, излучаемое полупроводниковым элементом 3а, рассеивается ребрами 11 за счет теплообмена. Другими словами, силовой модуль 3 охлаждается.

[0092] Кроме того, хладагент, протекающий по одному внутреннему расширенному проходу 92d и одному внешнему расширенному проходу 92е, течет ниже конца 10а болта. Соответственно, конец 10а болта крепежных болтов 10 охлаждается хладагентом. Крепежные болты 10 тем самым охлаждаются.

[0093] Хладагент, который поступил в другой основной проход 91, другой внутренний расширенный проход 92d и другой внешний расширенный проход 92е, вытекает из другого основного прохода 91 в выпускной путь хладагента (см. стрелку). Другими словами, хладагент, протекающий через другой внутренний расширенный проход 92d и другой внешний расширенный проход 92e, вытекает в выпускной путь хладагента по другому основному проходу 91. Другими словами, хладагент вытекает наружу. Кроме того, хладагент, протекающий по другому основному проходу 91, протекает между ребрами 11 и тому подобным таким же образом, как хладагент, протекающий по одному основному проходу 91. Кроме того, хладагент, протекающий по другому внутреннему расширенному проходу 92d и другому наружному расширенному проходу 92e, течет ниже конца 10а болта таким же образом, как хладагент, протекающий по одному внутреннему расширенному проходу 92d и одному внешнему расширенному проходу 92е. Соответственно, силовые модули 3 и крепежные болты 10 охлаждаются хладагентом таким же образом, как описано выше.

[0094] [Основной эффект конструкции охлаждения инвертора]

В третьем варианте осуществления конструкция охлаждения инвертора 1С имеет в качестве канала 9 хладагента основные проходы 91, расположенные напротив силовых модулей 3, и расширенные проходы 92, имеющие канал, который расширяется от основных проходов 91 до конца 10а болта крепежных болтов 10 таким же образом, как в первом варианте осуществления. В результате повышение температуры окружающей среды вокруг крепежных болтов 10 сводится к минимуму.

[0095] В третьем варианте осуществления канавки 6 основного прохода образованы в основном блоке 51 охладителя, а канавки 7 расширенного прохода, сообщающиеся с канавками 6 основного прохода, образованы в крышке 52 охладителя. Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, основные проходы 91 образованы канавками 6 основного прохода между основным блоком 51 охладителя и крышкой 52 охладителя. Кроме того, когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, расширенные проходы 92 образованы канавками 7 расширенного прохода между основным блоком 51 охладителя и крышкой 52 охладителя. Следовательно, основные проходы 91 и расширенные проходы 92, служащие в качестве канала 9 хладагента, могут быть легко сформированы просто путем формирования канавок 6, 7 прохода в основном блоке 51 охладителя и крышке 52 охладителя.

[0096] [Характерный эффект конструкции охлаждения инвертора]

В третьем варианте осуществления канавки 6 основного прохода образованы в основном блоке 51 охладителя. Канавки 7 расширенного прохода сформированы в крышке 52 охладителя. Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, канавки 6 основного прохода и канавки 7 расширенного прохода находятся в сообщении друг с другом, основные проходы 91 образованы канавками 6 основного прохода и крышкой 52 охладителя, а расширенные проходы 92 образованы канавками 7 расширенного прохода и основным блоком 51 охладителя. Другими словами, даже когда толщина (толщина в направлении Z, толщина в направлении высоты) основного блока 51 охладителя мала из-за нехватки места или тому подобного, и канавки 7 расширенного прохода не могут быть сформированы в основном блоке 51 охладителя, канавки 7 расширенного прохода могут быть образованы в крышке 52 охладителя. Соответственно, конец 10а болта крепежных болтов 10 охлаждается хладагентом, протекающим по расширенному проходу 92, и эффективность охлаждения крепежных болтов 10 увеличивается. Соответственно, увеличение нагрева крепежных болтов 10 сводится к минимуму, даже когда крепежные болты 10 поглощают тепло в полупроводниковом элементе 3a. Кроме того, общая толщина охладителя 5 в направлении Z может быть меньше толщины в первом варианте осуществления и во втором варианте осуществления. Следовательно, даже когда канавки 7 расширенного прохода не могут быть сформированы в основном блоке 51 охладителя, формирование канавок 7 расширенного прохода в крышке 52 охладителя позволяет минимизировать увеличение температуры окружающей среды вокруг крепежных болтов 10.

