CN102740660B - 在余热产生装置和余热吸收装置之间的耦合系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种作为在余热产生装置(4)、尤其是变流器(4)，和余热吸收装置(6)、尤其是冷却体(6)之间的热接口的耦合系统(2)，该耦合系统包括带有第一接触面(14)的第一本体(8)以及带有第二接触面(18)的第二本体(10)，其中，两个接触面(14，18)出于热交换目的而彼此贴靠在一起，其中，为了连接和拉紧这两个接触面(14，18)，设有槽-弹簧-连接装置，该连接装置带有至少一个弹簧(16)和至少一个在纵向方向(36)上延伸的槽(20)。

Description

在余热产生装置和余热吸收装置之间的耦合系统

技术领域

本发明涉及一种作为在余热产生装置(尤其是变流器)和余热吸收装置(尤其是冷却体)之间的热接口的耦合系统，该耦合系统包括带有第一接触面的第一本体以及带有第二接触面的第二本体，其中，这两个接触面出于热交换目的而彼此贴靠在一起。

背景技术

技术装置(例如，电子模块)的装置专用的以及根据运行状态的损耗功率在很多情况下一方面引起装置中的过热，和另一方面引起附近的环境中的过热，这种过热对装置的功能安全和/或预期寿命产生不利影响。因此，通常必需的是：将产生的余热或损耗热量排出和从装置中引走。为此，出于热交换目的，将作为余热产生装置的装置与余热吸收装置(通常为冷却体)连接或耦合在一起。相应的连接装置或相应的耦合系统由此首先是用作为热接口并且其次是用作为机械固定装置。

由EP 1 128 432 A2已知了一种在带有第一接触面的余热产生装置和带有第二接触面的余热吸收装置之间的连接装置，在该连接装置中，两个接触面彼此贴靠在一起并且余热吸收装置(冷却体)借助弹簧夹固定在余热产生装置(半导体模块)上。在接触面的平面垂线的方向上起作用并且将两个接触面彼此压紧的弹簧夹在此布置在余热产生装置的周围，由此两个接触面之间的压紧力在接触面的边缘区域中相对较大并且在面重心的方向上明显变小。

由于一方面变小的压紧力通常也导致热交换效率低下，并且另一方面通常大部分所产生的余热均集中在面重心周围的区域中，所以这种形式的压紧力分布并不具有优势。因此，在余热产生装置和余热吸收装置之间进行连接时，通常在两个接触面的边缘区域中布置固定元件。这样布置的原因是多方面的。例如，余热产生装置和/或余热吸收装置的结构通常导致结构空间局限性和/或不良的接触性，使得不易将固定元件布置在接触面的中央区域中。除了布置在周围的固定元件以外，在许多情况下在两个接触面之间的中央区域中设有填充料(例如，导热膏)作为替代，由此改善了热交换的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单的并且在热交换方面有效的耦合系统。

根据本发明通过权利要求1的特征来实现该目的。从属权利要求包括了本发明的部分优选的改进方案和部分本身具有创造性的改进方案。

耦合系统作为在余热产生装置(尤其是变流器)和余热吸收装置(尤其是冷却体)之间的热接口。该耦合系统包括带有第一接触面的第一本体以及带有第二接触面的第二本体，其中，这两个接触面出于热交换目的而彼此贴靠在一起。为了连接和拉紧这两个接触面，设置有槽-弹簧-连接装置，该连接装置带有至少一个弹簧和至少一个在纵向方向上延伸的槽。尤其有意义的是，为了实现良好的面接触，通过该槽-弹簧-连接装置同时将构件相互拉紧。为此优选地这样设计该槽和弹簧，即，在将其连接到一起时，向两个接触面的平面垂线的方向上施加压紧力。

相应的槽-弹簧-连接装置描绘的是一种非常符合目的和容易实现的机械固定装置。可以通过适当地构造余热产生装置和/或余热吸收装置的结构上的弹簧和槽来调节槽-弹簧-连接装置所必须的构造空间并且基本上自行限制围绕着接触面的区域。为了构造该连接(与例如，旋拧连接相比)，不需要直接抓握的工具，由此也不需要设有用于工具接合部件的相应空间。此外对操作者而言也不需要在装配完毕状态中对固定元件(也就是槽和弹簧)进行直接接触，这有助于在设置在接触面区域中的余热产生装置和余热吸收装置之间的自由地进行尽可能有效的热交换。由于两个接触面在槽-弹簧-连接装置的区域中的拉紧力或压紧力是最强的并且由此在该区域中实现了尤其有效的热交换，所以优选地将槽-弹簧-连接装置定位在尤其明显地产生余热的区域内，从而将该区域中的余热加强地传输出去。利用这种连接装置由此既提供了符合目的和容易实现的机械固定又提供了有效的热接口。

