(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンポーネント（３０，３４）を冷却するための、第１のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）および第２のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）を備えたヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）において、
複数の前記ヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を同心に配置すると、前記ヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の全てのセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）同士が互いに接し合うように、前記第１のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と前記第２のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）とが互いに心合わせされており、
前記第１のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）および／または前記第２のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は、冷却されるべきコンポーネント（３０，３４）を収容するように形成されている、
ことを特徴とする、ヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）。
【請求項２】
前記第１のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）および／または前記第２のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は、前記コンポーネント（３０，３４）が少なくとも部分的に前記ヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）により包囲されるように、コンポーネントの表面輪郭に適合する表面輪郭（３８）を有している、請求項１記載のヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）。
【請求項３】
前記ヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の内部は、冷却媒体が通流する冷却構造体（２０，２１，２２）を有している、請求項１または２記載のヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）。
【請求項４】
前記ヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）は、冷却されるべき別のコンポーネント（３０，３４）を収容するための、平らな面として形成された外面（１５）を有しており、該外面（１５）は、前記第１のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と前記第２のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）とを互いにつないでいる、請求項１から３までのいずれか１項記載のヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）。
【請求項５】
前記ヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）は、前記第１のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）および／または前記第２のセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）に対して実質的に垂直な、平らな面として形成された少なくとも１つの端面（１３，１４）を有しており、該端面（１３，１４）は、冷却されるべき別のコンポーネント（３０，３４）を収容するように形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）。
【請求項６】
前記ヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）は、ジェネレーティブデザインを用いた製造技術により製造されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）。
【請求項７】
コンポーネント（３０，３４）を冷却するための、請求項１から６までのいずれか１項記載の少なくとも１つの第１のヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）と少なくとも１つの第２のヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）とを備えたヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）において、
