DE102017206850A1 - A method of joining a heat transfer body to a heat pipe, heat transfer body, and engine to the heat transfer body - Google Patents
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Abstract
Offenbart sind ein Verfahren zum Fügen eines Wärmeübertagungskörpers mit einem Wärmerohr, ein Wärmeübertagungskörper, sowie eine Antriebsmaschine mit diesem Wärmeübertagungskörper. Disclosed are a method for joining a heat transfer body with a heat pipe, a heat transfer body, and a prime mover with this heat transfer body.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen eines Wärmeübertragungskörpers mit einem Wärmerohr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen Wärmeübertragungskörper gemäß Anspruch 9, sowie eine Antriebsmaschine mit dem Wärmeübertragungskörper gemäß Anspruch 17.The invention relates to a method for joining a heat transfer body with a heat pipe according to the preamble of
Aus dem Stand der Technik sind Aggregate bekannt, die Hydrauliköl mittels einer aus einem Elektromotor oder einer Pumpe gebildeten Antriebseinheit aus einem Tank zu einem hydraulischen System fördern. Das von dem Aggregat versorgte hydraulische System weist einen Verbraucher, z. B. einen Hydraulikzylinder einer Werkzeugmaschine, und Steuerventile auf.From the prior art units are known which promote hydraulic oil by means of a drive unit formed by an electric motor or a pump from a tank to a hydraulic system. The powered by the unit hydraulic system has a consumer, for. B. a hydraulic cylinder of a machine tool, and control valves.
Derartige Aggregate müssen aufgrund der hohen Leistungsdichte und ihres Wirkungsgrades gekühlt werden. Dies betrifft insbesondere den Elektromotor. Es muss dessen Überhitzung vermieden und ein Abstrahlen der von ihm abgegebenen Wärme auf umliegende Komponenten, insbesondere das Hydrauliköl unterbunden werden.Such units must be cooled due to the high power density and their efficiency. This concerns in particular the electric motor. It must be avoided overheating and radiating the heat given off by him to surrounding components, especially the hydraulic oil can be prevented.
Zur Kühlung von Antriebsmaschinen oder Elektromotoren sind Lamellen oder Rippen bekannt, die an einer Außenseite eines Gehäuses der Maschine angeordnet sind, und über die Wärme effektiv an die Umgebung übertragbar ist. Nachteilig an rein von Luft umströmten Wärmeübertragungskörpern ist, dass der erzielbare Kühlstrom vergleichsweise gering ist. Im Stand der Technik sind daher Lösungen bekannt, die Wärmeübertragung auf ein flüssiges Medium vorsehen.For cooling of prime movers or electric motors fins or ribs are known, which are arranged on an outer side of a housing of the machine, and over the heat is effectively transferred to the environment. A disadvantage of heat transfer bodies that are surrounded by air is that the achievable cooling flow is comparatively low. In the prior art, therefore, solutions are known which provide heat transfer to a liquid medium.
So zeigt beispielsweise die Druckschrift
Eine effektive Form der Wärmeübertragung und Trennung des Kühlmittels vom Gehäuse des zu kühlenden Aggregats oder der zu kühlenden Antriebsmaschine sind sogenannte Wärmerohre oder Heatpipes, in denen ein Kühlmittel in einer Verdampfungszone Wärme vom zu kühlenden Objekt aufnimmt, verdampft, der Dampf im Anschluss in eine Kondensationszone des Wärmerohrs strömt, dort kondensiert und die aufgenommene Wärme an einen Sekundärkreislauf abgegeben wird. Da das Wärmerohr ein geschlossenes System darstellt, fallen die genannten Probleme der Kontaktkorrosion und Abdichtung weg. Ein Beispiel für eine derartige Kühlung eines Elektromotors zeigt die Druckschrift
Wichtig bei der Verwendung von Wärmerohren ist deren inniger thermischer Kontakt mit dem zu kühlenden Körper, insbesondere mit dem Wärmeübertragungskörper der Antriebsmaschine. Prinzipiell eignen sich die Wärmerohre zum mechanischen Verpressen, beispielsweise in einer Nut.Important in the use of heat pipes is their intimate thermal contact with the body to be cooled, in particular with the heat transfer body of the drive machine. In principle, the heat pipes are suitable for mechanical pressing, for example in a groove.
So sind aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt, bei denen Wärmerohre zunächst in eine Nut mit ausreichendem Öffnungsquerschnitt eingelegt werden und im Anschluss durch eine in Tiefenrichtung der Nut wirksame Pressbewegung eingepresst werden. Ein derartiges Verfahren zeigt die Druckschrift
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren zum Fügen eines Wärmeübertragungskörpers mit einem Wärmerohr zu schaffen. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Wärmeübertragungskörper, sowie eine Antriebsmaschine mit dem Wärmeübertragungskörper zu schaffen.In contrast, the invention has for its object to provide a simpler method for joining a heat transfer body with a heat pipe. Furthermore, the invention is based on the object to provide a heat transfer body, as well as a prime mover with the heat transfer body.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die zweite Aufgabe durch einen Wärmeübertragungskörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und die dritte Aufgabe durch eine Antriebsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17.The first object is achieved by a method having the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 bis 8, die des Wärmeübertragungskörpers in den Ansprüchen 10 bis 16 und die der Antriebsmaschine in den Patentansprüchen 18 und 19 beschrieben.Advantageous developments of the method are described in the
Ein Verfahren zum Fügen eines Wärmerohres mit einem Wärmeübertragungskörper der für eine Antriebsmaschine geeignet ist, basiert auf einem Schritt „Einpressen eines ersten Abschnitts des Wärmerohres in eine Ausnehmung des Wärmeübertragungskörpers mittels eines Einpresswerkzeugs“. Erfindungsgemäß wird das Einpresswerkzeug beim Einpressen am ersten Abschnitt entlang, insbesondere in Kontakt mit diesem und insbesondere belastet mit einer Einpresskraft, bewegt.A method of joining a heat pipe to a heat transfer body suitable for an engine is based on a step of "injecting a first portion of the heat pipe into a recess of the heat transfer body by means of a press tool". According to the invention, the press-in tool is moved along the first section during pressing in, in particular in contact therewith and in particular under load with a press-in force.
