DE102015205985A1 - Cooling device for installation-independent cooling - Google Patents

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    • H05K7/2039Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20409Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Gehäuses, umfassend: – eine zu kühlende Fläche (2); – mehrere sternförmig auf der zu kühlenden Fläche (2) angeordnete längliche stegartig hervorstehende Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b), die zu einem Zentrumsbereich (Z) der zu kühlenden Fläche (2) ausgerichtet sind.The invention relates to a cooling device for cooling a housing, comprising: a surface to be cooled (2); - A plurality of star-shaped on the surface to be cooled (2) arranged elongated web-like projecting cooling fin structures (4, 4a, 4b), which are aligned to a center region (Z) of the surface to be cooled (2).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft Kühlvorrichtungen, insbesondere passive Kühlvorrichtungen, die auf einer Fläche mit Rippenstrukturen ausgebildet sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Anordnung von Kühlrippenstrukturen auf zu kühlende Flächen.The invention relates to cooling devices, in particular passive cooling devices, which are formed on a surface with rib structures. In particular, the present invention relates to the arrangement of cooling fin structures on surfaces to be cooled.

Zur Abführung von Verlustwärme werden beispielsweise Außenflächen von Gehäusen für elektronische Baugruppen mit Kühlrippen versehen, um durch eine Vergrößerung der Fläche mit der umgebenden Luft den thermischen Widerstand zwischen der zu kühlenden Fläche und der Umgebung zu reduzieren. Auch können die Kühlrippen bei einer Anströmung mit einem Luftstrom zu Verwirbelungen führen, wodurch die Wärmeabführung weiterhin verbessert wird. Üblicherweise werden zu kühlende Flächen mit parallel verlaufenden stegartigen Kühlrippen versehen, da diese einfach herzustellen sind.To remove heat loss, for example, outer surfaces of housings for electronic assemblies are provided with cooling fins to reduce the thermal resistance between the surface to be cooled and the environment by increasing the area with the surrounding air. The cooling fins can also lead to turbulences when flowing with an air flow, whereby the heat dissipation is further improved. Usually to be cooled surfaces are provided with parallel web-like cooling fins, since they are easy to manufacture.

Parallel verlaufende Kühlrippen haben jedoch den Nachteil, dass eine Kühlwirkung erheblich von der Lage der Kühlfläche bezüglich eines Schwerkraftsvektors abhängt. Da bei passiven Kühlvorrichtungen die Kühlung maßgeblich durch Konvektion der erwärmten Luft stattfindet, kann sich eine Luftströmung gut zwischen den Kühlrippen ausbilden, wenn die Kühlrippen parallel zum Schwerkraftvektor verlaufen und dadurch eine Wärmeabführung gewährleisten. Verlaufen die Kühlrippen senkrecht zum Schwerkraftvektor, verläuft die Luftströmung über die Kühlrippen hinweg, und zwischen den Kühlrippen findet im Wesentlichen keine Luftbewegung statt, so dass der Oberflächen vergrößernde Effekt der Kühlrippen nahezu wirkungslos bleibt.However, parallel cooling fins have the disadvantage that a cooling effect depends significantly on the position of the cooling surface with respect to a gravity vector. Since the cooling takes place mainly by convection of the heated air in passive cooling devices, an air flow can form well between the cooling fins, if the cooling fins run parallel to the gravity vector and thereby ensure heat dissipation. If the cooling fins run perpendicular to the gravity vector, the air flow runs over the cooling fins, and substantially no air movement takes place between the cooling fins, so that the surface-enlarging effect of the cooling fins remains virtually ineffective.

Gehäusebauteile mit einer aufgebrachten Kühlvorrichtung werden häufig einstückig als Gussbauteil gefertigt. Jedoch kann ein solches Gehäusebauteil mit einer mit parallel verlaufenden Kühlrippen versehenen Außenfläche zu einem erhöhten Korrekturaufwand im Gusswerkzeug führen, da die Kühlrippen in ihrer Längsrichtung versteifen, das Bauteil quer dazu labil bleibt und sich beim Erkalten verziehen kann.Housing components with an applied cooling device are often manufactured in one piece as a cast component. However, such a housing component with an outer surface provided with parallel cooling ribs can lead to an increased correction effort in the casting tool, since the cooling ribs stiffen in their longitudinal direction, the component remains transversely unstable and can distort on cooling.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch die Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Gehäuse mit einer solchen Kühlvorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.This object is achieved by the cooling device according to claim 1 and a housing with such a cooling device according to the independent claim.

Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further embodiments are specified in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Gehäuses vorgesehen, umfassend:

  • – eine zu kühlende Fläche;
  • – mehrere sternförmig auf der zu kühlenden Fläche angeordnete längliche stegartig hervorstehende Kühlrippenstrukturen, die zu einem Zentrumsbereich der zu kühlenden Fläche ausgerichtet sind.
According to a first aspect, there is provided a cooling device for cooling a housing, comprising:
  • A surface to be cooled;
  • - Several star-shaped arranged on the surface to be cooled elongated web-like protruding fin structures, which are aligned to a center region of the surface to be cooled.

Eine Idee der obigen Kühlvorrichtung besteht darin, Kühlrippenstrukturen sternförmig auf einer zu kühlenden Fläche anzuordnen, so dass bei einer parallel zum Schwerkraftsvektor angeordneten zu kühlenden Fläche sich stets eine Luftströmung zwischen benachbarten Kühlrippenstrukturen ausbilden kann. Dadurch ist eine verbesserte Wärmeabführung unabhängig von einer parallel zum Schwerkraftsvektor verlaufenden Einbaulage möglich. One idea of the above cooling device is to arrange cooling rib structures in a star shape on a surface to be cooled, so that an air flow between adjacent cooling rib structures can always be formed when the surface to be cooled is arranged parallel to the gravity vector. As a result, an improved heat dissipation is independent of a parallel to the gravity vector mounting position possible.

Verläuft die zu kühlende Fläche senkrecht zum Schwerkraftsvektor, insbesondere mit nach oben weisenden Kühlrippenstrukturen, so kann sich durch die Anordnung der Kühlrippenstrukturen ein Kamineffekt ausbilden, der eine Luftströmung zwischen den Kühlrippenstrukturen hindurch zur Mitte der Kühlvorrichtung bewirkt und über der Mitte ein Kamineffekt aufgrund der Konvektion der gesammelten erwärmten Luft entsteht. Somit ist es möglich, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, mit der nahezu einbaulagenunabhängig eine verbesserte Kühlwirkung erreicht werden kann. If the surface to be cooled runs perpendicular to the gravity vector, in particular with the cooling fin structures pointing upwards, a chimney effect can form through the arrangement of the cooling fin structures, which causes an air flow between the cooling fin structures to the center of the cooling device and a chimney effect on the center due to the convection of the collected heated air arises. Thus, it is possible to provide a cooling device, with the almost installation position independent improved cooling effect can be achieved.

Weiterhin ermöglicht die sternförmige Anordnung der Kühlrippenstrukturen bei einer einstückigen Ausbildung auf der zu kühlenden Fläche eine Versteifung der Oberflächenstruktur in beiden Flächenrichtungen.Furthermore, the star-shaped arrangement of the cooling fin structures in a one-piece design on the surface to be cooled allows stiffening of the surface structure in both surface directions.

Insgesamt kann durch die obige Kühlvorrichtung eine effiziente Kühlwirkung unabhängig von der Ausrichtung des Bauteils bezüglich des Schwerkraftsvektors unter Berücksichtigung einer maximalen Verwindungssteifigkeit erreicht werden.Overall, an efficient cooling effect can be achieved by the above cooling device regardless of the orientation of the component with respect to the gravity vector, taking into account a maximum torsional rigidity.

Weiterhin können die sternförmig angeordneten Kühlrippenstrukturen nicht direkt verbunden sein und insbesondere einen vorgegebenen Mindestabstand von insbesondere mehr als 2 mm, bevorzugt mehr als 3mm, zueinander aufweisen. Durch den Mindestabstand zwischen den Kühlrippenstrukturen wird erreicht, dass sich zwischen den Kühlrippenstrukturen stets eine Luftströmung ausbilden kann, die nicht durch die Wandreibverluste bzw. Wandströmungsverluste durch enge Kanalführung behindert wird. Insbesondere wird durch Einhalten des Mindestabstands zwischen den Kühlrippenstrukturen gewährleistet, dass sich eine Luftströmung zwischen den Kühlrippenstrukturen ausbilden kann. Bei einem zu geringen Abstand führen Wandströmungsverluste in der Regel dazu, dass sich keine Luftströmung ausbildet.Furthermore, the star-shaped cooling fin structures can not be directly connected and in particular have a predetermined minimum distance of in particular more than 2 mm, preferably more than 3 mm, to each other. Due to the minimum distance between the cooling rib structures, it is achieved that an air flow can always form between the cooling rib structures, which is not obstructed by the wall friction losses or wall flow losses due to narrow ducting. In particular, it is ensured by maintaining the minimum distance between the cooling rib structures that an air flow can form between the cooling rib structures. If the distance is too short, wall flow losses will result As a rule, no air flow is formed.