前記第１のヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）および前記第２のヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）は、前記ヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）を形成するように同心に配置されていることを特徴とする、ヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）。
【請求項８】
２つの異なるヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の２つのセグメント面（１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の間に、冷却されるべきコンポーネント（３０，３４）が配置されている、請求項７記載のヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）。
【請求項９】
前記ヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）は、中空体の形態で形成されている、請求項７または８記載のヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）。
【請求項１０】
前記中空体の中心に、別のコンポーネントが配置されている、請求項９記載のヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）。
【請求項１１】
前記ヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）は、円形または正方形の基底面を形成している、請求項７から１０までのいずれか１項記載のヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）。
【請求項１２】
コンポーネント（３０，３４）を冷却する方法であって、
請求項７から１１までのいずれか１項記載のヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）を用意するステップ（２０１）と、
前記ヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）を能動的に冷却するステップ（２０２）であって、前記ヒートシンク（１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ）のヒートシンクセグメント（１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）の内部の冷却構造体（２０，２１，２２）に冷却媒体を通流させる、ステップ（２０２）と、
を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の装置および方法から出発する。
【０００２】
独国特許出願公開第１０２０１００１７１６８号明細書には、ファン冗長ユニットおよびパワーエレクトロニクスコンポーネントを冷却するファン冗長方法が開示されている。
【０００３】
発明の利点
この背景に鑑みて本明細書で説明するアプローチを用いて、ヒートシンクセグメント、ヒートシンクならびにコンポーネント、特にパワーエレクトロニクスコンポーネントを冷却する方法を説明する。
【０００４】
コンポーネント、特にパワーエレクトロニクスコンポーネントを冷却するための、第１のセグメント面および第２のセグメント面を備えたヒートシンクセグメントは、第１のセグメント面と第２のセグメント面とが互いに心合わせされており、これにより複数のヒートシンクセグメントを同心に配置すると、これらのヒートシンクセグメントの全てのセグメント面同士が互いに接し合う、という点において優れている。
【０００５】
ヒートシンクセグメントは、１つのヒートシンクを形成する複数のセグメントのうちの１つを意味していてもよい。この場合、１つのセグメントは、より大きなもしくは上位の本体、つまりヒートシンクの一部もしくは部分領域を意味していてもよい。この場合、ヒートシンクセグメントの第１のセグメント面および第２のセグメント面は互いに心合わせされており、これにより、別のヒートシンクセグメントの別の第１のセグメント面および別の第２のセグメント面は、両方のヒートシンクセグメントを同心に配置すると、第１のヒートシンクセグメントの第１のセグメント面および第２のセグメント面に接することになる。つまり、各セグメント面が位置する平面は全て、１つの共通の交線に沿って交差している。この交線は、１つの共通の中心点に対して垂直に延在しており、中心点を中心として、各ヒートシンクセグメントは同心に配置されている。
【０００６】
ヒートシンクセグメントは、特にケーキセグメントを意味していてもよい。
【０００７】
