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Die Erfindung betrifft ein Kühlkörpersystem für ein elektrisches Gerät mit zumindest zwei montagefest verbindbaren Kühlkörpersegmenten.
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Elektrische Geräte weisen Komponenten auf, die im Betrieb Wärme erzeugen. Häufig müssen derartige Komponenten gekühlt werden, um eine Zerstörung der Komponenten zu verhindern. Zu diesem Zweck ist es bekannt, in elektrischen Geräten Kühlkörper vorzusehen. Häufig sind die Kühlkörper auf das elektrische Gerät, in dem sie verwendet werden, angepasst. Für unterschiedlich elektrische Geräte müssen daher spezielle Kühlkörper gefertigt und vorgehalten werden. Außerdem gestaltet sich der Zusammenbau eines Gerätes mit Kühlkörper häufig als umständlich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Kühlkörpersystem für ein elektrisches Gerät mit zumindest zwei montagefest verbindbaren Kühlkörpersegmenten, wobei zumindest ein Kühlkörpersegment an zumindest einer Seite eine Montageprofilierung zur montagefesten Verbindung mit einem Gehäuseteil aufweist.
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Unter „montagefest” wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass Kühlkörpersegmente miteinander oder ein Kühlkörpersegment und ein Gehäuseteil derart miteinander verbunden sind, dass es möglich ist, ohne weitere Hilfsmittel, wie z. B. Stützen, Schrauben, Klemmen etc., weitere Montageschritte durchzuführen. Weitere Montageschritte können z. B. eine Bauteilmontage sein, die Montage weiterer Gehäuseteile, die Montage von Schlauchverbindungen, aber auch das Herstellen von Schraub- oder vergleichbaren Verbindungen zur Verbesserung der Montagefestigkeit zu einer Dauerfestigkeit oder zur Verbesserung der elektrischen und/oder thermischen Leitfähigkeit zwischen den Kühlkörpersegmenten bzw. zwischen einem Kühlkörpersegment und einem Gehäuseteil.
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Durch die Verwendung von mehreren Kühlkörpersegmenten, die dann einen Kühlkörper im verbundenen Zustand darstellen, kann ein Kühlkörper an unterschiedliche Geräteabmessungen angepasst und konfektioniert werden. Es ist nicht mehr notwendig, für unterschiedliche elektrische Geräte unterschiedliche Kühlkörper vorzuhalten. Wenn ein Kühlkörpersegment mit einem Gehäuseteil montagefest verbunden wird, so kann das Kühlkörpersegment bzw. der gesamte Kühlkörper eine mechanische Aussteifung des Geräts, insbesondere des Gehäuses, bewirken.
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Es können zumindest zwei Kühlkörpersegmente untereinander und/oder ein Kühlkörpersegment und ein Gehäuseteil schraubenfrei montagefest verbindbar sein. Dadurch gestaltet sich eine Montage besonders effektiv, da keine Schraubverbindungen eingebracht werden müssen, um die Kühlkörpersegmente untereinander oder ein Kühlkörpersegment und ein Gehäuseteil miteinander zu verbinden.
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Es können zumindest zwei Kühlkörpersegmente eine Montageprofilierung zur gegenseitigen montagefesten Verbindung aufweisen. Dadurch wird eine besonders gute gegenseitige Halterung der Kühlkörpersegmente sichergestellt.
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Zumindest eine Montageprofilierung kann als Ausnehmung, Nut, Erhebung, Hinterschnitt oder schwalbenschwanzförmig ausgestaltet sein. Grundsätzlich sind natürlich auch weitere Profilformen für eine Montageprofilierung denkbar. Wichtig dabei ist, dass die Montageprofilierung eine montagefeste Verbindung mit einem weiteren Kühlkörpersegment oder einem Gehäuseteil ermöglicht.
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Die Kühlkörpersegmente können dieselbe Höhe aufweisen. Dadurch können Stufen im Kühlkörper vermieden werden.
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Miteinander montagefest verbundene Kühlkörpersegmente können eine im Wesentlichen plane Fläche an der Oberseite und/oder Unterseite ausbilden. Dadurch ist es möglich, elektrische Bauteile auch an Verbindungsstellen der Kühlkörpersegmente anzubringen. Es entstehen keine Stufen am Kühlkörper.
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Die Kühlkörpersegmente können unterschiedliche Breiten aufweisen. Dadurch ist eine Anpassung des Kühlkörpers an eine Gehäuse- bzw. Gerätegröße besonders einfach, da Kühlkörpersegmente unterschiedlicher Breite miteinander kombiniert werden können.
