Brevet FR2336854A1 — publié le 19770722

Le brevet des EUA n0 2 917 685 décrit des dispositifs refroidis à l'eau et comprenant des diodes à semi-conducteurs montées en série et aussi en parallèle. De liteau de refroidissement balaye successivement (refroidissement en série) et/ou en parallèle (refroidissement en parallèle) les éléments refroidisseurs sur lesquels les diodes sont fixées. Le brevet allemand n0 938 197, par exemple, décrit par ailleurs des dispositifs électriques protégés contre la corrosion due à l'électrolyse par des électrodes de protection ou des électrodes sacrifiées montées en série en amont de manière que la différence de potentiel qui existe entre les pièces conductrices en contact avec l'agent réfrigérant ne se produise pas sur ces pièces elles-m8mes, mais sur les électrodes de protection qui sont au meme potentiel que ces pièces. L'invention a pour objet un dispositif de refroidissement permettant de maintenir la corrosion due à l'électrolyse à une faible valeur, permettant par ailleurs d'éviter la nécessité d'installer des électrodes de protection pour tous les dispositifs électriques et permettant finalement d'éviter que les tuyaux d'arrivée aux différents dispositifs électriques doivent oestre particulièrement longs et/ou avoir une section particulièrement faible. Selon une particularité essentielle du dispositif de refroidissement selon l'invention, il comprend des électrodes de commande soumises a la différence de potentiel qui est la plus grande de cellesqui existent entre les dispositifs conducteurs électriques en contact avec l'agent réfrigérant, ces électrodes de commande étant sensiblement au m8me potentiel que les dispositifs conducteurs correspondants et les autres dispositifs électriques montés en parallèle sur ces derniers sont connectés à des points qui sont au m8me potentiel que le leur et qui se trouvent entre les électrodes de commande. Selon un mode de réalisation ayant donné des résultats particulièrement satisfaisants, les dispositifs électriques sont montés entre deux trompes d'arrivée et de départ du fluide de refroidissement qui sont en matière isolante de l'électricité et dans lesquelles se trouvent aussi les électrodes de commande. Cette disposition permet aux conduits ou tuyaux par lesquels l'agent de refroidissement parvient aux dispositifs électriques entre très courts, les dispositifs électriques ne subissant néanmoins aucune corrosion notable. Le dispositif de l'invention convient en particulier au refroidissement de composants à semi-conducteurs de grande puissance, les dispositifs électriques étant des plaques de refroidissement entre lesquelles se trouvent les composants devant être refroidis. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est un schéma d'un dispositif de refroidissement à plusieurs éléments refroidisseurs qui sont à des potentiels différents; et la figure 2 est une représentation schématique partielle d'un dispositif de refroidissement de ce type et dans lequel des composants à semi-conducteurs sont montés entre les éléments refroidisseurs. La figure 1 illustre des éléments refroidisseurs Koç K1, .., KN (par exemple des plaques de refroidissement de composants a grande puissance) qui sont à des potentiels électriques différents, l'élément P0 étant au potentiel le plus bas 0 et l'élément PN étant au potentiel le plus élevé N. Des conduits isolants 1 raccordent les éléments refroidisseurs Kg, K1, .., K N à deux trompes 2 et 3 de m8me longueur et de mme diamètre D et par lesquelles l'agent de refroidissement ( de préférence de l'eau désionisée) arrive et repart. Les flèches indiquent le sens de la circulation de l'agent de refroidissement.Deux électrodes de commande 4, 5 ainsi que 4', 5' se trouvent dans chacune des trompes 2 et 3. Les électrodes de commande 4 et 4t sont au potentiel de l'élément refroidisseur KN et les électrodes de commande 5 et 5' sont au potentiel de 1' élément refroidisseur Kg, Les électrodes de commande 4, 4' et 5, 5' ont pour effet que l'électrolyse de l'agent de refroidissement due à la différence de potentiel Ug = 1N - Pol se produit sur elles-memes et non pas sur les parties conductrices des éléments refroidisseurs Ko et EN. Des conduits isolants 1 raccordent aussi aux trompes 2 et 3 les autres éléments refroidisseurs K1, "" f K N-1 qui sont à des potentiels électriques différents. Ces elements refroidisseurs K1..., Kn-1 sont raccordés à des points a1, ... , a n-I des trompes 2 et 3 qui sont au mêmeU potentiel que le leur, afin d'éviter qutils aient à subir une corrosion due à l'électrolyse en raison de la