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「高出力・パワーエレクトロニクス向け」
ヒートシンクモジュール ULTIMA

「高出力・パワーエレクトロニクス向け」<br>ヒートシンクモジュール ULTIMA

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CooliBlade

NEOcore技術で実現する高効率・高性能の次世代冷却プラットフォーム

数十kW以上の高出力パワーエレクトロニクス機器において、熱管理は機器の寿命と信頼性を左右する重要課題です。CooliBladeが開発したULTIMAは、特許取得済みの相変化冷却技術「NEOcore」を頑丈なアルミニウム構造に組み込んだ、革新的な空冷ヒートシンクモジュールです。独自のサーマルチャネル設計により、内部の不要な熱界面(サーマル・インターフェース)を排除し、構造全体を活用した極めて高い熱伝導性能を発揮します。

本製品は、従来のアルミニウム製ヒートシンクでは放熱が難しかった高電力密度なIGBTや次世代SiCパワーモジュールの過熱を防ぎ、デバイスの長寿命化と安定稼働を実現します。ACドライブやEV充電インフラ(メガワット級充電器)、再生可能エネルギー(太陽光・BESS)、UPS、データセンターなど、高い信頼性が求められる様々な高出力アプリケーションの冷却ソリューションとして幅広く適応します。

CooliBladeはお客様のシステム要求やコストターゲットに合わせて、実績豊富な標準モデル「Classic ULTIMA」と、極限の電力密度と自由な形状設計に対応する次世代モデル「ULTIMA-X」の2つの最適な選択肢をご提案します。

製品の特徴

  • 高出力向けの冷却システム
  • 軽量(アルミパイプとシートメタルフィン構造で最適化された冷却構造)
  • 最適化されたデザインで高効率の冷却を実現
  • 自由度のある設置が可能(水平設置、垂直設置の両方に対応可能)

動画シミュレーションで実現するCooliBlade社の高出力冷却設計

本動画ではCooliBlade独自の設計アプローチをご紹介しています。

高出力のエレクトロニクス機器には、20年以上の長期稼働と高い信頼性が求められます。
従来の「試作→テスト→再設計」を繰り返す設計手法は時間とコストがかかりますが、CooliBlade社は、まず、完全なバーチャル設計・シミュレーションを行い、気流・気圧・熱分布を画面上で可視化。実物の部品を使う前に設計課題を解決します。
その後、検証済みの設計をもとに試作を製作し、ラボで最終確認を行います。
シミュレーションと実測の誤差はわずか±1〜2℃以内。
CooliBlade社は、「設計」 →「シミュレーション」 → 「検証」の3ステップでULTIMAの高出力向け冷却設計を実現しています。

製品情報

モデル一覧

ULTIMA製品プラットフォームは、特許取得済みの「NEOcore」熱サイフォン(相変化)技術に基づいて設計されており、お客様の技術的・コスト的ニーズに合わせて2つのモデルを展開しています。どちらのモデルにおいても従来の冷却手法を大幅に凌駕する高い熱伝導性能を発揮します。

次世代ハイパワー対応
ULTIMA-X
ULTIMA-X

極限の電力密度と形状の自由設計を実現

次世代SiCモジュールが従来のヒートシンクでは対応できない熱を発生させる場合や、製品内部の幾何学的な制約が厳しい環境において、卓越した性能を最大限に発揮する新開発の冷却ソリューション。

1枚の拡張ベースプレートで、複数のモジュールに対応。フリーフォーム設計で、お客様に最適なソリューションを提供します。

実績豊富な標準モデル
Classic ULTIMA

Classic-ULTIMA

信頼性とコスト効率を両立したIGBT冷却

標準的な設置フットプリントに適合し、コストパフォーマンスに優れた標準モデル。産業用インバータ、ACドライブ、蓄電システム(BESS)などで世界中で実績を誇るモジュール型の二相流冷却ソリューション

次世代モデル「ULTIMA-X」

1つのエバポレーター・複数のモジュール・最高のパフォーマンス

「ULTIMA-X」は、ベースプレートを拡張した「Expanded Baseplate」と、特許取得済みのNEOcore熱チャネルを組み合わせた、「一体型3D相変化冷却技術」による冷却ソリューションです。この画期的な技術は、ますます高密度化するパワーデバイスの熱上昇に対応することが可能です。完全なフルアルミニウム製のNEOcore-X 蒸発器(エバポレーター)は、ヒートシンク内部の余分な熱界面(サーマル・インターフェース)を排除し、パワーモジュールの直上部分だけでなく、ヒートシンク構造全体(すべての空気界面・フィン部分)へと熱が3次元的に拡散し、構造全体を活用した高効率な冷却が可能になります。

