冷却器的制造方法

冷却器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种冷却器（10），所述冷却器（10）被设置成与电子元件（1）接触以冷却该电子元件（1）。冷却器（10）被设置成与电子元件（1）接触。冷却器（10）包括用于冷却介质的流动通路（12）、传热部（15h）和非导电部（17）。流动通路（12）被设置在冷却器（10）中。传热部（15h）与电子元件（1）接触，并且该传热部（15h）接触流过流动通路（12）的冷却介质。非导电部（17）被设置在传热部（15h）中。
【专利说明】冷却器

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于冷却电子元件的冷却器。

【背景技术】
[0002] 已知一种电力转换器，它包括：半导体模块；与半导体模块接触以冷却半导体模 块的冷却器；以及挤压半导体模块以使其与冷却器紧密接触的板簧(例如，参考日本专利申 请公报No. 2012-80027 (JP2012-80027A))。在这个电力转换器中，板簧与半导体模块面对 面接触以在半导体模块的功率端子周围产生磁通。然后，利用磁通增加在板簧中产生的过 电流。以该方式，在电力转换器中，在半导体模块中的电感减小。
[0003] 还已知一种电力转换器，它包括：电抗器，该电抗器具有当通电时产生磁通的线圈 和由磁粉混合树脂制成的芯；合并在半导体装置内的半导体模块；以及冷却半导体模块的 冷却器(例如参考日本专利申请公报No. 2008-198981 (JP2008-198981A))。在这个电力转 换器中，电抗器被支撑在构成冷却器的多个冷却管之间。以该方式，在这个电力转换器中， 电抗器被固定在电力转换器的外壳中，并且电抗器的冷却效率得以改进。
[0004] 还已知一种电路板组件，它包括电路板、模块和平面线圈元件(例如参考日本专利 申请公报No. 2004-273937( JP2004-273937A))。该模块具有电子电路装置和被附接到该电 子电路装置的散热器，并且该模块被安装在电路板上。在这个电路板组件中，从电子电路装 置突出并且与板的表面平行地延伸的延伸部分形成在散热器上。在散热器的延伸部分和平 面线圈元件之间的距离被设定为如此距离，使得由平面线圈元件产生的磁场不在延伸部分 中产生任何过电流。