根据一个尤其符合目的的设计方案，弹簧设计为滑块。在很多情况下可以大批量地简单地将相应的滑块制造成单独的构件并且此外根据模块设计原理与不同的余热产生装置或余热吸收装置组合。在此，优选地借助可松开的连接并且尤其借助螺钉连接实现滑块的固定。借此，在滑块受损的情况下能够实现更简单的更换。

相应地，在一种有利的改进方案中将多个滑块基本上均匀分布地布置在第一接触面上，其中，滑块的布置优选地是矩阵形式的。由于借助与槽相互配合的各个滑块，在滑块的范围中形成了压紧力，所以滑块在第一接触面上的均匀的分布引起了相应均匀有规律的压紧力分布。由此明显地改善了接触面之间的热交换并且随后按期望地明显改善了余热的排出。

在另一个实施变体中，优选地在第二接触面上设有多个基本上平行的槽。多个槽的平行的设置方式在此尤其表现为符合目的地与多个滑块的矩阵形式布置相匹配，其中，每个槽优选地设置成用于多个滑块的配对部分。该滑块的矩阵形式布置与多个槽的平行布置的特殊组合也适用于例如将多个余热产生装置与一个余热吸收装置相耦合或将一个余热产生装置与多个余热吸收装置相耦合。由此提供了一种模块化结构，该模块化结构也可以扩展用于更多数量的余热产生装置和/或余热吸收装置。

此外有利的是：每个槽具有至少一个用于滑块的、其宽度比普通槽更宽的引入口。这种引入口使得将滑块引入到槽中变得更简单并且由此有助于装配。

在尤其有利的设计方案中，滑块具有t形横截面并且槽具有与其相匹配的槽横截面。T形的槽-弹簧-连接装置已经在各种不同的应用中得到使用，这在制造投入和制造费用方面，以及在此所述的具体的应用情况下均是有利的。例如，由此可以在已经现有的种类中使用该滑块。

根据一种特别的设计方案，在槽-弹簧-连接装置的元件上设置有弹簧元件，在装配完毕的状态下其复位力基本上作用在两个接触面的平面垂线的方向上。在此，借助弹簧元件产生的复位力应该将两个接触面彼此相互施加的压紧力进一步提高并且相应地进一步改善热交换的效率。

根据一种有利的改进方案，滑块具有横边并且弹簧元件定位在该横边的底面上。该位置尤其适用于可简单地制造的压簧元件，因为由于该定位方式，弹簧复位力按照期望地与两个接触面的平面垂线平行地发挥作用。

此外，一种实施方式优选的是将弹簧元件设计为板簧。相应的板簧一方面制造简单并且另一方面负载能力非常强。

在有利的改进方案中，板簧具有类似于W的形状。在这种W形形状下，变形状态下的复位力的强度与板簧在未变形状态下在复位力的方向上的膨胀之间的比例是尤其有利的。

另外，有利的是：借助形状配合的并且优选为可松开的连接装置防丢失地固定该弹簧元件。由此一方面保持与它相联系的小的装配投入并且另一方面确保了简单的可更换性。

为了确保尽可能有效的热交换，在两个接触面之间设有相对较大的压紧力，由此使得在装配的范畴中更难将弹簧引入到槽中。因此，对于耦合系统而言，优选地设有装配辅助件，为了构造槽-弹簧-连接装置，该装配辅助件施加了在槽的纵向方向上起作用的装配力。在此，尤其优选的一种解决方案在于，通过力-路径-再分配来减少力消耗。

