Brevet FR2571546A1 — publié le 19860411

Bloc de refroidissement pour des composants et/ou des appareils électroniques. L'invention concerne un bloc de refroidissement pour des composants et/ou des appareils électroniques, comportant au moins un corps debase muni d'ailettes de refroidis- sement qui en partent. Etant donné que la capacité de rendement des composants et/ou des appareils électroniques augmente constamment, et de ce fait également leur dégagement de chaleur malgré la réduction de leurs dimensions extérieures, on a besoin de blocs de refroidissement ayant, pour les mêmes dimensions extérieures, une plus gande capacité de refroidissement, ou pour la même capacité de refroi- dissement, un encombrement moindre. Mais une augmenta- tion de la capacité de refroidissement n'est possible que si la surface du bloc de refroidissement peut être augmentée pour des dimensions extérieures prédétermi- nées, cequi n'est possible qu'en augmentant le nombre des ailettes et en réduisant leur écartement. Mais, avec les procédés de fabrication économiques usuels de tels blocs de refroidissement, on ne peut pas aller au-delà de l'échelle actuellement connue. Si par exemple le bloc de refroidissement est fabriqué sous forme de profilé en fonte, on ne peut pas descendre en dessous d'un rapport entre l'écartement des ailettes de refroidissement et la hauteur de celles-ci déterminé par la construction des moules et la technique de coulée utilisée. Si toutefois on voulait fabriquer des blocs de refroidissement ayant un plus petit rapport entre l'écartement des ailettes de refroidissement et leur hauteur, les espaces entre les ailettes de refroi- dissement devaient être fraisés à partir d'un bloc de fonte parallélépipédique. Ce mode de fabrication des blocs de refroidissement demande beaucoup de temps et est très coûteux et de ce fait il ne convient pas pour la fabrication en grandes séries. Pour les blocs de refroidissement réalisés en tôle par estampage, le rapport entre l'écartement des ailettes de refroidissement et leur hauteur ne peut pas non plus être réduit au-delà de la valeur enusage actuellement, car on ne peut pas réduire davantage les outils d'estam- page en raison desefforts qui se produisent lors de l'opération d'estampage. Le but de l'invention est de procurer un moyen économi- que pour augmenter notablement la capacité de refroi- dissement d'un bloc de refroidissement en conservant les dimensions extérieures, ou bien de réduire notable- ment les dimensions extérieures d'un bloc de refroi- dissement pour la même capacité de refroidissement. Ce but estatteint pour un bloc de refroidissement du type précité parle fait que le bloc de refroidissement est formé de corps de base en vis-àvis, décalés par pairesles uns par rapport aux autres,en sorte que les ailettes de refroidissement de l'un des corps de base pénètrent dans les espaces entre les ailettes de refroi- dissement de l'autre corps de base. Grâce à l'invention, il est ainsi possible d' augmen- ter la capacité de refroidissement d'un bloc de refroi- dissement de dimensions extérieures prédéterminées en réduisantnotablement de façon simple l'écartement moyen des ailettes derefroidissement par le fait que les ailettes de refroidissement de l'un des corps de base pénètrent dans les intervalles entre les ailettes de refroidissement de l'autre corps de base. Ceci présente l'avantage que les corps de base peuvent continuer à être fabriqués selon les procédés économiques actuelle- ment en usage pour la fabrication des blocs de refroi- dissement. Pour former un bloc de refroidissement selon l'invention, il suffit d'assembler par paires et de relier ensemble les corps de base ainsi fabriqués. La liaison des corps de base peut-s'effectuer par coince- ment, vissage, collage ou à l'aide d'un étrier séparé qui maintient les corps de base ensemble. L'invention permet ainsi une fabrication en grande série économique de blocs de refroidissement dont la capacité de refroi- dissement par rapport à leurs dimensions extérieures est nettement au-dessus des valeurs actuellement réali- sables. Le bloc de refroidissement selon l'invention peut être constitué, par exemple, par deux plaques constituant les corps de base et disposées parallèlement entre elles, sur les côtés, tournés l'un vers l'autre, des- quelles sont disposées les ailettes de refroidisse- ment, les ailettes de refroidissement de l'une des plaques pénétrant dans les espaces entre les ailettes de refroidissement de l'autre plaque. Mais le bloc de refroidissement selon l'invention peut également être constitué de deux cylindres concentriques servant de corps de base. Dans ce cas, les ailetes de refroidissement disposées en forme de rayons sur la surface périphérique duplus petit cylindre pénètrent dans les intervalles entre les ailettes de refroidisse- ment fixées sur la surface intérieure