Anders als beim aus dem Stand der Technik bekannten Einpressvorgang, bei dem der erste Abschnitt des Wärmerohres über seine gesamte Länge gleichzeitig eingepresst wird, kann auf diese Weise eine geringere Einpresskraft erzielt werden, um das Wärmerohr sicher mit dem Wärmeübertragungskörper zu fügen. Auf diese Weise ist ein einfacheres Verfahren mit geringerer, benötigter Einpresskraft geschaffen. Unlike the known from the prior art press-in process in which the first portion of the heat pipe is pressed simultaneously over its entire length, in this way a lower press-in force can be achieved to add the heat pipe securely to the heat transfer body. In this way, a simpler process is created with less required pressing force.
Vorzugsweise ist der erste Abschnitt ein Verdampfungsabschnitt des Wärmerohres, in dem die vom Wärmeübertragungskörper aufgenommene Wärme zu einem Phasenübergang flüssig zu dampfförmig eines im Wärmerohr angeordneten Mediums führt.The first section is preferably an evaporation section of the heat pipe, in which the heat absorbed by the heat transfer body leads to a phase transition liquid to vapor of a medium arranged in the heat pipe.
Vorzugsweise erfolgt dem Schritt „Einpressen“ vorausgehend ein Schritt „Einlegen des ersten Abschnitts in die Ausnehmung“.Preferably, the step "pressing in" is preceded by a step "inserting the first section into the recess".
In einer Variante erstreckt sich der erste Abschnitt über eine Gesamtlänge des Wärmerohres.In one variant, the first section extends over an entire length of the heat pipe.
In einer Weiterbildung wird das Einpresswerkzeug beim Einpressen am ersten Abschnitt abrollend oder abwälzend bewegt. Alternativ oder ergänzend dazu kann das Einpresswerkzeug in einer Weiterbildung beim Einpressen am ersten Abschnitt abgleitend bewegt werden.In a further development, the press-in tool is moved by rolling or rolling on being pressed in at the first section. Alternatively or additionally, the press-in tool can be moved in a further development during pressing on the first section slidably.
Prinzipiell ist es möglich, dass der erste Abschnitt durch das Einpressen eine elastische und / oder eine plastische Deformation erfährt. Einen sehr verlässlichen Wärmeübergang stellt man dabei mittels der plastischen Deformation sicher, da die einmal eingenommene Form des Wärmerohres verbleibt und eine dauerhaft definierte Kontaktfläche zwischen Wärmeübertragungskörper und Wärmerohr gegeben ist.In principle, it is possible that the first section undergoes an elastic and / or a plastic deformation by the pressing. A very reliable heat transfer is ensured by means of plastic deformation, since the once taken shape of the heat pipe remains and a permanently defined contact surface between the heat transfer body and heat pipe is given.
Neben der prinzipiell maschinell möglichen Durchführung des Einpressens oder der maschinellen Bewegung des Einpresswerkzeuges ist aufgrund der erfindungsgemäßen Führung des Einpresswerkzeuges entlang dem ersten Abschnitt und der damit verbundenen, vergleichsweise geringen Einpresskraft auch eine manuelle Bewegung oder Betätigung des Einpresswerkzeuges möglich. Auf diese Weise ist das Verfahren zum Fügen sehr flexibel und sehr kostengünstig gestaltbar.In addition to the principle of machine possible implementation of the pressing or the mechanical movement of the press-in tool, a manual movement or actuation of the press-in tool is possible due to the inventive leadership of the press-fit along the first section and the associated, relatively low insertion force. In this way, the method of joining is very flexible and can be designed very inexpensively.
In einer Weiterbildung ist das Einpresswerkzeug ein Roll- oder Wälzwerkzeug mit Handgriff zur manuellen Handhabung / Betätigung.In a development, the press-in tool is a rolling or rolling tool with a handle for manual handling / actuation.
In einer Weiterbildung taucht ein Rollkörper oder Wälzkörper des Einpresswerkzeugs in die Ausnehmung abschnittsweise ein, wodurch insbesondere seine seitliche Führung gegeben ist.In a further development, a rolling body or rolling elements of the press-in tool dives into the recess in sections, whereby in particular its lateral guidance is given.
In einer Weiterbildung wird das Einpresswerkzeug beim Einpressen in einem konstanten Abstand zu einem Grund der Ausnehmung und / oder zu dem ersten Abschnitt bewegt. Auf diese Weise erfolgt ein gleichmäßiges Einpressen und Deformieren des Wärmerohres und die Herstellung einer gleichmäßigen Wärmeübergangsfläche zwischen dem Wärmerohr und dem Wärmeübertragungskörper.In a further development, the press-in tool is moved during pressing in a constant distance to a bottom of the recess and / or to the first portion. In this way, a uniform pressing and deformation of the heat pipe and the production of a uniform heat transfer surface between the heat pipe and the heat transfer body.
