DE102006046194A1 - Heat sink for cooling e.g. power semiconductor of current converter, has contact surface delivering heat energy to cooling device, and heat conductive channel conducting heat to cooling device, contact surface and another cooling device - Google Patents

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Abstract

The heat sink (1) has a contact surface (9) provided for delivering the heat energy to a cooling device (15). A heat conductive channel (13) is provided for conducting heat to the cooling devices (5, 15) and the contact surface, where a cross-section of the heat conductive channel correlates with the heat emission that is to be conducted. The heat conductive channel exhibits a position that is oriented to a center of the contact surface. The contact surface forms a portion of an outer side of a current converter. An independent claim is also included for a current converter comprising a fan.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlkörper zur Kühlung einer elektrischen Einrichtung bzw. ein Stromrichtergerät als elektrische Einrichtung, mit einem Kühlkörper.The The present invention relates to a heat sink for cooling an electrical device or a converter device as an electrical device, with a heat sink.

Viele elektronische Einrichtungen, wie z.B. elektronische Geräte, benötigen eine aktive Kühlung. Ein Beispiel für eine derartige elektronische Einrichtung ist ein Stromrichter. Der Stromrichter weist elektrische Leistungshalbleiter auf, mit welchen ein elektrischer Strom gerichtet werden kann. Das Stromrichtergerät ist des Weiteren derart ausführbar, dass dieses eine Steuerungs- und/oder Regelungselektronik zur Steuerung und/oder Regelung des Stromrichters aufweist. Elektrische Bauelemente, wie dies ein Leistungshalbleiter-Bauelement, ein Chip oder auch Bauelemente zum Aufbau der Steuerungs- und/oder Regelungselektronik sind, sind zu kühlen. Neben einer konventionellen Luftkühlung (insbesondere mit einem Lüfter) werden zunehmend auch Geräte mit einer so genannten Cool plate-Kühlung ausgerüstet. Bei einer Cool-plate-Kühlung handelt es sich um ein Kühlverfahren, bei dem eine Cool-Plate, also eine Kühlplatte, zur Kühlung des Gerätes verwendet wird. Die Kühlplatte weist beispielsweise mehrere Kanäle, in welchen eine Kühlflüssigkeit geführt werden kann, wobei dadurch Wärmeenergie von einem Gerät, welches zu kühlen ist, wegbefördert werden kann. Dadurch, dass verschiedene Kühlkonzepte eine unterschiedliche konstruktive Gestaltung einer Kühleinrichtung erfordern, ergeben sich höhere konstruktive Anforderungen an die Ausgestaltung eines derartigen Gerätes bzw. an die Ausbildung von verschiedenen Gerätevarianten. Dies erfordert Aufwand in der Konstruktion, Entwicklung und Logistik sowie beim Bau derartiger Geräte. Weiterhin ergeben sich Nachteile bezüglich der Ausbildung zweier Gerätevarianten bei der Wartung und Pflege derartiger Geräte im Feld, d.h. im Einsatz der entsprechenden Geräte z.B. in Maschinen. Dies sind insbesondere industrielle Maschinen wie Werkzeugmaschinen oder Produktionsmaschinen.Lots electronic devices, e.g. electronic devices, need one active cooling. One example for Such an electronic device is a power converter. Of the Power converter has electrical power semiconductors, with which an electric current can be directed. The converter is the Further such executable, that this is a control and / or regulating electronics for control and / or regulating the power converter. Electrical components, as this is a power semiconductor device, a chip or components for the construction of the control and / or Are control electronics, are to cool. In addition to a conventional air cooling (especially with a fan) are increasingly becoming devices equipped with a so-called cool plate cooling. at a cool plate cooling is it is a cooling process, in which a cool plate, so a cooling plate, for cooling the equipment is used. The cooling plate has, for example, several channels, in which a cooling liquid guided can be, thereby heat energy from a device, which to cool is, carried away can be. As a result, different cooling concepts have a different constructive design of a cooling device require higher ones constructive requirements for the design of such equipment or to the training of different device variants. This requires Expenditure in construction, development and logistics as well as in construction such devices. Furthermore, there are disadvantages with respect to the training of two device variants in the maintenance and care of such devices in the field, i. in use the corresponding devices e.g. in machines. These are especially industrial machines like machine tools or production machines.

