用于包括冷却通道和冷却结构的部件的冷却系统的制作方法

本发明涉及一种冷却系统，特别是用于功率模块的冷却系统，其可以结合到诸如逆变器的电流转换器中。本发明特别适用于机动车辆。

背景技术：

1、直接冷却的功率模块在现有技术中是已知的。该功率模块包括板，铜杆从板突出。杆通过用于冷却剂流体的流动路径外壳中的开口插入，使得在流动路径外壳中循环的冷却剂流体与杆接触。

2、为了改善热传递，申请人在国际申请wo 2022/248427中提出了一种冷却结构，冷却结构包括堆叠在彼此顶部上的若干层。每层包括具有至少两个开口的单元，其中至少一个开口与另一层中的单元连通。因此，冷却剂流体在单元中以及在不同层中的两个单元之间循环。每个单元具有曲折部分，以防止流体直接在两个开口之间通过。这种冷却结构，其中在冷却剂流体中产生湍流，改善了单元壁和冷却剂流体之间的热传递。

3、在这种冷却结构中，层必须连结在一起以改善导热性。这防止冷却剂流体或气泡进入层之间，防止层之间的接触，从而当冷却功率模块时降低其效率。此外，层之间的冷却剂流体和气泡构成热绝缘体。不同的层可以通过钎焊连结在一起。然而，用于将层连结在一起的这种方法是昂贵的。

技术实现思路

1、本发明特别旨在提供一种冷却系统，冷却系统包括冷却结构，在冷却结构中，将层连结在一起的成本较低。因此，冷却结构和冷却系统具有较低的制造成本。

2、为此，本发明涉及一种用于部件的冷却系统，包括：

3、-冷却通道，冷却通道包括下壁，

4、-冷却结构，冷却结构包括堆叠在彼此顶部上的层堆叠，其中每个层包括单元，每个单元具有与另一层的单元连通的至少一个开口，所述单元具有曲折部分，

5、其中，层旨在堆叠在具有部件的接口板(指的是接口板)与冷却通道的下壁之间。

6、冷却系统还包括弹性复位器件，弹性复位器件被设计成在冷却通道的下壁与层堆叠之间施加压力。

7、通过在下壁和层堆叠之间施加压力，压力同时施加在层堆叠和接口板之间以及不同层之间。这将层压靠在彼此上，并且将层堆叠压靠在接口板上。这防止了气泡和冷却剂液体在不同层之间的出现，从而提高了冷却结构内部的导热性及其效率。

8、这消除了通过钎焊将不同的相邻层连结在一起的需要。冷却结构易于制造并且制造成本低。冷却系统也是如此。

9、在冷却结构安装成与待冷却的部件接触的情况下，然后通过弹性复位器件将这些层堆叠并压靠在接口板上，弹性复位器件可以抵靠下壁以将其回复力施加在堆叠的端部层(称为下层)上，端部层将该力传递到其他层，直到上层，上层布置在堆叠的相对于下层的相对端并由接口板覆盖。

10、“冷却通道”是指旨在引导冷却剂流体的结构。冷却通道包括具有通用冷却剂-流体入口以及至少一个通用冷却剂-流体出口的腔体。腔体至少部分地由下壁和上层界定，冷却剂流体在这两个元件之间循环。

11、“曲折部分”是指在垂直于堆叠方向的平面中包括至少一个方向变化的部分，优选地是曲线。“曲线”指的是一条或多条曲线。

12、“层堆叠”指的是至少两个叠加的层，例如至少三个层。

13、在一个实施例中，每个单元具有两个开口，并且单元具有曲折部分以防止冷却剂流体直接在两个开口之间通过。

14、在另一个实施例中，两个单独的不同层中的单元具有不同布置的开口。因此，流体在从一个层传递到另一个层时产生湍流。

15、接口板可以是冷却结构的一部分。它也可以是部件的一部分。

16、接口板和下壁可以密封冷却结构。

17、与接口板一样，下壁优选地由导热材料制成，例如金属或铝。本发明使得可以混合材料以实现成本节省和/或性能增益。

18、复位器件可以内置在下壁中，即与下壁形成单个部件，或者形成与下壁分离的至少一个部件。

19、冷却剂流体通常是冷却剂液体，例如油、水或水和乙二醇的混合物，尽管它可以是液-气混合物，例如两相制冷剂。例如，冷却剂流体可以在冷却通道的一个端部处进入冷却通道并且在冷却通道的另一端部处离开。

