DE102007053560A1 - Aluminum-cooling plate for use in converter i.e. voltage intermediate circuit-converter, has cooling medium pipes with inner surfaces provided with circular bulge, which axially runs along cooling medium pipes related to thread turn - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlplatte gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a cooling plate according to the preamble of claim 1.
Neben der Kühlung von Leistungshalbleitern mittels Luft können diese auch mittels Flüssigkeit gekühlt werden. Da mit Luft keine großen Wärmemengen übertragen werden können, wird immer mehr Flüssigkeitskühltechnik eingesetzt, insbesondere dann, wenn ein kompakter Aufbau der Leistungshalbleiter gefordert wird.Next the cooling of power semiconductors by means of air can these are also cooled by means of liquid. Because with air do not transfer large amounts of heat is becoming more and more fluid cooling technology used, especially if a compact structure of the power semiconductor is required.
Ein Flüssigkeitskühlsystem besteht im Wesentlichen aus einer Pumpe, einem Ausgleichsbehälter, wenigstens einer Kühlplatte und einem Wärmetauscher. Mittels der Kühlplatte wird eine von Leistungshalbleitern erzeugte Verlustleistung vom Kühlmedium aufgenommen und mittels des Wärmetauschers wieder vom Kühlmedium abgegeben. Der Vorteil einer derartigen Kühlung liegt neben dem effizienten Kühlen des Leistungshalbleiters auch darin, dass das Rückkühlsystem irgendwo anders untergebracht werden kann und damit die Elektronik weder magnetischen Störungen durch die Pumpe, noch Vibrationen ausgesetzt ist.One Liquid cooling system consists essentially from a pump, a surge tank, at least one Cooling plate and a heat exchanger. By means of Cooling plate is one produced by power semiconductors Power loss absorbed by the cooling medium and by means of the heat exchanger discharged again from the cooling medium. The advantage of such cooling is in addition to the efficient Cooling of the power semiconductor also in that the recooling system somewhere else can be accommodated and thus the electronics neither magnetic interference from the pump, nor vibration is exposed.
Bei der Auslegung von Flüssigkeitskühlern sind jedoch viele Einflussparameter zu beachten. Der Wärmewiderstand eines Wasserkühlers hängt von vielen Faktoren ab, wobei die Kühlplatte selbst, die Ausführung des Kühlsystems (Art der Kühlkanäle) und die Art der Kühlflüssigkeit die wichtigsten sind.at However, the design of liquid coolers are to consider many influencing parameters. The thermal resistance A water cooler depends on many factors from, with the cooling plate itself, the execution the cooling system (type of cooling ducts) and the type of coolant are the most important ones.
Die Kühlplatten, mit dem Stromrichtergeräte entwärmt werden, sind unter der Bezeichnung "Cold Plate" bekannt. Stromrichtergeräte mit einer rückwärtigen Kühlplatte werden dann von Kunden verlangt, wenn diese auf einer kundenspezifischen Wärmesenke montiert werden sollen. Derartige kundenspezifische Wärmesenken können Bestandteil einer Anlage des Kunden sein, der die Kühlung der auf der rückwärtigen Kühlplatte montier ten Leistungshalbleiter des Stromrichters übernehmen soll. Somit bildet die Kühlplatte eine Montageebene des Stromrichtergerätes mit der das Stromrichtergerät flächig auf einer kundenspezifischen Wärmesenke aufgeschraubt werden kann. Als kundenspezifische Wärmesenke kann ein Luft- oder Flüssigkeitskühlkörper vorgesehen sein.The Cooling plates, with the converter devices cooled are known under the name "cold plate". Converters with a backward cooling plate then requested by customers if these are on a custom Heat sink to be mounted. Such customized Heat sinks can be part of a plant of the Be the customer, the cooling of the rear Install the cooling plate Take over the power semiconductors of the power converter should. Thus, the cooling plate forms a mounting plane of the Converter device with the converter device flat on a customer-specific heat sink can be screwed on. As a custom heat sink can an air or liquid heat sink be provided.