コンポーネントは、技術的な複合体のコンポーネントもしくは部分コンポーネントまたは個別部品を意味していてもよく、この場合、コンポーネントはその作動中もしくはその使用中に熱を発生させるかまたは熱くなるため、コンポーネントの能動的な冷却もしくは熱導出が必要である。パワーエレクトロニクスコンポーネントは、例えば電動車両のインバータに用いられるような、高出力用のパワーエレクトロニクス構造体を意味していてもよい。この場合、例えば炭化ケイ素または窒化ガリウムから成る絶縁ゲート電極を備えたバイポーラトランジスタ等の電力半導体が使用される。これらの電力半導体は、金属被覆された、例えばＡｌ２Ｏ３、Ｓｅ３Ｎ４またはＣＵまたはＡｌを含むＡｌＮ等の、エッチングされた導体構造を有するセラミック基板に取り付けられてもよい。次いでこの基板と半導体とに、適当なコンパウンドが流し込まれてもよい。さらにコンポーネントは、電力半導体もしくは電力コンポーネントならびに中間回路コンデンサを制御する論理回路を意味していてもよい。
【０００８】
ヒートシンクセグメントは、複数のヒートシンクセグメントを同心に配置することにより、電気機械に簡単に組み込まれる対称なヒートシンクが得られる、という利点を有している。さらに、複数のヒートシンクセグメントから成る構成は分割可能である、すなわち、ヒートシンクを形成するヒートシンクセグメントの数は、外形もしくは幾何学形状が変わることなしに可変である。つまり、ヒートシンクセグメントの数が増えると、ヒートシンクの外形もしくは幾何学形状を変えることなしに、冷却されるべきコンポーネントの数も増やすことができる。
【０００９】
従属請求項に記載の手段により、独立請求項に記載の装置の有利な改良および改善が可能である。
【００１０】
第１のセグメント面および／または第２のセグメント面が、冷却されるべきコンポーネントを収容するように形成されていることにより、コンポーネントを効果的に冷却することができる。特に一方のヒートシンクセグメントのセグメント面は、他方のヒートシンクセグメントのセグメント面に接しているため、コンポーネントは、このコンポーネントに接する全てのセグメント面を介して熱を導出されひいては冷却され得る。
【００１１】
さらに、第１のセグメント面および／または第２のセグメント面が、コンポーネントの表面輪郭に適合する表面輪郭を有しており、これにより、コンポーネントが少なくとも部分的にヒートシンクセグメントにより包囲されると有利である。この場合、表面輪郭は少なくとも１つの凹部を有していてもよく、この凹部に、少なくとも１つのコンポーネントが少なくとも部分的に収容され得る。この場合、凹部は、その内部に少なくとも１つのコンポーネントが完全に埋没可能な形状であってもよい。これによりコンポーネントは、上面および下面を介してのみならず、少なくとも部分的に側面をも介して、その排熱をヒートシンクセグメントに放出することができ、これによりさらに効果的に冷却され得る。
【００１２】
さらに、ヒートシンクセグメントの内部に、冷却媒体が通流する冷却構造体を有していると、好都合である。この場合、冷却媒体は、液体または気体の冷却媒体を意味していてもよい。これにより、ヒートシンクセグメントに放出されたコンポーネントの排熱をより迅速に導出することができると共に、コンポーネントのより効果的で効率的な冷却を達成することができる。
【００１３】
さらに、ヒートシンクセグメントが、冷却されるべき別のコンポーネントを収容するための、平らな面として形成された外面を有していると有利であり、この場合、外面は、第１のセグメント面と第２のセグメント面とを互いにつないでいる。これにより、冷却されるべき別のコンポーネントがヒートシンクセグメントに取り付けられるため、１つもしくは複数のヒートシンクセグメントのセグメント面に配置された、冷却されるべきコンポーネントのより近くに接近することになる。これにより一方では、１つのヒートシンクセグメントにつき、より多くのコンポーネントを冷却することができ、かつ他方では、セグメント面および外面における各コンポーネント間の導線長さを短縮することができるため、寄生インダクタンスが低減される。冷却されるべき別のコンポーネントは、例えば感温性の論理コンポーネントを意味していてもよい。
【００１４】
さらに、ヒートシンクセグメントが、第１のセグメント面および／または第２のセグメント面に対して実質的に垂直な、平らな面として形成された少なくとも１つの端面を有していると有利であり、この場合、端面は、冷却されるべき別のコンポーネントを収容するように形成されている。この場合、少なくとも１つの端面はヒートシンクセグメントの上面を形成していてもよく、任意には別の端面は、下面を形成していてもよい。これにより、有利にはヒートシンクセグメントに、より多くの冷却されるべきコンポーネントが配置され得る。
【００１５】
さらに、ヒートシンクセグメントが、ジェネレーティブ製造技術により、特に選択的レーザ溶融により、選択的電子ビーム溶融および／またはバインダジェットにより製造されていると好都合である。択一的または追加的に、ヒートシンクセグメントは、押出加工、粉末射出成形、旋削および／またはフライス加工により製造されていてもよい。ヒートシンクセグメントは、特に銅またはアルミニウム等の金属から製造されていてもよい。１つの択一的な実施形態では、ヒートシンクセグメントは、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｅｅＮ４、ＳｉＣおよび／またはＡｌＮ等のセラミックから製造されていてもよく、例えば粉末射出成形、押出加工、スリップ注型および／またはジェネレーティブ製造法により製造され得る。これにより、ヒートシンクセグメントの表面輪郭を、ヒートシンクセグメントに配置される、冷却されるべきコンポーネントの要求に、極めて正確に適合させることができる。さらにこれにより、ヒートシンクセグメントの内部において、複雑なかつ／または任意の冷却構造体が実現され得る。この場合、冷却能力に対する個々のコンポーネントの要求に応じて、外面および／または端面をそれぞれ異なる強さで冷却することができる。