du plus grand cylindre. Dans un autre développement de l'invention, le bloc de refroidissement est constitué de deux corps de base similaires. Il en résulte l'avantage qu'il suffit d'un seul outil de fabrication pour fabriquer les deux corps de base, par exemple un seul moule de coulée ou un seul outil d'estampage. Dans un autre développement de l'invention, toutes les ailettes de refroidissement ont des hauteurs sensible- ment cgales, En outre, on dispose dans chaque corps de base, entre les ailettes de refroidissement,une gorge parallèle à celles-ci dont la largeur correspond sensiblement à l'épaisseur desailettes de refroidisse- ment de l'autre corps de base sur leurs arêtes libres. Ceci, présente l'avantage que, dans un bloc de refroi- dissement formé par des corps de base en vis-à-vis, décalés par pairs les uns par rapport aux autres, les ailettes de refroidissement de l'un des corps de base viennent appuyer dans les gorges de l'autre corps de base, ce qui assure une bonne transmission de la chaleur entre un corps de base et les ailettes de refroidisse- ment de l'autre corps de base. Si, dans la réalisation décrite ci-dessus du bloc de refroidissement, les gorges se rétrécissent vers le fond, les deux corps de base peuvent être coincés ensemble si l'épaisseur des ailettes de refroidissement sur leurs arêtes libres est supérieure à la largeur des gorges à leur point le plus bas. Cette réalisation du bloc de refroidissement présente l'avantage d'assurer une transmission de chaleur particulièrement bonne aux endroits de coincement entre les ailettes de refroi- dissement et les parois latérales des gorges. En outre, dans cet agencement, du fait que les corps de base sont coincés, on peut supprimer une liaison supplémentaire des deux corps de base. Lorsque les gorges sont disposées au milieu entre les ailettes de refroidissement, tous les intervalles entre les ailettes de l'ensemble sont de même grandeur de sorte que toutes les ailettes de refroidissement sont alimentées uniformément en air de refroidissement. S'il n'y a pas de sens d'arrivée déterminé de l'air de refroidissement dans le bloc -de refroidissement, par exemple si on utilise pour le refroidissement le libre déplacement de l'air, il faut que le bloc de refroi- dissement soit réalisé de telle sorte que l'air de refroidissement puisse circuler à travers le bloc dans toutes les directions. Ce but est atteint dans un autre développement de l'invention par le fait que les ailettes de refroidissement ont des ouvertures, ce qui permet à l'air de refroidissement de circuler dans le bloc de refroidissement, non seulement dans le sens longitudinal des ailettes, mais également transversalement à celles-ci. Les ouvertures peuvent dans ce cas être diposées trans- versalement aux ailettes de refroidissement, l'une derrière l'autre en coïncidant l'une avec l'autre, ce qui assure une circulation d'air particulièrement efficace dans le bloc de refroidissement transversa- lement aux ailettes. Si les ouvertures d'ailettes voisines sont décalées l'une par rapport à l'autre, on assure un bon tourbil- lonnement de l'air de refroidissement à l'intérieur du bloc de refroidissement. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple seulement, de deux formes de réalisation d'un corps de base pour former un bloc de refroidisseent et de trois formes de réalisation d'un bloc de refroidissement selon l'inven- tion, représentées schématiquement sur le dessin, sur lequel: - la figure 1 représente un corps de base en forme de plaque avec les ailettes de refroidissement qui en partent; - la figure 2 représente le corps de base de la figure 1, dans lequel, à la différence de la figure 1, les ailettes de refroidissement présentent des évidements; - la figure 3 représente un bloc de refroidissement formé par deux corps de base représentés sur la figure 1; - la figure 4 est une coupe transversale d'un bloc de refroidissement constitué d'éléments en tôle estampés de construction similaire; et - la figure 5 est une coupe transversale d'un bloc de refroidissement constitué de deux cylindres concentriques munis d'ailettes de refroidissement. La figure 1 représente un corps de base 10 en forme de plaque, fabriqué par coulée et comportant des ailettes de refroidissement 12 qui en partent à angle droit. Celles-ci sont de forme rectangulaire et ont une hauteur identique. Entre les ailettes de refroidissement 12 sont respectivement disposées des gorges 14, au milieu dans le corps de base 10. Celles-ci sont parallèles aux ailettes de refroidissement 12 et se rétrécissent légè- rement vers le fond. Leur largeur correspond sensiblement à l'épaisseur des ailettes de refroidissement 12 sur leurs arêtes libres 13. Le corps de base 10 repésenté sur la figure 1 convient particulièrement pour former des blocs de refroidissement (figure 3), dans lesquels l'air de