Luftgekühlte Geräte sind beispielsweise derart ausgebildet, dass diese einen mit Kühlrippen versehenen Luftkühlkörper besitzen, wobei vorteilhaft die Luftströmung und damit die Kühlleistung mittels eines Lüfters forciert werden kann. Geräte mit einer Kühlplattenkühlung hingegen weisen eine definierte plane Wärmeschnittstelle auf. Diese Wärmeschnittstelle ist insbesondere als eine plane Kontaktfläche für eine mit Wasser kühlbare Kühlplatte ausgebildet. Eine derartige Wärmeschnittstelle kann vorteilhaft flexibel mit verschiedenen Kühlerarten verbunden werden. Beispiele für derartige Kühlerarten sind Wasserkühler, Luftkühler oder andere weitere Anlagenteile zur Kühlung. Nach dem Stand der Technik werden für die jeweiligen Entwärmungsarten separate Geräte bzw. Gerätereihen angeboten.Air cooled devices are For example, designed such that this one with cooling fins have provided air cooling body, wherein advantageously the air flow and thus the cooling capacity by means of a fan can be forced. equipment with a cold plate cooling, however have a defined planar heat interface on. This heat interface is especially as a flat contact surface for a water-cooled cooling plate educated. Such a thermal interface can advantageously be flexibly connected to different cooler types. examples for such cooler types are water coolers, air cooler or other other parts of the system for cooling. According to the state of the art for the respective types of heat dissipation separate devices or device series offered.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Ausgestaltung eines Kühlkörpers bzw. die Ausgestaltung eines Stromrichtergeräts derart weiterzubilden, dass mittels dieser verschiedene Kühleinrichtungen in einfacher Weise einsetzbar sind.task The present invention is the design of a heat sink or the embodiment of a converter device such that by means of these different cooling devices can be used in a simple manner.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Kühlkörper mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Eine weitere Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich bei einem Stromrichtergerät mit den Merkmalen nach Anspruch 9. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 8 bzw. 10 bis 13 bezeichnen weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.According to the invention Task with a heat sink with the features of claim 1 solved. Another solution of inventive task results in a power converter with the features of claim 9. The dependent claims 2 to 8 and 10 to 13 denote further advantageous developments the invention.

Bei einem Kühlkörper zur Kühlung zumindest eines elektrischen Bauelementes ist der Kühlkörper derart ausgestaltbar, dass dieser eine erste Kühleinrichtung und des Weiteren eine Kontaktfläche aufweist, welche zur Abgabe von Wärmeenergie an eine zweite Kühleinrichtung vorgesehen ist. Die Kontaktfläche ist beispielsweise planar ausgeführt. Das elektrische Bauelement ist beispielsweise ein Leistungshalbleiter, ein Chip mit einer integrierten Schaltung, ein elektronisches Bauelement, wie z.B. ein Widerstand oder eine Induktivität. Eine weitere Ausgestaltung des elektrischen Bauelements ist z.B. eine bestückte Leiterplatte, auf welcher Bauelemente auch vergossen sein können.at a heat sink for cooling at least one electrical component is the heat sink in such a way ausgestaltbar that this a first cooling device and further has a contact surface, which for the release of heat energy to a second cooling device is provided. The contact surface is for example planar. The electrical component is, for example, a power semiconductor, a chip with an integrated circuit, an electronic component, such as e.g. a resistor or an inductance. Another embodiment of the electrical component is e.g. a populated printed circuit board on which Components can also be potted.

Das zu kühlende elektrische Bauelement befindet sich beispielsweise direkt auf dem Kühlkörper oder ist mit diesem indirekt über ein wärmeleitendes Element wärmeleitend verbunden. Zur Verbesserung der Kühlwirkung kann auch Wärmeleitpaste eingesetzt werden.The to be cooled electrical component is located, for example, directly on the Heat sink or is indirectly with this a heat-conducting element thermally conductive connected. To improve the cooling effect can also thermal paste be used.

Ein erfindungsgemäßer Kühlkörper befindet sich vorteilhafterweise in einem Stromrichtergerät bzw. in einer Einrichtung, welche elektrische Bauelemente aufweist, die einer forcierten Kühlung zuzuführen sind. Der Kühlkörper gemäß der Erfindung ist vorteilhafterweise einteilig ausgeführt, wobei die Einteiligkeit zumindest den Teil des Kühlkörpers betrifft, welcher die erste Kühleinrichtung aufweist und eine Kontaktfläche für zumindest eine zweite Kühleinrichtung. Als Materialien zur Ausbildung des Kühlkörpers können z.B. Eisen, Stahl, Gusseisen oder Aluminium verwendet werden.One Heat sink according to the invention is located Advantageously in a converter or in a device, which has electrical components which are to be supplied to a forced cooling. The heat sink according to the invention is advantageously carried out in one piece, the one-piece at least the part of the heat sink is concerned, which the first cooling device has and a contact surface for at least a second cooling device. As materials for forming the heat sink, e.g. Iron, steel, cast iron or aluminum are used.

Vorteilhaft ist es auch, den Kühlkörper derart auszugestalten, dass dieser nicht nur die erste Kühleinrichtung, sondern gleichzeitig auch die zweite Kühleinrichtung aufweist. Die Zuordnung zweier Kühleinrichtungen zu einem Kühlkörper hat den Vorteil, dass eine forcierte Kühlung elektrischer Bauelemente vornehmbar ist, wobei eine kompakte Bauweise bzw. ein geringes Gewicht des Kühlkörpers realisierbar ist.Advantageous it is also to design the heat sink in such a way that this not only the first cooling device, but at the same time also the second cooling device having. The assignment of two cooling devices to a heat sink the advantage that a forced cooling of electrical components is vornehmbar, with a compact design or low weight of the heat sink feasible is.

Der Kühlkörper ist beispielsweise derart ausgestaltbar, dass die erste Kühleinrichtung Kühlrippen aufweist. Die Kühlrippen dienen insbesondere für eine Luftkühlung. Die Luftkühlung ist beispielsweise mittels Konvektion oder mittels eines Lüfters realisierbar.Of the Heat sink is For example, such ausgestaltbar that the first cooling device Has cooling fins. The cooling fins serve in particular for a Air cooling. The air cooling can be realized for example by means of convection or by means of a fan.

