具有用于冷却剂的腔体的电气组件的制作方法

本公开涉及一种具有用于冷却剂的腔体的电气组件。

背景技术：

感应器可以承载电流或功率，该电流或功率的大小能够产生相当大的热量。在某些现有技术中，感应器通过环境空气与感应器的绕组或导体接触或围绕该感应器的绕组或导体循环而被空气冷却。在一些其他现有技术中，感应器经由散热器由液体冷却剂冷却，散热器仅提供有限的散热。因此，需要一种具有用于冷却剂的腔体的电气组件，其中电气组件相对于前述的空气冷却配置和液体冷却配置具有改进的散热。

技术实现要素：

在一个实施例中，一种电气组件包括具有第一壁和第二壁的壳体，第一壁和第二壁通过过渡通道互连。所述第一壁具有用于从输入端口接收冷却剂的第一流入腔体。所述第一壁具有用于将冷却剂从流入腔体引导到所述过渡通道的输入部的第一流出腔体。所述第二壁具有用于从所述过渡通道的输出部接收冷却剂的第二流入腔体。所述第二壁具有用于将冷却剂从所述流入腔体引导至输出端口的第二流出腔体。所述过渡通道包括横向中空体积，所述横向中空体积用于将所述第一壁的第一流出腔体互连到所述第二壁的第二流入腔体。在所述壳体的内部中的至少一个产热部件(例如，感应器)与在所述至少一个产热部件(例如，感应器)和所述第一壁或所述第二壁之间的间隙相关联，所述产热部件(例如，感应器)由热界面材料覆盖以填充所述间隙。

附图说明

图1是电气组件的一个实施例的透视图，其中电气组件被示出为部分分解。

图2是沿图1中的参考线2-2观察到的图1的电气组件的剖视图。

图3是中间安装板的侧视图，该中间安装板是用于图1中所示的相应壁的盖板的替代实施例。

图4是电气组件的另一个替代实施例的侧视图，其中多个电气组件与图3的相应安装板组合在一起以形成聚集的电气组件。

图5是电气组件的透视图，该电气组件与用于循环冷却剂的泵和散热器相关联。

图6是电气组件的替代实施例的透视图，其中电气组件被示出为部分分解。

图7是沿图6中的参考线7-7观察到的图6的电气组件的剖视图。

任何一组图中的类似附图标记表示该组图中的类似元件。

具体实施方式

在如图1所示的一个实施例中，如图1所示，电气组件11包括壳体10。在一种配置中，壳体10包括第一壁12、与第一壁12间隔开的第二壁14、基部15或底板和盖13。内部16限定在第一壁12，第二壁14，基部15和盖之间。壳体10还可以具有在前侧46或后侧48上的过渡通道18。如图所示，前侧46具有用于输入冷却剂的输入端口32和用于输出冷却剂的输出端口34，输入的冷却剂的温度通常低于输出的冷却剂的温度。

尽管壳体10的外表面通常是平面的，如图1和图2所示，但是在替代实施例中，壳体10、盖13、第一盖板54和第二盖板56的外表面可以具有翅片或突起，以用于增强对周围空气或环境的冷却。

在一个实施例中，第一壁12具有第一流入腔体22，其用于从输入端口32接收冷却剂。第一壁12具有第一流出腔体24，其用于将冷却剂从流入腔体22引导至过渡通道18的输入部20。在第一壁12中的第一接口腔体区域45支持第一流入腔体22和第一流出腔体24之间的液压或流体连通。第一壁12和第一盖板54的组合包括第一热交换器。此外，在一种配置中，第一流入腔体22和第一流出腔体24由一组平行通道限定。

第二壁14具有第二流入腔体26，其用于从过渡通道18的输出部30接收冷却剂。第二壁14具有第二流出腔体28，其用于将冷却剂从流入腔体引导至输出端口34。第二壁14中的第二接口腔体区域支持第二流入腔体26和第二流出腔体28之间的液压或流体连通。在一种配置中，第二壁14和第二盖板56的组合包括第二热交换器。此外，在一种配置中，第二流入腔体26和第二流出腔体28由一组平行通道限定。