[0097] Кроме того, основные проходы 91 и расширенные проходы 92, служащие в качестве канала 9 хладагента, образованы между основным блоком 51 охладителя и крышкой 52 охладителя просто путем соединения крышки 52 охладителя, в которой образованы канавки 7 расширенного прохода, к существующему главному блоку 51 охладителя, в котором образованы канавки 6 основного прохода. Соответственно, может использоваться существующий основной блок 51 охладителя.

[0098] Далее будет описан эффект. Эффекты, описанные в (1) и (3) первого варианта осуществления, получают способом, аналогичным первому варианту осуществления, посредством конструкции охлаждения инвертора 1C в третьем варианте осуществления. Кроме того, эффект в (8) ниже может быть получен с помощью конструкции охлаждения инвертора 1C в третьем варианте осуществления.

[0099] (8) Канавки 6 основного прохода образованы в основном блоке 51 охладителя. Канавки 7 расширенного прохода сформированы в крышке 52 охладителя. Когда основной блок 51 охладителя и крышка 52 охладителя соединены вместе, канавки 6 основного прохода и канавки 7 расширенного прохода сообщаются друг с другом, основной проход 91 образован канавками 6 основного прохода и крышкой 52 охладителя, а расширенный проход 92 образован канавками 7 расширенного прохода и основным блоком 51 охладителя. Соответственно, в дополнение к эффектам (1) и (3), даже когда канавки 7 расширенного прохода не могут быть сформированы в основном блоке 51 охладителя, формирование канавок 7 расширенного прохода в крышке 52 охладителя позволяет подавлять увеличение при температуре окружающей среды вокруг крепежных болтов 10.

[0100] Конструкции охлаждения устройства преобразования электроэнергии по настоящему изобретению были описаны выше на основе вариантов осуществления с первого по третий. Однако конкретная конфигурация не ограничена этими вариантами осуществления, и конструктивные изменения, дополнения и тому подобное разрешены в пределах объема изобретения, изложенного в формуле изобретения.

[0101] В первом варианте осуществления был представлен пример, в котором перегородки 8 сформированы в основном блоке 51 охладителя. Однако перегородки 8 не требуются. В этом случае расширенный проход служит в качестве прохода, в котором весь основной проход был расширен в направлении X.

[0102] Во втором варианте осуществления был представлен пример, в котором выступающие части 12 расположены в положении на удалении от боковой стенки 7а канавок 7 расширенного прохода. Однако выступающие части могут быть расположены в положении, прилегающем к боковой стенке канавки расширенного прохода. В этом случае хладагент, который течет из основных проходов в расширенные проходы, обтекает выступающие части. Следовательно, даже когда выступающие части расположены таким образом, крепежные болты охлаждаются так же, как и во втором варианте осуществления.

[0103] В первом и втором вариантах осуществления были представлены примеры, в которых выступающие части 12, к которым прикреплены крепежные болты 10, сформированы в канавках 7 расширенного прохода. Однако также возможно опустить выступающие части и образовать только отверстие с внутренней резьбой в основном блоке охладителя, как в третьем варианте осуществления.

[0104] В первом и втором вариантах осуществления были представлены примеры, в которых высота (глубина) канавок 7 расширенного прохода выполнена такой же, что и высота (глубина) канавок 6 основного прохода. Однако высота (глубина) канавок 7 расширенного прохода может быть меньше, чем высота (глубина) канавок 6 основного прохода. То есть, участок канавок 7 расширенного прохода может быть расширен относительно направления высоты (направления Z) канавок 6 основного прохода. Например, может быть использована конфигурация, в которой участок канавок 7 расширенного прохода расширен относительно направления высоты канавок 6 основного прохода, и, кроме того, выступающие части 12 не сформированы в канавках 7 расширенного прохода, как показано на фиг.11 и 12, в качестве модифицированного варианта осуществления (инвертор 1D) конструкции охлаждения инвертора настоящего раскрытия. Даже при такой конфигурации достигаются эффекты, описанные в (1), (3) и (4) первого варианта осуществления. Кроме того, участок канавок 7 расширенного прохода расширяется относительно направления высоты канавок 6 основного прохода, и поэтому потеря давления в канале 9 хладагента может быть уменьшена более значительно, чем по всей совокупности канавок 6 основного прохода в направлении высоты. В остальном конфигурация такая же, как и в случае «конструкции охлаждения инвертора» в вариантах осуществления, и соответствующая конфигурация обозначена с использованием тех же ссылочных позиций на фиг.11 и 12, и ее описание опущено.