In einer weiteren Ausgestaltung des Kühlkörpers ist die zweite Kühleinrichtung eine Kühlplatte, wobei die Kühlplatte als zweite Kühleinrichtung an der Kontaktfläche des Kühlkörpers befestigbar ist. Die Befestigung erfolgt derart, dass über eine Kontaktfläche eine Wärmeleitung vom Kühlkörper zur zweiten Kühleinrichtung erzielbar ist. Vorteilhaft ist der Kühlkörper auch derart ausgestaltbar, dass die Kühlplatte einteilig in den Kühlkörper integriert ist. Dies ist beispielsweise derart durchführbar, dass die Kühlplatte als ein Wärmeleitkanal des Kühlkörpers dient, wobei die Kühlplatte Kanäle aufweist, welche von einem Kühlmittel, wie z.B. Wasser oder Öl, durchflossen werden können.In Another embodiment of the heat sink is the second cooling device a cooling plate, wherein the cooling plate as a second cooling device at the contact surface attachable to the heat sink is. The attachment is such that over a contact surface a heat conduction from the heat sink to the second cooling device is achievable. Advantageously, the heat sink can also be configured in such a way, that the cooling plate integrally integrated into the heat sink is. This is for example so feasible that the cooling plate as a heat conduction channel the heat sink is used, the cooling plate channels which of a coolant, such as. Water or oil, flowed through can be.

Vorteilhaft ist es weiterhin, den Kühlkörper derart weiterzubilden, dass zumindest dieser einen Wärmeleitkanal aufweist, dessen Querschnitt mit der abzuführenden Wärmeleistung korreliert. Je mehr Wärme also an einer bestimmten Stelle von dem oder den elektrischen Bauelementen mittels des Kühlkörpers ableitbar ist, desto größer ist dort der Querschnitt des Wärmeleitkanals. Der Kühlkörper weist beispielsweise einen, zwei oder mehrere Wärmeleitkanäle auf, wobei ein Wärmeleitkanal sowohl zur Leitung von Wärmeenergie an eine erste Kühleinrichtung wie auch an weitere Kühleinrichtungen vorgesehen ist. So ist beispielsweise ein Wärmeleitkanal des Kühlkörpers sowohl zur Wärmeleitung zur ersten Kühleinrichtung wie auch zur zweiten Kühleinrichtung vorsehbar.Advantageous it is still the heat sink in such a way further, that at least this has a heat-conducting, whose Cross-section with the discharged heat output correlated. The more heat So at a certain point of the one or more electrical components derivable by means of the heat sink is, the bigger it is there is the cross section of the Wärmeleitkanals. The heat sink points for example, one, two or more Wärmeleitkanäle, wherein a Wärmeleitkanal both for conducting heat energy to a first cooling device as well as other cooling facilities is provided. For example, a Wärmeleitkanal the heat sink is both for heat conduction to the first cooling device as well as the second cooling device be provided.

In einer weiteren Ausgestaltung ist ein Wärmeleitkanal zur Ableitung der Wärme zur Kontaktfläche vorgesehen, wobei der Wärmeleitkanal eine zur Mitte der Kontaktfläche orientierte Lage aufweist. Das heißt, die Kontaktfläche zu einer zweiten Kühleinrichtung ist mit einem Wärmeleitkanal wärmeleitend verbunden, wobei zur besseren Verteilung der Wärmeenergie der Wärmeleitkanal derart zur Kontaktfläche positioniert ist, dass dieser zu positionierende Wärmeleitkanal zur Mitte der Kontaktfläche hin positioniert ist, also eine orientierte Lage aufweist, welche zentrumsnah zu der Kontaktfläche ist. Somit ergibt sich eine gleichmäßige Wärmeverteilung und Wärmeabgabe über die Kontaktfläche.In A further embodiment is a heat-conducting channel for discharging the heat to the contact surface provided, wherein the Wärmeleitkanal one to the center of the contact surface oriented situation. That is, the contact surface to a second cooling device is with a heat conduction channel thermally conductive connected, for better distribution of the heat energy of the heat-conducting so to the contact surface is positioned, that to be positioned heat conduction to the center of the contact surface is positioned, that has an oriented position, which close to the center of the contact area is. This results in a uniform heat distribution and heat dissipation over the Contact area.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kühlkörper derart ausgebildet, dass mittels der Kontaktfläche ein Teil einer Außenseite eines Stromrichters ausgebildet ist. Somit ist diese Kontaktfläche als Teil einer Außenfläche eines Stromrichters zu betrachten, wobei diese Kontaktfläche an eine zweite Kühleinrichtung anbringbar ist, wodurch gleichzeitig auch das Stromrichtergerät selbst, welches den Kühlkörper aufweist, befestigt ist. Die Befestigung kann dabei die einzige Befestigung des Stromrichtergeräts sein oder auch nur ein Teil der Befestigung des Stromrichtergeräts darstellen.In In a further advantageous embodiment, the heat sink is such formed in that by means of the contact surface, a part of an outer side a power converter is formed. Thus, this contact surface as Part of an outer surface of a Power converter to consider, with this contact surface to a second cooling device attachable, whereby at the same time the converter device itself, which has the heat sink, is attached. The attachment can be the only attachment of the converter device be or only part of the attachment of the converter device represent.

