DE102004012026B3

DE102004012026B3 - Anordnung zum Kühlen

Info

Publication number: DE102004012026B3
Application number: DE102004012026A
Authority: DE
Inventors: Steffen Omnitz; Stefan Schirmaier; Markus Winterhalter; Peter Dr. Wiedemuth
Original assignee: Huettinger Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Trumpf Huettinger GmbH and Co KG
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: WO2005088713A1; KR20070007136A; EP1723670A1; US20070217148A1; KR100874178B1; JP2007529883A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung eines elektrischen Geräts, insbesondere einer Stromversorgungseinrichtung, umfassend einen Kühlkörper (1), der in einem im Wesentlichen luftdicht abgeschlossenen Gehäuse des elektrischen Geräts angeordnet ist, der mit einem Kühlmittel durchströmbar ist und auf dem Wärmeerzeuger (12), insbesondere elektronische Bauteile, montiert sind, die Wärme durch Kontaktübertragung an den Kühlkörper (1) abgeben, wobei an dem Kühlkörper (1) zusätzlich wärmeleitend mit dem Kühlkörper (1) verbundene Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) zum Kühlen von in dem Gehäuse enthaltener Luft angeordnet sind. Eine derartige Kühleinrichtung kann in kompakter Bauweise mit effektiver Wärmeableitung realisiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen von in einem elektrischen Gerät, insbesondere einer Stromversorgungseinrichtung, angeordneten elektrischen Wärmeerzeugern, umfassend einen Kühlkörper, der im Inneren eines insbesondere luftdicht oder im Wesentlichen luftdicht abgeschlossenen Gehäuses des elektrischen Geräts angeordnet ist, der mit einem Kühlmittel durchströmbar ist und auf dem Wärmeerzeuger, insbesondere elektronische Bauteile, montiert sind, die Wärme durch Kontaktübertragung an den Kühlkörper abgeben.

Gehäuse von Spannungswandlern (Stromversorgungseinrichtungen), beispielsweise für die Plasmaanregung, müssen oft luftdicht geschlossen sein. Dies ist erforderlich, da derartige Geräte häufig in Reinräumen eingesetzt werden. Partikel, die im Inneren des Gehäuses nach der Montage vorhanden sind, dürfen nicht in die Reinräume gelangen. Deshalb sind Lüfter, die einen Luftaustausch zwischen dem Gehäuse und der Umgebung herbeiführen, nicht zur Kühlung geeignet. Es sind jedoch auch Anwendungen denkbar, bei denen die Geräte in einer schmutzigen Umgebung verwendet werden, wo vermieden werden muss, dass Umgebungsluft in das Gehäuse gelangt.

Es ist bekannt, die von im Gehäuse angeordneten Bauelementen erzeugte Wärme durch Kühlflüssigkeitssysteme aus dem Gehäuse zu leiten. Die Kühlflüssigkeit durchströmt in der Regel einen Kühlkörper, der im Gehäuse angeordnet ist. An diesen Kühlkörper werden Bauteile, die sich im Betrieb erwärmen, thermisch angekoppelt. Die Bauteile, die sich nicht oder nicht voll ständig an den Kühlkörper ankoppeln lassen, werden in der Regel durch die Umgebungsluft gekühlt. Diese kann das Gehäuse nicht verlassen. Es entsteht ein Wärmestau, der das Gerät intern aufheizt. Um eine Überhitzung von Gerät und Bauteilen zu vermeiden, muss die Luft ihrerseits wieder gekühlt werden. Dazu werden häufig separate Wärmetauscher mit einem separaten Kühlflüssigkeitskreislauf eingesetzt.

Aus der DE 195 24 115 C2 ist ein Kühlsystem bekannt geworden, welches Wärmeenergie aus der Luft in einem geschlossenen System an einen Kühlmittelkreislauf abführt. Hierbei wird die Luft, die sich an den elektronischen Bauteilen, die in einem Gehäuse angeordnet sind, aufheizt, in einem Zwischenkanal abgekühlt. Der Zwischenkanal leitet seine Wärme dann über eine zweite Luftzirkulation an die atmosphärische Luft ab. Zusätzlich ist ein Kühlflüssigkeitskreislauf vorgesehen, mit dem im Gehäuse angeordnete Stromrichter gekühlt werden und dessen Kühlflüssigkeit von einem Kühler mit atmosphärischer Luft abgekühlt wird.

