DE102019219777A1 - Cooler, power electrical device with a cooler - Google Patents
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Abstract
Offenbart wird ein Kühler (KL) zur Kühlung einer elektrischen Vorrichtung (LV), aufweisend:- einen ersten Kühlkörper (KK1);- einen zweiten Kühlkörper (KK2);- wobei der erste (KK1) und der zweite (KK2) Kühlkörper gemeinsam einen Kühlkanal (KN) zum Durchleiten einer Kühlflüssigkeit umschließen;- wobei zumindest der erste Kühlkörper (KK1) Vorsprünge (VS) zur Vergrößerung der Wärmeabgabefläche des ersten Kühlkörpers (KK1) aufweist, wobei die Vorsprünge (VS) in den Kühlkanal (KN) hineinragen;- wobei zumindest der zweite Kühlkörper (KK2) Vertiefungen (VT) aufweisen, wobei in die Vertiefungen (VT) freiliegende Ende der jeweiligen, korrespondierenden Vorsprünge (VS) hineinragen.Ferner wird eine leistungselektrische Vorrichtung mit einem genannten Kühler beschrieben.Disclosed is a cooler (KL) for cooling an electrical device (LV), comprising: - a first heat sink (KK1); - a second heat sink (KK2); - the first (KK1) and the second (KK2) heat sink together Enclose cooling channel (KN) for passing a cooling liquid; - at least the first cooling body (KK1) has projections (VS) to enlarge the heat dissipation area of the first cooling body (KK1), the projections (VS) protruding into the cooling channel (KN); - wherein at least the second heat sink (KK2) have depressions (VT), the exposed ends of the respective, corresponding projections (VS) protruding into the depressions (VT). Furthermore, a power electrical device with a said cooler is described.
Description
Technisches Gebiet:Technical area:
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühler und eine leistungselektrische Vorrichtung mit einem genannten Kühler.The present invention relates to a cooler and a power electrical device with a said cooler.
Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung:State of the art and object of the invention:
Elektrische Vorrichtungen, insb. leistungselektrische Vorrichtungen, sind bekannt und werden unter anderem als Teil von Wechselrichtern, Gleichrichtern oder Gleichspannungswandlern in elektrischen Antriebssystemen von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen verwendet. Derartige Vorrichtungen weisen funktionsbedingt hohe Verlustleistungen und damit gebundene hohe Abwärme auf, welche zu Störungen gar zu Ausfällen bei den Vorrichtungen führen kann. Zum Schutz der Vorrichtungen von der hohen Abwärme bedarf es einer effizienten Kühlung dieser Vorrichtungen.Electrical devices, especially power electrical devices, are known and are used, among other things, as part of inverters, rectifiers or DC voltage converters in electrical drive systems of electrically driven vehicles. Such devices have high power losses due to their function and the associated high waste heat, which can lead to malfunctions even to failures in the devices. To protect the devices from the high levels of waste heat, these devices must be cooled efficiently.
Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der eine (leistungs-)elektrische Vorrichtung effizient gekühlt werden kann.The object of the present application is therefore to provide a possibility with which a (power) electrical device can be cooled efficiently.
Beschreibung der Erfindung:Description of the invention:
Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous refinements are the subject of the subclaims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kühler zur Kühlung einer elektrischen Vorrichtung, insb. einer leistungselektrischen Vorrichtung, insb. eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, speziell eines Wechselrichters, eines Gleichrichters oder eines Gleichspannungswandlers, im Allgemeinen eines Stromrichters, bereitgestellt.According to a first aspect of the invention, a cooler is provided for cooling an electrical device, in particular a power electrical device, in particular an electrically driven vehicle, specifically an inverter, a rectifier or a DC / DC converter, generally a converter.
Der Kühler weist einen ersten Kühlkörper und einen zweiten Kühlkörper auf, wobei der erste und der zweite Kühlkörper gemeinsam einen Kühlkanal umschließen, der ausgebildet ist, zur Kühlung der Vorrichtung eine Kühlflüssigkeit durchzuleiten. The cooler has a first cooling body and a second cooling body, the first and the second cooling body jointly enclosing a cooling channel which is designed to pass through a cooling liquid in order to cool the device.