【００１６】
前記各利点は同様に、コンポーネント、特にパワーエレクトロニクスコンポーネントを冷却するための、上述した構成に基づく少なくとも１つの第１のヒートシンクセグメントと少なくとも１つの第２のヒートシンクセグメントとを備えたヒートシンクにも当てはまる。当該ヒートシンクは、第１のヒートシンクセグメントおよび第２のヒートシンクセグメントが、ヒートシンクを形成するように同心に配置されている、という点において優れている。このようなヒートシンクは、少なくとも１つの軸線を中心とした回転対称性を有しており、この場合、回転軸線は、個々のセグメント面の平面が交差する交線と合致している。これにより当該ヒートシンクは、特に電気機械への組込みに適している。
【００１７】
さらに、２つの異なるヒートシンクセグメントの２つのセグメント面の間に、冷却されるべきコンポーネントが配置されていると好都合である。それというのも、これにより、冷却されるべきコンポーネントの排熱が、２つの側においてセグメント面ひいてはヒートシンクに放出され得るため、コンポーネントの効果的な冷却が達成されるからである。さらにこのようにして、ヒートシンク内に多数のコンポーネントを配置することができる。ヒートシンクセグメントの数を増やすことによりセグメント面の数も増え、これにより、ヒートシンクの大きさおよび形状の変化を生ぜしめることなしに、ヒートシンク内にさらなるコンポーネントを配置しかつ冷却する可能性が増大する。
【００１８】
さらに、ヒートシンクが中空体、特に中空円筒の形態で形成されていると有利である。それというのも、これにより中空体の凹部に、少なくとも１つの別の冷却されるべきコンポーネントが配置されるからである。さらに凹部は、ヒートシンクを例えば電気機械内で支持または保持するために用いることができる。例えば中心に孔を有する円形ディスクを意味していてもよい中空円筒の場合、個々のヒートシンクセグメントは、有利には同心に配置されると、それ自体が心合わせし合う。
【００１９】
当該ヒートシンクはさらに、１つの容積ユニットにつき極めて多くのコンポーネントを冷却することができ、したがって極めてコンパクトな構成形式を有している、という利点を有している。個々の電気コンポーネント間、特にパワーエレクトロニクスコンポーネントと論理コンポーネントとの間の間隔が短縮されることにより、寄生インダクタンスが低減される。
【００２０】
さらに、中空体の中心に、別のコンポーネントが配置されていると有利である。この場合、別のコンポーネントは、例えばヒートシンクセグメントのセンタリングを支援するためのスリーブであってもよい。択一的または追加的に、別のコンポーネントには、特に複数のパワーエレクトロニクスコンポーネントと、実質的に等長の導線を介して接続された中間回路コンデンサが含まれていてもよい。これにより、ヒートシンクが最適に使用されると共に、パワーエレクトロニクス回路の構成形式を、よりコンパクトに構成することができる。この場合、中間回路コンデンサは、スリーブを介して接触接続され得る。
【００２１】
さらに、ヒートシンクが円形の、特に平らな基底面を形成していると有利である。それというのもこれにより、電気機械に簡単に組み込むことができる円形で回転対称のヒートシンクが達成されるからである。それというのも回転対称性に基づき、ヒートシンクの全角度範囲にわたって等しいもしくは均斉のとれた重量分布が達成されるからであり、このことは特に、その回転軸線を中心として回転するコンポーネントユニットにおいて有利であるということが判った。
【００２２】
さらに、ヒートシンクが正方形の、特に平らな基底面を形成していると有利である。このような１つの択一的な実施形態は、正方形のヒートシンクの側面が、冷却されるべき電気コンポーネントのための追加的な冷却面として働くことができる、という利点を有している。
【００２３】
前記各利点は同様に、コンポーネント、特にパワーエレクトロニクスコンポーネントを冷却する方法にも当てはまる。この場合、当該方法は、特に上述した実施形態のうちの１つに基づく第１のヒートシンクを用意するステップ、ならびにヒートシンクを能動的に冷却するステップを有しており、この場合、ヒートシンクのヒートシンクセグメントの内部に設けられた冷却構造体を、冷却媒体が通流する。この方法は、コンパクトな構成形式を有するヒートシンクが達成可能であり、ヒートシンクはその分割性に基づき、比較的小さな容積内で多数の電気もしくは電子構成素子またはコンポーネントを効果的に冷却することができる、という利点を有している。
【００２４】
本発明の実施例を図示すると共に、以下の説明においてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】１つの実施例に基づく、コンポーネントを冷却するためのヒートシンクセグメントを概略的に示す平面図である。
【図２】１つの別の実施例に基づく、互いに直接に接し合う２つのヒートシンクセグメントの２つのセグメント面を概略的に示す平面図である。
【図３】１つのさらに別の実施例に基づく、互いに直接に接し合う２つのヒートシンクセグメントの２つのセグメント面を概略的に示す平面図である。