【发明内容】

[0005] 当冷却器如在JP2012-80027A中描述地被设置成与电子元件接触时，电子元件的 周围产生(从其泄漏）的磁通增加了在冷却器的附近产生的过电流。因此，当冷却器被设置 成与电子元件，诸如电抗器或者电容器接触时，磁场线被在冷却器的附近产生的过电流抵 消。当如上所述磁场线被抵消时，在电抗器等中的损耗即过电流损耗增加。
[0006] 因此，本发明的一个目的在于提供一种能够防止在电子元件中的损耗增加并且能 够有效地冷却电子元件的冷却器。
[0007] 根据本发明的第一方面，冷却器10被设置成与电子元件1接触。冷却器10包括 用于冷却介质的流动通路12、传热部15h和非导电部17。流动通路12被设置在冷却器10 中。传热部15h与电子元件1接触并且接触流过流动通路12的冷却介质。非导电部17被 设置在传热部15h中。
[0008] 冷却器10具有用于冷却其中的介质的流动通路12,并且该冷却器10被设置成与 电子元件1接触。冷却器10能够经由传热部15h在电子元件1和流动通路12中的冷却介 质之间热交换，以有效地冷却电子元件1。非导电部17被设置在冷却器10的传热部15h 中。非导电部17能够阻挡或者中断由电子元件1的周围产生(从其泄漏）的磁通引起的过 电流的流动。因此，能够减小在冷却器10的附近产生的过电流，以防止在电子元件1中的 损耗(过电流损耗)增力卩。因此，冷却器10能够防止电子元件1中的损耗增加并且有效地冷 却电子兀件1。
[0009] 冷却器10可以包括：第一部分15,该第一部分15包括传热部15h ;以及第二部分 11，该第二部分11被固定到第一部分15并且与第一部分15 -起限定流动通路。第一部分 15的传热部15h可以具有开口 15s，并且非导电部17可以由被设置在开口 15s中的非导电 部件16构成。在该情形中，非导电部17能够被容易地设置在第一部分15的传热部15h中。 非导电部件16可以被液密性地连结到第一部分15的传热部15h，并且密封部件可以被设置 在非导电部件16和第一部分15之间。
[0010] 另外，第二部分11可以具有：壁部11b，该壁部lib与第一部分15的传热部15h 相对；以及至少一个第一突出部14,该第一突出部14从壁部lib朝向传热部15h突出并且 与非导电部件16接触。在该情形中，当非导电部件16被组装到第一部分15的传热部15h 时，第二部分11的突出部(第一突出部）14能够支撑非导电部件16。因此，非导电部件16 能够被容易地液密性地连结到第一部分15。
[0011] 非导电部件16可以具有至少一个第二突出部16p。第二突出部16p朝向第二部分 11的壁部lib突出并且与壁部lib接触，其中壁部lib与第一部分15的传热部15h相对。 在该情形中，当非导电部件16被组装到第一部分15的传热部15h时，第二部分11的壁部 lib能够支撑第二突出部16p，即，非导电部件16。因此，非导电部件16能够容易地被液密 性地连结到第一部分15。
[0012] 另外，第二部分11可以具有多个第一突出部lib。非导电部件16可以具有多个第 二突出部16p。第一突出部lib和第二突出部16p可以沿着开口 15s间隔开地布置。在该 情形中，第二部分11能够经由突出部稳定地支撑非导电部件16而不干扰冷却介质通过流 动通路的流动。
[0013] 电子元件1可以是电抗器。换言之，根据以上方面，冷却器10能够通过利用电子 元件1的周围产生的磁通减小在冷却器10的附近产生的过电流而防止电子元件1中的损 耗增加。因此，该冷却器对于冷却损耗被过电流增加的电子元件1，诸如电抗器1而言是非 常有用的。

【专利附图】

【附图说明】
[0014] 将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意 义，其中类似的附图标记表示类似的元件，并且其中：
[0015] 图1是示意根据本发明的一个实施例的冷却器的分解透视图；
[0016] 图2是示意图1的冷却器的截面视图；
[0017] 图3是示意图1的冷却器的截面视图；
[0018] 图4是用于解释被设置在图1的冷却器的传热部中的非导电部的功能的概略图；
[0019] 图5是示意被设置在传热部中的非导电部的变型的解释性视图；
[0020] 图6是示意非导电部件的变型的概略图；
[0021] 图7是示意根据本发明的冷却器的使用方式的一个实例的概略图；并且
[0022] 图8是示意根据本发明的冷却器的使用方式的一个实例的截面视图。