在一个实施例中，第一盖板54与第一壁12相关联，第二盖板56与第二壁14相关联。第一盖板54覆盖第一流入腔体22，第一流出腔体24和第一接口区域45。第二盖板56覆盖第二流入腔体26，第二流出腔体28和与第一接口区域45类似的第二接口区域。如图所示，第一盖板54和第二盖板56各自具有围绕其各自周边的一系列开口57。开口57与第一壁12和第二壁14中的相应螺纹孔59对齐，其中开口57和螺纹孔59对齐以接收相应的紧固件58。紧固件58将第一盖板54和第二盖板56固定或附接到电气组件11的相对两侧(例如，侧部或壁12、14)。类似地，紧固件58将盖13固定或附接到电气组件11的上部。

在一个替代实施例中，第一盖板54形成抵靠第一壁12或第一壁12中的凹部(例如，台阶或凹槽)的气密密封以将冷却剂容纳在第一流入腔体22、第一流出腔体24和第一接口区域45中。类似地，第二盖板56形成抵靠第二壁14或第二壁14中的凹部(例如，台阶或凹槽)的气密密封以容纳冷却剂，从而形成气密密封，该气密密封防止冷却剂从第二流入腔体26，第二流出腔体28和第二接口区域流出。第一盖板54和第一壁12可以与密封件、密封剂或垫圈相关联以形成气密密封，该气密密封防止冷却剂从第一壁12或第一热交换器内的腔体排出。类似地，第二盖板56和第二壁14可以与密封件、密封剂或垫圈相关联以形成气密密封，该气密密封防止冷却剂从第二壁14或第二换热器内的腔体排出。

在一个实施例中，参见图1和2，过渡通道18具有输入部20和输出部30(由虚线表示)，以支持冷却剂在中空的第一壁12与中空的第二壁14之间或在第一热交换器和第二热交换器之间的连通、循环或转移。过渡通道18包括横向中空体积17(用虚线虚拟地表示)或腔室(例如，通常为管状或圆柱形体积)，其用于将第一壁的第一流出腔体24(例如，下腔体)互连到第二壁14的第二流入腔体26(例如，下腔体)。换句话说，过渡通道18将第一热交换器连接到第二热交换器以支持壳体10中的一个或多个感应器36的双侧冷却。

在图1中，第一流入腔体22包括流入轴向脊部42或纵向脊部，以引导冷却剂在壳体10的前侧46和后侧48之间流动。类似地，第一流出腔体24包括流出轴向脊部42或纵向脊部，以引导冷却剂在前侧46和后侧48之间流动。在一个实施例中，在第一接口区域45中，一个或多个弯曲脊部44或弧形脊部连接或落在流入轴向脊部42和流出轴向脊部42之间，以将冷却剂从流入流动路径引导到流出流动路径。例如，一组弯曲脊部44在第一流入腔体22和第一流出腔体24之间提供接口。

在图2中，第二流入腔体26包括流入轴向脊部42或纵向脊部，以引导冷却剂在壳体10的前侧46和后侧48之间流动。类似地，第二流出腔体28包括流出轴向脊部42，以引导冷却剂在前侧46和后侧48之间流动。在一个实施例中，在第二接口区域中，一个或多个弯曲脊部44或弧形脊部连接或落在流入轴向脊部42和流出轴向脊部42之间，以将冷却剂从流入流动路径引导到流出流动路径。例如，一组弯曲脊部在第二流入腔体26和第二流出腔体28之间提供接口。

在一个实施例中，壳体10为一个或多个感应器36提供具有整体冷却或散热的外壳或安装结构。壳体10的内部16中的至少一个感应器36与在至少一个感应器和第一壁12或第二壁14之间的间隙38相关联，在该间隙中，感应器36被热界面材料40覆盖以填充间隙38。

在一个实施例中，每个感应器36具有芯80，例如层压钢板，铁质芯(ferriccore)，铁芯(ironcore)或铁氧体芯(ferritecore)。例如，芯80可以增强或增加基本相同尺寸或大小的类似空气缠绕线圈的电感。感应器36包括导线或导体，该导线或导体缠绕在芯80周围并终止于两个端子74中。如图1所示，端子74通常竖直地定向并且表现为金属条或导电总线。此外，端子74具有可选的孔76，该孔76用于连接电缆，电线或连接器。

在一个实施例中，芯80具有安装脚，该安全脚用于例如安全地或刚性地安装到壳体10的底部。

在一个替代实施例中，管、蛇形管、迂回管或一组管可以穿过或围绕每个芯80，以使冷却剂另外地流过芯80，其中每个管的端部连接到例如壁中的端口。

在一个实施例中，芯80可以是基本上矩形、长椭形、椭圆形、环形、圆环形或圆柱形。类似地，导线、导体或绕组78具有外表面，该外表面可以是大致矩形，长椭形，椭圆形，环形，圆环形或圆柱形。在一个实施例中，热界面材料40可以覆盖在导线、导体或绕组78的外表面上。例如，热界面材料40可以通过粘合剂或热界面层粘接到外表面。