Um eine Güte des Fügens prozesssicher zu gewährleisten, wird in einer Weiterbildung das Einpresswerkzeug beim Einpressen geführt bewegt. Die Führung erfolgt dabei insbesondere über Anschläge am Wärmeübertragungskörper.In order to ensure a quality of the joining process reliable, the press-in tool is moved when pressed in a development. The guide takes place in particular via stops on the heat transfer body.
Um eine seitliche Führung sicher zu stellen, wird das Einpresswerkzeug in einer Weiterbildung beim Einpressen an wenigstens einem Rand der Ausnehmung oder des Wärmeübertragungskörpers seitlich geführt bewegt.In order to ensure a lateral guidance, the press-in tool is moved laterally guided in a further development during pressing on at least one edge of the recess or the heat transfer body.
Um eine Einpresstiefe und alternativ oder ergänzend die Deformation des Wärmerohres zu begrenzen, wird in einer Weiterbildung des Verfahrens das Einpresswerkzeug beim Einpressen an wenigstens einem Rand der Ausnehmung oder des Wärmeübertragungskörpers abgestützt.In order to limit an offset and, alternatively or in addition, the deformation of the heat pipe, in a further development of the method, the press-in tool is supported on at least one edge of the recess or of the heat transfer body during press-fitting.
Um die Einpresskraft mit bestimmungemäßem Wert entlang dem ersten Abschnitt aufzuprägen und so eine Mindesteinpresstiefe und / oder eine Mindestdeformation sicherzustellen, wird das Einpresswerkzeug in einer Weiterbildung beim Einpressen, insbesondere über einen vorrichtungstechnischen Niederhalter, niedergehalten.In order to impress the press-in force with bestimmungsemäßem value along the first section and thus to ensure a Mindesteinpresstiefe and / or a minimum deformation, the press-in tool in a further training during pressing, in particular via a device-down device, held down.
Das Einpresswerkzeug wird vorzugsweise in einer Längsrichtung der Ausnehmung oder des ersten Abschnitts bewegt. Ergänzend kann das Einpresswerkzeug aber auch quer zur Längsrichtung, im Sinne einer Breitenrichtung des ersten Abschnitts, bewegt werden.The press tool is preferably moved in a longitudinal direction of the recess or the first portion. In addition, however, the press-in tool can also be moved transversely to the longitudinal direction, in the sense of a width direction of the first section.
In einer Variante des Verfahrens weist dieses einen Schritt Einpressen eines zweiten Abschnitts des Wärmerohres, insbesondere eines Kondensationsabschnitts des Wärmerohres, in eine Ausnehmung eines Kühlkörpers mittels eines Einpresswerkzeugs auf. Dabei kann das Einpressen des zweiten Abschnitts, wie bereits beim ersten Abschnitt, entlang und am zweiten Abschnitt erfolgen.In one variant of the method, this has a step of pressing in a second section of the heat pipe, in particular a condensation section of the heat pipe, into a recess of a heat sink by means of a press-fit tool. In this case, the pressing of the second portion, as already done in the first section, along and on the second section.
Auf diese Weise kann auch mit dem Kühlkörper mit einer geringen Einpresskraft, insbesondere manuell, ein inniger Kontakt des Wärmerohres hergestellt werden.In this way, with the heat sink with a low insertion force, in particular manually, an intimate contact of the heat pipe can be made.
Sollte ein Kühlkörper, mit dem ein zweiter Abschnitt des Wärmerohres gefügt werden soll, eine räumlich abweichende Orientierung vom Wärmeübertragungskörper haben, so weist das Verfahren in einer Weiterbildung zusätzlich einen Schritt Abwinkeln des zweiten Abschnitts des Wärmerohres gegen den ersten Abschnitt auf. Auf diese Weise kann das Wärmerohr an die Geometrie der Antriebsmaschine, insbesondere an deren Gehäuse, insbesondere an die Geometrie des Wärmeübertragungskörpers und des Kühlkörpers, angepasst werden.If a heat sink, with which a second section of the heat pipe is to be joined, a spatially divergent orientation Heat transfer body, the method has in a further development in addition to a step bending the second portion of the heat pipe against the first section. In this way, the heat pipe can be adapted to the geometry of the drive machine, in particular to the housing, in particular to the geometry of the heat transfer body and the heat sink.
Sollte für den zweiten Abschnitt des Wärmerohres nicht der Schritt des Einpressens entlang dem zweiten Abschnitt erfolgen, so kann in einer Variante ein Verpressen des zweiten Abschnittes des Wärmerohres mit oder mittels dem Kühlkörper der Antriebsmaschine erfolgen. Unter Verpressen ist dabei zu verstehen, dass die Pressbewegung nicht entlang einer Längserstreckung des zweiten Abschnitts, sondern quer dazu, insbesondere normal dazu erfolgt.If the step of pressing in along the second section does not take place for the second section of the heat pipe, then, in one variant, the second section of the heat pipe can be pressed with or by means of the heat sink of the drive machine. Under pressing is to be understood that the pressing movement is not along a longitudinal extent of the second section, but transverse thereto, in particular normal thereto.
Letztgenannter Schritt des Verpressens erfolgt besonders einfach, wenn er mittels dem Kühlkörper der Antriebsmaschine erfolgt. Beispielsweise kann dies erfolgen, indem das Verpressen mittels einer Befestigung des Kühlkörpers an einem Gehäuseabschnitt der Antriebsmaschine erfolgt, so dass der zweite Abschnitt zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem Kühlkörper geklemmt wird.The last-mentioned step of pressing takes place particularly simply when it takes place by means of the heat sink of the drive machine. For example, this can be done by the pressing takes place by means of a fastening of the heat sink to a housing portion of the drive machine, so that the second portion between the housing portion and the heat sink is clamped.