根据一种优选的设计方案，装配辅助件具有螺栓和配对螺纹，螺栓在旋入配对螺纹中时使得两个接触面彼此相对地横交于其平面垂线移动并且在槽的纵向方向上移动。

对于螺栓而言，在此优选地设有工具接合部件，例如，螺丝刀用的工具接合部件，从而使得操作者能够尽可能简单并且直观地进行操作。

附图说明

下面借助附图详细阐述本发明，其中：

图1示出了一种带有作为余热产生装置的变流器和作为余热吸收装置的冷却体的耦合系统的分解图；

图2示出了装配完毕状态下的变流器和冷却体的透视截面图；

图3示出了在装配完毕状态下的变流器和冷却体的透视图；

图4示出了带有多个装配好的滑块的变流器的透视图；

图5示出了滑块的透视图；

图6示出了图1中的VI的放大图；

图7示出了在装配完毕状态下的变流器和冷却体的放大截面图以及板簧的重叠视图；

图8示出了图2中的VIII的放大图；

图9示出了图10中的IX的放大图；

图10示出了在装配完毕状态下的变流器和冷却体的俯视图；以及

图11示出了变流器和冷却体在装配中间步骤状态下的透视图。

在所有视图中，彼此相应的部分具有相同的参考标号。

具体实施方式

下面所述的、在图1的分解图中所描绘的那种耦合系统2在实施例中用作为在变流器4和冷却体6之间的热接口。变流器4在此用作为余热产生装置并且具有方形的、由铝制成的第一接触板8。在此示例性地用作为余热吸收装置的冷却体6同样具有方形的、并且由铝制成的第二接触板10。在耦合系统2的装配完毕状态下，在相应的视图图2和图3中，出于热交换目的，这两个接触板8、10彼此平行平面地放置。由此，这两个接触板8，10既是变流器4或冷却体6的组件，又是耦合系统2的部分。为了连接和张紧两个接触板8，10而设置了多个槽-弹簧-连接装置，从而在实施例中通过这两个接触板8，10以及槽-弹簧-连接装置提供耦合系统2。

由变流器4产生的余热或损耗热量以未详细示出的方式输送给第一接触板8并且借助热接口进一步输送给第二接触板10。然后通过第二接触板10将余热排出并且由此与规定目标相应地将余热或损耗热量从余热产生装置中导出。在实施例中示例性地借助布置冷却片12来实现上述设置，这些冷却片模制形成在第二接触板10上。

为了构造槽-弹簧-连接装置，在第一接触板8的第一接触面14上布置有多个滑块16，并且在第二接触板10的第二接触面18上布置有多个槽20。在此，滑块16如图4所示那样形成了带有矩形基础单元的有规律的栅格的角部。在此数量选为9个的滑块16适宜地与所述的应用方式相符合并且尤其与变流器4的典型尺寸相符合。如果借助螺丝22对各个滑块16进行固定，则该螺丝在第一接触面14的平面垂线24的方向上穿过滑块16。在此，螺丝22的头部在装配完毕状态下下沉地布置在滑块16中。

如图5所示，滑块16的基本形状是带有T形底面的直棱柱。大概在棱柱高度的中间位置上设置有圆柱形的通道，该通道用来容纳螺丝22并且在装配完毕状态下被螺丝穿过。在可替换的构思中，每个滑块16由两个方形的并且彼此垂直布置的部分形成，其中，一个部分作为基座26并且在装配完毕状态下贴靠在第一接触面14上，而另一个部分作为用于构造槽-弹簧-连接装置的横边28放置在相应的槽20中。

在横边28上，在基座26的两侧上固定有预紧的板簧30，其复位力在装配完毕状态下朝向平面垂线24的方向。板簧30在此设计为相同的并且具有W状的基本形状。为了进行固定，每个板簧30的两个端部部段放置在缝隙状的固定槽32中，该固定槽倾斜地彼此接近地在边缘侧插入横边28的侧壁中。此外，每个板簧30的端部从横边28中伸出并且重新钩状地向外弯折，从而使这些板簧分别起到后夹紧元件的作用。

作为滑块16的对应部分，第二接触板10具有三个彼此平行地延伸的槽20，该槽具有与滑块16的形状相配的T形横截面。另外，每个槽20还具有三个方形的引入口34。在槽20的纵向方向36上以及横交于该纵向方向36的引入口34之间的间距，以及相应的还有槽20彼此之间的间距与基础单元的尺寸相应，这些基础单元被用作为滑块16相对彼此进行定位的基础。

此后，在装配的范畴中，首先是两个接触板8，10在平面垂线24的方向上相互靠近，其中，滑块16通过引入口34引导并且随后沉入到第二接触板10中。此时，两个接触面14，18彼此相对设置并且然后通过将两个接触板8，10沿着槽20的纵向方向36相对移动来随后将滑块16引入到槽20中，从而由此构造出槽-弹簧-连接装置。在图6至图10的视图中示出了该情况。在将滑块16引入到槽20中时，板簧30被进一步张紧，其中，各个板簧30的复位力作用在平面垂线24的方向上，由此使得两个接触面14，18在末端处彼此压紧。

由于两个接触面14，18之间的变大的压紧力提高了两个接触板8，10之间的热交换的效率，因此在理论上板簧30的复位力要尽可能地大，然而该尽可能大的复位力使得更难将滑块16引入到槽20中。因此，为耦合系统2设置了装配辅助件38。为此，在第二接触面18上布置和固定了辅助条40，两个装配螺栓42在纵向方向36上贯穿该辅助条。另外，在第一接触板8的端面44上设置有带有内螺纹的装配通道46。在装配时，装配螺栓42插入到装配通道46中，从而在旋转装配螺栓42时使得两个接触板8，10在纵向方向36上相对移动。为了实现特别简单的操作，此外在装配螺栓42的头部上分别设置了工具接合部件48，该工具接合部件在实施例中设计成内六角形。