Vorteilhaft ist es weiterhin, dass für die erste Kühleinrichtung ein anderes Kühlmedium wie für die zweite Kühleinrichtung vorgesehen ist. Somit wird der Kühlkörper mittels zweier Kühlmedien gekühlt, welche beispielsweise Kühlluft und Kühlflüssigkeit sind, so dass auch bei Ausfall eines Kühlmediums bzw. bei einer reduzierten Kühlleistung durch ein Kühlmedium eine weitere Kühlung vollzogen werden kann. Dies ist insbesondere bei Stromrichtergeräten vorteilhaft, bei welchen ein Notbetrieb mit eingeschränkter Kühlung vorgesehen werden kann. Fällt also beispielsweise eine Kühlwasserpumpe oder auch ein Lüfter für die Kühlluft aus, so kann eine Kühlung weiterhin betrieben werden, so dass der Betrieb eines Stromrichtergeräts, welches den Kühlkörper aufweist, weiter gesichert ist.Advantageous is it still that for the first cooling device another cooling medium as for the second cooling device is provided. Thus, the heat sink is using two cooling media cooled, which for example, cooling air and cooling liquid, so that even if a cooling medium or at a reduced cooling capacity through a cooling medium another cooling can be performed. This is particularly advantageous in converter devices, in which an emergency operation with limited cooling can be provided. So fall for example, a cooling water pump or even a fan for the cooling air out, so can a cooling continue to operate, so that the operation of a power converter, which having the heat sink, is further secured.

Ein erfindungsgemäßes Stromrichtergerät, welches elektrische Bauelemente, wie z.B. Leistungshalbleiter, aufweist, weist ferner zu deren Kühlung einen Kühlkörper auf, wobei der Kühlkörper wie oben bereits beschrieben, eine erste Kühleinrichtung z.B. ein Mittel zur Anbringung einer zweiten Kühleinrichtung aufweist. Weitere Ausgestaltungen des Kühlkörpers sind oben bereits beschrieben. Vorteilhafterweise ist der Kühlkörper auch derart ausgestaltbar, dass dieser nicht nur die erste Kühleinrichtung, sondern auch die zweite Kühleinrichtung aufweist. Der Kühlkörper ist beispielsweise aus einem Material wie Eisen, Aluminium oder dergleichen herge stellt, wobei eine einteilige Ausführung des Kühlkörpers insbesondere Vorteile bezüglich einer leichteren Fertigung hat.One Converter according to the invention, which electrical components, e.g. Power semiconductors, also indicates its cooling a heat sink, the heat sink as above already described, a first cooling device e.g. a means for mounting a second cooling device having. Further embodiments of the heat sink are already described above. Advantageously, the heat sink is also be designed so that this not only the first cooling device, but also the second cooling device having. The heat sink is for example, from a material such as iron, aluminum or the like Herge provides, with a one-piece design of the heat sink in particular advantages in terms of has a lighter production.

Das Stromrichtergerät weist in einer Variation die Kontaktfläche des Kühlkörpers im Bereich der Rückwand des Stromrichtergeräts auf. Dies hat beispielsweise Vorteile beim Einbau derartiger Stromrichtergeräte in Schaltschränke, wobei im Schaltschrank beispielsweise bereits die zweite Kühleinrichtung als cool-plate-Kühlung (Kühlplattenkühlung) vorgesehen ist.The Power converter In a variation, the contact surface of the heat sink in the region of the rear wall of Converter device on. This has for example advantages in the installation of such converter devices in control cabinets, wherein in the control cabinet, for example, already the second cooling device as cool-plate-cooling (Cooling plate cooling) provided is.

Zur Anbringung des Stromrichtergeräts weist ein Wärmeleitkanal, durch den insbesondere die Kontaktfläche ausbildbar ist, zumindest ein Mittel zur Befestigung des Stromrichtergeräts und/oder der Kühlplatte auf. Somit können mehrere Funktionen durch den Wärmeleitkanal erfüllt werden. Beispiele für Mittel zur Befestigung sind Löcher, Kerben, Nasen usw.to Attachment of the converter device has a heat conduction channel, by the particular the contact surface is formed, at least a means for fixing the power converter device and / or the cooling plate on. Thus, you can several functions through the heat conduction channel Fulfills become. examples for Means for fixing are holes, Notches, noses etc.

Weist die erste Kühleinrichtung des Kühlkörpers des Stromrichtergeräts Kühlrippen auf, so kann die Kühlung mittels der Kühlrippen durch einen Lüfter des Stromrichtergeräts verbessert werden, indem der Lüfter derart angeordnet ist, dass Kühlluft über die Kühlrippen des Kühlkörpers geleitet werden kann.Indicates the first cooling device of the Kühlkör pers of the converter device cooling fins, the cooling can be improved by means of the cooling fins by a fan of the converter device by the fan is arranged such that cooling air can be passed over the cooling fins of the heat sink.