热界面材料40可以在各种示例中以不同的配置形成或限定，该热界面材料40可以单独地或累积地涂覆。在第一示例中，热界面材料40包括柔性导热垫，该柔性导热垫的形状、尺寸和大小适于填充每个感应器36或一组感应器36与壳体10的内部16(例如，内表面或内部竖直壁)之间的间隙38或气隙38(图1)。

在第二示例中，界面材料包括：内热界面层50，其与所述至少一个感应器36接触；和外热界面层52，其与第一壁12或第二壁14的内部16的表面接触。

在第三示例中，热界面材料40具有大致椭圆形或长椭形的形状，其符合至少一个感应器36的外表面。在第四示例中，内热界面层50包括聚酰亚胺膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。

在第五示例中，热界面材料40包括导热灌封材料或填充物，例如围绕每个感应器36的绕组78的外部的灌封。例如，如果遇到电噪声或更高的芯80损失，灌封可以添加到感应器36。此外，可以添加灌封以减少，抑制或消除绕组78中的振动，特别是对于公路或越野车辆应用。

在第六示例中，热界面材料40包括导热灌封材料或填充物，例如围绕或邻接每个感应器36的绕组78的内侧或中心侧的灌封。例如，如果遇到电噪声或更高的芯80损失，灌封可以添加到感应器36。此外，可以添加灌封以减少，抑制或消除绕组78中的振动，特别是对于公路或越野车辆应用。

在一个实施例中，灌封可以提供正的热传递路径：(1)从绕组78到相同的感应器36的芯80或相邻的感应器36的芯80，和/或(2)经由第一壁12从绕组78到第一热交换器，经由第二壁14从绕组78到第二热交换器，或以上两者。

在替代实施例中，热界面材料40可包括例如糊剂，胶带或金属化合物。

在另一个替换实施例中，如果可以控制感应器36和壳体10的内部16之间的制造公差以保持壳体10的内部16与感应器36之间的间隙气隙38或压配合(例如，在没有任何气隙38的情况下)，使得感应器36的外表面(例如，沿其竖直轴线)与壳体10(例如，第一壁12的竖直内部16，第二壁14的竖直内部16，或两者)之间存在接触，则可以消除热界面层。

这里，每个感应器36可以布置在待被冷却剂冷却的组件的内部16中，该冷却剂在第一壁12中的腔体中，第二壁14中的腔体中或两者中循环。感应器36可以用在电力电子配置中，例如与逆变器，转换器，电动机，发电机或其他电机结合使用。例如，一个或多个感应器36用于滤波，匹配负载的阻抗或存储电能。

如果热量超过某个阈值水平，则每个感应器36产生的热量可以在很大程度上限制或降低性能。如果从每个感应器36消散或去除足够的热量，则热量将不会超过阈值水平，并且感应器36的性能将足以满足电气组件或电子组件的要求。此外，如果每个感应器36可以在一致的基础上根据其热规格执行，则不需要过大的、较重的或额外的感应器36，否则将需要来补偿热劣化。每个感应器36产生热量或热能，该热量或热能经由热界面向外流动，并且朝向第一壁12，第二壁14或两者传导，以消散热量，从而冷却每个感应器36。经由在第一壁12，第二壁14或两者中循环的冷却剂和/或经由接触第一盖板54或第二盖板56的冷却剂来移除热量。在某些实施例中，第一盖板54和第二盖板56可以具有散热片或突起，以改善向周围空气的散热。

如果感应器36具有单个绕组或多个绕组78，则可以从感应器36的第一绕组向外朝向第一壁12设置单独的第一热路径，并且可以从感应器36的第二绕组向外朝向第二壁14设置单独的第二热路径，其中第一壁12和第二壁14都可以容纳或循环冷却剂以便散热。因此，第一壁12和第二壁14为一个或多个感应器36提供有效的双侧冷却。

图5是电气组件11的透视图，该电气组件11与用于循环冷却剂的泵62和散热器60相关联。在一个实施例中，散热器60适于经由管道61从输出端口34接收冷却剂(例如，该冷却剂是加热的冷却剂，其处于比输入端口32处的冷却剂更高的温度下)。在一种配置中，泵62经由管道63(例如，经由发动机旁通路径)与散热器60串联连接使冷却剂(例如，该冷却剂是冷却的冷却剂，其处于比输出端口34处的冷却剂更低的温度下)从散热器60循环到电气组件32的输入端口32中。