Aus der DE 44 16 616 A1 ist ein Gehäuse mit einem zum Einbau vorbestimmbarer Komponenten vorgesehenen Aufnahmeraum und mit einem gegenüber dem letztgenannten abgedichteten, angrenzend an diesen ausgebildeten Kühlraum, der mit einem Zulauf für Kühlmedium und mit einem Ablauf verbunden ist, bekannt geworden. Der Kühlraum ist mit einer integrierten Strömungsführung für das Kühlmedium versehen, die in einem an den Zulauf angrenzenden ersten Abschnitt eine für eine großflächige Verteilung des Kühlmediums sorgende Aufweitung aufweist und in einem zweiten Abschnitt derart verläuft, dass, bezogen auf eine vorbestimmbare Gesamtlänge der Strömungsführung, deren Wärmeaustauschfläche gegenüber der zwischen dem Kühlraum und dem Aufnahmeraum vorhandenen Kontaktfläche in diesem Abschnitt ein Maximum annimmt.

Der Anmelder hat sich die Aufgabe gestellt, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu verbessern und ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkörpers einer derartigen Kühleinrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung der eingangs genannten Art gelöst, bei der an dem Kühlkörper zusätzlich wärmeleitend mit dem Kühlkörper verbundene Wärmetauschmittel zum Kühlen von in dem Gehäuse enthaltener Luft angeordnet sind.

Eine derartige Anordnung vereinigt in kompakter Bauweise einen Kühlkörper, der als Wasserkühlplatte ausgebildet sein kann, zur Kühlung direkt montierter Bauteile und einen Wärmetauscher zur Kühlung der Geräteinnenluft. Mit einer derartigen Kühleinrichtung ist ein zusätzlicher Luft-/Wasser-Wärmetauscher zur Kühlung der Luft im Gehäuse nicht mehr notwendig. Zusätzliche Wasserverbindungen entfallen, womit das Risiko eines Lecks vermindert wird. Die Einrichtung ist sehr flexibel an die thermischen Erfordernisse und mechanischen Gegebenheiten, insbesondere in kompakten Geräten, anpassbar. Durch entsprechende Konstruktion der Wärmetauschmittel sind dreidimensionale Ausführungen einfach und kostengünstig zu realisieren. Die Geometrie der Wärmetauschmittel ist anwendungsspezifisch wählbar. Zur Kühlung der Wärmetauschmittel ist kein separater Kühlmittelkreislauf notwendig. Der Kühlkörper und die Wärmetauschmittel können in Platz sparender Weise in einem Bauelement realisiert werden.

Besonders bevorzugt ist es, wenn im Gehäuse ein Lüfter angeordnet ist. Dadurch kann eine Umwälzung der erwärmten Luft erfolgen und ein gutes Überstreichen der Wärmetauschmittel durch die erwärmte Luft erfolgen. Die Kühlung der Gehäuseinnenluft kann dadurch effektiver gestaltet werden.

Vorteilhafterweise sind die Wärmetauschmittel lamellenförmig ausgebildet. Dadurch wird die Wärmetauschfläche zur Aufnahme von Wärme aus der Luft im Geräteinneren maximiert.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Kühlkörper als Kühlplatte ausgebildet ist, von der die Wärmetauschmittel abstehen. Dadurch wird eine kompakte Bauweise sichergestellt. Auf einem plattenartigen Kühlkörper können elektrische Bauelemente, die Wärme erzeugen, besonders platzsparend angeordnet werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wärmetauschmittel auf der einen und die Wärmeerzeuger auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers angeordnet sind. Durch diese Maßnahme kann die Rückseite des Kühlkörpers, auf der keine Bauelemente angeordnet sind, nahezu vollständig mit Wärmetauschmitteln zum Kühlen von in dem Gehäuse enthaltener Luft ausgestattet werden. Dies bedeutet, dass der Kühlkörper auf der einen Seite die Wärme der Bauelemente aufnimmt und unmittelbar an die Kühlflüssigkeit abführt und auf der gegenüberliegenden Seite über die Wärmetauschmittel Wärme aus der den Kühlkörper umgebenden Luft aufnimmt und an das Kühlmittel abführt.