Der Kühlkörper des Stromrichtergeräts kann nicht nur zur Kühlung von elektrischen Bauelementen herangezogen werden, welche den Leistungshalbleitern des Stromrichtergeräts zuzuordnen sind, sondern auch zur Kühlung der elektrischen Bauelemente, welche sich in einer Steuerungs- und/oder Regelungselektronik des Stromrichtergeräts befinden.Of the Heatsink of the Converter device not only for cooling be used by electrical components, which the power semiconductors of the converter device are assigned, but also for cooling the electrical components, which is in a control and / or regulating electronics of the Converter device are located.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Nachfolgenden erläutert. Darin zeigen:embodiments The invention is illustrated in the figures and will be described below explained. Show:

1 einen Kühlkörper zur Kühlung eines elektrischen Bauelements, 1 a heat sink for cooling an electrical component,

2 einen weiteren Kühlkörper zur Kühlung eines elektrischen Bauelements, 2 another heat sink for cooling an electrical component,

3 ein Stromrichtergerät in einer Außenansicht, 3 a power converter device in an external view,

4 eine dreidimensionale Darstellung eines Kühlkörpers, und 4 a three-dimensional representation of a heat sink, and

5 eine dreidimensionale Innenansicht des Stromrichtergeräts. 5 a three-dimensional interior view of the converter device.

Die Darstellung gemäß 1 zeigt einen Kühlkörper 1, der zur Kühlung eines elektrischen Bauelements 3 vorgesehen ist. Hierfür kontaktiert das elektrische Bauelement 3 den Kühlkörper 1 an einer Kontaktfläche 2. Diese Kontaktfläche 2 ist eine Fläche des Kühlkörpers 1. Der Kühlkörper 1 weist neben der Kontaktfläche 2 einen Wärmeleitkanal 13 auf, der durch Doppelpfeile sowie durch eine gestrichelte Linie, die sich über die Anfänge der Kühlrippen 7 erstreckt, dargestellt ist. Der Kühlkörper 1 weist eine erste Kühleinrichtung 5 mit Kühlrippen 7 auf. Die Wärmeleitung von einem oder von mehreren elektrischen Bauelementen 3 zu den Kühlrippen 7 erfolgt über den Wärmeleitkanal 13. Da der Wärmeleitkanal 13 nicht nur zur Wärmeleitung an die Kühlrippen 7, d.h. an die erste Kühleinrichtung 5 vorgesehen ist, sondern auch zur Wärmeleitung in Richtung einer zweiten Kühleinrichtung 15 (in 1 nur angedeutet), vergrößert sich der Querschnitt des Wärmeleitkanals 13 in Richtung zur Abgabe der Wärme an die zweite Kühleinrichtung 15. Letztere kontaktiert den Kühlkörper 1 an einer Kontaktfläche 9. Die Wärmeenergie wird über den Wärmeleitkanal 13 zu einem weiteren Wärmeleitkanal 14 geführt, wobei auch dieser durch Doppelpfeile gekennzeichnet ist. Der Wärmeleitkanal 14 grenzt an die Kontaktfläche 9 bzw. weist diese Kontaktfläche 9 zur Abgabe von Wärmeenergie an die zweite Kühleinrichtung 15 auf. Der Kühlkörper 1 gemäß 1 weist also neben den Kühlrippen 7 für eine Luftkühlung auch ein Mittel zur Abgabe von Wärmeenergie an eine zweite Kühleinrichtung auf, wobei dies die Kontaktfläche 9 ist, wobei die Wärme über die Wärmeleitkanäle 13 und 14 in Richtung der ersten und zweiten Kühleinrichtung geführt wird. Der Wärmeleitkanal 13 ist derart ausgeführt, dass er sowohl die Wärme zur ersten Kühleinrichtung 5 als auch zur zweiten Kühleinrichtung 15 führt, wobei zwischen dem ersten Wärmeleitkanal 13 und der zweiten Kühleinrichtung 15 noch der Wärmeleitkanal 14 positioniert ist. In einem schraffiert dargestellten Bereich überschneiden sich dabei beide Wärmeleitkanäle 13 und 14, so dass deren Funktion dort ineinander übergeht.The representation according to 1 shows a heat sink 1 for cooling an electrical component 3 is provided. For this purpose contacted the electrical component 3 the heat sink 1 at a contact surface 2 , This contact surface 2 is a surface of the heat sink 1 , The heat sink 1 points next to the contact surface 2 a Wärmeleitkanal 13 on, by double arrows as well as by a dashed line, which extends over the beginnings of the cooling fins 7 extends, is shown. The heat sink 1 has a first cooling device 5 with cooling fins 7 on. The heat conduction of one or more electrical components 3 to the cooling fins 7 takes place via the heat-conducting channel 13 , As the heat transfer channel 13 not only for heat conduction to the cooling fins 7 ie to the first cooling device 5 is provided, but also for heat conduction in the direction of a second cooling device 15 (in 1 only indicated), the cross section of the Wärmeleitkanals increases 13 towards the delivery of heat to the second cooling device 15 , The latter contacts the heat sink 1 at a contact surface 9 , The heat energy is transferred via the heat conduction channel 13 to another Wärmeleitkanal 14 led, which is also characterized by double arrows. The heat conduction channel 14 adjoins the contact surface 9 or has this contact surface 9 for the delivery of heat energy to the second cooling device 15 on. The heat sink 1 according to 1 points next to the cooling fins 7 for an air cooling, a means for delivering heat energy to a second cooling device, wherein this is the contact surface 9 is, with the heat over the heat conduction channels 13 and 14 is guided in the direction of the first and second cooling device. The heat conduction channel 13 is designed such that it transfers both the heat to the first cooling device 5 as well as the second cooling device 15 leads, wherein between the first Wärmeleitkanal 13 and the second cooling device 15 still the heat transfer channel 14 is positioned. In a hatched area shown here overlap both Wärmeleitkanäle 13 and 14 , so that their function merges into each other there.