Der Kühlkörper ist vorzugsweise ein von einem Kühlmedium, insbesondere Wasser, durchströmter oder durchströmbarer Körper, insbesondere eine Kühlplatte. Hierzu weist die Kühlplatte wenigstens einen Kühlmittelkanal auf, der beispielsweise meanderförmig die Kühlplatte durchsetzt.The heat sink is preferably a body through which a cooling medium, in particular water, flows through or can flow, in particular a cooling plate. For this purpose, the cooling plate has at least one coolant channel which, for example, passes through the cooling plate in a meandering manner.
Ein Wärmeübertragungskörper, der insbesondere zum Kühlen einer Antriebsmaschine, beispielsweise einer Elektromaschine geeignet oder vorgesehen ist, erstreckt sich mantelförmig, insbesondere zylindermantelförmig. Vorzugsweise weist er eine längliche Erstreckung auf. Er ist insbesondere zur Aufnahme eines Rotors eines Elektromotors geeignet. Vorzugsweise ist der Wärmeübertragungskörper als Gehäuse oder zumindest als Gehäuseteil für die Antriebsmaschine geeignet. Am Wärmeübertragungskörper erstreckt sich wenigstens eine Lamelle oder Rippe, vorzugsweise eine Vielzahl davon. Erfindungsgemäß weist die Lamelle oder Rippe eine sich erstreckende Ausnehmung auf, in die zumindest ein erster Abschnitt eines Wärmerohres in einer Richtung quer zu seiner Längserstreckung einpressbar ist.A heat transfer body, which is suitable or provided in particular for cooling a drive machine, for example an electric machine, extends in the form of a jacket, in particular a cylinder jacket. Preferably, it has an elongated extension. It is particularly suitable for receiving a rotor of an electric motor. Preferably, the heat transfer body is suitable as a housing or at least as a housing part for the drive machine. At the heat transfer body extends at least one lamella or rib, preferably a plurality thereof. According to the invention, the lamella or rib has an extending recess into which at least a first portion of a heat pipe can be pressed in a direction transverse to its longitudinal extension.
Vorzugsweise ist die Ausnehmung nutartig ausgestaltet. Insbesondere erstreckt sie sich an oder entlang einem Scheitel oder Kamm der Lamelle oder Rippe.Preferably, the recess is designed like a groove. In particular, it extends at or along a vertex or crest of the fin or rib.
Vorzugsweise ist die Ausnehmung derart ausgestaltet, dass der erste Abschnitt elastisch und / oder plastisch deformierbar einpressbar ist.Preferably, the recess is configured such that the first portion is elastically and / or plastically deformable einpressbar.
Vorzugsweise ist die Ausnehmung derart ausgestaltet, dass der erste Abschnitt einpressbar ist, indem beim Einpressen eine Einpresskraft, insbesondere von einem Einpresswerkzeug aufprägbar, entlang dem ersten Abschnitt bewegbar ist.Preferably, the recess is configured such that the first section can be pressed in, by pressing in a press-in force, in particular by a press-in tool aufprägbar, along the first section is movable.
In einer Weiterbildung weist die Ausnehmung in der Einpressrichtung, die einer Richtung quer zur Längserstreckung des ersten Abschnitts des Wärmerohres entspricht, einen Hinterschnitt auf. Über diesen ist das Wärmerohr oder der Wärmerohrabschnitt in der Ausnehmung rückhaltbar.In a development, the recess has an undercut in the press-in direction, which corresponds to a direction transverse to the longitudinal extension of the first section of the heat pipe. About this, the heat pipe or the heat pipe section is retained in the recess.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist der Wärmeübertragungskörper mehrere derartiger Lamellen oder Rippen mit der jeweiligen Ausnehmung auf, wobei die Lamellen oder Rippen umfänglich am Wärmeübertragungskörper, insbesondere außenumfänglich, insbesondere gleichverteilt angeordnet sind. In dieser Weiterbildung ist die Ausnehmung derart ausgestaltet, dass sich diesseits des Hinterschnitts eine Öffnung der Ausnehmung erstreckt über die das Wärmerohr oder zumindest deren erster Abschnitt in die Ausnehmung einlegbar ist. Jenseits des Hinterschnitts erstreckt sich ein bezogen auf die Öffnung lateral erweiterter Grund der Ausnehmung. In diesen ist das Wärmerohr oder der Wärmerohrabschnitt elastisch und / oder plastisch einpressbar.In a preferred embodiment, the heat transfer body has a plurality of such fins or ribs with the respective recess, wherein the fins or ribs are arranged circumferentially on the heat transfer body, in particular externally circumferentially, in particular evenly distributed. In this development, the recess is designed such that this side of the undercut extends an opening of the recess over which the heat pipe or at least the first portion is inserted into the recess. Beyond the undercut, a base of the recess which extends laterally with respect to the opening extends. In these, the heat pipe or the heat pipe section is elastically and / or plastically einpressbar.
In einer Weiterbildung des Wärmeübertragungskörpers weist die jeweilige Ausnehmung in zumindest einer Endstirnfläche der Lamelle oder Rippe eine Mündung auf. Auf diese Weise ist der Wärmeübertragungskörper vorbereitet, dass aus der Mündung ein zweiter Abschnitt des Wärmerohres herauskragen kann. Dies ist beispielsweise sinnvoll, wenn der zweite Abschnitt ohne scharfes Abwinkeln aus der Ausnehmung heraus geführt sein soll oder wenn der zweite Abschnitt gegen den ersten Abschnitt abgewinkelt sein soll.In a development of the heat transfer body, the respective recess has an opening in at least one end face of the lamella or rib. In this way, the heat transfer body is prepared that can emerge from the mouth, a second portion of the heat pipe. This is useful, for example, if the second section is to be guided out of the recess without sharp angling or if the second section is intended to be angled against the first section.