Die Wirkung der Kühleinrichtung kann noch verbessert werden, wenn die Wärmetauschmittel auf zwei, insbesondere sich gegenüberliegenden, Seiten des Kühlkörpers angeordnet sind. Somit können nahezu alle Freiräume auf dem Kühlkörper, d.h. auf dem Kühlkörper nicht von Bauelementen besetzte Stellen, mit Wärmetauschmitteln ausgestattet werden und kann ein maximaler Wärmeentzug aus der Luft im Gehäuse erfolgen. Durch die Anordnung auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten kann der Kühlkörper als Platte ausgebildet sein und kann eine insgesamt relativ flache Anordnung realisiert werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wärmetauschmittel zwischen Wärmeerzeugern angeordnet sind. Durch diese Maßnahme kann Wärme direkt aus der unmittelbaren Umgebung der Wärmeerzeuger abgeführt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Kühlkörper ein Kühlmittelkanal ausgebildet ist, der sich entlang von Montagepositionen von Wärmeerzeugern erstreckt. Durch diese Maßnahme kann Wärme unmittelbar bei den Wärmeerzeugern abgeführt werden. Dadurch wird die Kühlwirkung effektiver gestaltet. Insbesondere kann der Kühlmittelkanal anwendungsspezifisch in dem Kühlkörper angeordnet und geführt werden. Vorzugsweise wird der Kühlmittelkanal an den Bauelementen mit der größten Wärmeerzeugung vorbei geführt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind Wärmetauschmittel unterschiedlicher Höhen vorgesehen. Durch diese Maßnahme kann der Luftstrom im Gehäuse beeinflusst werden und kann ein optimaler Wärmeübergang aus der Luft in die Wärmetauschmittel und damit in den Kühlkörper erfolgen. Es kann auch vorgesehen sein, dass Wärmetauschmittel entlang ihrer Erstreckung unterschiedliche Höhen aufweisen, d.h. unterschiedlich weit vom Kühlkörper abstehen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die lamellenförmigen Wärmetauschmittel in Wärmetauschnuten des Kühlkörpers verlötet. Dadurch, dass die Wärmetauschmittel in Wärmetauschnuten des Kühlkörpers verlötet sind, erfolgt eine großflächige Verbindung der Wärmetauschmittel mit dem Kühlkörper. Dies stellt einen guten Wärmeübergang von den Wärmetauschmitteln in den Kühlkörper sicher.

Wenn mehrere Wärmetauschmittel parallel zueinander angeordnet sind, kann die Luft zwischen den Wärmetauschmitteln hindurchströmen und kann eine große Wärmemenge aus der Luft in die Wärmetauschmittel übertragen werden.

Vorzugsweise sind der Kühlkörper und/oder die Wärmetauschmittel aus sind wärmeleitfähigen Material, insbesondere Kupfer oder einem Metall mit besseren thermischen Eigenschaften ausgebildet. Dadurch wird eine gute Wärmeleitung sichergestellt. Außerdem können die Wärmetauschmittel und der Kühlkörper besonders einfach miteinander verlötet werden. Insbesondere der den Kühlmittelkanal definierende Bereich sollte aus Kupfer oder einem edleren (höherwertigen) Metall ausgebildet sein, um Korrosion beim Durchfluss mit dem Kühlmittel zu verhindern. Bei der Verwendung von unendleren (niederwertigeren) Metallen würden elektrochemische Potentiale entstehen, die zu Korrosion im gesamten Kühlmittelkreislauf führen, also nicht nur im Bereich des Kühlmittelkanals.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkörpers mit den Verfahrensschritten:

a. Erzeugen einer Kühlmittelkanalnut in dem Kühlkörper;
b. Ausbilden eines Kühlmittelkanals durch Verschließen der Kühlmittelkanalnut mit einem Deckelteil;
c. Anordnen von Wärmetauschmitteln an dem Kühlkörper.