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Zumindest zwei Kühlkörpersegmente können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise können Kühlkörpersegmente aus Kupfer und Aluminium kombiniert werden. Kupfer ist ein sehr guter Wärmeleiter und hat gute Wärmespeichereigenschaften. Weiterhin weist Kupfer eine gute elektrische Leitfähigkeit auf. Dagegen ist Kuper teuer und schwer. Aluminium dagegen ist leichter und billiger. Im Vergleich zu Kupfer weist Aluminium jedoch schlechtere Wärmeleitereigenschaften und eine etwas schlechtere elektrische Leitfähigkeit auf. Aluminium kann wegen der schlechten Wärmeleiteigenschaften nicht an sehr stark Wärme produzierenden Bauteilen verwendet werden. In anderen Bereichen, in denen weniger sich erwärmende Bauelemente vorgesehen sind, kann jedoch das kostengünstigere Aluminium eingesetzt werden. Insofern kann ein Kühlkörper aus unterschiedlichen Kühlkörpersegmenten gezielt aufgebaut werden und dabei Kosten gespart werden.
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Zumindest zwei Kühlkörpersegmente können unterschiedliche Längen aufweisen. Auch durch diese Maßnahme kann ein Kühlkörpersystem an unterschiedliche Gegebenheiten angepasst werden.
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Zumindest zwei Kühlkörpersegmente können unterschiedliche Leistungsdichteableitvermögen aufweisen. Durch Verwendung unterschiedlicher Kühlkörpersegmente mit unterschiedlichen Leistungsdichteableitvermögen können Bereiche des Kühlkörpersystems auf die daran anzuordnenden elektrischen Bauelemente angepasst werden. Das Leistungsdichteableitvermögen kann mindestens 50 W/cm2, insbesondere 100 W/cm2, besonders bevorzugt 150 W/cm2 betragen.
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Die Konfigurationsmöglichkeiten des Kühlkörpersystems können dadurch erhöht werden, dass zumindest ein Kühlkörpersegment aus mehreren baugleichen übereinander gestapelten Kühlkörperteilen aufgebaut ist. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Kühlkörpersegment aus mehreren versetzt zueinander angeordneten Kühlkörperteilen aufgebaut sein.
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Es kann zumindest ein Montageelement zur insbesondere lösbaren Montage eines elektrischen Bauteils, insbesondere an einer Montageprofilierung eines Kühlkörpersegments, vorgesehen sein. Als Montageelement kommen beispielsweise Klammern, Klemmen oder Clips in Frage. Es ist jedoch auch denkbar, ein elektrisches Bauteil mit einem Kühlkörpersegment zu verschrauben oder damit zu verrasten.
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Es kann zumindest ein Verbindungelement zur Verbindung zweier Kühlkörpersegmente vorgesehen sein. Beispielsweise können Federclips zur Verbindung zweier Kühlkörpersegmente vorgesehen sein. Ein Verbindungselement kann auch als Zwischenprofil oder als Blech ausgebildet sein. Auch Schrauben können als Verbindungselement dienen. Weiter ist es denkbar, Verbinderprofile, die die Kühlkörpersegmente über größere Strecken, insbesondere die gesamte Länge, zueinander fixieren. Dadurch kann ein guter Kontakt zwischen Kühlkörpersegment und Verbinderprofil hergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindung zweier Kühlkörpersegmente über einen Spannstift erfolgen. Dieser wirkt dann nicht über die gesamte Länge des Kühlkörpersegments sondern nur an den Enden. Als Verbindungselement kann jedoch auch eine an einem Kühlkörpersegment ausgebildete Feder betrachtet werden, die in eine entsprechende Nut des anderen Kühlkörpersegments eingreift. Ein Verbindungselement kann somit integraler Bestandteil eines Kühlkörpersegments sein. Zwei Kühlkörpersegmente können auch dadurch verbunden werden, dass Verbindungsnuten eingefräst werden, die dann mit einem Deckel verlötet werden.
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Die Verbindungselemente können als elektrischer Leiter, Wärmeleiter, elektrischer Isolator oder Wärmeisolator ausgebildet sein.
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Zumindest ein Kühlkörpersegment kann einen Kühlmittelkanal aufweisen. Dadurch kann ein Kühlkörpersegment mit einem Kühlmittel durchströmt werden und die Kühlung des Kühlkörpersegments verbessert werden.
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Der Kühlmittelkanal kann aus einem anderen Material ausgebildet sein als das Kühlkörpersegment. Beispielsweise kann ein Kühlkörpersegment aus Kupfer ausgebildet sein und der Kühlmittelkanal kann aus Aluminium oder Edelstahl ausgebildet sein. Die Korrosion des Kühlkörpersegments kann dadurch reduziert werden. Insbesondere kann der Kühlmittelkanal eine Röhre aus einem anderen Material aufweisen.