Die Darstellung gemäß 2 zeigt einen Kühlkörper 1, welcher im Vergleich zum Kühlkörper 1 gemäß 1 einen zweiten Wärmeleitkanal 14 aufweist, dessen Querschnitt über die Kontaktfläche 9 hinweg unterschiedlich ist. An den Enden des Wärmeleitkanals 14 weist der Kühlkörper 1 gemäß 2 Befestigungslöcher 39 auf. Mittels dieser Befestigungslöcher 39 ist es möglich, sowohl den Kühlkörper wie auch andere an diesem befestigte Teile, beispielsweise an eine Kühlplatte oder auch an eine Rückwand zu befestigen. Die Rückwand ist beispielsweise die Rückwand eines Schaltschranks. Gemäß 2 ist der Wärmeleitkanal 14 derart ausgeführt, dass sich dessen Querschnitt zu den Enden des Wärmeleitkanals 14 reduziert. Als Enden des Wärmeleitkanals 14 können dabei sowohl Enden in einer Längsrichtung und/oder Enden in einer Querrichtung des Wärmeleitkanals 14 verstanden werden. Durch die aus den unterschiedlichen Querschnitten entstehende Abschrägung des Wärmeleitkanals 14 lässt sich eine Materialreduzierung und somit auch eine Gewichtseinsparung erzielen, ohne dass die Kühlleistung, welche dem Kühlkörper 1 abzuverlangen ist, über Gebühr abnimmt.The representation according to 2 shows a heat sink 1 , which compared to the heat sink 1 according to 1 a second Wärmeleitkanal 14 has, whose cross section over the contact surface 9 is different. At the ends of the heat conduction channel 14 has the heat sink 1 according to 2 mounting holes 39 on. By means of these mounting holes 39 For example, it is possible to fasten both the heat sink and other parts attached to it, for example to a cooling plate or to a rear wall. The rear wall is, for example, the back wall of a control cabinet. According to 2 is the heat conduction channel 14 designed such that its cross-section to the ends of the heat-conducting channel 14 reduced. As ends of the heat conduction channel 14 can both ends in a longitudinal direction and / or ends in a transverse direction of the Wärmeleitkanals 14 be understood. By resulting from the different cross sections beveling of the Wärmeleitkanals 14 can be a material reduction and thus also achieve a weight saving, without the cooling capacity, which the heat sink 1 is to be demanded, decreases excessively.

3 zeigt ein Stromrichtergerät 21. In dieses ist beispielsweise ein Kühlkörper gemäß 1 oder 2 einbaubar. Das Stromrichtergerät 21 weist beispielsweise Schutzleiteranschlüsse 27, eine Frontseite 23, Klemmanschlüsse 33, Öffnungen 31 für eine Elektronik-Stromversorgung und Öffnungen 29 für einen Zwischenkreis-Schienenanschluss auf. Weiterhin findet sich auf einer Oberseite des Stromrichtergeräts 21 ein Lüftungsgitter 37 und auf einer in der dreidimensionalen Darstellung nicht gezeigten Unterseite 35 die Motoranschlüsse. Das Stromrichtergerät 21 ist über Befestigungslöcher 39 mit einer Kühlplatte (cool plate) verbunden. Die Verbindung erfolgt beispielsweise über eine Schraubverbindung, wobei die Rückseite 25 des Stromrichtergeräts 21 die Kühlplatte 11 derart kontaktiert, dass Wärmeenergie vom Stromrichtergerät 21 an die Kühlplatte 11 abgegeben werden kann. Zusätzlich weist das Stromrichtergerät 21 beispielsweise einen Lüfter auf, welcher jedoch in der vorliegenden Darstellung nicht gezeigt ist. Der Lüfter ist dazu vorgesehen, aktiv Luft über Kühlrippen zu leiten. Die Luft kann dann beispielsweise über die Unterseite angesaugt werden und über das Lüftungsgitter 37 ausgeblasen werden. Die Kühlplatte 11 weist zur besseren Kühlung und zur Ableitung der Wärmeenergie Kanäle 41 auf, in welchen beispielsweise eine Kühlflüssigkeit zum Abtransport der Wärmeenergie leitbar ist. Somit ist ein Stromrichtergerät 21 derart ausgestaltbar, dass es zur Ableitung von Wärmeenergie zwei Kühleinrichtungen aufweist bzw. diesen zugeordnet ist. Zum einen eine Luftkühlung, welche einerseits eine Konvektionskühlung sein kann oder auch eine forcierte Kühlung mittels eins Lüfters und zum anderen eine zweite Kühleinrichtung, welche beispielsweise eine cool plate ist. Vorteilhaft ist es dabei, dass zur Bedienung dieser beiden Kühleinrichtungen lediglich ein Kühlkörper vorgesehen ist, wie z.B. ein Kühlkörper gemäß der Ausgestaltung gemäß 4. 3 shows a power converter device 21 , In this example, a heat sink according to 1 or 2 mountable. The converter device 21 has, for example, protective earth connections 27 , a front page 23 , Terminal connections 33 , Openings 31 for an electronics power supply and openings 29 for a DC bus connection. Furthermore, it is found on an upper side of the converter device 21 a ventilation grille 37 and on a lower side not shown in the three-dimensional representation 35 the motor connections. The converter device 21 is over mounting holes 39 connected to a cooling plate (cool plate). The connection is made for example via a screw, the back 25 of the converter device 21 the cooling plate 11 contacted in such a way that heat energy from the converter 21 to the cooling plate 11 can be delivered. In addition, the power converter device 21 For example, a fan, which is not shown in the present illustration. The fan is designed to actively channel air over cooling fins. The air can then be sucked in, for example, via the bottom and via the ventilation grille 37 be blown out. The cooling plate 11 has channels for better cooling and dissipation of heat energy 41 in, for example, in which a cooling liquid for transporting the heat energy can be conducted. Thus, a power conversion device 21 be configured such that it has two cooling devices for the dissipation of heat energy or is assigned to this. On the one hand, an air cooling, which may be either a convection cooling on the one hand or forced cooling by means of a fan and on the other hand, a second cooling device, which is for example a cool plate. It is advantageous that for the operation of these two cooling devices, only a heat sink is provided, such as a heat sink according to the embodiment according to 4 ,