在电气组件11内，流体在腔体22、24、26、28和过渡通道18内循环。在一个实施例中，中空的第一壁12和相应的第一盖板54形成第一热交换器，中空的第二壁14和相应的第二盖板56形成第二热交换器，过渡通道在第一热交换器和第二热交换器之间连通冷却剂。图中的箭头图5表示冷却剂流动的说明性路径。

图5示出了可选的内燃机65，其具有用于引导冷却剂通过内燃机65的夹套或冷却剂通道。内燃机65以虚线示出以表示它是可选的。类似地，将可选内燃机65连接在散热器60和泵62之间的管道64也通过虚线示出为可选的。

图2是沿图1中的参考线2-2观察到的图1的电气组件的剖视图。如图2所示，壳体10的横截面包括两个长椭形或u形感应器36，它们相对于彼此横向或并排设置。感应器36的芯80位于感应器36的中心或中心部分。一个或多个绕组78围绕芯80(例如，铁芯80)缠绕，其中金属芯或铁氧体芯80与空气芯相比可以增强或者增加感应器36的电感。实际上，每个绕组包括绝缘导线或涂有介电材料的导体(例如铜)，绝缘导线或上述的导体缠绕在芯80上。

在一个实施例中，如图2最佳示出的那样，每个感应器36被热界面材料40包裹或包围，其中热界面材料40接触绕组以从芯80向外导热。热界面材料40提供从每个感应器36向外的导热路径，其中面向第一壁12、第二壁14或两者的热界面材料40经由第一热交换器和第二热交换器提供最低的热阻和最佳冷却。尽管其他配置是可能的，但热界面材料包括：内热界面材料50，其接合、接触或粘接到绕组78的介电层；和外热层52，其覆盖内热界面材料。

如图所示，热界面材料40填充每个感应器36与第一壁12的内表面或第二壁14的内表面之间的气隙38，或者每个感应器36与壳体10的内部16的内竖直表面之间的气隙38。在一个实施例中，热界面材料40是可压缩的，以填充每个感应器36和壳体10的内部16之间的气隙38，以在感应器36的绕组78和散热第一壁12和散热第二壁14之间形成正热界面。

如图2所示，感应器36的长轴线81(例如，竖直轴线)或较长边面向或大致平行于第一壁12，第二壁14或两者，从而通过更大的表面积(更大的该表面积大于经由感应器36的短轴线83或较短边能够实现的表面积)来向壁12和14或热交换器提供热传递。由于长轴线81面向中空的壁12和14(该中空的壁中循环有冷却剂)，更大的冷却表面积提供了绕组78的大部分或全部区段的有效冷却。甚至绕组78的不直接接触热垫40(例如，内热界面层50)的那些部分也被有效地冷却。例如，对于每个感应器36，短轴线83的水平缠绕部分经由低热阻路径而被冷却，该低热阻路径由(绕组78的)的竖直缠绕部分的接触热界面材料40的长轴线81提供；因此，经由第一壁12和第二壁14散热。

图3是中间安装板84的侧视图，该中间安装板84是用于覆盖第一壁12或第二壁14的盖板54或56的替代实施例。中间安装板84代替第一电气组件11的内盖板54或56和第二电气组件的内盖板。中间安装板84可用于将两个或更多个壳体10连接在一起，或者将类似的电气组件11串联连接在一起，如图4所示。

在一个实施例中，每个中间安装板84包括基部92，基部92支撑具有弯曲开口的大致平面的壁结构。弯曲开口具有上开口部分86，拱形开口部分90和下开口部分88，它们由配合表面(例如，突出唇缘)围绕或限定，配合表面用于与下列一组或多组物品配合：(1)壳体10的第一流入腔体22，第一流出腔体24和第一接口区域45，以及(2)壳体10的第二流入腔体26，第二流出腔体28和第二接口区域。此外，中间安装板84可以在中间安装板84的两侧上提供到中间安装板84的每侧上的相应壳体10或电气组件的气密密封。中间安装板84可以形成密封的聚集室或腔体，该聚集室或腔体可以容纳冷却剂并且由以下物品形成：(1)壳体10的第一流入腔体22，第一流出腔体24和第一接口区域45，和(2)壳体10的第二流入腔体26，第二流出腔体28和第二接口区域。