In einer Weiterbildung des Wärmeübertragungskörpers ist in die Ausnehmung ein erster Abschnitt des Wärmerohres mittels einem Verfahren gemäß der vorangegangenen Beschreibung eingepresst.In a development of the heat transfer body, a first section of the heat pipe is pressed into the recess by means of a method according to the preceding description.
In einer Weiterbildung des Wärmeübertragungskörpers ist der erste Abschnitt abrollend oder abwälzend und / oder abgleitend eingepresst ist.In a further development of the heat transfer body, the first section is pressed off or rolled off and / or slidably.
In einer Weiterbildung des Wärmeübertragungskörpers ist die Ausnehmung eine Nut, deren minimale Breite gleich groß oder größer ist als ein Querschnittsdurchmesser eines ungepressten Abschnitts des Wärmerohres. In a further development of the heat transfer body, the recess is a groove whose minimum width is equal to or greater than a cross-sectional diameter of a non-pressed portion of the heat pipe.
In einer Weiterbildung des Wärmeübertragungskörpers ist der eingepresste erste Abschnitt mit dem Grund in flächigem Kontakt.In a further development of the heat transfer body, the pressed-in first section is in surface contact with the ground.
Eine Antriebsmaschine, insbesondere eine Elektromaschine zum Antrieb einer Hydropumpe einer Antriebseinheit, hat einen Wärmeübertragungskörper, der eine Ausnehmung aufweist, in die ein erster Abschnitt eines Wärmerohres oder einer Heatpipe eingepresst ist. Der erste Abschnitt ist dabei in die Ausnehmung mittels einer entlang dem ersten Abschnitt bewegten Einpresskraft, insbesondere mittels eines entlang dem ersten Abschnitt bewegten Einpresswerkzeugs eingepresst. In anderen Worten ist der erste Abschnitt in die Ausnehmung gemäß dem vorangegangen beschriebenen Verfahren eingepresst. Auf diese Weise ist die Antriebsmaschine bei gleichzeitig hoher Wärmeübertragung vom Wärmeübertragungskörper an das Wärmerohr mit geringen Kosten gefertigt, wodurch es sich um eine kostengünstige Antriebsmaschine handelt.An engine, in particular an electric machine for driving a hydraulic pump of a drive unit, has a heat transfer body, which has a recess into which a first section of a heat pipe or a heat pipe is pressed. The first section is thereby pressed into the recess by means of a pressing force moved along the first section, in particular by means of a pressing tool moved along the first section. In other words, the first portion is pressed into the recess according to the method described above. In this way, the prime mover is made with high heat transfer from the heat transfer body to the heat pipe at low cost, which is a cost-effective drive machine.
In einer Weiterbildung ist der erste Abschnitt abrollend oder abwälzend eingepresst, insbesondere indem ein Einpresswerkzeug am ersten Abschnitt abgerollt oder abgewälzt wurde. Alternativ oder ergänzend ist der erste Abschnitt abgleitend abgepresst, in dem das Einpresswerkzeug am ersten Abschnitt abgeglitten wurde.In a further development, the first section is pressed in rolling or rolling, in particular by unrolling or rolling off a press-fit tool on the first section. Alternatively or additionally, the first section is pressed off sliding, in which the press tool was slipped on the first section.
Je nach Art des Einpressens (rollend, abwälzend, abgleitend) kann der erste Abschnitt Abroll-, Abwälz- und / oder Abgleitspuren aufweisen.Depending on the type of pressing (rolling, rolling, sliding), the first section may have rolling, rolling and / or Abgleitspuren.
In einer Weiterbildung ist der Wärmeübertragungskörper von einem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt der Antriebsmaschine gebildet. Alternativ kann der Wärmeübertragungskörper an einem Gehäuse der Antriebsmaschine angeordnet sein. Vorzugsweise hat der Wärmeübertragungskörper eine mantelförmige Grundform oder er ist als Wärmeübertragungsmantel, insbesondere als zylinderförmiges Gehäuseteil der Antriebsmaschine ausgebildet. Vorzugsweise ist der Wärmeübertragungskörper, insbesondere das Gehäuse, im Stranggussverfahren gefertigt.In a development, the heat transfer body is formed by a housing or housing portion of the drive machine. Alternatively, the heat transfer body may be arranged on a housing of the drive machine. Preferably, the heat transfer body has a shell-shaped basic shape or it is designed as a heat transfer jacket, in particular as a cylindrical housing part of the drive machine. Preferably, the heat transfer body, in particular the housing, is manufactured by continuous casting.
In einer Weiterbildung ist die Wärmeübertragung an das Wärmerohr besonders effektiv, wenn der Wärmeübertragungskörper eine Lamelle oder Rippe aufweist, an der die Ausnehmung angeordnet ist.In a development, the heat transfer to the heat pipe is particularly effective if the heat transfer body has a lamella or rib on which the recess is arranged.
Vorzugsweise erstreckt sich der Ausnehmung entlang der Lamelle oder Rippe, insbesondere entlang einem Scheitel oder eines Kammes der Lamelle oder Rippe. Auf diese Weise ist eine große Kontaktfläche für die Wärmeübertragung von der Lamelle oder Rippe an das Wärmerohr ermöglicht.Preferably, the recess extends along the lamella or rib, in particular along a vertex or a comb of the lamella or rib. In this way, a large contact surface for the heat transfer from the fin or rib is made possible to the heat pipe.