refroidissement arrive dans un sens déterminé. Il faut alors que le corps de base 10 soit disposé dans le courant d'air de telle sorte que les ailettes de refroidissement 12 soient orientées dans le sens d'arrivée de l'air afin qu'une quantité d'air aussi grande que possible puisse circuler entre les ailettes de refroidissement 12. L'aluminium convient particulièrement bien comme maté- riau pour le corps de base, étant donné qu'il est un bon conducteur de la chaleur et qu'il est facile à travailler sous forme de fonte. Comme technique de coulée, on peut utiliser aussi bien le procédé par injection que le procédé par extrusion. De tels corps de base peuvent également être découpés dans de la tôle comme il sera expliqué plus loin en se référant à la figure 4. Le corps de base 15 représenté sur la figure 2 diffère de celui représenté sur la figure i simplement du fait que les ailettes de refroidissement 16 sont munies d'évidements 18 partant de leurs bords libres 17 et s'étendant presque sur toute la hauteur des ailettes de refroidissement 16. Dans cette forme de réalisation du corps de base, on prévoit dans chaque ailette de refroi- dissement 12 trois évidements 18 et ici les évidements des ailettes voisines 16 sont disposés l'un derrière l'autre et coïncident entre eux. La réalisation du corps de base 15 muni d'évidements 18 dans les ailettes de refroidissement 16 convient parti- culièrement pour former des blocs de refroidissement (non représentés) dans lesquels on utilise le libre déplacement de l'air pour le refroidissement. Etant donné que, dans ce cas, il n'y a pas de sens d'arrivée d'air prédominant, il faut que l'air puisse circuler dans le blocde refroidissement dans toutes les directions. Ce but est atteint avec un bloc de refroidissement construit avec les corps de base 15, tout au moins partiellement, par le fait que la circulation de l'air de refroidisse- ment dans le bloc de refroidissement peut s'effectuer aussi bien dans le sens longitudinal des ailettes de refroidissement que dans le sens transversal à ces ailettes 16. De façon avantageuse, le corps de base représenté sur la figure 2 peut être fabriqué en aluminium par injec- tion en une seule opération. Si on utilise come techni- que le procédé par extrusion, il faudra fraiser les évidements 18 dans les ailettes de refroidissement 16 dans une autre opération. La figure 3 représente un bloc de refroidissement 20 qui est constitué par un premier corps de base 22 et un second corps de base 24. Ceux-ci sont de même construc- tion que les corps de base 10 représentés sur la figure 1. Les deux corps de base 22 et 24 sont décalés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que les ailettes de refroidissement 26 du premier corps de base 22 pénè- trent dans les intervalles 28 entre les ailettes de refroidissement 30 du second corps de base 24. Aussi bien le corps de base 22 que le corps de base 24 sont pourvus de gorges 34, 36 qui sont disposées au milieu entre les ailettes de refroidissement 26 et 30. Les gorges 34 dans le corps de base 22 ont une largeur qui correspond sensiblement à l'épaisseur des ailettes de refroidissement 30 du corps de base 24 sur leurs bords libres 38. De façon analogue, la largeur des gorges 36 du corps de base 24 correspond sensiblement àl'épaisseur des ailettes de refroidissement 26 du corps de base 22 à leurs bords libres 40. COmme on le voit sur le dessin, les ailettes de refroidissement 26 du premier corps de base 22 ont la même hauteur que les ailettes de refroi- dissement 30 du second corps de base 24. On obtient ainsi que les ailettes de refroidissement 26, 30 d'un corps de base22,24, pénètrent respectivement dans les gorges 36, 34 de l'autre corps de base 24, 22, de sorte qu'en coinçant les deux corps de base 22 et 24, on obtient une construction de bloc de refroidissement stable. Mais, au lieu d'être coincés ensemble, les corps de base 22 et 24 peuvent, en variante, être par exemple vissés ensemble, collés ou maintenus ensemble par un étrier (non représenté). Sur ses côtés extérieurs, le bloc de refroidissement 20 peut être muni d'éléments d'ancrage, par exemple de brides de fixation ou d'alésages (non représentés), pour la fixation des composants ou des appareils électroniques à refroidir. La figure 4 représente un bloc de refroidissement 50, en coupe transversale, qui est constitué de deux corps de base 52 et 54 sous forme d'éléments découpés en tôle et assemblés. De façon analoogue au bloc de refroidisse- ment 20 de la figure 3, ce bloc de refroidissement 50 est constitué de deux corps de base 52 et 54 de construc- tion similaire, qui se font face en étant décalés l'un par rapport à l'autre, en sorte que les ailettes de refroidissement 56 du corps de base 52 pénètrent dans les intervalles entre ailettes 58 des ailettesde refroi- dissement 60 de l'autre corps de base 54. On