20、冷却系统可以用于冷却若干部件，诸如功率模块的主体，例如三个相邻的部件。

21、优选地，每个层包括单元，每个单元具有与相邻层中的单元连通的至少一个开口。

22、根据冷却系统的另外的可选特征，单独地或组合地采用：

23、-复位器件由至少一个部件形成，并且该部件附接在下壁和层堆叠之间。

24、复位器件可以由与下壁和层堆叠的材料不同的材料制成，具有适合于这种用途的柔性特性。此外，不需要提供专门用于该冷却系统的冷却通道。

25、例如，冷却通道可以是冷却外壳，冷却外壳包括先前为具有铜杆的板提供的腔体。然后将这些层放置在腔体中代替铜杆。

26、-复位器件被设计成抵靠层堆叠的若干点。通过分布支承点来实现均匀支撑，这有助于优化不同层之间的接触。

27、-复位器件可以是波形弹簧。这些弹簧具有易于安装并提供支承点的良好分布的优点。

28、-下壁在其表面上包括朝向层堆叠定向的外周肩部，并且波形弹簧被设计成抵靠外周肩部的多个点。

29、因此，支承点围绕下壁的外周分布。

30、波形弹簧成形为配合外周肩部。外周肩部可以是具有中心孔的矩形。在这种布局中，波形弹簧基本上是具有中心孔的矩形，其中波形弹簧的两个纵向端部不一定是连续的。

31、-层的尺寸大于外周肩部的外部轮廓的尺寸。

32、支承点围绕层的外周分布，但是仍然被层的比支承点更外周定位的区包围。“层的尺寸”是指它们的长度和宽度，而不是它们的厚度。换句话说，这些层覆盖整个外周肩部并延伸超过该肩部。

33、-复位器件在下壁内被预加应力。

34、本发明还涉及一种功率模块，包括：

35、-主体，以及

36、-如上限定的冷却系统，冷却系统紧固到主体。

37、主体可以包括形成接口板的基部，冷却结构压靠在基部上并且优选地紧固在基部上。

38、功率模块可以包括受控开关，例如受控半导体开关，诸如绝缘栅双极晶体管(igbt)或mosfets(sic)。功率模块可以被配置为通过以本领域技术人员已知的方式控制受控开关来将施加到其输入端的直流电流转换成在其输出端处可用的交流电流。

39、交流电流可以是多相电流，例如三相电流。

40、功率模块可以包括根据本发明的两个冷却系统，特别是紧固到功率模块的主体的面的系统和紧固到主体的相对面的另一系统。

41、本发明还涉及一种电流转换器，特别是逆变器，其包括如上定义的功率模块。

42、电流转换器可以是逆变器。逆变器可以被配置为使用功率模块或若干功率模块将直流电流转换成交流电流。逆变器可以包括dc链路电容器，以使施加到逆变器的直流电流平滑。

43、本发明还涉及一种电驱动模块，其包括如上所述的电流转换器和由电流转换器控制的电动机。

44、本发明还涉及一种机动车辆，机动车辆包括如上所述的电驱动模块，电驱动模块例如被配置成控制机动车辆的至少一个车轮。

45、本发明还涉及一种用于组装如上限定的冷却系统的方法，包括以下步骤：

46、-组装冷却通道的下壁和弹性复位器件，以及

47、-将层堆叠在弹性复位器件和接口板之间。

48、下壁和弹性复位器件可以在其制造时组装，并且下壁和弹性复位器件可以构成单个部件。

49、弹性复位器件可以被预加应力。

50、该方法还可以包括将下壁紧固到接口板的步骤。这种紧固可以通过摩擦焊接进行。