Insbesondere kann ein Maximalabstand der Kühlrippenstrukturen auf der zu kühlenden Fläche vorgesehen sein, der insbesondere der Summe einer Breite der Kühlrippenstrukturen und des vorgegebenen Mindestabstands entspricht. In particular, a maximum distance of the cooling rib structures on the surface to be cooled may be provided, which in particular corresponds to the sum of a width of the cooling rib structures and the predetermined minimum distance.

Es kann vorgesehen sein, dass erste Kühlrippenstrukturen, die einen Teil der sternförmig angeordneten Kühlrippenstrukturen darstellen, in einen den Zentrumsbereich umgebenden Mittenbereich bis zum Rand des Zentrumsbereichs geführt sind. Durch den Mindestabstand zwischen den Kühlrippenstrukturen wird erreicht, dass in einem Mittenbereich, in dem die Kühlrippenstrukturen zusammenlaufen, keine oder nur ein Teil der Kühlrippenstrukturen hineingeführt sind und die übrigen Kühlrippenstrukturen entsprechend außerhalb des Mittenbereichs enden. It can be provided that first fin structures, which form part of the star-shaped cooling rib structures, are guided in a center region surrounding the center region up to the edge of the center region. Due to the minimum distance between the cooling rib structures, it is achieved that in a central region in which the cooling rib structures converge, no or only a part of the cooling rib structures are guided in and the other cooling rib structures end correspondingly outside the center region.

Weiterhin kann der Zentrumsbereich einem Bereich entsprechen, der durch die aufeinander zu weisenden Enden der ersten Kühlrippenstrukturen definiert ist, wobei die aufeinander zu weisenden Enden der ersten Kühlrippenstrukturen einen Abstand aufweisen, der einem vorgegebenen Mindestabstand der Kühlrippenstrukturen entspricht. Furthermore, the center region can correspond to a region which is defined by the mutually facing ends of the first fin structures, wherein the mutually facing ends of the first fin structures have a distance corresponding to a predetermined minimum distance of the fin structures.

Die Enden der ersten Kühlrippenstrukturen können mit einem im Zentrumsbereich angeordneten insbesondere ringförmigen Verbindungselement verbunden sein. Das Verbindungselement kann zur Versteifung der zu kühlenden Fläche dienen. The ends of the first fin structures may be connected to a particular annular connecting element arranged in the center region. The connecting element can serve to stiffen the surface to be cooled.

Gemäß einer Ausführungsform kann die zu kühlende Fläche polygonal sein, wobei die äußeren Enden eines Teils der ersten Kühlrippenstrukturen zu den Ecken der zu kühlende Fläche verlaufen. Durch die Anordnung der ersten Kühlrippenstrukturen von den Ecken der zu kühlenden Fläche bis zum Zentrumsbereich kann eine besonders hohe Steifigkeit des Bauteils erreicht werden, auf dem die zu kühlende Fläche sich befindet.According to one embodiment, the surface to be cooled may be polygonal with the outer ends of a portion of the first fin structures extending to the corners of the surface to be cooled. By arranging the first cooling rib structures from the corners of the surface to be cooled to the center region, a particularly high rigidity of the component can be achieved, on which the surface to be cooled is located.

Die Kühlrippenstrukturen können eine Höhe aufweisen, die etwa das 1 bis 10-fache ihrer durchschnittlichen Breite entspricht. Dadurch werden Verhältnisse der Abmessungen der Kühlrippenstrukturen definiert, die zu einer besonders effektiven Führung der Luftströmung entlang der Kühlrippenstrukturen führen.The fin structures may have a height that is about 1 to 10 times their average width. As a result, ratios of the dimensions of the cooling rib structures are defined, which lead to a particularly effective guidance of the air flow along the cooling rib structures.