【具体实施方式】
[0023] 在下文中参考【专利附图】

【附图说明】用于实现本发明的模式。
[0024] 图1是示意根据本发明的一个实施例的冷却器10的分解透视图。图2是示意冷 却器10的截面视图。在这些附图中示出的冷却器10用于冷却例如被安装在混合动力车辆 或者电动车辆上的电抗器1。电抗器1是构成被安装在混合动力车辆或者电动车辆上的升 压转换器的电子元件。作为电子元件的电抗器1具有由磁性材料制成的芯2,和在芯2中缠 绕的线圈3。芯2由填充在线圈3的内侧并且包围芯2的外周边的磁性材料诸如磁粉混合 树脂形成。当线圈3被通电时，电抗器1形成磁通。
[0025] 如在图1和图2中所示，冷却器10包括冷却器本体(第二部分）11，和液密性地固 定(连结）到冷却器本体11的冷却板15 (第一部分)。在该实施例中，冷却器本体11由例 如具有高导热率的金属诸如铜或铝或者具有高导热率的树脂制成。冷却器本体11具有带 有矩形框架状构形的框架部分11a，和从一侧覆盖框架部分11a的壁部lib。冷却板15被 设置成与壁部lib相对并且被液密性固定到冷却器本体11，以覆盖冷却器本体11的开口。 以该方式，用于冷却水的流动通路12由包括框架部分11a和壁部lib的冷却器本体11以 及冷却板15限定。可以通过一体地形成框架部分11a和壁部lib构造冷却器本体11。可 替代地，可以通过将分离的板本体液密性地固定(连结）到框架部分11a来构造冷却器本体 11。
[0026] 冷却介质供应管道13i被液密性地连接到冷却器10的一个纵向端以与流动通路 12连通。冷却介质排出管道13〇被液密性连接到冷却器10的另一个纵向端以与流动通路 12连通。换言之，冷却介质供应管道13i被连接到冷却器本体11的框架部分11a的一个纵 向端，并且冷却介质排出管道13〇被连接到框架部分11a的另一个纵向端。从水泵供应的 冷却水(冷却介质)经由散热器被供应到冷却介质供应管道13i。水泵抽吸并且输送备用槽 中的冷却水(冷却剂)。省略了水泵、备用槽和散热器的图示。冷却水通过流动通路12流动 到冷却介质排出管道13〇中，并且通过冷却介质排出管道13〇返回备用槽。
[0027] 冷却板15由具有高导热率的金属(诸如铜或铝)或者树脂制成。冷却板15被形成 为具有与冷却器本体11的壁部lib相同的形状。冷却板15在沿其纵向方向的中央部分处 具有传热部15h。传热部15h是冷却板15的、与电抗器1的芯2的一个表面接触并且与流 动通路12相对地定位并且接触冷却水的部分。冷却器10利用夹具(未示出)被固定到电抗 器1，使得冷却板15的传热部15h与芯2的一个表面接触。可替代地，冷却器10被挤压装 置诸如板簧朝着电抗器1挤压。虽然如在该实施例中的冷却板15的情形中那样冷却器本 体11由具有高导热率的材料制成，但是可以仅冷却板15由具有高导热率的材料制成。换 言之，冷却器本体11并不是必要地由具有高导热率的材料诸如铜或铝制成。
[0028] 如在图1中所示，矩形狭缝(开口）15s贯穿冷却板15的传热部15h地形成。矩形 狭缝(开口）15s被形成为从传热部15h的中心在图中上下地延伸，该传热部15h的中心与 电抗器1的线圈3的中心对应。由例如非导电树脂制成的非导电部件16的插入部16a被 插入冷却板15的狭缝15s中。如所示意地，非导电部件16具有插入部16a和基座部16b。 插入部16a被形成为紧密地装配在狭缝15s中。基座部16b与插入部16a-体地形成，以 便与冷却板15的内表面接触，该冷却板15的内表面与壁部lib相对地定位。
[0029] 如在图1和图2中所示，冷却器本体11具有多个突出部14 (第一突出部)。突出 部14从壁部lib的内表面朝向冷却板15突出并且支撑非导电部件16的基座部16b。如 在图3中所示，突出部14被布置在沿着冷却板15的狭缝15s (插入部16a)的纵向方向（以 规则的间隔）间隔开的位置处。在该实施例中，插入部16a被插入狭缝15s中，其中基座部 16b的前侧与冷却板15的内表面接触并且基座部16b的后侧与冷却器本体11的突出部14 接触。在插入部16a和基座部16b处于以上状态中时，非导电部件16被加热。插入部16a 由此被液密性地连结(焊接并且固定）到狭缝15s的内壁，并且基座部16b被液密性地连结 (焊接并且固定)到冷却板15的内表面。结果，非导电部件16的插入部16a在冷却板15中 形成非导电部17。