différence de potentiel existant entre eux 1 = #P1 - P0#, U2 = #P2 - P1#, ..., UN = #PN - PN-1# (les références a0 et an désignent les points situés à proximité des électrodes de commande 4, 4' et 5,5' et qui sont au mme potentiel que les éléments refroidisseurs K0 et KN). Le courant d'électrolyse J qui circule des g électrodes de commandes 4j 5 aux électrodes de commande 4', 5'; est égal dans ce cas aux courants partiels J1 J2 ..., JN N qui circulent dans les trompes entre les points ao, a1, ..., an qui sont au mEme potentiel que les éléments refroidisseurs correspondants. L désignant la distance séparant les électrodes de commande 4 et 5 ainsi que les électrodes de commande 4' et 5', lî, 12, ... , 1n désignant les distances séparant les points (a0, a1, ... , an) qui sont au même potentiel que les éléments refroidisseurs correspondants et )C désignant la conductivité de l'agent de refroidissement, les relations suivantes = Ug/Rg, J1 = U1/R1, ..., Jn = dans lesquelles Rg = #-1L/(D2#2/4), R1 = #-1I1/(D2#2/4), ... RN = #-11n/(D2#2/4) donnent 1 / U7L- = L/Ug avec ç = 1, ..., n; / = 1, ..., N Pour des valeurs données de L, U0, U1, ..., UN les points auxquels il faut raccorder les éléments refroidisseurs K1, ... , KN-1 aux trompes 2 et 3 pour éviter la corrosion due à l'électrolyse s'obtiennent directement sans nécessiter d'autres électrodes de commande La plus faible distance séparant les dispositifs électriques (K0, K1, ce., KN) le long des circuits du fluide de refroidissement doit avoir une grandeur en centimètres qui correspond à une valeur # U /1000, étant égal à î, ..., n. De manière correspondante, la distance L séparant les électrodes de commande 4, 5 ainsi que 4', 5' doit avoir une grandeur calculée en centimètres de manière que L#U@/1000. La figure 2 est une représentation partielle d'un dispositif de refroidissement en parallèle de ce type, dans lequel des diodes à semi-conducteurs, par exemple, sont disposées entre les éléments refroidisseurs. Les références 2 et 3 désignent également les trompes et les références K, K', K" et K11, désignent les éléments refroidisseurs. Les composants à semi-conducteurs 6, 6' et 6" qui doivent entre refroidis consistent en deux capuchons métalliques 7 de raccord et en un composant actif (indiqué par le symbole d'une diode) placé dans un bottier isolant 8. Les éléments refroidisseurs K, K', K" et K " ' qui sont en contact avec les capuchons 7 sont également en métal et sont destinés d'une part à refroidir les diodes 6, 6' et 6" et d'autre part à établir la connexion électrique entre elles. Le montage ainsi refroidi de diodes à semi-conducteurs en série convient bien en particulier aux redresseurs de tension des installations de grande puissance. il va de soi que le dispositif décrit et représenté peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de 1 t invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement, par un fluide en circulation, de préférence par de l'eau, de dispositifs électriques qui sont à des potentiels différents, caractérisé en ce qu'il comprend des électrodes de commande soumises à la différence de potentiel qui est la plus grande de celles qui existent entre les dispositifs électriques conducteurs en contact avec l'agent réfrigérant, ces électrodes de commande étant sensiblement au même potentiel que les dispositifs conducteurs électriques correspondants et les autres dispositifs électriques montés en parallèle sur ces derniers sont connectés à des points qui sont au même potentiel que le leur et qui se trouvent entre les électrodes de commande. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits dispositifs électriques sont raccordés à dehx trompes d'arrivée et de départ du fluide réfrigérant qui sont en matière isolante de l'électricité et dans lesquelles sont disposées les électrodes de commande. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux trompes ont le mme diamètre et la m8me longueur. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance séparant lesdits dispositifs électriques le long du trajet du fluide de circulation a une grandeur en centimètres qui correspond à une valeur > U/V1000, étant égal a î, 2, .,, N, et étant la tension entre lesdits dispositifs électriques et la distance séparant les électrodes de commande a une grandeur, calculée en centimè tres,qui correspond à une valeur gD Ug/lOOO. 50 Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que lesdits dispositifs électriques sont des plaques de refroidissement en métal entre lesquelles sont disposés les composants à semi-conducteurs devant titre refroidis.