[发明专利]电子元件的冷却

说明书

技术领域

本发明涉及非水冷却剂组合物和抑制铝电子元件在冷却系统中的腐蚀的方法。更特别地，本发明涉及在不含水和分子氧的环境中对铝电子元件的冷却。

背景技术

很多机动车辆都是由电力牵引发动机提供动力的，其中在车辆中由内燃发动机或燃料电池产生电能或者由电池组(battery)提供电能。当由三相交流电提供动力时牵引发动机通常是最有效的。通常燃料电池和发动机驱动的发电机不提供三相交流电。通常将称作功率变换器(powerinverter)的电子设备与牵引电动机紧密结合使用，用于将直流电或单相交流电转化为三相交流电(AC)。

如有时在机动车辆中所用的，该功率变换器的电路包括绝缘栅双极晶体管，其通常是含硅的设备。该晶体管和任何相关的电路板(一个或多个)通常安装在直接结合的铜基体上。这种牵引电动机的功率需要是大量的并且通常会变化，该功率变换器管理大量的电能并产生热量。如果敏感的电路元件能够保持在相当恒定的温度范围内，那么它们会运行更好。需要提供与用于车辆上基本发电设备(basic power generatingdevice)的冷却系统不同且分开的用于功率变换器的冷却系统。

转让给本发明的受让人的公布的美国专利申请2006/0174642 A1和2006/0174643 A1公开了针对电子功率变换器和电动机的这种集成联合的有用的冷却设置。这些申请公开了使用非水冷却剂组合物用于对该变换器的电路进行直接接触冷却。在这些公开中，电子元件封装在位于该牵引电动机上或其附近的功率变换器隔间中。该冷却剂是介电的，使得其不会对电路产生影响，且其经构成以使得其不会与铜基础和母线和其它电子元件发生化学反应。这些公布的申请公开了使用介电流体OS-120(可获自Dow Corning)，其是相对惰性的低分子量硅酮(六甲基二硅氧烷，(CH₃)₃SiOSi(CH₃)₃)和醚醇(1-甲氧基-2-丙醇，CH₃OCH₂CH(OH)CH₃，也称作丙二醇甲醚或PGME)两种物质的混合物。

将该双组分冷却剂组合物从冷却剂储存容器在闭合回路(通常是不含分子氧和不含水的回路)中泵送与该电子元件接触，并通过其自身的冷却系统(其中变换器元件热量得以释放)。该循环的冷却剂保持在低于关键变换器元件所需的操作温度的温度范围内。通常将该冷却剂喷射在该电子元件上，通过传导接触使其冷却。通常一些冷却剂可以汽化，由此增加该冷却剂的热量去除能力。可以通过与用于车辆发动机、或燃料电池等的冷却系统进行热传递，在该冷却回路的单独部分中将该冷却剂自身冷却。

即使该冷却剂通常在其沸点(约95℃～约100℃)且在该电路元件的表面上汽化，该OS-120材料也不与铜和该变换器电路中的其它材料反应。然而，在变换器外壳的结构中使用铝是受关注的，这是因为其重量较低，在变换器电路中使用铝也是受关注的，这是因为其具有高的电导性。尽管对于目前的变换器电路，二硅氧烷-醚醇混合物是有效的冷却剂，但其往往会溶解铝。这种溶解在静止接触中会发生，车辆振动使其加剧，并且汽化的冷却剂会产生气蚀。因此，需要设计适用于含铝的功率变换器中的冷却剂组合物。

挑战在于开发在基本不含分子氧和水的操作车辆冷却剂回路环境中稳定且有效的硅氧烷-醚醇冷却剂和抑制剂组合物。

通常，通过在氧化物层上施加铬酸盐转化涂层(chromate conversioncoating)来保护铝不降解。铬酸盐涂层通过吸附在表面上使其较不容易进行进一步反应而起作用。已经显示该铬酸盐从涂层中释放并移动到氧化物已经损坏的区域，因此充当自密封系统(self-sealing system)并使表面的损坏最小化。然而，由于环境原因，在汽车应用中将避免使用铬酸盐涂层。

发明内容

已经发现，低聚-(烷基硅氧烷)和烷基醚烷撑二醇的适合混合物，在结合了分散在该循环汽化冷却剂(the circulating and vaporizingcoolant)中的合适抑制剂化合物时，可用于冷却车辆牵引电动机等的含铝功率变换器电路。这些抑制剂必须与该非水性双组分冷却剂组合物和该含铝变换器电路元件都相容。