In dem Kühlmittelkanal kann ein Kühlmittel zirkulieren bzw. strömen, um Wärme aus dem Kühlkörper abzuführen. Durch das Anordnen von Wärmetauschmitteln an dem Kühlkörper kann Wärme aus der Umgebungsluft in den Kühlkörper und damit an das Kühlmittel überführt werden. Die Kühlmittelkanalnut kann erzeugt werden, indem beispielsweise durch Fräsen in einem Kühlkörper eine Kühlmittelkanalnut erzeugt wird. Die Form des Deckel teils kann im Wesentlichen der Form bzw. dem Verlauf der Kühlmittelkanalnut entsprechen. Die Kühlmittelkanalnut kann gefräst werden oder auf andere Weise erzeugt werden.

Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass das Anordnen der Wärmetauschmittel das Ausnehmen mehrerer Wärmetauschnuten in dem Kühlkörper und das Einsetzen der Wärmetauschmittel in die Wärmetauschnuten umfasst. Dies hat den Vorteil, dass die Wärmetauschmittel zum einen stabiler auf dem Kühlkörper angeordnet werden können und dass zum anderen eine großflächige Verbindung der Wärmetauschmittel mit dem Kühlkörper realisiert wird. Dies wäre nicht der Fall, wenn beispielsweise als Lamellen ausgebildete Wärmetauschmittel einfach mit einer schmalen Seite auf den Kühlkörper aufgesetzt würden. Außerdem wird das Verbinden, beispielsweise durch Löten, der Wärmetauschmittel mit dem Kühlkörper erleichtert.

Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass das Deckelteil bei einer ersten Löttemperatur, beispielsweise im Bereich 270° – 350°C, insbesondere im Bereich 290 – 307°C, mit dem Kühlkörper verlötet wird und die Wärmetauschmittel bei einer zweiten, niedrigeren Löttemperatur, beispielsweise ≤ 230°C, insbesondere ≤ 200°C, mit dem Kühlkörper verlötet werden. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass die erste Lötverbindung nicht wieder gelöst wird, wenn die Wärmetauschmittel angelötet werden. Die Löttemperaturen müssen so gewählt werden, dass diese Bedingung erfüllt ist. Abhängig von den zu verlötenden Materialien und den verwendeten Löthilfsmitteln müssen die Löttemperaturen geeignet gewählt werden und können auch außerhalb der oben angegebenen Bereiche liegen. Lötverbindungen zu verwenden hat den Vorteil, dass dadurch ein guter Wärmeübergang zwischen den verlöteten Teilen sicher gestellt ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Löten jeweils mittels Induktionserwärmung erfolgt. Dieses Verfahren garantiert insbesondere bei Verwendung eines geometrisch optimierten Induktors einen schnellen Wärmeeintrag in das Material sowie eine sehr gleichmäßige Wärmeverteilung unabhängig von der Kühlkörpergeometrie. Weiterhin ist damit ein energiesparender Wärmeeintrag bei einem hohen Wirkungsgrad und mit exakt einstellbarer Temperatur möglich. Insbesondere kann mit einer Induktionserwärmung sichergestellt werden, dass beim zweiten Lötvorgang die Temperatur an allen Stellen des Kühlkörpers zuverlässig so niedrig gehalten wird, dass sich die erste Lötverbindung nicht wieder löst.

Das Verlöten der Wärmetauschmittel wird vereinfacht, wenn vor dem Einsetzen der Wärmetauschmittel die Wärmetauschnuten mit einem Löthilfsmittel, beispielsweise mit einem Lötflussmittel und/oder einer Lötpaste, versehen werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass diejenige Seite des Kühlkörpers, an dem die Wärmetauschmittel anzuordnen sind, mit einem Löthilfsmittel bestrichen oder bedeckt wird, so dass zumindest beim Einstecken der Wärmetauschmittel in die Wärmetauschnuten Löthilfsmittel in die Wärmetauschnuten gelangt.