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Ein Kühlkörpersegment kann stirnseitig einen Kühlmittelanschluss aufweisen. Dadurch ist es besonders einfach möglich, ein Kühlkörpersegment an ein Kühlmittelleitungssystem anzuschließen.
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Eine besonders einfache Herstellung eines Kühlkörpersegments ergibt sich, wenn zumindest ein Kühlkörpersegment als Strangpressprofil ausgebildet ist. Insbesondere können Kühlkörpersegmente als Strangpressprofil mit standardisierten Abmessungen zur Verfügung gestellt werden. Im Strangpressverfahren können Kühlkörpersegmente besonders kostensparend und in unterschiedlichen Dimensionen hergestellt werden.
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Zumindest ein Kühlkörpersegment kann eine Sensorausnehmung zur Aufnahme eines Temperatursensors aufweisen. Somit kann ein Sensor an einem Kühlkörpersegment angeordnet werden und die Temperatur des Kühlkörpersegments überwacht werden.
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In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem ein Kühlkörper, der aus Komponenten eines erfindungsgemäßen Kühlkörpersystems aufgebaut ist. Ein solcher Kühlkörper kann optimal an den angedachten Einsatzzweck angepasst werden, insbesondere was die Größe und Wärmeleitfähigkeit anbelangt.
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Bei einem Kühlkörper können Kühlkörpersegmente mit Kühlmittelkanal und Kühlkörpersegmente ohne Kühlmittelkanal miteinander kombiniert werden. Somit ist es möglich, nur diejenigen Kühlkörpersegmente zusätzlich über ein Kühlmittel zu kühlen, auf denen Bauteile mit großer Wärmeentwicklung angeordnet sind. Kostengünstigere Kühlkörpersegmente können an den Stellen verwendet werden, wo die Kühlleistung geringer sein kann.
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Der Kühlkörper kann mit zumindest einem Gehäuseteil eines Gehäuses eines elektrischen Geräts verbunden sein. Der Kühlkörper kann damit ein tragendes Element des Gehäuses des elektrischen Geräts darstellen. Durch den Kühlkörper kann auch ein Gehäuse eines elektrischen Geräts in unterschiedliche Räume aufgeteilt werden. Der Kühlkörper kann insbesondere das Gehäuse eines elektrischen Geräts aussteifen.
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Wenn der Kühlkörper formschlüssig mit zumindest einem Gehäuseteil verbunden ist, ergibt sich eine besonders zuverlässige montagesichere Verbindung.
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Es können auch zumindest zwei Kühlkörpersegmente eines Kühlkörpers formschlüssig miteinander verbunden sein. Auf zusätzliche Verbindungselemente kann dadurch unter Umständen verzichtet werden.
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Bei einem Kühlkörper können zumindest zwei Kühlkörpersegmente stirnseitig mittels eines Verbinders verbunden sein.
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In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem ein elektrisches Gerät, insbesondere eine Stromversorgung mit einem Gehäuse, das ein Gehäuseteil aufweist, welches mit einem erfindungsgemäßen Kühlkörper montagefest verbunden ist. Der Kühlkörper und das Gehäuseteil können mechanisch tragende Bestandteile des Geräts darstellen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in einer beliebigen Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug zu den Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine erste schematische Darstellung zur Erläuterung der montagefesten Verbindung zweier Kühlkörpersegmente und eines Gehäuseteils;
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2 eine schematische Darstellung eines Kühlkörpersegments, an dem ein elektrisches Bauteil angeordnet ist;
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3 einen teilweisen Querschnitt durch ein elektrisches Gerät mit einem Kühlkörper;
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4 einen teilweisen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform eines elektrischen Geräts mit einem Kühlkörper;
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5 eine Ausführungsform eines Kühlkörpersegments;
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6 teilweise einen Kühlkörper, der zwei Kühlkörpersegmente gemäß der 5 aufweist;
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7 eine weitere Ausführungsform eines Kühlkörpersegments;
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8 ein Kühlkörper, der zwei Kühlkörpersegmente gemäß 7 aufweist;
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9 eine weitere Ausführungsform eines Kühlkörpersegments;
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10 ein Verbindungselement zur Verbindung zweier Kühlkörpersegmente;
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11 zwei über ein Verbindungselement gemäß der 10 verbundene Kühlkörpersegmente gemäß der 9;
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12 eine weitere Ausführungsform eines Kühlkörpersegments;
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13 drei miteinander verbundene Kühlkörpersegmente gemäß der 12;
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14 zwei miteinander verbundene Kühlkörpersegmente;
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15 eine perspektivische Ansicht eines Kühlkörpersegments mit Kühlmittelkanälen;
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16 den Verbindungsbereich zweier Kühlkörpersegmente;
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17 eine alternative Ausführungsform eines Verbindungsbereichs zweier Kühlkörpersegmente;
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18 drei miteinander verbundene Kühlkörpersegmente;
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19 eine perspektivische Ansicht eines Kühlkörpers, der zwei Kühlkörpersegmente mit Kühlmittelkanälen und ein Kühlkörpersegment ohne Kühlmittelkanal aufweist;
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20 den Kühlkörper gemäß der 19, der mit elektrischen Bauteilen bestückt ist.