Alternativ kann sich die Ausnehmung quer zu der Lamelle oder Rippe, insbesondere quer zum Scheitel erstrecken. Im letztgenannten Fall, insbesondere bei Vorhandensein mehrerer Lamellen oder Rippen, erstreckt sich die Ausnehmung quer zu den Lamellen oder Rippenscheiteln unterbrochen. Im erstgenannten Fall erstreckt sich die Ausnehmung vorzugsweise stetig an der Lamelle oder Rippe.Alternatively, the recess may extend transversely to the lamella or rib, in particular transversely to the vertex. In the latter case, in particular in the presence of a plurality of fins or ribs, the recess extends transversely to the lamellae or fin crests interrupted. In the former case, the recess preferably extends continuously on the lamella or rib.
In einer Weiterbildung ist die Ausnehmung eine Nut, deren minimale Breite gleich groß oder größer ist als ein Querschnitt eines freien, insbesondere ungepressten, ersten Abschnitts des Wärmerohres.In a development, the recess is a groove whose minimum width is equal to or greater than a cross section of a free, in particular unpressed, first portion of the heat pipe.
Vorzugsweise ist der Wärmeübertragungskörper, inklusive der Ausnehmung oder der Ausnehmungen, im Stranggussverfahren gefertigt.Preferably, the heat transfer body, including the recess or the recesses, manufactured in the continuous casting process.
Um den ersten Abschnitt zum einen sicher in die Ausnehmung einpressen zu können und ihn zuvor prozesssicher einlegen zu können, hat die Ausnehmung in einer Weiterbildung quer zu ihrer Längserstreckung einen Querschnitt in Form eines „Schlüssellochs“. Die Ausnehmung hat in anderen Worten einen lateral erweiterten Grund, in dem der erste Abschnitt eingepresst ist, und eine lateral verjüngte Öffnung, über die das Wärmerohr zum Fügen einlegbar ist.In order to be able to press the first section securely into the recess and to insert it in a process-reliable manner, the recess has, in a development transverse to its longitudinal extent, a cross-section in the form of a "keyhole". In other words, the recess has a laterally enlarged base, in which the first section is pressed in, and a laterally tapered opening, via which the heat pipe can be inserted for joining.
Vorzugsweise ist ein Wandmaterial des Wärmerohres Kupfer. Da dieses kaum elastische Verformbarkeit zulässt, ist besonders in diesem Fall die Öffnung ausreichend groß, insbesondere größer als der Durchmesser des Wärmerohres dimensioniert, so dass das Wärmerohr ohne Deformierung eingelegt werden kann.Preferably, a wall material of the heat pipe is copper. Since this hardly allows elastic deformability, especially in this case, the opening is sufficiently large, in particular larger than the diameter of the heat pipe dimensioned so that the heat pipe can be inserted without deformation.
Vorzugsweise weist die Öffnung parallele Flanken auf.Preferably, the opening has parallel flanks.
Alternativ ist es möglich, dass die Öffnung in Einpressrichtung konvergierende Flanken aufweist, so dass das Wärmerohr in Einlegerichtung, hin zum lateral erweiterten Grund, zentriert einlegbar ist.Alternatively, it is possible for the opening to have converging flanks in the press-in direction, so that the heat pipe can be inserted centered in the direction of insertion towards the laterally enlarged base.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Wärmerohr zumindest mit dem Grund in zumindest abschnittsweise flächigem Kontakt. Dann ist der Wärmeübergang vom Wärmeübertragungskörper an das Wärmerohr besonders gut. Um die Wärmeübertragung weiter zu verbessern ist zumindest in einem Bereich des Kontaktes zwischen dem Wärmerohr und dem Grund ein Wärmeleitmedium, insbesondere eine Wärmeleitpaste angeordnet.In a preferred development, the heat pipe is at least in contact with the ground at least in sections. Then the heat transfer from the heat transfer body to the heat pipe is particularly good. In order to further improve the heat transfer, a heat-conducting medium, in particular a thermal compound, is arranged at least in a region of the contact between the heat pipe and the ground.
In einer Weiterbildung hat das Wärmerohr einen zweiten Abschnitt, insbesondere einen Kondensationsabschnitt, der mit einem Kühlkörper der Antriebsmaschine in Kontakt ist.In a development, the heat pipe has a second section, in particular a condensation section, which is in contact with a heat sink of the drive machine.
So kann am ersten Abschnitt die Wärme vom Wärmeübertragungskörper zur Verdampfung des Mediums des Wärmerohres genutzt werden, welches im Anschluss in den zweiten Abschnitt dampfförmig strömt und dort, aufgrund des Kontaktes mit dem Kühlkörper, kondensiert. Thus, the heat from the heat transfer body for the evaporation of the medium of the heat pipe can be used on the first section, which subsequently flows in the second section in vapor form and condenses there due to the contact with the heat sink.
In einer Weiterbildung ist das Wärmerohr mit seinen beiden Abschnitten an das Gehäuse der Antriebsmaschine angeformt, indem der zweite gegen den ersten Abschnitt abgewinkelt ist und sich parallel zu einem Gehäuseabschnitt der Antriebsmaschine erstreckt, an dem der Kühlkörper befestigt ist. Dieser Gehäuseabschnitt kann beispielsweise ein stirnseitiger Flansch oder Deckel des Gehäuses der Antriebsmaschine sein. An diesem Flansch oder Deckel ist dann der Kühlkörper befestigt.In a further development, the heat pipe is integrally formed with its two sections to the housing of the drive machine by the second is angled against the first portion and extends parallel to a housing portion of the prime mover to which the heat sink is attached. This housing section may be, for example, a frontal flange or cover of the housing of the drive machine. At this flange or cover then the heat sink is attached.