Es kann vorgesehen sein, dass die Kühlrippenstrukturen einen rechteckigen oder sich hin zur oder weg von der zu kühlenden Fläche verjüngenden Querschnitt aufweisen. It can be provided that the cooling rib structures have a rectangular or tapering towards or away from the surface to be cooled.

Gemäß eines weiteren Aspekts kann ein Gehäuse oder Gehäuseteil mit einer Außenseite, die eine zu kühlende Fläche darstellt, und mit der obigen Kühlvorrichtung vorgesehen sein.According to a further aspect, a housing or housing part may be provided with an outside which is a surface to be cooled and with the above cooling device.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Draufsicht auf eine Kühlvorrichtung mit einer zu kühlenden Fläche als eine Außenseite eines Gehäuses; 1 a plan view of a cooling device with a surface to be cooled as an outer side of a housing;

2 eine perspektivische Ansicht auf die Kühlvorrichtung der 1; und 2 a perspective view of the cooling device of 1 ; and

3a und 3b einen Vergleich eines Strömungsbildes für Luftströmung über einer Kühlvorrichtung mit geraden, parallel angeordneten Kühlrippenstrukturen und einer Kühlvorrichtung mit sternförmig angeordneten Kühlrippenstrukturen. 3a and 3b a comparison of a flow pattern for air flow over a cooling device with straight, parallel arranged cooling fin structures and a cooling device with star-shaped cooling fin structures.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Kühlvorrichtung 1 mit einer insbesondere ebenen zu kühlenden Fläche 2, die beispielsweise als eine Außenseite eines Gehäuses 3 bzw. Gehäuseelementes gebildet sein kann. Das Gehäuse 3 kann beispielsweise zur Aufnahme einer elektronischen Baugruppe dienen und aus einem gut wärmeleitfähigen Material, insbesondere aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, ausgebildet sein. 1 shows a plan view of a cooling device 1 with a particular plane to be cooled surface 2 For example, as an outside of a housing 3 or housing element may be formed. The housing 3 can for example serve to receive an electronic assembly and be made of a good thermal conductivity material, in particular of a metal such as aluminum.

Das Gehäuseteil, auf dem sich die zu kühlende Fläche 2 befindet, kann mit der elektronischen Baugruppe (nicht gezeigt) so gekoppelt sein, dass die sich in der elektronischen Baugruppe entwickelnde Wärme mit einem geringen thermischen Widerstand an das Gehäuseteil übertragen wird. Über die Kühlvorrichtung wird dann die in der Baugruppe entstehende Wärme abgeführt. The housing part on which the surface to be cooled 2 may be coupled to the electronic package (not shown) so that the heat developed in the electronic package is transferred to the package with a low thermal resistance. About the cooling device, the resulting heat in the assembly is then dissipated.

Die zu kühlende Fläche 2 ist mit Kühlrippenstrukturen 4 versehen, die im Wesentlichen stegartig von der zu kühlenden Fläche 2 hervorstehen und geradlinig verlaufen. Grundsätzlich vergrößern die Kühlrippenstrukturen 4 die Grenzfläche zwischen der Kühlvorrichtung und der Umgebung und reduzieren dadurch den thermischen Widerstand. Insbesondere können die Kühlrippenstrukturen 4 senkrecht von der zu kühlenden Fläche 2 abstehen und einen rechteckigen sich zur zu kühlenden Fläche hin oder weg davon verjüngenden Querschnitt haben. Die Kühlrippenstrukturen 4 sind entlang sternförmig verlaufender Halbgeraden L auf der zu kühlenden Fläche 2 angeordnet. Die sternförmig angeordneten Halbgeraden L können mit gleichmäßigen Winkeln oder mit variablen Winkeln zueinander angeordnet sein. Um eine optimale Führung der Luftströmung zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, dass die Höhe H der Kühlrippen das 1- bis 10-fache, insbesondere das 2- bis 5-fache ihrer Breite B beträgt. Insbesondere können die Höhen der Kühlrippen entlang ihrer Verläufe auch innerhalb der obigen Größenbereiche variieren.The surface to be cooled 2 is with cooling fin structures 4 provided substantially web-like of the surface to be cooled 2 protrude and run straight. Basically, the cooling fin structures increase 4 the interface between the cooling device and the environment and thereby reduce the thermal resistance. In particular, the cooling fin structures 4 perpendicular to the surface to be cooled 2 stand out and have a rectangular to the surface to be cooled towards or away from tapering cross-section. The cooling fin structures 4 are along star-shaped half-lines L on the surface to be cooled 2 arranged. The star-shaped half lines L can be arranged with uniform angles or with variable angles to each other. For optimal guidance of the air flow too ensure, it is appropriate that the height H of the cooling fins is 1 to 10 times, in particular 2 to 5 times their width B. In particular, the heights of the cooling fins along their courses can also vary within the above size ranges.