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Die 1 zeigt teilweise einen Kühlkörper 1, der zwei Kühlkörpersegmente 2, 3 aufweist. Sowohl das Kühlkörpersegment 2 als auch das Kühlkörpersegment 3 sind aus zwei baugleichen übereinander gestapelten Kühlkörperteilen 4, 5 bzw. 6, 7 aufgebaut. Die Kühlkörpersegmente 2, 3 weisen jeweils eine Montageprofilierung 8, 9 zur gegenseitigen montagefesten Verbindung auf. Das Kühlkörpersegment 2 weist weiterhin eine Montageprofilierung 10 zur montagefesten Verbindung mit einem Gehäuseteil 11 auf. Die Montageprofilierungen 8, 9 werden durch ein Verbindungselement 12 miteinander verbunden. Insbesondere umgreift das Verbindungselement 12 die Montageprofilierungen 8, 9. Das Verbindungselement 12 kann als Profil ausgebildet sein, welches sich über die gesamte Länge bzw. Breite der Kühlkörpersegmente 2, 3 erstreckt. Die Stege 13, 14 des Verbindungselements 12 sind mit Rastnasen versehen. Die Stege 13, 14 lassen sich aufweiten, so dass sie über die Montageprofilierung 8 geschoben werden können und dann in die Nuten 15, 16 einrasten. Die Stege 13, 14 können aber auch starr sein, und die Kühlkörpersegmente 2, 3 können stirnseitig auf das Verbindungselement 12 geschoben werden. Entsprechend ist der Verbinder 12 auf der gegenüber liegenden Seite ausgebildet, um mit der Montageprofilierung 9 zu verrasten. Die montagefeste Verbindung der beiden Kühlkörpersegmente 2, 3 erfolgt demnach ohne Schraubverbindung, also schraubenfrei.
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Das Kühlkörpersegment 3 weist zwei Kühlmittelkanäle 17, 18 auf, die in Ausnehmungen 19, 20 angeordnet sind. Die Kühlmittelkanäle 17, 18 sind aus einem anderen Material ausgebildet als das Kühlkörpersegment 2.
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Das Gehäuseteil 11 weist Stege 21, 22 auf, die aufweitbar sein können. Die Stege 21, 22 weisen ebenfalls Rastnasen auf, mit denen das Gehäuseteil 11 die Montageprofilierung 10 hintergreifen kann. Das Gehäuseteil 11 kann somit einfach auf die Montageprofilierung 10 aufgesteckt und damit verrastet oder von der Seite eingeschoben werden, wodurch sich eine montagefeste Verbindung ergibt.
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In der 2 ist ein Kühlkörpersegment 30 gezeigt, welches mehrere versetzt zueinander angeordnete Kühlkörperteile 31 bis 36 aufweist. An einer Seite weist das Kühlkörpersegment 30 eine Montageprofilierung 37 auf. Zwischen den Kühlkörperteilen 31 bis 36 werden Ausnehmungen 38, 39, 40, 41 ausgebildet, in denen Kühlmittelkanäle 42–45 angeordnet sind, die wiederum aus einem anderen Material bestehen können als die Kühlkörperteile 31–36. Auf dem Kühlkörperteil 33 ist ein elektrisches Bauteil 46 angeordnet, welches gekühlt werden muss. Das elektrische Bauteil 46 wird über ein Montagelement 47, welches als Federclip ausgebildet ist, am Kühlkörperteil 33 gehalten. Das Montagelement 47 hintergreift die Abschnitte 48, 49 des Kühlkörperteils 33. Zwischen benachbarten Kühlkörperteilen, beispielsweise den Kühlkörperteilen 33, 35 und 32, 34 werden Schlitze bzw. Ausnehmungen ausgebildet, in die die Schenkel des Montagelements 47 eingreifen können, um dadurch ein elektrisches Bauteil an einem Kühlkörperteil zu fixieren.