Um dem zweiten Abschnitt an der Antriebsmaschine einen sicheren Halt zu gewährleisten, ist in einer Weiterbildung der zweite Abschnitt zwischen dem Gehäuseabschnitt und dem Kühlkörper verpresst, insbesondere elastisch und / oder plastisch deformiert verpresst. Vorzugsweise ist der zweite Abschnitt dabei in einer Nut des Gehäuseabschnitts oder des Kühlkörpers oder in Nuten beider zumindest abschnittsweise aufgenommen.In order to ensure a secure hold for the second section on the drive machine, in a development the second section is pressed between the housing section and the heat sink, in particular elastically and / or plastically deformed compressed. In this case, the second section is preferably received in a groove of the housing section or of the heat sink or in grooves of both at least in sections.
Eine bevorzugte Ausführungsform weist als Wärmeübertragungskörper ein insbesondere mantelförmiges Gehäuseteil mit mehreren Lamellen oder Rippen auf, die einstückig mit dem Gehäuse gebildet sind oder die an dem Gehäuse angeordnet sind. Dabei sind zumindest einige der Lamellen oder Rippen, genauer gesagt deren Ausnehmungen, mit jeweils einem ersten Abschnitt eines jeweiligen Wärmerohres auf erfindungsgemäße Weise gefügt. Des Weiteren sind die zweiten Abschnitte der Wärmerohre zwischen den Kühlkörper und den Gehäuseabschnitt gepresst.A preferred embodiment has, as a heat transfer body on a particular jacket-shaped housing part with a plurality of fins or ribs, which are integrally formed with the housing or which are arranged on the housing. In this case, at least some of the fins or ribs, more precisely their recesses, are each joined to a first section of a respective heat pipe in the manner according to the invention. Furthermore, the second sections of the heat pipes are pressed between the heat sink and the housing section.
Vorzugsweise erstrecken sich die Wärmerohre, insbesondere die zweiten Abschnitte, sternenförmig auf einen Mittelpunkt oder einen mittigen Bereich des Gehäuseabschnitts und /oder des Kühlkörpers zu.The heat pipes, in particular the second sections, preferably extend in a star shape toward a center or a central region of the housing section and / or the heat sink.
Mehre Ausführungsbeispiele für ein erfindungsgemäßes Verfahren, ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragungskörpers und ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsmaschine sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.Several embodiments of an inventive method, an embodiment of a heat transfer body according to the invention and an embodiment of a drive machine according to the invention are shown in the drawings. With reference to the figures of these drawings, the invention will now be explained in more detail.
Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsmaschine in einer perspektivischen Ansicht, -
2 einen erfindungsgemäßen Wärmeübertragungskörper der Antriebsmaschine gemäß2 , -
3 die Antriebsmaschine gemäß1 und 2 , ohne Wärmerohre, in einer perspektivischen Ansicht, -
4 einen Schritt Einlegen des Wärmerohres eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
5 einen Schritt Einpressen des Wärmerohres gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens, -
6 einen Schritt Einpressen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens, -
7 die Antriebsmaschine gemäß1 bis3 mit einer Kühlplatte und mit eingepressten, sowie mit der Kühlplatte verpressten Wärmerohren, in einer Seitenansicht, -
8 einen Gehäusedeckel mit eingelegtem Wärmerohr in unverpresstem Zustand der Antriebsmaschine gemäß1 , -
9 den Gehäusedeckel mit eingelegtem und verpresstem Wärmerohr der Antriebsmaschine gemäß7 , -
10 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
11 einen Schritt Einpressen des Wärmerohres gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
12 einen Schritt Einpressen des Wärmerohres gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 An embodiment of a drive machine according to the invention in a perspective view, -
2 a heat transfer body of the drive machine according to theinvention 2 . -
3 the prime mover according to1 and2 , without heat pipes, in a perspective view, -
4 a step inserting the heat pipe of a first embodiment of a method according to the invention, -
5 a step of pressing in the heat pipe according to the first embodiment of the method, -
6 a step of pressing in accordance with a second embodiment of the method, -
7 the prime mover according to1 to3 with a cooling plate and pressed-in, and with the cooling plate pressed heat pipes, in a side view, -
8th a housing cover with inserted heat pipe in the unpressed state of the prime mover according to1 . -
9 the housing cover with pickled and pressed heat pipe of the drive machine according to7 . -
10 an embodiment of a method according to the invention, -
11 a step of pressing the heat pipe according to a second embodiment of a method according to the invention, and -
12 a step of pressing the heat pipe according to a third embodiment of a method according to the invention.
Im Betrieb der Elektromaschine
Die Ausnehmungen
Die Endstirnflächen
Der Gehäusedeckel
Des Weiteren weist der Wärmeübertragungskörper
Der erfindungsgemäße Wärmeübertragungskörper
Bei Einpressvorgängen gemäß dem Stand der Technik, bei dem der komplette erste Abschnitt
Gut zu erkennen ist in
Darauf hinzuweisen ist, dass zur Anwendung des Einpresswerkzeuges
Demgemäß ist die Rippe
Um den Bediener des manuellen Einpresswerkzeugs
Die Anmelderin behält sich vor, ein Patentbegehren auf eine Antriebseinheit mit der erfindungsgemäßen Antriebmaschine und einer an ihr befestigten Hydromaschine zu richten.The Applicant reserves the right to make a patent claim on a drive unit with the drive machine according to the invention and a hydraulic machine attached to it.