[0105] В первом варианте осуществления был представлен пример, в котором край выступающих частей 12 сформирован в скругленной форме. Тем не менее, нет никаких ограничений для этого. Например, форма выступающих частей 200 может иметь выпуклую форму, вокруг которой разветвляющийся поток (стрелка 201) и объединяющийся поток (стрелка 202) хладагента являются гладкими по отношению к направлению потока хладагента, протекающего через расширенные проходы, как показано на фиг. 13А и 13В. Другими словами, когда хладагент, протекающий по расширенным проходам, сталкивается с выступающими частями, форма выступающих частей имеет выпуклую форму, и поэтому потеря давления, возникающая при столкновении, может быть значительно уменьшена по сравнению с формой выступающих частей не выпуклой формы. Следовательно, потеря давления в расширенных проходах 92 может быть уменьшена.

[0106] Также, например, ребра 211 выступающей части могут быть предусмотрены для выступающей части 210 в направлении потока хладагента, протекающего по расширенному проходу, как показано на фиг.14. Тем самым поток хладагента, который протекает к выступающей части, можно стабилизировать. Кроме того, тепло, выделяемое крепежным болтом, рассеивается при теплообмене посредством ребер 211 выступающей части. Другими словами, ребра 211 выступающей части выполняют функцию охлаждения, благодаря чему производительность охлаждения крепежного болта может быть улучшена. Следовательно, повышение температуры окружающей среды вокруг крепежного болта значительно снижается.

[0107] Кроме того, в случае выступающих частей 12 второго варианта осуществления ребра выступающей части могут быть обеспечены вокруг выступающих частей 12 в направлении потока хладагента, протекающего по расширенному проходу. Даже при такой конфигурации ребра выступающей части выполняют функцию охлаждения, благодаря чему производительность охлаждения крепежных болтов может быть улучшена таким же образом, как описано выше. Следовательно, повышение температуры окружающей среды вокруг крепежных болтов сведено к минимуму.

[0108] В вариантах осуществления с первого по третий были представлены примеры, в которых конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии настоящего раскрытия применяется к конфигурации, в которой схема охлаждения силовых модулей 3 является непрямым охлаждением (конструкция непрямого охлаждения). Тем не менее, нет никаких ограничений для этого. Например, в конструкции охлаждения устройства преобразования электроэнергии по настоящему изобретению также могут применяться конструкция прямого охлаждения и интегрированная в охладитель конструкция.

[0109] В вариантах осуществления с первого по третий были представлены примеры, в которых конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии настоящего раскрытия применяется к двум силовым модулям 3. Однако в конструкции охлаждения устройства преобразования электроэнергии по настоящему изобретению также может быть применен единый силовой модуль.

[0110] В вариантах осуществления с первого по третий были представлены примеры, в которых преобразователь электроэнергии является силовым модулем 3. Однако, кроме силового модуля, например, компонент, такой как сглаживающий конденсатор, разрядный резистор и тому подобное, или комбинация из двух или более таких компонентов, могут использоваться в качестве преобразователя электроэнергии.