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Insbesondere kann das Material der Kühlmittelkanäle 17, 18, 42–45 Edelstahl sein. Das ist vorteilhaft für häufig gewünschte kupfer- oder aluminiumfreie Kühlkreisläufe. Das Material der Kühlkörperteile 4–7, 31–36 kann dann Kupfer oder Aluminium oder ein anderes Material sein. Alle oder einzelne der Kühlkörperteile 4–7, 31–36 können aus unterschiedlichen Materialien bestehen, beispielsweise kann in 2 das Kühlkörperteil 33 als einziges Teil aus Kupfer bestehen, weil hier besondere Anforderungen auf Grund des montierten elektrischen Bauteils 46 bestehen, und die Kühlkörperteile 31, 32, 34–36 können aus Aluminium oder anderen Materialien sein.
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Bei der in der 3 gezeigten Ausführungsform sind zwei Kühlkörpersegmente 50, 51 gezeigt, die einen Kühlkörper 52 ausbilden. Das Kühlkörpersegment 50 weist eine Montageprofilierung 53 zur montagefesten Verbindung mit dem Kühlkörpersegment 51 auf. Weiterhin weist es eine Montageprofilierung 54 zur montagefesten Verbindung mit Gehäuseteilen 55, 56 auf. Das Kühlkörpersegment 51 weist eine mit der Montageprofilierung 53 korrespondierende Montageprofilierung 57 auf, so dass die beiden Kühlkörpersegmente 50, 51 mittels der Montageprofilierungen 53, 57 formschlüssig miteinander verbunden werden können. Die Öffnungen 58, 59, 60 stellen Klemmmöglichkeiten dar. In die Öffnung 59 kann ein weiteres Verbindungselement gesteckt werden, das die Klemmverbindung aufweitet und für einen verbesserten Kontakt zwischen den Kühlkörpersegmenten 50 und 51 sorgt. Das Verbindungselement kann ein Dorn oder ein Bolzen sein.
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Das Kühlkörpersegment 51 weist weiterhin eine Montageprofilierung 61 auf, über die es formschlüssig montagefest mit einem Gehäuseteil 62 verbunden ist. Auf dem Kühlkörpersegment 51 ist ein elektrisches Bauteil 63 angeordnet, welches über ein Montageelement 64 am Kühlkörpersegment 51 gehalten wird. Zur Befestigung des Montageelements 64 sind am Kühlkörpersegment 51 Vorsprünge 65, 66 vorgesehen, die durch das Montageelement 64 hintergriffen werden.
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Das Kühlkörpersegment 51 weist zwei Kühlmittelkanäle 67, 68 auf. Der Kühlmittelkanal 68 hat einen sternförmigen Querschnitt, wodurch die Oberfläche des Kühlmittelkanals 68 vergrößert wurde, was eine verbesserte Wärmeaufnahme bzw. Wärmeabgabe an das Kühlmittel bewirkt.
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Die 4 zeigt einen Kühlkörper 70 mit zwei Kühlkörpersegmenten 71, 72. Das Kühlkörpersegment 71 weist eine Montageprofilierung 73 auf, die insbesondere zwei Schlitze 74, 75 mit sägezahnförmiger Innenprofilierung aufweist. In die Schlitze 74, 75 sind Verbindungselement 76, 77 eingesteckt, die im Ausführungsbeispiel aus Leiterplattenmaterial ausgebildet sind. Über die Verbindungselemente 76, 77 erfolgt die Verbindung mit dem Kühlkörpersegment 72, das eine entsprechend ausgebildete Montageprofilierung 78 aufweist. Hierdurch ergibt sich eine montagefeste Verbindung der beiden Kühlkörpersegmente 71, 72.
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Das Kühlkörpersegment 71 weist weiterhin eine Montageprofilierung 79 auf, die analog zur Montageprofilierung 73 ausgebildet Ist und der Verbindung mit Gehäuseteilen 80, 81 dient, wobei Stege 82, 83 in die Schlitze 84, 85 der Montageprofilierung 79 eingeführt sind. An dem Kühlkörpersegment 71 ist ein elektrisches Bauteil 86 über ein Montageelement 87 gehalten. Das Kühlkörpersegment 71 weist einen Kühlmittelkanal 88 auf.
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Die 5 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Kühlkörpersegment 90, welches an zwei Seiten Montageprofilierungen 91, 92 aufweist. Weiterhin weist das Kühlkörpersegment 90 Kühlmittelkanäle 93, 94, 95, 96, 97, 98 auf, wobei die Kühlmittelkanäle 93–97 einen runden Querschnitt aufweisen und der Kühlmittelkanal 98 einen im Wesentlichen sternförmigen Querschnitt aufweist, zur Erhöhung der Oberfläche des Kühlmittelkanals 98. Weiterhin sind hinterschnittene Nuten 99, 100, 101, 102 zu erkennen, an denen Verbindungselemente oder Montageelemente, wie beispielsweise Klemmbügel, befestigt werden können.