4 zeigt einen Kühlkörper 1, welcher Kühlrippen 7 und eine Kontaktfläche 9 zur Kontaktierung einer zweiten Kühleinrichtung aufweist. Auf dem Kühlkörper 1 befindet sich ferner ein Gehäuse 43 der Leistungselektronik, insbesondere eines Stromrichtergeräts. Die Leistungselektronik, d.h. Tyristoren, Dioden, IGBT's und dergleichen sind wärmeleitend mit dem Kühlkörper 1 verbunden. An der Kontaktfläche 9 ist eine zweite Kühleinrichtung neben der ersten Kühleinrichtung, d.h. den Kühlrippen 7, vorsehbar, jedoch nicht dargestellt. Der Kühlkörper 1 lässt sich über Befestigungslöcher 39 bzw. über andere Befestigungsmittel wie z.B. Nuten oder Einschnitte an einer zweiten Kühleinrichtung, die nicht dargestellt ist, fixieren. Gemäß der Ausbildung nach 4 befindet sich die Kontaktfläche 9 in der gleichen Ausrichtung wie die Kühlrippen 7. Die Kühlrippen 7 verlaufen also in etwa parallel zur Kontaktfläche 9. 4 shows a heat sink 1 , which cooling fins 7 and a contact surface 9 For contacting a second cooling device. On the heat sink 1 there is also a housing 43 the power electronics, in particular a converter device. The power electronics, ie, thyristors, diodes, IGBTs and the like are thermally conductive with the heat sink 1 connected. At the contact surface 9 is a second cooling device next to the first cooling device, ie the cooling fins 7 , predictable, but not shown. The heat sink 1 can be over mounting holes 39 or via other fastening means such as grooves or cuts on a second cooling device, which is not shown, fix. According to the training 4 is the contact surface 9 in the same orientation as the cooling fins 7 , The cooling fins 7 thus run approximately parallel to the contact surface 9 ,

5 zeigt in einer offenen Darstellung des Stromrichtergeräts 21 dessen inneren Aufbau. Sie zeigt einen Bereich zum Einbau einer Leistungselektronik 51 und den daran anschließenden Motoranschluss 45. Zur Steuerung der Leistungselektronik bzw. zur Steuerung und/oder Regelung einer angeschlossenen elektrischen Maschine ist eine Steuerungs- und/oder Regelungselektronik vorgesehen. Zur Kühlung der Leistungselektronik 51 bzw. der dazugehörigen elektrischen Bauelemente ist der wärmeleitende Kontakt zu dem Wärmeleitkanal 13 vorgesehen. Ein wärmeleitender Kontakt besteht insbesondere auch zwischen dem Wärmeleitkanal 13 und der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 52. Der Wärmeleitkanal 13 ist Teil des Kühlkörpers 1, welcher auch Kühlrippen 7 aufweist. Auf der Unterseite 35 ist mittels eines Lüfters 47 Luft ansaugbar, welche über die Kühlrippen 7 geleitet wird und über das Lüftungsgitter 37 das Stromrichtergerät 21 wieder verlässt. Zusätzlich zu den Kühlrippen 7, welche als erste Kühleinrichtung dienen, weist der Kühlkörper 1 auch einen zweiten Wärmeleitkanal 14 auf, wobei dieser an seinen längsseitigen Enden Befestigungsmittel 40 (Einschnitte) und Befestigungslöcher 39 zur Befestigung an einer zweiten, nicht dargestellten Kühleinrichtung aufweist. Der zweite Wärmeleitkanal 14 weist eine Kontaktfläche 9 auf, wobei gemäß der dreidimensionalen Darstellung nach 5 lediglich die der Kontaktfläche 9 gegenüberliegende Seite des zweiten Wärmeleitkanals 14 dargestellt ist. 5 shows in an open view of the converter device 21 its internal structure. It shows an area for the installation of power electronics 51 and the adjoining motor connection 45 , For controlling the power electronics or for controlling and / or regulating a connected electric machine, a control and / or regulating electronics is provided. For cooling the power electronics 51 or the associated electrical components is the heat-conducting contact with the heat-conducting channel 13 intended. In particular, a heat-conducting contact also exists between the heat-conducting channel 13 and the control and / or regulating device 52 , The heat conduction channel 13 is part of the heat sink 1 which also has cooling fins 7 having. On the bottom 35 is by means of a fan 47 Air intake, which over the cooling fins 7 is routed and over the ventilation grille 37 the converter device 21 leaves again. In addition to the cooling fins 7 , which serve as a first cooling device, has the heat sink 1 also a second heat-conducting channel 14 on, which at its longitudinal ends fastening means 40 (Cuts) and mounting holes 39 For attachment to a second, not shown, cooling device. The second heat-conducting channel 14 has a contact surface 9 on, according to the three-dimensional representation after 5 only the contact area 9 opposite side of the second Wärmeleitkanals 14 is shown.