图4是电气组件111的另一替代实施例的侧视图，其中多个电气组件11与图3的相应中间安装板84连接或联接在一起以形成聚集的电气组件111。如图所示，聚集的电气组件的中间输入端口32和输出端口34用盖94盖住、插塞住或密封住，使得一个输入端口32与第一电气组件11相关联，且一个输出端口34与最后一个电气组件11相关联(例如，第n个电气组件，其中n等于任何正整数或大于2的整数)。图4示出了六个电气组件11，六个电气组件11通过五个相应的中间板84串联连接在一起，但实际上大于或等于两个的任何数量的电气组件(例如，n大于或等于两个)都可以通过中间连接板84而连接。

在图4中，电气组件111的左侧终止于端盖板200，该端盖板200粘接、粘附、固定或紧固到电气组件111的侧面。在端盖板下方，壁202从电气组件11的侧面垂直向外延伸，其中壁限定：流入腔体122，其用于从输入端口32接收冷却剂；和流出腔体124，其用于将冷却剂从后侧48输送到前侧46或过渡通道18。壁202的内部部分在图4中以虚线示出，以指示它位于端盖板200的下方。例如，壁202的外部部分位于端盖板200的外周边的下方或与其共同延伸。

在一个实施例中，第一单元70包括壳体10，其第一壁12，其第二壁14和其过渡通道18，该过渡通道18液压地互连第一单元70的第一壁12和第二壁14。类似地，第二单元72包括第二壳体100，其第一壁12，其第二壁14和其过渡通道18，该过渡通道18液压地互连第二单元72的第一壁12和第二壁14。中间板84被配置或适于将第一单元70连接到第二单元72(例如，通过密封剂、粘合剂、紧固件或其他保持器，其促进第一单元70和第二单元72的内部中的冷却剂的气密密封)，从而冷却剂在第一单元70和第二单元72之间液压连通。在一种配置中，密封剂、粘合剂或胶带(例如，vhb粘合剂或胶带，可从3m公司购得)可以用在每个中间板84的两侧上以互连第一单元和第二单元72以及其他单位。例如，中间板84将第一单元70的第二壁14连接到第二单元72的第一壁12，以形成用于冷却剂的密封聚集室。中间安装板84可以形成密封的聚集室或腔体(其可以保持冷却剂)，并且由以下部分形成：(1)第二单元72的壳体100的第一流入腔体22，第一流出腔体24和第一接口区域45，和(2)第一单体70的壳体10的第一流出腔体26，第二流出腔体28和第二接口区域。

图6是电气组件211的替代实施例的透视图，其中电气组件211被示出为部分分解。图6的电气组件211类似于图1的电气组件11，除了图6的电气组件211将盖13、54和56替换为盖113、154和156之外。盖113、第一盖板154和第二盖板156没有任何用于紧固件的开口，而是通过密封剂191、193固定、粘接或附接到电气组件211的其余部分。例如，盖113经由位于上部的凹槽或通道中的密封剂193固定、粘接或附接到电气组件211的上部；盖154经由位于侧部的凹槽或通道中的密封剂191固定、粘接或附接到电气组件211的侧部(例如在一侧)；盖156(图7中)经由在侧部中的凹槽或通道中的密封剂191固定、粘接或附接到电气组件211的侧部(例如，在所述一侧的相反侧)。

在一个实施例中，密封剂191、193可包括粘合剂，聚集物，塑料或弹性体或用于形成粘合和/或密封的其他合适材料。例如，密封剂可包括粘合剂或胶带，如vhb粘合剂或胶带，其中vhb是3mcompany，st.paul，mn55144的商标。密封剂需要形成液体屏障以将冷却剂保持在电气组件211内，同时抵抗冷却剂中的各种潜在腐蚀性化学物质。可以选择密封剂191、193不需要施加热量来进行固化，这与诸如焊接、钎焊或焊接的一些替代技术相反，以将壳体部件或盖连接或附接到电气组件211。

图7是沿图6中的参考线7-7观察到的图6的电气组件211的剖视图。图6、2和7中的类似附图标记表示类似元件。图7类似于图2，除了图6的电气组件211将盖13、54和56替换为盖113、154和156之外。此外，第一盖板154和第二盖板156经由电气组件211的侧部的凹部或凹槽中的密封剂191附接到电气组件211的侧部。

已经描述了优选实施例，显而易见的是，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改。