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Zwischen den Kühlmittelkanälen 95, 96 sind Sensorausnehmungen 103, 104 vorgesehen, in denen beispielsweise Temperatursensoren angeordnet werden können.
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Die 6 zeigt zwei Kühlkörpersegmente 90 gemäß der 5, die an ihren Montageprofilierungen 91, 92 über ein Verbindungselement 105, welches als Verbindungsprofil ausgebildet ist, montagefest miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement 105 fixiert die Kühlkörpersegmente 90 über deren gesamte Länge. Dadurch wird ein guter Kontakt zwischen den Kühlkörpersegmenten 90 und dem Verbindungselement sichergestellt. Das Verbindungselement 105 kann an den Verbindungsflächen, an denen es die Montageprofilierungen 91, 92 kontaktiert, geriffelt sein, um eine bessere Verbindung mit den Montageprofilierungen 91, 92 zu bewirken.
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Die 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kühlkörpersegments 110, welches sich von der Ausgestaltung des Kühlkörpersegments gemäß der 5 nur durch die Formgebung der Montageprofilierungen 111, 112 unterscheidet. Für die mit dem Kühlkörpersegment 90 übereinstimmenden Merkmale werden daher dieselben Bezugsziffern verwendet.
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Die 8 zeigt zwei miteinander verbundene Kühlkörpersegmente 110. Die Verbindung erfolgt über ein Verbindungselement 113, welches in seiner Form den Montageprofilierungen 111, 112 angepasst ist, um eine schraubenfreie montagefeste Verbindung der Kühlkörpersegmente 110 zu realisieren.
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Aus den Ausführungsbeispielen der 6, 8 ersieht man, dass die miteinander montagefest verbundenen Kühlkörpersegmente 90, bzw. 110 eine im Wesentlichen plane Fläche an der Oberseite und der Unterseite ausbilden.
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In der 9 ist ein Kühlkörpersegment 115 dargestellt, welches sich von den Kühlkörpersegmenten 90, 110 durch die Ausgestaltung der Montageprofilierungen 116, 117 unterscheidet und dadurch, dass der Kühlmittelkanal 98 in diesem Fall ebenfalls im Schnitt kreisrund ausgebildet ist. Außerdem fehlen Ausnehmungen für Sensoren. Die Montageprofilierungen 116, 117 sind derart aufeinander angepasst, dass eine Montageprofilierung 116 mit einer Montageprofilierung 117 eines weiteren Kühlkörpersegments 115 verrastet werden kann. Die Montageprofilierungen 116, 117 sind im Schnitt C-förmig ausgebildet.
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Um die Verbindung zweier Montageprofilierungen 116, 117 zu unterstützen, kann ein Verbindungselement 118 gemäß der 10 verwendet werden. Das Verbindungselement 118 ist als Spannelement bzw. Spannstift ausgebildet.
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Die 11 zeigt zwei miteinander verbundene Kühlkörpersegmente 115. Dabei ist zu erkennen, dass die Montageprofilierung 117 in der Montageprofilierung 116 liegt und das Verbindungselement 118 in den Kanal der Montageprofilierung 117 eingeschoben ist. Dadurch wurde die C-förmige Montageprofilierung 117 aufgeweitet, so dass sie bestrebt ist, die Montageprofilierung 116 ebenfalls aufzuweiten. Die Aufweitung der Montageprofilierung 116 wird dadurch begrenzt, dass die freien Enden 119, 120 der Montageprofilierung 116 von Vorsprüngen 121, 122 hintergriffen sind. Insbesondere verhindern die Vorsprünge 121, 122 ein weiteres Aufweiten der Montageprofilierung 116. Die Montageprofilierungen 116, 117 werden somit miteinander verspannt.
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Das in der 12 dargestellte Kühlkörpersegment 130 unterscheidet sich vom Kühlkörpersegment 115 lediglich durch die Ausgestaltung der Montageprofilierungen 131, 132. Die Montageprofilierungen 131, 132 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Montageprofilierung 131 mit einer Montageprofilierung 132 eines damit zu verbindenden Kühlkörpersegments 130 zusammenwirkt. Insbesondere können die Montageprofilierungen 131, 132 miteinander verrastet werden. Diese rastende Verbindung zweier Kühlkörpersegmente 130 ist in der 13 dargestellt. Hier ist wiederum zu erkennen, dass die miteinander verbundenen Kühlkörpersegmente 130 einen Kühlkörper ausbilden, der eine plane Oberseite und eine plane Unterseite aufweist.