Claims (13)

Kühlkörper (1) zur Kühlung eines elektrischen Bauelementes (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1): – eine erste Kühleinrichtung (5) aufweist und – eine Kontaktfläche (9) aufweist, welche zur Abgabe von Wärmeenergie an eine zweite Kühleinrichtung (15) vorgesehen ist oder dass der Kühlkörper (1) die erste Kühleinrichtung (5) und die zweite Kühleinrichtung (15) aufweist.Heat sink ( 1 ) for cooling an electrical component ( 3 ), characterized in that the heat sink ( 1 ): - a first cooling device ( 5 ) and - a contact surface ( 9 ), which for the delivery of heat energy to a second cooling device ( 15 ) is provided or that the heat sink ( 1 ) the first cooling device ( 5 ) and the second cooling device ( 15 ) having. Kühlkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühleinrichtung (5) Kühlrippen (7) aufweist.Heat sink ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first cooling device ( 5 ) Cooling fins ( 7 ) having. Kühlkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühleinrichtung (15) eine Kühlplatte (11) aufweist.Heat sink ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the second cooling device ( 15 ) a cooling plate ( 11 ) having. Kühlkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest einen Wärmeleitkanal (13) aufweist, dessen Querschnitt (17) mit der abzuführenden Wärmeleistung korreliert.Heat sink ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that this at least one heat-conducting channel ( 13 ) whose cross-section ( 17 ) correlated with the dissipated heat output. Kühlkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeleitkanal (13) des Kühlkörpers (1) sowohl zur Wärmeleitung zur ersten Kühleinrichtung (5) wie auch zur Kontaktfläche (9), insbesondere zur zweiten Kühleinrichtung (15), vorgesehen ist.Heat sink ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a heat-conducting channel ( 13 ) of the heat sink ( 1 ) both for heat conduction to the first cooling device ( 5 ) as well as the contact area ( 9 ), in particular to the second cooling device ( 15 ), is provided. Kühlkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeleitkanal (13) zur Ableitung der Wärme zur Kontaktfläche (9) vorgesehen ist, wobei der Wärmeleitkanal (13) eine zur Mitte der Kontaktfläche (5) orientierte Lage aufweist.Heat sink ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that a heat-conducting channel ( 13 ) for dissipating the heat to the contact surface ( 9 ) is provided, wherein the heat-conducting channel ( 13 ) one to the center of the contact surface ( 5 ) oriented position. Kühlkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kontaktfläche (9) ein Teil einer Außenseite eines Stromrichtergerätes (21) ausgebildet ist.Heat sink ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that by means of the contact surface ( 9 ) a part of an outside of a converter device ( 21 ) is trained. Kühlkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühleinrichtung (5) und die zweite Kühleinrichtung (15) für unterschiedliche Kühlmedien vorgesehen sind.Heat sink ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first cooling device ( 5 ) and the second cooling device ( 15 ) are provided for different cooling media. Stromrichtergerät (21) welches als elektrische Bauelemente (51) Leistungshalbleiter (53) aufweist, wobei zur Kühlung der Leistungshalbleiter (53) ein Kühlkörper (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.Converter device ( 21 ) which as electrical components ( 51 ) Power semiconductors ( 53 ), wherein for cooling the power semiconductors ( 53 ) a heat sink ( 1 ), characterized in that the heat sink ( 1 ) is designed according to one of claims 1 to 8. Stromrichtergerät (21) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (9) des Kühlkörpers (1) im Bereich einer Rückwand (25) des Stromrichtergerätes (21) angeordnet ist.Converter device ( 21 ) according to claim 9, characterized in that the contact surface ( 9 ) of the heat sink ( 1 ) in the area of a rear wall ( 25 ) of the converter device ( 21 ) is arranged. Stromrichtergerät (21) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeleitkanal (14) zumindest ein Mittel (39, 40) zur Befestigung des Stromrichtergerätes (21) und/oder der Kühlplatte (11) aufweist.Converter device ( 21 ) according to claim 9 or 10, characterized in that a heat-conducting channel ( 14 ) at least one means ( 39 . 40 ) for fixing the power converter device ( 21 ) and / or the cooling plate ( 11 ) having. Stromrichtergerät (21) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lüfter (47) zur Kühlung vorgesehen ist.Converter device ( 21 ) according to one of claims 9 to 11, characterized in that a fan ( 47 ) is provided for cooling. Stromrichtergerät (21) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1) zur Kühlung von Leistungshalbleitern (51) und zur Kühlung eines Steuerungs- und/oder Regelungselektronik (49) des Stromrichtergeräts (21) vorgesehen ist.Converter device ( 21 ) according to one of claims 9 to 12, characterized in that the heat sink ( 1 ) for cooling power semiconductors ( 51 ) and for cooling a control and / or regulating electronics ( 49 ) of the converter device ( 21 ) is provided.
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