【図４】１つの実施例に基づく、コンポーネントを冷却するためのヒートシンクを概略的に示す平面図である。
【図５】１つの別の実施例に基づくヒートシンクを概略的に示す平面図である。
【図６】３つの実施例に基づくヒートシンクの側方断面図に基づき、ヒートシンクの冷却を概略的に示す図である。
【図７】１つの別の実施例に基づくヒートシンクを概略的に示す平面図である。
【図８】１つの別の実施例に基づくヒートシンクを概略的に示す平面図および側面図である。
【図９】１つの実施例に基づく、コンポーネントを冷却する方法のフローチャートである。
【００２６】
以下の、本発明の有利な実施例の説明では、それぞれ異なる図面に示されかつ類似の作用を有する要素について、同一または類似の符号を使用し、この場合、これらの要素の説明の反復は省略する。
【００２７】
図１には、ヒートシンクセグメント１０の概略平面図が示されている。ヒートシンクセグメント１０は、ケーキセグメント状の基底面を有している。ヒートシンクセグメント１０はさらに、第１のセグメント面１１ａと第２のセグメント面１１ｂとを有している。第１のセグメント面１１ａおよび第２のセグメント面１１ｂが位置する各平面は、複数のヒートシンクセグメント１０から形成されるヒートシンクにおいて同心な中心点を形成する１つの共通の交線１２に沿って交差している。ヒートシンクセグメント１０はさらに、第１のセグメント面１１ａおよび第２のセグメント面１１ｂに対して実質的に垂直に向けられた上面１３を有している。さらにヒートシンクセグメント１０は、同様に第１のセグメント面１１ａおよび第２のセグメント面１１ｂに対して実質的に垂直に向けられた下面１４（図面の制限のため図示せず）を有している。ヒートシンクセグメント１０はさらに、第１のセグメント面１１ａと第２のセグメント面１１ｂとを互いにつなぎ、交線１２を中心として同心に延在する外面１５を有している。任意には、ヒートシンクセグメント１０は、同様に第１のセグメント面１１ａと第２のセグメント面１１ｂとを互いにつなぎ、交線１２を中心として同心に延在すると共に、交線１２に対して外面１５よりも近くで同心に延在する内面１６を有していてもよい。ヒートシンクセグメント１０は、例えばアルミニウムまたは銅等の金属または例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｅｅＮ４、ＳｉＣおよび／またはＡｌＮ等のセラミックから製造されていてもよい。さらにヒートシンクセグメント１０は、導管系としてヒートシンクセグメント１０の内部を管状に蛇行する冷却構造体２０を有している。冷却構造体２０を通して、ヒートシンクセグメント１０を能動的に冷却するための冷却媒体を圧送もしくは案内することができる。
【００２８】
第１のセグメント面１１ａおよび／または第２のセグメント面１１ｂは、コンポーネント、特にパワーエレクトロニクスコンポーネントを取り付けかつそれらの排熱を、冷却構造体２０を介して導出するために設けられている。ヒートシンクセグメント１０は、本実施例では四分円形の基底面を備えたボデーとして図示されている。この場合、第１のセグメント面１１ａと第２のセグメント面１１ｂとは、実質的に９０°の角度を形成している。別の択一的な実施形態では、第１のセグメント面１１ａと第２のセグメント面１１ｂとの間に、より小さな角度が形成されることも、より大きな角度が形成されることも可能である。
【００２９】
図２には、２つの隣り合うヒートシンクセグメント１０，１０ｂの概略平面図が示されている。第１のヒートシンクセグメント１０の第１のセグメント面１１ａには、冷却されるべきコンポーネント群３０が配置されている。コンポーネント群３０には、運転時に強力に加熱されひいては大きな冷却力を必要とする複数の電力半導体３１が含まれる。さらにコンポーネント群３０には、電力半導体３１のすぐ近くに配置された複数の論理コンポーネント３２が含まれる。コンポーネント群３０は、セラミック基板３５に取り付けられており、この場合、セラミック基板３５は両面を金属３６により被覆されている。個々の電力半導体３１と個々の論理コンポーネント３２とは、電気的な導線３３を介して互いに接続されている。第１のヒートシンクセグメント１０に隣接する第２のヒートシンクセグメント１０ｂも同様に、第１のセグメント面１１ａに対向して配置されたセグメント面１１ｃを有している。セグメント面１１ｃ自体は複数の凹部３８を有しており、凹部３８は、第１のセグメント面１１ａが別のセグメント面１１ｃに接合されると、電力半導体３１を少なくとも部分的にまたは完全に収容することができる。図示の凹部３８は、コンポーネント群３０の表面輪郭を模倣したものであり、これにより第１のヒートシンクセグメント１０と別のヒートシンクセグメント１０ｂとができるだけ互いに近づいて配置もしくは接合され得る。これにより、電力半導体３１の作動中に発生する排熱が、第１のヒートシンクセグメント１０と別のヒートシンクセグメント１０ｂの両方に対して効率的に放出されることになり、第１のヒートシンクセグメント１０および別のヒートシンクセグメント１０ｂ自体は、冷却構造体２０を介して排熱を導出する。
【００３０】
図３には、１つの別の実施例において隣接して配置されるべき２つのヒートシンクセグメント１０，１０ｂの２つのセグメント面１１ａ，１１ｃが概略的に示されている。ヒートシンクセグメント１０はその第１のセグメント面１１ａに、両面に金属被覆３６を備えたセラミック基板３５を有しており、この場合、セラミック基板３５には複数の電力半導体３１が配置されている。