Zumindest der erste Kühlkörper bzw. zumindest einer der beiden Kühlkörper weist Vorsprünge, bspw. in Form von Kühlrippen oder Kühlstiften, zur Vergrößerung der Wärmeabgabefläche des ersten Kühlkörpers auf, die von der Kühlflüssigkeit umströmbar in den Kühlkanal hineinragen. Zumindest der zweite Kühlkörper bzw. zumindest der andere der beiden Kühlkörper weist wiederum Vertiefungen zur Aufnahme freiliegender Enden der jeweils korrespondierenden Vorsprünge auf. In die jeweiligen, korrespondierenden Vertiefungen ragen die freiliegenden Enden der jeweiligen korrespondierenden Vorsprünge hinein. Dabei weisen die Vertiefungen bspw. jeweils einen Boden und eine umlaufende Seitenfläche (bestehend aus einer (bspw. zylinderwandförmigen) oder mehreren Seitenwänden) auf.At least the first heat sink or at least one of the two heat sinks has projections, for example in the form of cooling fins or cooling pins, to enlarge the heat dissipation area of the first heat sink, which protrude into the cooling channel so that the cooling liquid can flow around them. At least the second heat sink or at least the other of the two heat sinks again has recesses for receiving exposed ends of the respective corresponding projections. The exposed ends of the respective corresponding projections protrude into the respective, corresponding depressions. In this case, the depressions each have, for example, a base and a circumferential side surface (consisting of one (for example, cylindrical wall-shaped) or several side walls).
Der Kühlkanalboden im Kühlkanal, welcher den Vorsprüngen gegenüberliegt, weist somit Vertiefungen auf, in welche die Vorsprünge bzw. deren freiliegenden Endabschnitte eintauchen. Auf dieser Weise stecken die freiliegenden Endabschnitte der Vorsprünge in dem den Vorsprüngen gegenüberliegenden Kühlkörper. Die einzelnen Vorsprünge erstrecken sich somit quer zur Hauptflussrichtung der Kühlflüssigkeit durch den gesamten Kühlkanal. Dadurch fließt die Kühlflüssigkeit (fast) ausschließlich zwischen den Vorsprüngen. Folglich wird die gesamte Kühlflüssigkeit zur Wärmeaufnahme herangezogen.The cooling channel floor in the cooling channel, which is opposite the projections, thus has depressions into which the projections or their exposed end sections dip. In this way, the exposed end sections of the projections stick in the heat sink opposite the projections. The individual projections thus extend transversely to the main flow direction of the cooling liquid through the entire cooling channel. As a result, the coolant flows (almost) exclusively between the protrusions. As a result, the entire cooling liquid is used to absorb heat.
Die Kühleffizienz des gesamten oben beschriebenen Kühlers wird somit im Vergleich zu einem Kühler mit Vorsprüngen erhöht, die nur teilweise in den Kühlkanal hineinragen und somit einen gewissen Abstand zu einem diesen Vorsprüngen gegenüberliegenden Kühlkörper des Kühlers (ohne Vertiefungen zur Aufnahme der Endabschnitte der Vorsprünge) aufweisen. Bei einem solchen Kühler mit den nur teilweise in den Kühlkanal hineinragenden Vorsprüngen fließt die Kühlflüssigkeit teilweise zwischen den Vorsprüngen und einem diesen Vorsprüngen gegenüberliegenden Kühlkörper des Kühlers und somit ohne eine ideale Wärmeaufnahme von den Vorsprüngen.The cooling efficiency of the entire cooler described above is thus increased in comparison to a cooler with projections which only partially protrude into the cooling channel and thus have a certain distance from a cooling body of the cooler opposite these projections (without recesses for receiving the end sections of the projections). In such a cooler with the projections only partially projecting into the cooling channel, the cooling liquid flows partially between the projections and a cooling body of the cooler opposite these projections and thus without ideal heat absorption from the projections.