Vorteilhaft ist es, wenn nach dem Ausnehmen der Kühlmittelkanalnut eine zweite, breitere Vertiefung entlang der Kühlmittelkanalnut erzeugt wird, deren Höhe in etwa der Dicke des Deckelteils entspricht. In diese zweite, breitere Vertiefung kann das Deckelteil eingesetzt werden. Das Deckelteil steht dabei nicht oder nur unwesentlich über die Oberfläche des Kühlkörpers hervor. Dadurch entsteht eine nahezu plane Oberfläche des Kühlkörpers, auf der Bauelemente einfach angeordnet werden können. Es versteht sich, dass auch zunächst die Vertiefung erzeugt werden kann, beispielsweise als erste Nut, in deren Nutgrund eine zweite schmalere Nut für den Kühlmittelkanal erzeugt werden kann.

Vorzugsweise werden die Nuten gefräst. Dadurch können der Kühlmittelkanal und die Wärmetauschnuten exakt hergestellt werden.

Eine gute Passung des Deckelteils ergibt sich, wenn das Deckelteil durch Laserschneiden erzeugt wird. Dabei kann das Deckelteil beispielsweise aus Messing oder einem höherwertigen Material bestehen. Besteht der Kühlkörper aus Kupfer, kann das Deckelteil besonders gut mit dem Kühlkörper verlötet werden. Außerdem kann keine Korrosion durch ein Kühlmittel, insbesondere durch Wasser, erfolgen.

Zur Montage von Bauelementen, von denen Wärme abgeführt werden soll, ist es vorteilhaft, wenn in den oder an dem Kühlkörper Montagehilfen, insbesondere Montagelöcher, eingebracht oder angebracht werden. Damit können die Bauelemente ortsfest am Kühlkörper fixiert werden.

Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass nach dem Verlöten des Deckelteils mit dem Kühlkörper die Oberfläche des Kühlkörpers plan gefräst wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Bauelemente großflächig auf dem Kühlkörper aufliegen und ein optimaler Wärmeübergang von den Bauelementen in den Kühlkörper erfolgen kann. Eine solche Planfräsung ist nur in Bereichen nötig, wo Bauteile auf die Kühlplatte montiert werden. In Bereichen der Aufbringung von Lamellen ist eine solche Planfräsung nicht notwendig.