[0030] 如上所述地构成的冷却器10在其中具有用于冷却水的流动通路12并且被设置成 与作为电子元件的电抗器1接触。因此，热交换经由冷却板15的传热部15h在电抗器1和 流动通路12中的冷却水之间发生，并且电抗器1能够因此被有效地冷却。构成冷却器10 的冷却板15的传热部15h设有非导电部17。如由图4中的双点划线示意地，由电抗器1的 周围产生(从其泄漏）的磁通引起的过电流的流动能够被传热部15h的非导电部17阻断或 者中断。因此，如由图4中的实线箭头示意地，在冷却器10的附近产生的过电流减小并且 能够防止在电抗器1中的损耗换言之过电流损耗的增加。
[0031] 冷却器10包括：作为第一部分的冷却板15,该冷却板15包括传热部15h ;以及作 为第二部分的冷却器本体11，该冷却器本体11被固定到冷却板15并且与冷却板15 -起限 定流动通路12。通过将非导电部件16的插入部16a插入贯穿冷却板15地形成的狭缝15s 中构造非导电部17。因此，非导电部17能够被容易地设置在冷却板15的传热部15h中。 另外，冷却器10的冷却器本体11具有壁部lib和突出部14。壁部lib与冷却板15的传热 部15h相对。突出部14从壁部lib的内表面朝向传热部15h突出并且与非导电部件16的 基座部16b接触。因此，当非导电部件16被组装到冷却板15的传热部15h时，冷却器本体 11的突出部14能够支撑非导电部件16。结果，非导电部件16能够被容易地液密性地连结 到冷却板15。突出部14被布置在沿着冷却板15的狭缝15s间隔开的位置处。换言之，突 出部14被布置在沿着非导电部件16的插入部16a (以规则的间隔）间隔开的位置处。因 此，冷却器本体11能够经由突出部14稳定地支撑非导电部件16而不干扰冷却介质通过流 动通路12的流动。
[0032] 如上所述，根据冷却器10,能够防止在作为电子元件的电抗器1中的损耗增加并 且有效地冷却电抗器1。另外，冷却器10能够通过利用电子元件的周围产生的磁通减小在 冷却器10的附近产生的过电流而防止在电子元件中的损耗的增加。因此，冷却器10对于 冷却损耗被过电流增加的电子元件诸如电抗器1而言是非常有用的。然而，显然冷却器10 的应用范围不限于电抗器1，并且冷却器10可以应用于另一个电子元件，诸如电容器。
[0033] 为了提高冷却器10的冷却效率，可以在冷却板15或者冷却器本体11上设置散热 片。而且，如在图5中所示，具有从与线圈3的中心对应的位置沿着径向延伸的多个过电流 中断部分171的非导电部170可以被设置在冷却板15的传热部15h中。在该情形中，由电 抗器1的周围产生(从其泄漏)的磁通引起的过电流的流动能够被非导电部170更有效地阻 断或者中断。因此，能够进一步减小在冷却器10的附近产生的过电流并且能够更有效地防 止在电抗器1中的损耗(过电流损耗)的增加。能够通过如下方式实现如上所述的非导电部 170 :形成形状与通过冷却板15的非导电部170对应的开口（狭缝）（未示出）；或者如上所 述地形成开口（狭缝）并且制备非导电部件，该非导电部件具有形状与非导电部170对应的 插入部(未示出）以及与插入部一体地形成的基座部(未示出），以便与冷却板15的内表面接 触。
[0034] 可替代地，如在图6中所示在基座部16b的冷却板15侧表面中具有能够接收密封 部件18诸如0形环的凹部（凹槽）16c的非导电部件160可以替代如上所述的非导电部件 16被应用于冷却器10。密封部件18可以被设置在非导电部件160的凹部16c和冷却板15 之间。在该情形中，能够更可靠地防止冷却水通过狭缝15s从流动通路12泄漏。如上所述 的非导电部件160可以如在非导电部件16的情形中被连结(焊接并且固定）到冷却板15， 或者可以被突出部14相对于冷却板15挤压并且放置到位。