Fertigungsbedingten Toleranzen bei den beiden Kühlkörpern, insb. bei den Vorsprüngen, können auch durch die Vertiefungen ausgeglichen werden, da toleranzbedingte Höhenunterschiede bei den Vorsprüngen durch die Vertiefungen kompensiert werden.Manufacturing-related tolerances in the two heat sinks, in particular in the projections, can also be compensated for by the depressions, since tolerance-related differences in height in the projections are compensated for by the depressions.
Damit ist eine Möglichkeit bereitgestellt, eine (leistungs-)elektrische Vorrichtung effizient zu kühlen.This provides a possibility of efficiently cooling a (power) electrical device.
Die beiden Kühlkörper bestehen jeweils bspw. aus einem Metall oder einer Metalllegierung, wie z. B. Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung. Insb. bestehen die Kühlkörper bspw. aus einem und demselben Metall oder einer und derselben Metalllegierung. Auch Kombinationen aus Kupfer und Alu sind möglich (oder andere Kombinationen).The two heat sinks each consist, for example, of a metal or a metal alloy, such as. B. aluminum, an aluminum alloy, copper or a copper alloy. In particular, the heat sinks consist, for example, of one and the same metal or one and the same metal alloy. Combinations of copper and aluminum are also possible (or other combinations).
Bspw. weist der Kühler ferner ein Festkörperwärmeleitmittel auf, das in den Vertiefungen angeordnet ist und die freiliegenden Enden der jeweiligen korrespondierenden Vorsprünge mit dem zweiten Kühlkörper bzw. dem anderen Kühlkörper thermisch verbindet. Dabei füllt das Festkörperwärmeleitmittel Zwischenräume zwischen den freiliegenden Enden der jeweiligen Vorsprünge und den jeweiligen korrespondierenden Vertiefungen und verbinden somit die jeweiligen Vorsprünge mit dem zweiten Kühlkörper bzw. dem anderen Kühlkörper thermisch verbindet.For example, the cooler also has a solid-state heat conducting means which is arranged in the depressions and thermally connects the exposed ends of the respective corresponding projections to the second heat sink or the other heat sink. That fills you up Solid-state heat-conducting intermediate spaces between the exposed ends of the respective projections and the respective corresponding depressions and thus thermally connect the respective projections to the second heat sink or the other heat sink.
Bspw. weist das Festkörperwärmeleitmittel einen wärmeleitenden Kleber (bekannter Art) auf bzw. ist das Festkörperwärmeleitmittel als ein wärmeleitender Kleber (bekannter Art) ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich dazu weist das Festkörperwärmeleitmittel bspw. ein Wärmeleitpad auf bzw. ist das Festkörperwärmeleitmittel als ein Wärmeleitpad ausgeführt.For example, the solid-state heat-conducting means has a heat-conducting adhesive (known type) or the solid-state heat-conducting means is designed as a heat-conducting adhesive (known type). As an alternative or in addition to this, the solid-state heat-conducting means has, for example, a heat-conducting pad or the solid-state heat-conducting means is designed as a heat-conducting pad.
Bspw. entspricht die Länge L eines Vorsprungs im Wesentlichen bzw. unter Berücksichtigung von allgemeinen Fertigungstoleranzen einer Summe der Tiefe T einer diesem einen Vorsprung korrespondierenden Vertiefung und der Höhe H des Kühlkanals an diesem einen Vorsprung entspricht: L = T + H.For example, the length L of a projection corresponds essentially or, taking into account general manufacturing tolerances, to a sum of the depth T of a recess corresponding to this one projection and the height H of the cooling channel on this one projection corresponds to: L = T + H.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine leistungselektrische Vorrichtung, insb. für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, speziell ein Wechselrichter, ein Gleichrichter oder ein Gleichspannungswandler, im Allgemeinen ein Stromrichter, bereitgestellt.According to a second aspect of the invention, a power electrical device, in particular for an electrically driven vehicle, specifically an inverter, a rectifier or a DC voltage converter, generally a power converter, is provided.