Die Kühlvorrichtung mit der zu kühlenden Fläche 2 und den darauf angeordneten Kühlrippenstrukturen 4 können einstückig mit dem Gehäuse 3 oder dem Gehäuseteil gefertigt sein, insbesondere als ein Gussteil aus einem Metall, wie z.B. Aluminium oder dergleichen. Die sternförmige Anordnung der Kühlrippenstrukturen 4 ermöglicht eine verbesserte Steifigkeit des Gehäuses, so dass das gegossene Gehäuseteil formstabil ist.The cooling device with the surface to be cooled 2 and the cooling fin structures disposed thereon 4 Can be integral with the housing 3 or the housing part, in particular as a casting of a metal, such as aluminum or the like. The star-shaped arrangement of the cooling fin structures 4 allows improved rigidity of the housing, so that the molded housing part is dimensionally stable.

Es wurde festgestellt, dass sich zwischen den Kühlrippenstrukturen 4 keine Luftströmung ausbilden kann, wenn der Abstand zwischen den benachbarten Kühlrippenstrukturen 4 zu gering ist. Dadurch entfällt bei zu geringem Abstand der Kühlrippenstrukturen 4 die durch diese erreichte Vergrößerung der Grenzfläche in diesem Bereich. Stattdessen verläuft eine entsprechende Luftströmung über die Kühlrippenstrukturen 4 hinweg. Die geringe oder nicht vorhandene Luftkonvektion zwischen den zu gering beabstandeten Kühlrippenstrukturen 4 bewirkt eine deutliche Reduzierung der Wärmeabfuhr.It was found to be between the fin structures 4 can not form an air flow when the distance between the adjacent fin structures 4 is too low. This eliminates too small distance of the cooling fin structures 4 the achieved by this enlargement of the interface in this area. Instead, a corresponding air flow passes over the cooling fin structures 4 time. The low or nonexistent air convection between the finely spaced fin structures 4 causes a significant reduction in heat dissipation.

Insbesondere bei einer sternförmigen Anordnung der Kühlrippenstrukturen 4 nähern sich die Kühlrippenstrukturen 4 hin zu einem Mittenbereich M einander an und benachbarte Kühlrippenstrukturen 4 würden den Mindestabstand, der für das Erreichen einer Luftströmung zwischen den Kühlrippen notwendig ist, unterschreiten. Es ist daher für den Mittenbereich M vorgesehen, dass sich darin keine oder nur ein Teil der Kühlrippenstrukturen 4 hinein erstreckt. In particular, in a star-shaped arrangement of the cooling fin structures 4 The cooling fin structures are approaching 4 toward a center region M on each other and adjacent fin structures 4 would be below the minimum distance necessary to achieve an air flow between the cooling fins. It is therefore provided for the center region M that there is no or only part of the cooling fin structures therein 4 extends into it.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich lediglich sechs der Kühlrippenstrukturen 4, als erste Kühlrippenstrukturen 4a, in den Mittenbereich M hinein, während zwischen ihnen jeweils drei zweite Kühlrippenstrukturen 4b entlang der sternförmig verlaufenden Halbgeraden L angeordnet sind, die bereits außerhalb des Mittenbereichs M enden. Die ersten Kühlrippenstrukturen 4a, die sich in den Mittenbereich hinein erstrecken, können außerhalb eines Zentrumsbereichs Z, in dem sich die sternförmig verlaufenden Linien L treffen und der etwa mittig in dem Mittenbereich M angeordnet sein kann, enden und dadurch nicht direkt miteinander verbunden sein. In the exemplary embodiment shown, only six of the cooling rib structures extend 4 , as first cooling fin structures 4a , in the middle region M in, while between them in each case three second fin structures 4b are arranged along the star-shaped half-line L, which ends already outside of the central region M. The first cooling fin structures 4a which extend into the central region can end outside a center region Z, in which the star-shaped lines L meet and which can be arranged approximately centrally in the middle region M, and therefore can not be directly connected to one another.