Die Kühlplatte
Die Kühlplatte
In einem ersten Schritt 72 erfolgt ein Fertigen des Wärmeübertragungskörpers mittels Stranggussverfahren. Vorzugsweise erfolgt dieser Schritt unter Verwendung von Aluminium wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit des Materials. Damit wird zumindest die Grundform des Wärmeübertragungskörpers
In einem anderen Schritt
In einem weiteren Schritt 76 erfolgt die Fertigung des Gehäusedeckels
In einem weiteren Schritt 78 erfolgt das Einlegen der ersten Abschnitte
Es folgt im Schritt
Alternativ kann die Öffnung
Die Ausnehmung
In einem Schritt
Die Kühlplatte
Die Verwendung von Wärmerohren als Wärmeübertragungsmittel zwischen dem Wärmeübertragungskörper
Die
Ohne Zweifel stellt das Ausführungsbeispiel gemäß den
In einer Variante dazu wird dem Bediener das Aufbringen der Niederhalte- oder Einpresskraft
Abweichend vom dargestellten können die manuellen Einpresswerkzeuge
Offenbart ist ein Verfahren zum Fügen eines für eine Antriebsmaschine geeigneten Wärmeübertragungskörpers mit wenigstens einem Wärmerohr, wobei das Wärmerohr oder ein Abschnitt davon in eine Ausnehmung des Wärmeübertragungskörpers mit einem entlang dem Wärmerohr bewegten Einpresswerkzeug eingepresst wird.Disclosed is a method for joining a suitable for a prime mover heat transfer body with at least one heat pipe, wherein the heat pipe or a portion thereof is pressed into a recess of the heat transfer body with a moving along the heat pipe press tool.
Offenbart ist zudem ein Wärmeübertragungskörper für eine Antriebsmaschine, insbesondere für eine Elektromaschine, der wenigstens eine Ausnehmung hat, in die ein Wärmerohr derart einpressbar ist.Also disclosed is a heat transfer body for a drive machine, in particular for an electric machine, which has at least one recess into which a heat pipe can be pressed in.
Des Weiteren ist offenbart eine Antriebmaschine, insbesondere eine Elektromaschine, mit einem derartigen Wärmeübertragungskörper und wenigstens einem Wärmerohr, das gemäß dem Verfahren eingepresst ist.Furthermore, disclosed is a drive machine, in particular an electric machine, with such a heat transfer body and at least one heat pipe, which is pressed in accordance with the method.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Antriebsmaschineprime mover
- 22
- Längsachselongitudinal axis
- 44
- Gehäusecasing
- 66
- WärmeübertragungskörperHeat transfer body
- 8, 108, 10
- Gehäusedeckelhousing cover
- 12; 11212; 112
- Ripperib
- 1414
- Ausnehmungrecess
- 1616
- Wärmerohrheat pipe
- 18 18
- erster Abschnittfirst section
- 20, 2220, 22
- Endstirnflächeend face
- 2424
- zweiter Abschnittsecond part
- 2626
- Aufnahmenutreceiving groove
- 2828
- Spannnutclamping groove
- 3030
- Befestigungsschraubefixing screw
- 3232
- Gewindebohrungthreaded hole
- 3434
- Öffnungopening
- 3636
- Flankeflank
- 3838
- Grundreason
- 4040
- Kanteedge
- 4242
- Fußabschnittfoot section
- 44; 144; 244; 34444; 144; 244; 344
- Einpresswerkzeugpress tool
- 4646
- GriffHandle
- 4848
- Wälzkörperrolling elements
- 50; 25050; 250
- Anschlagattack
- 152; 252152; 252
- NiederhalterahmenHold down frame
- 6666
- Kühlkörperheatsink
- 6868
- Hydromaschinehydromachine
- 7070
- KühlmittelkanalCoolant channel
- 72 bis 7872 to 78
- Verfahrensschrittstep
- 8080
- Verfahrensschritt EinpressenProcess step Press-fitting
- 8282
- Verfahrensschritt VerpressenProcess step crimping
- 154154
- Drehachseaxis of rotation
- 156156
- Verbindungsbalkenconnecting beams
- 158158
- Schenkelleg
- 160160
- Nutgroove
- 162162
- Endabschnittend
- 164164
- Kammfläche comb surface
- FF
- Kraftforce
- Fe F e
- EinpresskraftInsertion force
- Fv F v
- Vortriebskraftpropulsive force
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013019728 [0005]DE 102013019728 [0005]
- DE 615382 A1 [0006]DE 615382 A1 [0006]
- US 20110203773 A1 [0008]US 20110203773 A1 [0008]
Claims (20)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102017206850.7A DE102017206850A1 (en) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | A method of joining a heat transfer body to a heat pipe, heat transfer body, and engine to the heat transfer body |
CN201810366053.3A CN108731524B (en) | 2017-04-24 | 2018-04-23 | Method for joining heat transfer body to heat pipe, heat transfer body, and drive machine having heat transfer body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102017206850.7A DE102017206850A1 (en) | 2017-04-24 | 2017-04-24 | A method of joining a heat transfer body to a heat pipe, heat transfer body, and engine to the heat transfer body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102017206850A1 true DE102017206850A1 (en) | 2018-10-25 |
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ID=63714299
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CN108731524A (en) | 2018-11-02 |
CN108731524B (en) | 2023-02-21 |
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