[0035] 另外，替代从冷却器本体11的壁部lib的内表面朝向冷却板15突出的突出部14， 多个突出部16p (第二突出部)可以如在图6所示非导电部件160的情形中从基座部16b的 后侧突出。在该情形中，突出部16p被形成为从非导电部件160的基座部16b的后侧朝向 与冷却板15相对的冷却器本体11的壁部lib的内表面突出。另外，基座部16b还被形成 为与壁部lib的内表面接触。结果，当非导电部件16被组装到冷却板15的传热部15h时， 冷却器本体11的壁部lib的内表面能够支撑非导电部件16的突出部16p。结果，非导电部 件16能够被容易地液密性地连结到冷却板15。
[0036] 可替代地，与冷却器10构造类似或者不设有非导电部件16的冷却器10'可以如 在图7中所示与冷却器10相结合地使用。换言之，冷却器10和冷却器10'可以用于构造 能够冷却除了电抗器1以外的其它电子元件5、6、7···诸如半导体模块的堆叠式冷却器100。 在该情形中，电抗器1和冷却器10优选地如在图7中所示位于堆叠式冷却器100的末端处。 如在图8中所示，冷却器10可以位于作为电子元件的电抗器1的两侧上。当冷却器10如 上所述位于电抗器1的两侧上时，电抗器1能够被更有效地冷却。另外，电抗器1和两个冷 却器10能够被布置在如在图7中所示的堆叠式冷却器100的中部。
[0037] 以上实施例仅是用于详细地描述用于实现本发明的模式的实例。因此，以上实施 例的要素并非旨在限制在
【发明内容】
中描述的本发明的要素。换言之，实施例仅是在发明内 容中描述的发明的具体实例。在
【发明内容】
中描述的对本发明的解释应该基于在该部分中的 说明进行。
[0038] 虽然在前面描述了本发明的一个实施例，但是本发明根本不受以上实施例限制。 显然能够在不偏离本发明的主旨的情况下对于本发明作出各种变型。
[0039] 工业适用性
[〇〇4〇] 能够在用于冷却电子元件的冷却器的生产领域中利用本发明。
【权利要求】
1. 一种冷却器（10)，所述冷却器（10)被设置成与电子元件（1)接触以冷却所述电子元 件（1)，所述冷却器（10)包括： 用于冷却介质的流动通路（12)，所述流动通路（12)被设置在所述冷却器（10)中； 传热部（15h)，所述传热部（15h)与所述电子元件（1)接触，并且所述传热部（15h)接触 流过所述流动通路（12)的冷却介质；和 非导电部（17)，所述非导电部（17)被设置在所述传热部（15h)中。
2. 根据权利要求1所述的冷却器（10)，进一步包括： 第一部分（15)，所述第一部分（15)包括所述传热部（15h)，所述第一部分（15)的所述 传热部（15h)具有开口（15s);和 第二部分（11)，所述第二部分（11)被固定到所述第一部分（15)，所述第二部分（11)与 所述第一部分（15) -起限定所述流动通路（12)， 其中，所述非导电部（17)由被设置在所述开口（15s)中的非导电部件（16)构成。
3. 根据权利要求2所述的冷却器（10)，其中： 所述第二部分（11)具有：壁部（11b)，所述壁部（lib)与所述第一部分（15)的所述传 热部（15h)相对；以及至少一个第一突出部（14)，所述第一突出部（14)从所述壁部（lib)朝 向所述传热部（15h)突出并且与所述非导电部件（16)接触。
4. 根据权利要求3所述的冷却器（10)，其中： 所述第二部分具有多个所述第一突出部（14)，所述第一突出部（14)沿着所述开口 (15s)间隔开地布置。
5. 根据权利要求2所述的冷却器（10)，其中： 所述非导电部件（16)具有至少一个第二突出部（16p)，所述第二突出部（16p)朝向所 述第二部分（11)的壁部（lib)突出并且与所述壁部（lib)接触，其中所述壁部（lib)与所 述第一部分（15)的所述传热部（15h)相对。
6. 根据权利要求5所述的冷却器（10)，其中： 所述非导电部件（16)具有多个所述第二突出部（16p)，所述第二突出部（16p)沿着所 述开口（ 15s)间隔开地布置。
7. 根据权利要求1到5中的任一项所述的冷却器，其中： 所述电子元件（1)是电抗器。
【文档编号】H05K7/20GK104066305SQ201410108405
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】吉田忠史 申请人:丰田自动车株式会社