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Die Verrastung der Kühlkörpersegmente 130 kann dadurch erreicht werden, dass zwischen den Raststegen 133, 134 ein Schlitz 135 vorgesehen ist, so dass die Raststege 133, 134 aufeinander zubewegt werden können. Weiterhin weisen die Raststege 133, 134 Auflaufschrägen 136, 137 auf, die mit den Auflaufschrägen 138, 139 des benachbarten Kühlkörpersegments zusammenwirken, so dass die Auflaufschräge 133 an der Auflaufschräge 138 entlang gleitet und entsprechend die Auflaufschräge 137 an der Auflaufschräge 139 entlang gleitet. Dadurch werden die Raststege 133, 134 aufeinander zubewegt, so dass die Montageprofilierung 132 in die Montageprofilierung 131 eingeführt werden kann. Nach Passieren der Auflaufschrägen 138, 139 können sich die Stege 133, 134 wieder auseinander bewegen, so dass die Hintergriffe 140, 141 nunmehr hintergriffen werden, wie dies in der 13 dargestellt ist. Die Montageprofilierungen 131, 132, wie im Übrigen auch die vorher beschriebenen Montageprofilierungen, können außerdem zur Verbindung mit einem Gehäuseteil verwendet werden.
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Die 14 zeigt zwei miteinander verbundene Kühlkörpersegmente 150, 151, deren Montageprofilierungen 152, 153 einander angepasst sind. Insbesondere sind die Montageprofilierungen 152, 153 so ausgebildet, dass sie gemeinsam eine Aufnahme 154 für ein Verbindungselement ausbilden. In die Aufnahme 154 kann beispielsweise ein Stift, eine gewindefurchende Schraube oder ein Passkerbstift eingebracht werden. Wenn ein solches Verbindungselement in die Aufnahme 154 eingebracht wurde, lassen sich die Kühlkörpersegmente 150, 151 nicht mehr voneinander lösen. Die Verbindung der Kühlkörpersegmente 150, 151 ohne Verbindungselement, d. h. die Verbindung wie sie in der 14 gezeigt ist, stellt bereits eine montagefeste Verbindung der beiden Kühlkörpersegmente 150, 151 dar.
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Die 15 zeigt ein Kühlkörpersegment 160, welches Kühlmittelkanäle 161–166 aufweist. An den Stirnseiten sind Verbindungsnuten 167–169 vorgesehen. Wenn die Stirnseiten beispielsweise mit einem Deckel verlötet werden, so werden dadurch die Verbindungsnuten 167–169 geschlossen. Dadurch kann Kühlmittel umgelenkt werden. Beispielsweise kann Kühlmittel vom Kühlmittelkanal 161 in den Kühlmittelkanal 162 gelangen. Wird dagegen das Kühlkörpersegment 160 mit einem gleichartigen Kühlkörpersegment 160 stirnseitig verbunden, so kann Kühlmittel über die Verbindungsnuten 167, 168, 169 in das verbundene, benachbarte Kühlkörpersegment fließen.
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Die 16 zeigt den Verbindungsbereich zweier Kühlkörpersegmente 175, 176. Die Kühlkörpersegmente 175, 176 stoßen stirnseitig aneinander. An den Montageprofilierungen 177, 178 sind hinterschnittene Nuten 179–182 ausgebildet. In die hinterschnittenen Nuten 179, 181 greift ein Verbindungselement 183 und in die Nuten 180, 182 ein Verbindungselement 184 ein, um die Kühlkörpersegmente 175, 176 aneinander zu halten. Zusätzlich ist ein als Verbindungsblech ausgebildetes Verbindungselement 185 in Nuten 186, 187 eingeführt. Bezüglich der Nut 180 ist angedeutet, dass die Nut so groß bemessen ist, dass zusätzlich zum Verbindungselement 184 ein Montageelement 188 in die Nut 180 eingreifen kann.
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Bei der in der 17 gezeigten Ausführungsform sind wiederum zwei Kühlkörpersegmente 190, 191 an ihren Montageprofilierungen 192, 193 miteinander verbunden. Auch hier sind hinterschnittene Nuten 194, 195, 196, 197 vorgesehen, die jedoch eine andere Querschnittsform aufweisen als die Nuten 179–182 gemäß der 16. Zusammengehalten werden die Kühlkörpersegmente 190, 191 über ein Verbindungselement 198, welches als Federclip ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Montagelement 199 angedeutet, welches in die hinterschnittene Nut 194 greift.
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Ein als Verbindungsleiste ausgebildetes Verbindungselement 200 ist in den Schlitzen 201, 202 angeordnet und insbesondere darin eingeklebt, um die Verbindung der Kühlkörpersegmente 190, 191 zu verbessern.