本发明并不局限于上述实施例。相反地，技术人员在不背离本发明的主题的情况下还能够推导出本发明的其他变体。此外，尤其是在不背离本发明的主题的情况下，所有相关的结合实施例进行描述的单个特征也均可以其他方式彼此组合。

Claims (18)

1.一种作为在余热产生装置(4)，和余热吸收装置(6)之间的热接口的耦合系统(2)，所述耦合系统包括带有第一接触面(14)的、设置在所述余热产生装置上的第一本体(8)以及带有第二接触面(18)的、设置在所述余热吸收装置上的第二本体(10)，其中，所述两个接触面(14，18)出于热交换目的而彼此贴靠在一起，其特征在于，为了连接和拉紧所述两个接触面(14，18)，设有槽-弹簧-连接装置，所述连接装置带有至少一个弹簧(16)和至少一个在纵向方向(36)上延伸的槽(20)，所述弹簧设计为滑块，所述槽(20)和所述滑块(16)这样设计，即在将所述槽和所述滑块连接到一起时，向所述两个接触面(14，18)的平面垂线(24)的方向上施加压紧力，在所述槽-弹簧-连接装置的元件上设有弹簧元件(30)，在装配完毕的状态下所述弹簧元件的复位力基本上作用在所述两个接触面(14，18)的所述平面垂线(24)的方向上。

2.根据权利要求1所述的耦合系统(2)，其特征在于，多个滑块(16)基本上均匀分布地布置在所述第一接触面(14)上。

3.根据权利要求1或2所述的耦合系统(2)，其特征在于，在所述第二接触面(18)上设有多个基本上平行的槽(20)。

4.根据权利要求1或2所述的耦合系统(2)，其特征在于，每个槽(20)具有至少一个用于所述滑块(16)的引入口(34)。

5.根据权利要求3所述的耦合系统(2)，其特征在于，每个槽(20)具有至少一个用于所述滑块(16)的引入口(34)。

6.根据权利要求1或2所述的耦合系统(2)，其特征在于，设有用于所述滑块(16)的T形横截面并且设有与所述T形横截面相匹配的槽横截面。

7.根据权利要求5所述的耦合系统(2)，其特征在于，设有用于所述滑块(16)的T形横截面并且设有与所述T形横截面相匹配的槽横截面。

8.根据权利要求1或2所述的耦合系统(2)，其特征在于，所述滑块(16)具有横边(28)并且所述弹簧元件(30)定位在所述横边(28)的底面上。

9.根据权利要求1所述的耦合系统(2)，其特征在于，设有作为所述弹簧元件(30)的板簧(30)。

10.根据权利要求8所述的耦合系统(2)，其特征在于，设有作为所述弹簧元件(30)的板簧(30)。

11.根据权利要求9所述的耦合系统(2)，其特征在于，所述板簧(30)具有类似于W的形状。

12.根据权利要求10所述的耦合系统(2)，其特征在于，所述板簧(30)具有类似于W的形状。

13.根据权利要求8所述的耦合系统(2)，其特征在于，所述弹簧元件(30)借助形状配合的固定槽固定。

14.根据权利要求12所述的耦合系统(2)，其特征在于，所述弹簧元件(30)借助形状配合的固定槽固定。

15.根据权利要求1或2所述的耦合系统(2)，其特征在于，设有装配辅助件(38)，为了构造所述槽-弹簧-连接装置，所述装配辅助件施加了在纵向方向(36)上起作用的装配力。

16.根据权利要求14所述的耦合系统(2)，其特征在于，设有装配辅助件(38)，为了构造所述槽-弹簧-连接装置，所述装配辅助件施加了在纵向方向(36)上起作用的装配力。

17.根据权利要求15所述的耦合系统(2)，其特征在于，所述装配辅助件(38)具有螺栓(42)和配对螺纹(46)，所述螺栓(42)在旋入所述配对螺纹(46)中时使得所述两个接触面(14，18)彼此相对地横交于所述两个接触面的平面垂线(24)移动。

18.根据权利要求16所述的耦合系统(2)，其特征在于，所述装配辅助件(38)具有螺栓(42)和配对螺纹(46)，所述螺栓(42)在旋入所述配对螺纹(46)中时使得所述两个接触面(14，18)彼此相对地横交于所述两个接触面的平面垂线(24)移动。