Bei einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass ein Schichtenstapel bestehend aus einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht, in der die Kühlmittelkanalnut ausgebildet wird, und dem Deckelteil verlötet wird, ehe die Wärmetauschnuten eingebracht werden. Bei dieser Herstellungsart muss die Kühlmittelkanalnut nicht in den Kühlkörper eingefräst werden. Außer dem muss kein Deckelteil durch Laserschneiden hergestellt werden. Das Deckelteil kann eine Platte sein, die im Wesentlichen den Maßen der ersten Schicht entspricht. Zwischen den einzelnen Schichten kann ein Löthilfsmittel angebracht werden. Vor dem Verlöten können die erste und zweite Schicht und das Deckelteil miteinander verpresst werden. Zur Ausbildung des Kühlmittelkanals können mehrere Kupferteile, die die zweite Schicht bilden, auf der ersten Schicht angeordnet werden, wobei durch den Zwischenraum zwischen den Teilen der Kühlmittelkanal gebildet wird. Nach dem Verlöten der Schichten können die Wärmetauschnuten eingefräst werden und die Wärmetauschmittel mit dem Kühlkörper verlötet werden. Alternativ kann das Deckteil oder die erste Schicht schon Kühllamellen besitzen, was die Herstellung vereinfachen würde.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden nachfolgend mit Bezug zu den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kühlkörpers mit Kühlmittelkanal einer Kühleinrichtung, jedoch ohne Wärmetauschmittel;
2 eine perspektivische Ansicht des Kühlkörpers der 1 mit eingebrachten Wärmetauschnuten;
3 eine perspektivische Ansicht des Kühlkörpers der 1, 2 nach einem weiteren Herstellungsschritt;
4 eine Draufsicht auf einen Teil eines Kühlkörpers zur Darstellung einer weiteren Herstellungsvariante.
In der 1 ist ein Kühlkörper 1 dargestellt, der einen Kühlmittelkanal 2 aufweist. Der Kühlmittelkanal 2 kann an einen offenen Kühlmittelkreislauf, beispielsweise einen Wasserkreislauf, angeschlossen werden. Er wird begrenzt durch eine in den Kühlmittelkörper 1 eingefräste Kühlmittelkanalnut 3 und ein Deckelteil 4. Das Deckelteil 4 liegt in einer Vertiefung 5, deren Höhe in etwa der Dicke des Deckelteils 4 entspricht. Dadurch entsteht bei eingelegtem Deckelteil 4 in etwa eine plane Oberfläche 6 des Kühlkörpers 1. Vorzugsweise besteht der Kühlkörper 1 aus Kupfer und das Deckelteil 4 aus Messing. Das Deckelteil 4 ist mit dem Kühlkörper 1 verlötet. Werden Kupfer oder höherwertige Metalle verwendet, so ist der Kühlmittelkanal 2 korrosionsbeständig ausgebildet.
Ein weiterer Verfahrensschritt in der Herstellung des Kühlkörpers 1 der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung ist in der 2 dargestellt. Nachdem das Deckelteil 4 in der Verbreiterung 5 mit dem Kühlkörper 1 verlötet wurde, werden Wärmetauschnuten 8 in die Oberfläche des Kühlkörpers 1 eingefräst. Über Wärmetauschnuten 8, die über dem Kühlmittelkanal 2 angeordnet sind, kann besonders gut Wärme in das Kühlmittel eingeleitet werden.
In der 3 ist beispielhaft ein als Lamelle ausgebildetes Wärmetauschmittel 9.1 in die Wärmetauschnut 8 eingesetzt und dort mit dem Kühlkörper 1 verlötet. Dadurch, dass das Wärmetauschmittel 9.1 in die Wärmetauschnut 8 ein Stück weit eingesetzt ist, kann Wärme nicht nur an einer der Schmal seite 10 gegenüber liegenden Stelle des Kühlkörpers 1 in den Kühlkörper 1 eingeleitet werden, sondern auch lateral über Nutflanken 11. In der 3 ist weiterhin angedeutet, dass auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers 1 Wärmeerzeuger 12 angeordnet sind, insbesondere mit diesem über Schrauben 13 verschraubt sind. Anstatt Schrauben lassen sich auch beliebige andere Bauteilhalter verwenden wie z.B. Klemmen. Die Wärme des Wärmeerzeugers 12 wird zumindest teilweise durch den Kühlkörper 1 aufgenommen. Durch das Wärmetauschmittel 9.2 ist beispielhaft dargestellt, dass die Wärmetauschmittel 9.2 entlang ihrer Erstreckung unterschiedliche Höhen aufweisen können. Um die Wärme aus der Umgebung eines über die als Montagebohrungen ausgebildeten Montagehilfen 14 montierbaren Bauteils besser ableiten zu können, weist das Wärmetauschmittel 9.2 im den Montagehilfen 14 benachbarten Abschnitt eine größere Höhe auf. Wenn Lamellen ähnlich wie die Lammelle 9.2 mit unterschiedlichen Höhen eingesetzt werden, können sie den Raum im Gehäuse optimal nutzen und auf Bauteile, die im Gehäuse aber nicht auf der Kühlplatte montiert sind und die unterschiedliche Bauhöhen besitzen, optimal angepasst werden.
In der 4 ist eine Draufsicht auf eine zweite Schicht 15 des Kühlkörpers 1 dargestellt, der in einem alternativen Herstellungsverfahren hergestellt wird. Die zweite Schicht 15 weist die Teile 15.1, 15.2 auf, die auf eine erste Schicht 16 aufgesetzt sind. Zwischen den Teilen 15.1, 15.2 ist ein Kühlmittelkanal 2 ausgebildet. Auf die erste und zweite Schicht 15, 16 kann ein nicht dargestelltes Deckelteil, das im Wesentlichen die gleiche Grundfläche wie die erste Schicht 16 aufweist, aufgesetzt werden. Der dadurch gebildete Schichtenstapel kann anschließend zu einem Kühlkörper 1 verlötet werden, ehe Wärmetauschnuten eingefräst werden.