ULTIMA-Xは、従来のヒートシンクソリューションの設置スペースに適合します。また、お客様の形状に合わせたカスタム設計にも柔軟に対応いたします。

LUTIMA-Xの構造

マルチモジュール対応

1台のULTIMA-Xユニットで、複数のパワーモジュールを同時に冷却することが可能になりました。拡張ベースプレートにより、従来のようにモジュールごとに個別のヒートシンクを多数設置する必要がなくなり、省スペース化と部品点数の削減に繋がります。

LUTIMA-Xの熱伝導機能

高いスケーラビリティ

お客様の電力要件(発熱量)に応じて、パイプの長さや、冷却フィン(空気界面)の高さをスケーラブルに拡張・設計できます。高出力化に伴う排熱要件に合わせ、熱伝導性能を正確にスケールアップさせることが可能です。

LUTIMA-Xの形状設計

カスタム設計

ULTIMA-Xは、複雑な筐体や特殊なモジュール配置にも対応します。システムに合わせてヒートシンクを設計するため、製品開発プロセス全体の自由度が劇的に向上します。

仕様

製品に関するご注意

  • ※ 製品改良のため、仕様・外観・構成等は、予告なく変更となる場合がございます。あらかじめご了承ください。

アプリケーション

ULTIMAシリーズは、過熱によるシステムのシャットダウンや性能低下、故障が重大な影響を及ぼす「極めて高い信頼性」が求められるアプリケーションの空冷に最適です。

  • EV急速充電インフラ(超急速・メガワット級充電)
    • 充電出力が1MWを超える次世代超急速充電器の熱対策に。極限の熱密度に対応します。
  • ACドライブ(可変周波数ドライブ)
    • モータ制御用IGBTおよびSiCパワー半導体スタックを、高効率かつ省コストで強力に空冷します。
  • 太陽光発電コンバータ
    • パワーモジュールの温度上昇を抑えることでコンバータのエネルギー変換効率を最大化し、年間発電量を向上させます。
  • BESSインバータ(蓄電システム用)
    • 標準的な定格から最新の高密度な蓄電池用インバータまで、安定した動作環境を維持します。
  • UPS(無停電電源装置)
    • 高い信頼性が必要とされるミッションクリティカルな電源システムの冷却を支えます。
  • データセンター
    • 実装密度が極限まで高まり、温度マージンの喪失が許されない最先端サーバーラックや周辺電源の冷却に。
  • エレベーター・昇降機
    • コンパクトで狭い機械室にも容易に後付け(レトロフィット)可能な設計です。

技術情報

性能比較データ

CooliBladeの熱サイフォン(相変化冷却)は、高電力密度の条件において、従来のどのアルミニウムヒートシンクよりもパワーモジュールを低温に保ち、デバイス寿命を大幅に向上させます。

同一風量・同一熱負荷(負荷:2,200 W、LV100モジュール、周囲温度40℃環境)における実測結果は以下のとおりです。

ヒートシンクモジュールの冷却性能比較

押出成形アルミニウム(Aluminium Extruded)/切削アルミニウム(Aluminium Skived)/ULTIMA-XのグラフとLV100 IGBTパワーモジュールのグラフを600~3,000Wの範囲で交差させた折れ線グラフ


ULTIMA-X : 圧倒的な冷却性能を示す実測ベンチマーク

  • 切削アルミニウムヒートシンク比:27 Kの低温化を実現(※)
  • 押出成形アルミニウムヒートシンク比: 52 Kの低温化を実現(※)
  • 次世代SiCモジュールに最適: ULTIMA-Xは従来の放熱限界を突破し、3〜5倍の電力密度向上を可能にします。

(※)at 2,200W


パワーエレクトロニクス機器の熱対策で課題を抱えている方はいらっしゃいませんか?
CooliBlade社はお客様の冷却課題を解決するための明確なステップを提供します。まずは、お気軽にご相談ください。

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CooliBlade_パワーエレクトロニクス向け 冷却モジュール

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