【００３１】
コンポーネント群３０、特に電力半導体３１を効果的に冷却することにより、論理コンポーネント３２を電力半導体３１のより近くに位置決めすることができる。これにより、電気的な導線３３の長さが短縮され、このこともやはり、寄生インダクタンスに対してポジティブな影響を及ぼす。
【００３２】
第１のヒートシンクセグメント１０に対向して配置された別のヒートシンクセグメント１０ｂもやはりそのセグメント面１１ｃに、両面に金属被覆３６を備えたセラミック基板３５を有している。セラミック基板３５には複数の論理コンポーネント３２が配置されており、この場合、個々の論理コンポーネント３２の間には凹部３９が設けられている。凹部３９は、第１のヒートシンクセグメント１０と別のヒートシンクセグメント１０ｂとを互いに接合する際に、第１のセグメント面１１ａのセラミック基板３５上に位置する電力半導体３１を収容するために設けられている。この場合、電力半導体３１および論理コンポーネント３２は、任意にはそれぞれセラミック基板３５上に位置決めされてもよい。１つの択一的または追加的な実施形態では、セラミック基板３５はもっぱら論理コンポーネントのためだけに設けられている、ということが想定されていてもよい。これにより、例えば電流容量は小さいが分散能力は高いＬＴＣＣ等の多層論理基板が使用可能である。これにより、第１のセグメント面１１ａと別のセグメント面１１ｃとを接合した後に、論理コンポーネント３２は、電力半導体３１から熱的により良好に分離されていることになる。
【００３３】
図４には、１つの実施例に基づくヒートシンク１００の概略平面図が示されている。ヒートシンク１００は４つのヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを有しており、これらは全てケーキセグメント状の基底形状を有している。ヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを、交線１２上に位置する共通の中心点１２ａを中心として同心に配置することにより、対称のヒートシンク１００が形成される。この場合、ヒートシンク１００はケーキ状もしくは中空円筒状の基底形状を有している。それぞれが互いに隣り合う２つのセグメント面１１ａ，１１ｃ，１１ｂ，１１ｄの間には、ヒートシンク１００により冷却されるコンポーネント群３０が配置されている。ヒートシンク１００は、その内部に円形の切欠き１１０を有している。
【００３４】
ヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを接合してヒートシンク１００を形成した後、セグメント面１１ａ，１１ｃ，１１ｂ，１１ｄの間にはギャップ４０が残されており、ギャップ４０には、コンパウンドを流し込むことができる。これにより、一方ではギャップ４０が満たされかつ他方ではヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが互いに接合されることになる。
【００３５】
図５には、１つの別の実施例に基づくヒートシンク１００ｂの概略図が示されている。この場合、ヒートシンク１００ｂはヒートシンク１００と、円形の切欠き１１０内にスリーブ１１５が配置されているという点においてのみ、異なっている。スリーブ１１５は、金属を有していてもよくひいてはコンポーネント群３０の接触接続に用いられてもよい。スリーブ１１５はさらに、個々のヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを互いにまたは中心点１２ａを中心として同心に、より精密に心合わせするために用いられる。択一的または追加的に、円形の切欠き１１０内には中間回路コンデンサが配置されていてもよく、中間回路コンデンサは、各コンポーネント群３０に対して等距離ひいては等長の電気的な接続手段を有している。これにより、寄生インダクタンスが大幅に低減される。中間回路コンデンサは、スリーブ１１５を介して電気的に接触接続され得る。
【００３６】
円形の切欠き１１０内に中間回路コンデンサだけが配置されている場合、中間回路コンデンサは追加的に、個々のヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのための心合わせ補助もしくはセンタリング補助として働く。
【００３７】
図６には、３つの実施例に基づくヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの冷却が概略的に示されている（図面の簡単な説明参照）。３つの実施例のそれぞれにおいて、ヒートシンクセグメント１０の側面もしくはヒートシンク１００をギャップ４０に沿って断面した半部が見られる。各セグメント面１１上には、金属被覆３６を備えたセラミック基板３５が見られる。金属被覆された各セラミック基板３５上には、各２つの電力半導体３１が配置されている。さらに、内面１６に隣接するスリーブ１１５ならびに中心点１２ａ（破線で図示）が示されている。上側の実施例では、下面１４における冷却水流入が矢印１５０ａにより示唆されており、上面１３における冷却水流出が別の矢印１５２ａにより示唆されている。真ん中の実施例では、下面１４からの冷却媒体流入が矢印１５０ｂにより示唆されており、やはり下面１４における冷却媒体流出が別の矢印１５２ｂにより示唆されている。下側の実施例では、下面１４の２カ所における冷却媒体流入が矢印１５０ｃにより示唆されており、下面１４からの冷却媒体流出が２つの別の矢印１５２ｃにより示唆されている。冷却媒体は、ヒートシンクセグメント１０内に冷却構造体２０を的確に製造もしくは配置することにより、３つの実施形態とは関係無く、任意に導くもしくは案内することができる。