Claims

Anordnung zum Kühlen von in einem elektrischen Gerät, insbesondere einer Stromversorgungseinrichtung, angeordneten elektrischen Wärmeerzeugern, umfassend einen Kühlkörper (1), der im Inneren eines Gehäuses des elektrischen Geräts angeordnet ist, der mit einem Kühlmittel durchströmbar ist und auf dem Wärmeerzeuger (12), insbesondere elektronische Bauteile, montiert sind, die Wärme durch Kontaktübertragung an den Kühlkörper (1) abgeben, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kühlkörper (1) zusätzlich wärmeleitend mit dem Kühlkörper (1) verbundene Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) zum Kühlen von in dem Gehäuse enthaltener Luft angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse ein Lüfter angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) lamellenförmig ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) auf der einen und die Wärmeerzeuger (12) auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers (1) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) auf zwei, insbesondere sich gegenüberliegenden, Seiten des Kühlkörpers (1) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) zwischen Wärmeerzeugern (12) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlkörper (1) ein Kühlmittelkanal (2) ausgebildet ist, der sich entlang von Montagepositionen von Wärmeerzeugern (12) erstreckt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) unterschiedlicher Höhen vorgesehen sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lamellenförmige Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) in Wärmetauschnuten (8) des Kühlkörpers (1) verlötet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) parallel zueinander angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1) und/oder die Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) aus Kupfer oder einem Metall mit besseren thermischen Eigenschaften bestehen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1) und/oder die Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) aus Kupfer oder einem endleren Metall bestehen.
Verfahren zur Herstellung eines Kühlkörpers (1) mit den Verfahrensschritten: a. Erzeugen einer Kühlmittelkanalnut in dem Kühlkörper (1); b. Ausbilden eines Kühlmittelkanals (2) durch Verschließen der Kühlmittelkanalnut mit einem Deckelteil (4); c. Anordnen von Wärmetauschmitteln (9.1, 9.2) an dem Kühlkörper (1).
Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Anordnen der Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) das Ausnehmen mehrerer Wärmetauschnuten (8) in dem Kühlkörper (1) und das Einsetzen der Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) in die Wärmetauschnuten (8) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil (5) bei einer ersten Löttemperatur, insbesondere im Bereich 270 – 350°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von Bereich 290 – 307°C mit dem Kühlkörper (1) verlötet wird und die Wärmetauschmittel (9.1, 9.2) bei einer zweiten, niedrigeren Löttemperatur, insbesondere ≤ 230°C, besonders bevorzugt bei <200°C mit dem Kühlkörper (1) verlötet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Löten jeweils mittels Induktionserwärmung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einsetzen der Wärme tauschmittel (9.1, 9.2) die Wärmetauschnuten (8) mit einem Löthilfsmittel versehen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausnehmen der Kühlmittelkanalnut eine zweite, breitere Vertiefung (5) entlang dem Kühlmittelkanal (2) erzeugt wird, deren Höhe in etwa der Dicke des Deckelteils entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten gefräst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil (4) durch Laserschneiden erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühlkörper (1) Montagehilfen, insbesondere Montagelöcher (14), für die Wärmeerzeuger (12) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verlöten des Deckelteils (4) mit dem Kühlkörper (1) die Oberfläche (6) des Kühlkörpers (1) plan gefräst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schichtenstapel bestehend aus einer ersten Schicht (16), einer zweiten Schicht (15), in der die Kühlmittelkanalnut ausgebildet ist, und dem Deckelteil verlötet wird, ehe die Wärmetauschnuten (8) eingebracht werden.