Die Vorrichtung weist mindestens eine leistungselektrische Schaltungsanordnung, z. B. mit Leistungselektronikmodulen oder Leistungshalbleiterschaltern wie MOSFETs oder IGBTs, auf. Ferner weist die Vorrichtung mindestens einen zuvor beschriebenen Kühler auf. Die Schaltungsanordnung liegt dabei auf einer von dem Kühlkanal abgewandten Oberfläche zumindest eines der beiden Kühlkörper auf und ist mit diesem thermisch verbunden.The device has at least one power electrical circuit arrangement, e.g. B. with power electronics modules or power semiconductor switches such as MOSFETs or IGBTs. Furthermore, the device has at least one previously described cooler. The circuit arrangement rests on a surface facing away from the cooling channel of at least one of the two heat sinks and is thermally connected to it.
Beschreibung der Zeichnung:Description of the drawing:
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur in einer schematischen Schnittdarstellung einen Abschnitt einer leistungselektrischen Vorrichtung
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Der Kühler
Die beiden Kühlkörper
Der erste Kühlkörper
Der zweite Kühlkörper
Entsprechend den Anforderungen von zu kühlenden (leistungs-)elektrischen Vorrichtungen, wie z. B. zur Verfügung stehendem Bauraum, können der erste Kühlkörper
Dabei ist die Summe der Kanalhöhe H und der Tiefe T der Vertiefungen
Sowohl der erste Kühlkörper
Die freiliegenden Endabschnitte der Vorsprünge
Alternativ sind die Endabschnitte der Vorsprünge
Der erste Kühlkörper
Claims (5)
Priority Applications (1)
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DE102019219777.9A DE102019219777A1 (en) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Cooler, power electrical device with a cooler |
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DE102019219777.9A DE102019219777A1 (en) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Cooler, power electrical device with a cooler |
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DE102019219777A1 true DE102019219777A1 (en) | 2021-06-17 |
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ID=76084961
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102019219777.9A Ceased DE102019219777A1 (en) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | Cooler, power electrical device with a cooler |
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DE (1) | DE102019219777A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024089145A1 (en) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | Vitesco Technologies Germany Gmbh | Cooler for cooling a power electronics module, and power electronics device comprising a cooler |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3387653A (en) * | 1967-01-26 | 1968-06-11 | Wakefield Eng Inc | Heat transfer apparatus |
US5988266A (en) * | 1997-10-29 | 1999-11-23 | Eastman Kodak Company | Bonded cast, pin-finned heat sink and method of manufacture |
DE102005029074B3 (en) * | 2005-06-23 | 2006-08-10 | Wieland-Werke Ag | Heat exchanger for cooling e.g. microprocessor, has heat exchanging unit (3) with inner structure that runs in flow direction for increasing heat transfer and extends in inner space from lower side to upper side |
DE102017110039A1 (en) * | 2016-10-14 | 2018-04-19 | Preh Gmbh | Chipped switch unit for a vehicle with improved heat dissipation |
DE102016222629A1 (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-17 | Zf Friedrichshafen Ag | Cooling device and method of manufacturing a cooling device |
-
2019
- 2019-12-17 DE DE102019219777.9A patent/DE102019219777A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3387653A (en) * | 1967-01-26 | 1968-06-11 | Wakefield Eng Inc | Heat transfer apparatus |
US5988266A (en) * | 1997-10-29 | 1999-11-23 | Eastman Kodak Company | Bonded cast, pin-finned heat sink and method of manufacture |
DE102005029074B3 (en) * | 2005-06-23 | 2006-08-10 | Wieland-Werke Ag | Heat exchanger for cooling e.g. microprocessor, has heat exchanging unit (3) with inner structure that runs in flow direction for increasing heat transfer and extends in inner space from lower side to upper side |
DE102017110039A1 (en) * | 2016-10-14 | 2018-04-19 | Preh Gmbh | Chipped switch unit for a vehicle with improved heat dissipation |
DE102016222629A1 (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-17 | Zf Friedrichshafen Ag | Cooling device and method of manufacturing a cooling device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024089145A1 (en) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | Vitesco Technologies Germany Gmbh | Cooler for cooling a power electronics module, and power electronics device comprising a cooler |
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