【００３８】
１つの択一的な実施形態では、冷却媒体用の流入部および／または流出部は、例えばろう接または溶接により、下面１４および／または上面１３に取り付けられる、ということが想定されていてもよい。
【００３９】
１つの択一的な実施形態では、冷却構造体２０は、第１のセグメント面および／または第２のセグメント面に対して平行な、複数の直線的な孔から形成されているように構成されていてもよい。この場合、上面１３および／または下面１４は、例えば鋼薄板により閉鎖され得、冷却媒体の流入部および流出部に対する接続部が、上面１３および／または下面１４に設けられていてもよい。
【００４０】
図７には、１つの別の実施例に基づくヒートシンク１００ｃの概略図が示されている。ヒートシンク１００ｃは、図５に示した実施例のヒートシンク１００ｂと、外面１５ａが中心点１２ａに対して同心に延在しているのではなく、平らな面を形成している、という点において異なっている。これにより、ヒートシンク１００ｃの中心点１２ａを中心としてヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを同心に配置した場合には、正方形の基底面を備えたヒートシンク１００ｃが形成されることになる。平らな外面１５ａに基づき、別の、特に例えばプリント基板３４等の冷却されるべきコンポーネントをヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに配置しひいてはヒートシンク１００ｃを介して冷却することができる。
【００４１】
図８には、１つの別の実施例に基づくヒートシンク１００ｄの概略平面図ならびに概略側方断面図が示されている。ヒートシンク１００ｄは、図５に示した実施例のヒートシンク１００ｂに類似した構成を有している。ヒートシンク１００ｄは、中心点１２ａを中心として同心に配置されたヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを有しており、ヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、各セグメント面１１の間に配置されたコンポーネント群３０を有している。さらに少なくとも１つのヒートシンクセグメント１０は、上面１３に別のコンポーネント群３０および／またはプリント基板３４を有しており、別のコンポーネント群３０および／またはプリント基板３４は、そこで冷却されるように配置されている。さらにヒートシンクセグメント内には、冷却構造体２０が複数の導管部分２１の形態で示唆されている。導管部分２１は、実質的にヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの下面１４から上面１３に向かって延在しており、この場合、導管部分２１は下面１４および上面１３を貫通してはいない。導管部分２１は、上面１３および下面１４付近に横方向接続部２２を有しており、横方向接続部２２は、冷却構造体２０を通して冷却媒体を案内するためには、例えば下面１４において１つの流入開口２３および１つの流出開口２４だけで足りるように、導管部分２１を互いに接続している。
【００４２】
本実施例の左側には、ヒートシンクセグメント１０ｄにおいて文字Ａにより示唆された、ヒートシンクセグメント１０ｄの断面１７が示されている。さらに、これに対応する断面図が本実施例の右側に示されている。この場合、ヒートシンクセグメント１０ｄの、上面１３および下面１４に対して垂直な断面１７が見えている。ヒートシンクセグメント１０ｄの内部には冷却構造体２０が、導管区分２１および導管区分２１の間の横方向接続部２２の形態で示されている。冷却構造体２０は、冷却媒体がヒートシンクセグメント１０ｄに供給される（矢印１５０により示唆）流入開口２３を有している。さらにヒートシンクセグメント１０ｄはその下面１４に、冷却媒体がヒートシンクセグメント１０ｄから導出される（別の矢印１５２により示唆）流出開口２４を有している。この場合、ほぼ任意の冷却構造体２０もしくは導管部分２１およびその間に位置する横方向接続部２２の任意の延在部を達成するためには、特にジェネレーティブ製造技術が適している。
【００４３】
図９には、コンポーネント、特にパワーエレクトロニクスコンポーネントを冷却する方法２００のフローチャートが示されている。この場合、第１の方法ステップ２０１では、特に上述した実施例のうちの１つに基づくヒートシンク１００を用意する。第２の方法ステップ２０２では、ヒートシンク１００のヒートシンクセグメント１０，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの内部の冷却構造体２０に冷却媒体を通流させることにより、ヒートシンク１００を能動的に冷却する。
【００４４】
冷却媒体の流れ方向２３は、導管部分２１において矢印により示唆されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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