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Die 18 zeigt einen Kühlkörper 210, der drei Kühlkörpersegmente 211, 212, 213 aufweist, in einer perspektivischen Darstellung. Hierbei ist zu erkennen, dass alle drei Kühlkörpersegmente 211–213 dieselbe Breite aufweisen. Allerdings ist das Kühlkörpersegment 211 länger als die Kühlkörpersegmente 212, 213. Insbesondere entspricht die Länge L1 des Kühlkörpersegments 211 den Längen L2 bis L3 der Kühlkörpersegmente 212, 213.
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Weiterhin ist erwähnenswert, dass die Kühlkörpersegmente 212, 212, 213 aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind.
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Die 19 zeigt einen Kühlkörper 220, der drei Kühlkörpersegmente 221, 222, 223 aufweist. Dabei weisen die Kühlkörpersegmente 221, 223 jeweils einen Kühlmittelkanal 224, 225 auf, während das Kühlkörpersegment 222 ohne Kühlmittelkanal ausgebildet ist. Außerdem weist das Kühlkörpersegment 222 ein anderes Material auf, als die Kühlkörpersegmente 221, 223.
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Der Kühlmittelkanal 224 mündet an einer Stirnseite des Kühlkörpersegments 221 in Kühlmittelanschlüsse 226, 227, wobei jeweils ein Kühlmittelanschluss 226 für den Kühlmittelzulauf und ein Kühlmittelanschluss 227 für den Kühlmittelablauf vorgesehen ist.
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Entsprechend weist das Kühlkörpersegment 223 einen Kühlmittelanschluss 228 zur Zuführung von Kühlmittel und 229 zur Abführung von Kühlmittel auf.
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In der 20 ist der Kühlkörper 220 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Hierbei ist zu erkennen, dass an dem Kühlkörper 220 elektrische Bauteile angeordnet sind, von denen exemplarisch nur zwei mit den Bezugsziffern 230, 231 versehen sind. Es ist auch zu erkennen, dass elektrische Bauelement 230, 231 auf der Oberseite und Unterseite des Kühlkörpers 220 angeordnet sind.
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Die oben beschriebenen Kühlkörpersysteme eignen sich besonders für elektrische Geräte mit großen Strömen, z. B. größer 5 A, hohen Leistungen, z. B. größer 500 W, und hochfrequenten Strömen, z. B. größer 1 MHz. Die Verbindungen der Kühlkörperteile 4–7, 31–36 und Kühlkörpersegmente 2, 3, 30, 50, 51, 71, 72, 90, 110, 115, 130, 150, 151, 160, 175, 176, 190, 191, 211–213, 221–223 untereinander und gegebenenfalls mit den Verbindungselementen 12, 76, 77, 105, 113, 118, 183, 184, 185, 198, 200 und Gehäuseteilen 11, 55, 56, 62, 80, 81 können elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Insbesondere für elektrische Geräte mit hochfrequenten Strömen größer 1 MHz und größer 5 A ist wegen des Stromverdrängungseffekts eine großflächige und korrosionsbeständige Verbindung sehr wichtig. Insbesondere die in 1, 4 und 6 gezeigten Verbindungselemente 12, 76, 77, 105 können einen geringen elektrischen Widerstand kleiner 0,1 Ohm und einen vergleichsweise hohen thermischen Widerstand aufweisen. Das kann eine vorteilhafte thermische Entkopplung bewirken. Die in 4 gezeigten Verbindungselemente 77, 76 können beispielsweise aus thermisch schlecht leitendem Leiterplattenmaterial (z. B. FR4) aufgebaut sein, das beidseitig mit Kupfer beschichtet ist. Eine dünne Kupferlage auf beiden Seiten kann hochfrequenten Strom sehr gut leiten und gleichzeitig für einen schlechten thermischen Übergang sorgen.
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Man kann aber mit beschriebenen Kühlkörpersegmenten auch thermisch und elektrisch entkoppelte Kühlkörpersysteme aufbauen.
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Mit unbeschichtetem Leiterplattenmaterial oder isolierendem Werkstoff können die Kühlkörpersegmente 73, 72 auch elektrisch isoliert werden. Eine elektrische Isolation ist auch mit den in 1 und 6 gezeigten Verbindungselementen 12 und 105 möglich, wenn sie aus isolierendem Werkstoff hergestellt sind. Man kann aber mit beschriebenen Kühlkörpersegmenten auch thermische gekoppelte und elektrisch entkoppelte Kühlkörpersysteme aufbauen.
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Hiermit kann eine thermisch hochleitfähige und elektrisch isolierende Verbindung zwischen den Kühlkörpersegmenten 2 und 3 bzw. 90 hergestellt werden.