Für eine bessere Stabilität des Gehäuses 3 kann jedoch im Zentrumsbereich Z ein Verbindungselement 5 angeordnet sein, das beispielsweise ringförmig angeordnet ist, und die im Mittenbereich M liegenden Enden der ersten Kühlrippenstrukturen 4a miteinander verbinden. Das Verbindungselement 5 weist einen ringförmigen Steg auf, dessen Höhe HS das 1- bis 10-fache, insbesondere das 2- bis 5-fache ihrer Breite BS beträgt.For better stability of the housing 3 However, in the center region Z, a connecting element 5 may be arranged, for example, which is arranged annularly, and lying in the middle region M ends of the first fin structures 4a connect with each other. The connecting element 5 has an annular ridge whose height HS is 1 to 10 times, in particular 2 to 5 times its width BS.

Dadurch wird die Stabilität des gesamten Gehäuses 1 deutlich verbessert. Gleichzeitig beeinträchtigt das Verbindungselement 5 nicht die Luftströmung zwischen den sich in den Mittenbereich M hinein erstreckenden ersten Kühlrippenstrukturen 4a. This will increase the stability of the entire case 1 clearly improved. At the same time, the connecting element is impaired 5 not the flow of air between the first fin structures extending into the central region M 4a ,

Es wurde festgestellt, dass aufgrund der Geschwindigkeitsgrenzschicht von Luft ein Mindestabstand der Kühlrippenstrukturen 4 von 2 mm nicht unterschritten werden sollte. Beispielsweise kann ein Abstand D zwischen den Kühlrippenstrukturen 4 von 3 mm sicher eine Luftströmung zwischen den Kühlrippenstrukturen 4 gewährleisten. Abhängig von der Breite B der Kühlrippenstrukturen 4 und der Anzahl A der sternförmig angeordneten Halbgeraden L ergibt sich ein Radius r des kreisförmigen Mittenbereichs M von r = A·(B + D)/2π, wobei D dem Abstand der Kühlrippenstrukturen 4 entspricht. Insbesondere ergibt sich eine verbesserte Führung der Luftströmung ins Innere des Mittenbereichs, wenn jede dritte, vierte oder jede fünfte Kühlrippenstruktur 4 sich ins Innere des Mittenbereichs erstreckt.It was found that due to the velocity boundary layer of air a minimum distance of the fin structures 4 should not be less than 2 mm. For example, a distance D between the fin structures 4 of 3 mm certainly an air flow between the cooling fin structures 4 guarantee. Depending on the width B of the cooling fin structures 4 and the number A of the star-shaped half lines L results in a radius r of the circular center region M of r = A * (B + D) / 2π, where D is the distance of the fin structures 4 equivalent. In particular, there is an improved guidance of the air flow into the interior of the center region, if every third, fourth or every fifth cooling rib structure 4 extends into the center of the center.

Weiterhin ist vorgesehen, dass abhängig von den Abmessungen der zu kühlenden Fläche 2 der sich nach außen hin vergrößernde Abstand zwischen zwei benachbarten Kühlrippenstrukturen 4 nicht beliebig groß werden sollte, da dadurch nicht die verbesserte Wärmeabführung aufgrund des verbesserten thermischen Widerstands Rth = 1/(α·A) (mit α als Wärmeübergangskoeffizient und A als Oberfläche) erreicht werden kann, die sich beim Vorsehen der Kühlrippenstrukturen 4 durch Erhöhung der Oberfläche ergibt. Daher ist dort vorgesehen, durch Hinzufügen einer weiteren Kühlrippenstruktur 4 den thermischen Widerstand zu reduzieren. Somit kann vorgesehen sein, weitere Kühlrippenstrukturen 4 sternförmig anzuordnen, sobald der Abstand zwischen zwei Kühlrippen 2d + b erreicht bzw. überschreitet.Furthermore, it is provided that, depending on the dimensions of the surface to be cooled 2 the outwardly increasing distance between two adjacent fin structures 4 should not be arbitrarily large, since it can not achieve the improved heat dissipation due to the improved thermal resistance R th = 1 / (α · A) (with α as the heat transfer coefficient and A as the surface), resulting in the provision of the fin structures 4 by increasing the surface yields. Therefore, there is provided there by adding another fin structure 4 to reduce the thermal resistance. Thus, it can be provided, further cooling fin structures 4 to arrange in a star shape as soon as the distance between two cooling fins 2d + b reaches or exceeds.