prévoit au milieu entre les ailettes de refroidissement 56 et 60 des deux corps de base 52 et 54 respectivement une gorge 62, 64 parallèle aux ailettes de refroidissement 56 et 60.Etant donné que toutes les ailettes de refroi- dissement 56 et 60 ont la même hauteur, les ailettes de refroidissement 56 du corps de base pénètrent dans les gorges 64 du corps de base 54, et inversement, les ailettes de refroidissement 60 du corps de base 54 pénètrent dans les gorges 62 du corps de base 52, ce qui assure un bon échange thermique entre les corps de base 52 et 54. Les deux corps de base 52 et 54 peuvent, par exemple, être collés ensemble, de sorte qu'il en résulte une construction rigide sur laquelle on peut fixer le composant électronique ou l'appareil (non représenté) à refroidir. Grâce à l'agencement selon]l'invention des corps de base 52 et 54 l'un par rapport à l'autre, on a pu réduire notablement l'écartement moyen des ailettes de refroi- dissement de l'ensemble du bloc de refroidissement 50 par rapport à celui d'un seul corps de base 52 ou 54, ce qui augmente notablement la capacité de refroi- dissement de l'ensemble du bloc de refroidissement 50 par rapport à un seul corps de base 52 ou 54, pour les mêmes dimensions extérieures. La figure 5 représente enfin un bloc de refroidisse- ment 70 en coupe transversale, qui est constitué de deux-cylindres concentriques 72 et 74 servant de corps de base. Le cylindre intérieur plus petit 72 est muni sur sa surface périphérique 75 d'ailettes de refroi- dissement 76 disposées en forme de rayons, qui pénètrent dans les intervalles 78 entre les ailettes de refroi- dissement 82 fixées sur la surface intérieure 80 du plus grand cylindre 74. Entre les ailettes de refroi- dissement 82 du plus grand cylindre 74 est prévue chaque fois unegorge 84 dans laquelle est logée l'arête libre 86 d'une ailette de refroidissement 76 du plus petit cylindre 72. De façon analogue, on dispose chaque fois entre les ailettes de refroidissement 76 au milieu, une gorge 88 dans laquelle se loge l'arête libre 90 d'une ailette de refroidissement 82. Les deux corps de base en forme de cylindres 72 et 74 peuvent être fabriqués sous forme de profilés coulés. Il suffit alors de les assembler pour former le bloc de refroidissement 70. Un composant électronique ou un appareil à refroidir (non représenté) peuvent par exemple être disposés à l'intérieur 92 du plus petit cylindre 72. Revendications. 1. Bloc de refroidissement pour des composants et/ou des appareils électroniques, comportant au moins un corps de base muni d'ailettes de refroidissement qui en partent, caractérisé en ce que le bloc de refroidisse- ment (20; 50; 70) est constitué par des corps de base (22, 24; 52, 54; 72, 74) disposés en vis-à-vis et décalés par pairesles uns par rapport aux autres,et que les ailettes de refroidissement (26; 56; 76) de l'un des corpsde base (22; 52; 72) pénètrent dans les inter- valles (28, 58; 78) entre les ailettes de refroidisse- ment (30; 60; 82) de l'autre corps de base (24; 54; 74). 2. Bloc de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé par deux corps de base (22, 24; 52, 54) similaires. ; 3. Bloc de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que toutes les ailettes de refroi- dissement (26, 30; 56, 60; 76, 82) ont une hauteur sensiblement égale et que dans chaque corps de base (22, 24; 52, 54; 72, 74), on dispose entre les ailettes de refroidissement (26, 30; 56, 60; 76, 82) respecti- vement une gorge parallèle à celles-ci (34, 36; 62, 64; 84, 88) dont la largeur correspond sensiblement à l'épaisseur des ailettes de refroidissement (26, 30; 56, 60; 76, 82) de l'autre corps de base (22, 24; 52, 54; 72, 74) sur leurs bords libres (40, 38; 86, 90). 4. Bloc de refroidissement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les gorges (34, 36) se rétré- cissent en allant vers leur fond. 7 1546 5. Bloc de refroidissement selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les gorges (34, 36; 62, 64; 84, 88) sont disposées au milieu entre les ailettes de refroidissement (26, 30; 56, 60; 76, 82). 6. Bloc de refroidissement selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les ailettes de refroidissement (16) ont des ouvertures (18). 7. Bloc de refroidissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ouvertures sont forméespar des évidements (18) partant des arêtes libres (17) des ailettes de refroidissement (16). - 8. Bloc de refroidissement selon la revendication 6 ou 7,caractérisé en ce que les ouvertures (18) sont dispo- sées transversalement aux ailettes de refroidissement (16) l'une derrière l'autre et en coïncidence l'une avec l'autre. 9. Bloc de refroidissement selon la revendication 6 ou 7, caactérisé en ce que les ouvertures (18) d'ailettes de refroidissement (16) voisines l'une de l'autre sont disposées décalées l'une par rapport à l'autre.