[0111] В вариантах осуществления с первого по третий были представлены примеры, в которых в конструкции охлаждения устройства преобразования электроэнергии настоящего раскрытия применяется инвертор, используемый в качестве устройства преобразования переменного тока в постоянный ток электродвигателя-генератора. Однако конструкция охлаждения настоящего раскрытия также может применяться к различным устройствам преобразования электроэнергии, кроме инвертора, для преобразования одного или более из напряжения, тока, частоты, фазы, количества фаз, формы сигнала или другой электрической характеристики с использованием преобразователя электроэнергии при минимизации существенной потери мощности.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкции охлаждения устройства преобразования электроэнергии. Технический результат заключается в минимизации повышения температуры окружающей среды вокруг крепежного болта. Конструкция охлаждения инвертора (1А) имеет силовой модуль (3), охладитель (5) и крепежный болт (10). Силовой модуль (3) является преобразователем электроэнергии. Канал (9) хладагента образован в охладителе (5). Крепежный болт (10) прикрепляет силовой модуль (3) к охладителю (5) в состоянии, в котором силовой модуль (3) и канал (9) хладагента расположены напротив друг друга. Канал (9) хладагента имеет основной проход (91), расположенный напротив силового модуля (3), и расширенный проход (92), имеющий канал, который расширяется от основного прохода (91) до конца (10а) болта крепежного болта (10). 8 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии, причем упомянутая конструкция охлаждения содержит:

преобразователь электроэнергии, включающий в себя полупроводниковый элемент и рассеивающий тепло элемент для излучения тепла, сгенерированного полупроводниковым элементом;

охладитель, имеющий канал хладагента, по которому течет хладагент, поступающий снаружи; и

крепежный болт, который крепит рассеивающий тепло элемент к охладителю в состоянии, в котором преобразователь электроэнергии и канал хладагента расположены напротив друг друга;

при этом канал хладагента имеет основной проход, расположенный напротив полупроводникового элемента, и по которому течет хладагент, и расширенный проход, в котором канал расширяется от основного прохода и по которому течет хладагент, выступающая часть для крепления крепежного болта расположена в расширенном проходе, выступающая часть образована на охладителе.

2. Конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии по п.1, в которой

охладитель сконфигурирован из основного блока охладителя и крышки охладителя,

канавка основного прохода и канавка расширенного прохода образованы в по меньшей мере одном из основного блока охладителя или крышки охладителя, и

когда основной блок охладителя и крышка охладителя соединены вместе, основной проход образован между основным блоком охладителя и крышкой охладителя посредством канавки основного прохода, а расширенный проход образован между основным блоком охладителя и крышкой охладителя посредством канавки расширенного прохода.

3. Конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии по п.2, в которой

канавка основного прохода и канавка расширенного прохода, сообщающаяся с канавкой основного прохода, образованы в основном блоке охладителя, и

когда основной блок охладителя и крышка охладителя соединены вместе, основной проход образован канавкой основного прохода и крышкой охладителя, а расширенный проход образован канавкой расширенного прохода и крышкой охладителя.

4. Конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии по п.2, в которой

канавка основного прохода образована в основном блоке охладителя,

канавка расширенного прохода образована в крышке охладителя, и

когда основной блок охладителя и крышка охладителя соединены вместе, канавка основного прохода и канавка расширенного прохода сообщаются друг с другом, основной проход образован канавкой основного прохода и крышкой охладителя, а расширенный проход образован канавкой расширенного прохода и основным блоком охладителя.

5. Конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии по любому из пп.1–4, в которой

основной проход и расширенный проход расположены в смежных положениях с перегородками, расположенными между ними, и

расширенный проход является первым расширенным проходом, расширенным до впускной стороны, где хладагент, протекающий по каналу хладагента, течет в основной проход, и до выпускной стороны, где хладагент вытекает из основного прохода.

6. Конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии по любому из пп.1–4, в которой

расширенный проход является вторым расширенным проходом, где часть основного прохода была расширена, и

выступающая часть расположена во втором расширенном проходе, так что образуется обходной проход, который обходит выступающую часть.

7. Конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии по любому из пп.1–6, в которой

выступающая часть имеет край в скругленной форме.

8. Конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии по любому из пп.1–6, в которой

выступающая часть представляет собой выпуклую форму, в которой разветвляющийся поток и объединяющийся поток хладагента являются гладкими по отношению к направлению потока хладагента, протекающего по расширенному проходу.

9. Конструкция охлаждения устройства преобразования электроэнергии по любому из пп.1–6, в которой

выступающая часть включает в себя множество ребер, обеспеченных в направлении потока хладагента, протекающего по расширенному проходу.