Insbesondere kann der Verlauf und die Ausrichtung der ersten Kühlrippenstrukturen 4a, die sich in den Mittenbereich hinein erstrecken, abhängig von der Form der zu kühlenden Fläche 2 vorgesehen werden. Insbesondere ist es aus Gründen der Steifigkeit des Gehäuses 3, auf dem sich die zu kühlende Fläche 2 befindet, zweckmäßig, dass die ersten Kühlrippenstrukturen 4a sich von einer Ecke der zu kühlenden Fläche 2 bzw. einer Ecke des Gehäuses 3 in den Mittenbereich M, insbesondere in den Zentrumsbereich Z, erstrecken. Dadurch wird eine optimale Steifigkeit gewährleistet.In particular, the course and orientation of the first fin structures 4a which extend into the central area, depending on the shape of the surface to be cooled 2 be provided. In particular, it is for reasons of rigidity of the housing 3 on which the area to be cooled 2 is, suitably, that the first fin structures 4a from a corner of the surface to be cooled 2 or a corner of the housing 3 in the center region M, in particular in the center region Z, extend. This ensures optimal rigidity.

Wie man aus 2 erkennen kann, kann die zu kühlende Fläche 2 an den Rändern abgerundet verlaufen. Dabei ist es vorteilhaft, auch die abstehenden Kanten der Kühlrippenstrukturen der Kontur der zu kühlenden Fläche nachzuführen und insbesondere die Höhe der Kühlrippenstrukturen 4 über der zu kühlenden Fläche konstant zu halten. How to get out 2 can recognize the area to be cooled 2 rounded at the edges. It is advantageous to track the protruding edges of the cooling fin structures of the contour of the surface to be cooled and in particular the height of the fin structures 4 constant over the surface to be cooled.

In den 3a und 3b erkennt man im Vergleich mit einer zu kühlenden Fläche, die mit geradlinig parallel verlaufenden Kühlrippenstrukturen 4 versehen ist, dass bei sternförmig verlaufenden Kühlrippenstrukturen 4, die auf einer quer zur Schwerkraftsvektor angeordneten zu kühlenden Fläche angeordnet sind, unterschiedliche Konvektionsströmungen ausgebildet werden. Während sich im ersteren Fall (3a) eine über die gesamte zu kühlende Fläche erstreckende Konvektion ergibt, entsteht bei der sternförmigen Anordnung (3b) ein Kamineffekt, der eine Luftströmung parallel zur kühlenden Fläche außerhalb des Mittenbereichs und im Mittenbereich zu einer starken vertikalen Strömung in Richtung entgegengesetzt zum Schwerkraftsvektor ausbildet. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit in den Zwischenräumen zwischen den Kühlrippenstrukturen 4 erhöht und eine verbesserte Kühlwirkung erreicht. In the 3a and 3b can be seen in comparison with a surface to be cooled, with rectilinearly parallel cooling fin structures 4 is provided that in star-shaped cooling fin structures 4 , Which are arranged on a transverse to the gravity vector to be cooled surface, different convection currents are formed. While in the former case ( 3a ) results in a convection extending over the entire surface to be cooled, arises in the star-shaped arrangement ( 3b ) a chimney effect, which forms an air flow parallel to the cooling surface outside the center region and in the middle region to a strong vertical flow in the direction opposite to the gravity vector. This will increase the flow rate in the spaces between the fin structures 4 increased and achieved an improved cooling effect.

Claims (11)

Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Gehäuses, umfassend: – eine zu kühlende Fläche (2); – mehrere sternförmig auf der zu kühlenden Fläche (2) angeordnete längliche stegartig hervorstehende Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b), die zu einem Zentrumsbereich (Z) der zu kühlenden Fläche (2) ausgerichtet sind. Cooling device for cooling a housing, comprising: - a surface to be cooled ( 2 ); - several star-shaped on the surface to be cooled ( 2 ) arranged elongate web-like protruding fin structures ( 4 . 4a . 4b ) leading to a center region (Z) of the surface to be cooled (Z) 2 ) are aligned. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die sternförmig angeordneten Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b) nicht direkt miteinander verbunden sind und insbesondere einen vorgegebenen Mindestabstand von insbesondere mehr als 2 mm, bevorzugt mehr als 3 mm, zueinander aufweisen. Cooling device according to claim 1, wherein the star-shaped cooling rib structures ( 4 . 4a . 4b ) are not directly connected to each other and in particular have a predetermined minimum distance of in particular more than 2 mm, preferably more than 3 mm, to each other. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die sternförmig angeordneten Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b) nicht direkt miteinander verbunden sind und insbesondere einen vorgegebenen Mindestabstand zueinander aufweisen, der einem Faktor zwischen 1 bis 5, insbesondere einem Faktor zwischen 2 und 3 ihrer Breite entspricht. Cooling device according to claim 1, wherein the star-shaped cooling rib structures ( 4 . 4a . 4b ) are not directly connected to each other and in particular have a predetermined minimum distance from each other, which corresponds to a factor between 1 to 5, in particular a factor between 2 and 3 of its width. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Maximalabstand der Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b) auf der zu kühlenden Fläche (2) vorgesehen ist, der insbesondere der Summe einer Breite der Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b) und des vorgegebenen Mindestabstands entspricht. Cooling device according to claim 2 or 3, wherein a maximum distance of the cooling rib structures ( 4 . 4a . 4b ) on the surface to be cooled ( 2 ), in particular the sum of a width of the cooling rib structures ( 4 . 4a . 4b ) and the predetermined minimum distance. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei erste Kühlrippenstrukturen (4a), die einen Teil der sternförmig angeordneten Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b) darstellen, in einen den Zentrumsbereich (Z) umgebenden Mittenbereich (M) bis zum Rand des Zentrumsbereichs (Z) geführt sind. Cooling device according to one of claims 1 to 4, wherein first cooling rib structures ( 4a ), which form part of the star-shaped cooling rib structures ( 4 . 4a . 4b ), in a center region (Z) surrounding the center region (M) are guided to the edge of the center region (Z). Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Zentrumsbereich (Z) einem Bereich entspricht, der durch die aufeinander zu weisenden Enden der ersten Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b) definiert ist, wobei die aufeinander zu weisenden Enden der ersten Kühlrippenstrukturen (4a) einen Abstand aufweisen, der einem vorgegebenen Mindestabstand der Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b) entspricht. Cooling device according to claim 5, wherein the center region (Z) corresponds to a region which is defined by the mutually facing ends of the first cooling rib structures (FIG. 4 . 4a . 4b ), wherein the mutually facing ends of the first fin structures ( 4a ) have a distance which corresponds to a predetermined minimum distance of the cooling rib structures ( 4 . 4a . 4b ) corresponds. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Enden der ersten Kühlrippenstrukturen (4a) mit einem im Zentrumsbereich (Z) angeordneten insbesondere ringförmigen Verbindungselement (5) verbunden sind.Cooling device according to claim 5 or 6, wherein the ends of the first cooling rib structures ( 4a ) with a in the center region (Z) arranged in particular annular connecting element ( 5 ) are connected. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die zu kühlende Fläche (2) polygonal ist, wobei die äußeren Enden zumindest eines Teils der ersten Kühlrippenstrukturen (4a) zu einer der Ecken der zu kühlende Fläche (2) verlaufen.Cooling device according to one of claims 5 to 7, wherein the surface to be cooled ( 2 ) is polygonal, the outer ends of at least a portion of the first fin structures ( 4a ) to one of the corners of the surface to be cooled ( 2 ). Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b) eine Höhe aufweisen, die etwa dem 1 bis 10-fachen ihrer durchschnittlichen Breite (B) entspricht. Cooling device according to one of claims 1 to 8, wherein the cooling rib structures ( 4 . 4a . 4b ) have a height which corresponds approximately to 1 to 10 times their average width (B). Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kühlrippenstrukturen (4, 4a, 4b) einen rechteckigen oder sich hin zur oder weg von der zu kühlenden Fläche (2) verjüngenden Querschnitt aufweisen. Cooling device according to one of claims 1 to 9, wherein the cooling rib structures ( 4 . 4a . 4b ) a rectangular or towards or away from the surface to be cooled ( 2 ) have a tapered cross-section. Gehäuse (3) oder Gehäuseteil mit einer Außenseite, die eine zu kühlende Fläche (2) darstellt, und mit einer Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Casing ( 3 ) or housing part with an outside which has a surface to be cooled ( 2 ), and with a cooling device according to one of claims 1 to 10.
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