Aus
der
In einem offenen Kühlsystem fließt ein Kühlmittel, das eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat. Dieses führt in Verbindung mit freien Ionen und vagabundierenden Strömen zu Zersetzungsprozessen in einer Kühlplatte aus Aluminium (Elektrolyse, Redox-Reaktion). Daraus resultiert eine Verschlammung der Aluminium-Kühlplatte.In an open cooling system flows a coolant, which has a high electrical conductivity. This leads in conjunction with free ions and stray currents for decomposition processes in a cooling plate made of aluminum (Electrolysis, redox reaction). This results in a siltation the aluminum cooling plate.
Um die Probleme der Elektrolyse des Aluminiums oder der Redox-Reaktion zu vermeiden, werden Kühlplatten aus Aluminium nicht in offenen Systemen verwendet. Wenn doch, dann muss das Kühlmittel des offenen Systems auf dessen Qualität kontrolliert werden. Außerdem muss damit gerechnet werden, dass Dichtungen dieses Kühlsystems regelmäßig kontrolliert werden müssen. Unter Umständen müssen die im offenen Kühlsystem verwendeten Kühlplatten aus Aluminium von entstandenem Schlamm (Al2O3-Bildung) befreit werden.To avoid the problems of aluminum electrolysis or redox reaction, aluminum cooling plates are not used in open systems. If so, then the coolant of the open system must be checked for its quality. In addition, it must be expected that the seals of this cooling system must be checked regularly. Under certain circumstances, the cooling plates made of aluminum used in the open cooling system have to be freed of produced sludge (Al 2 O 3 formation).
Um die Probleme der Elektrolyse des Aluminiums oder der Redox-Reaktion zu vermeiden, werden als Kühlmittelkanäle in einer Kühlplatte aus Aluminium Edelstahlrohre verwendet.Around the problems of electrolysis of aluminum or redox reaction To avoid being used as coolant channels in one Cold plate made of aluminum used stainless steel tubes.
Bei
einem gattungsgemäßen Kühlkörper,
der aus der Firmenbroschüre der Firma Danfoss mit dem Titel
Um
den Wärmewiderstand der Kühlplatte eines Flüssigkeitssystems
wesentlich zu verbessern, müsste der Volumenstrom einer
Kühlflüssigkeit bei gleichbleibenden hydraulischen
Durchmesser gesteigert werden. Da aber sehr oft eine Steigerung
des Volumensstroms aus pumptechnischen Gründen nicht möglich
ist, kann man sich auch mit sogenannten Turbolatoren behelfen. Bei
diesen Turbolatoren handelt es sich gemäß der
Firmen-Broschüre mit dem Titel
Diese Turbolatoren erzeugen weitere Kosten, die nicht unerheblich sind. Außerdem können diese Turbolatoren verstopfen (Verschlammung), wenn diese in Kühlkanälen einer Kühlplatte ohne Edelstahlrohren eines offenen Kühlflüssigkeitssystems verwendet werden. Verstopfte Turbolatoren müssen ausgebaut werden, damit diese gereinigt werden können. Ist eine Reinigung nicht mehr möglich, werden diese gegen neue Turbolatoren ersetzt.These Turbolators generate additional costs that are not insignificant. In addition, these turbulators can clog (silting up) when these in cooling channels of a cooling plate without stainless steel pipes of an open coolant system be used. Clogged turbulators must be removed so they can be cleaned. Is a cleaning no longer possible, these are against new turbulators replaced.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kühlplatte aus Aluminium derart weiterzubilden, dass auf Turbolatoren verzichtet werden kann.Of the Invention is the object of a generic Further develop cooling plate made of aluminum such that on Turbolators can be dispensed with.
Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Dadurch, dass eine Innenfläche eines jeden Kühlmittelrohres einer Kühlplatte mit einer Wulst versehen ist, die gewindegangähnlich in axialer Richtung des Kühlrohres verläuft, wird erreicht, dass im Randbereich der Kühlflüssigkeit im Kühlmittelrohr Verwirbelungen entstehen, wodurch diese Kühlflüssigkeit im Randbereich sich mit einer Mittelzone dieser Kühlflüssigkeit vermischt. Mittels dieser an der Innenfläche eines jeden Kühlmittelrohres angebrachten Wulst, die sich jeweils in axialer Richtung der Kühlmittelrohre windet, tritt dieselbe Wirkung ein, die mittels eingesetzter Turbolatoren erzeugt wird. Aus diesem Grund werden nun Turbolatoren nicht mehr benötigt.These The object is achieved with the characterizing feature of claim 1 according to the invention. By having an inner surface of each coolant tube a cooling plate is provided with a bead, the thread-like in the axial direction of the cooling tube, is Achieved that in the edge region of the coolant Turbulence occurs in the coolant pipe, causing it Coolant in the edge area with a Mixed middle zone of this cooling liquid. through this on the inner surface of each coolant tube attached bead, each extending in the axial direction of the coolant tubes winds, the same effect occurs, by means of inserted turbulators is produced. For this reason turbulators are no longer needed.
Die Gestaltung der Wulst hinsichtlich seiner Querschnittsfläche und deren Abmessungen hängen vom Durchmesser des Kühlmittelrohres und vom Volumenstrom der Kühlflüssigkeit ab. Ziel ist immer, dass sich die Randzone mit der Mittelzone der durch ein Kühlmittelrohr durchströmenden Kühlflüssigkeit vermischt. Ausführungen der Wulst sind den Unteransprüchen 2 bis 4 zu entnehmen.The Design of the bead in terms of its cross-sectional area and their dimensions depend on the diameter of the coolant tube and from the volume flow of the cooling liquid. aim is always that the marginal zone with the middle zone of a through Coolant tube flowing through coolant mixed. Embodiments of the bead are the dependent claims 2 to 4 to remove.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlplatte mit wenigstens einem Kühlmittelrohr schematisch veranschaulicht ist.to Further explanation of the invention is based on the drawing Reference is made, in an embodiment of an inventive Cooling plate with at least one coolant tube is illustrated schematically.
In
der
Mit
dem Kühlplattenteil mit der Windungsgruppe
Wie
bereits erwähnt, besteht dieser Kühlmittelkanal
Die
innen an der Innenfläche
Durch
diese Ausgestaltung des Inneren eines jeden Kühlmittelrohres
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 10338469 A1 [0006] - DE 10338469 A1 [0006]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - "Optimales Kühlsystem für VLT-Frequenzumrichter", in der Version 2005.11 Factsheet DO.BB.93.C1.33 [0010] - "Optimum cooling system for VLT frequency converters", version 2005.11 Factsheet DO.BB.93.C1.33 [0010]
- - "Kühlung von Leistungshalbleitern mittels Flüssigkeitskühlung" DAU GmbH, veröffentlicht unter folgender Internet-Adresse www.dau-at.com/ger/b 2 1 1.php [0011] - "Cooling of Power Semiconductors by Liquid Cooling" DAU GmbH, published at the following Internet address www.dau-at.com/eng/b 2 1 1.php [0011]
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200710053560 DE102007053560A1 (en) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | Aluminum-cooling plate for use in converter i.e. voltage intermediate circuit-converter, has cooling medium pipes with inner surfaces provided with circular bulge, which axially runs along cooling medium pipes related to thread turn |
Applications Claiming Priority (1)
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DE200710053560 DE102007053560A1 (en) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | Aluminum-cooling plate for use in converter i.e. voltage intermediate circuit-converter, has cooling medium pipes with inner surfaces provided with circular bulge, which axially runs along cooling medium pipes related to thread turn |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102007053560A1 true DE102007053560A1 (en) | 2008-10-23 |
Family
ID=39768071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200710053560 Ceased DE102007053560A1 (en) | 2007-11-09 | 2007-11-09 | Aluminum-cooling plate for use in converter i.e. voltage intermediate circuit-converter, has cooling medium pipes with inner surfaces provided with circular bulge, which axially runs along cooling medium pipes related to thread turn |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102007053560A1 (en) |
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-
2007
- 2007-11-09 DE DE200710053560 patent/DE102007053560A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (2)
Title |
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"Kühlung von Leistungshalbleitern mittels Flüssigkeitskühlung" DAU GmbH, veröffentlicht unter folgender Internet-Adresse www.dau-at.com/ger/b 2 1 1.php |
"Optimales Kühlsystem für VLT-Frequenzumrichter", in der Version 2005.11 Factsheet DO.BB.93.C1.33 |
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---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |