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Die Erfindung betrifft eine elektrische Anordnung, mit mindestens drei elektrischen Elementen und einer einen ersten Fluidanschluss und einen zweiten Fluidanschluss aufweisenden Kühleinrichtung zur Kühlung der elektrischen Elemente mittels eines Kühlmittels, wobei ein erstes der elektrischen Elemente an einem ersten Kühlelement der Kühleinrichtung, ein zweites der elektrischen Elemente an einem zweiten Kühlelement der Kühleinrichtung und ein drittes der elektrischen Elemente an einem dritten Kühlelement der Kühleinrichtung angeordnet ist, wobei die Kühlelement strömungstechnisch hintereinander zwischen dem ersten Fluidanschluss und dem zweiten Fluidanschluss zur seriellen Durchströmung eines von den Kühlelementen ausgebildeten Kühlmittelkanals mit dem Kühlmittel angeordnet sind, der von Wänden der Kühlelemente wenigstens bereichsweise begrenzt ist.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
US 9,042,100 B2 bekannt. Diese beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen von wärmeerzeugenden Komponenten. Hierbei können mehrere Komponenten an einer Halterung montiert sein und mittels einer Kühlmittelströmung gekühlt werden. Die Halterung kann einen einzelnen Fluideinlass und einen einzelnen Fluidauslass aufweisen und dennoch dem Kühlen mehrerer Komponenten dienen, insbesondere dem Kühlen von Komponenten, die unterschiedliche Kühlbedarfe aufweisen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Anordnung vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten elektrischen Anordnungen Vorteile aufweist, insbesondere einen flexiblen Einsatz ermöglicht und zudem eine bedarfsgerechte Kühlung der elektrischen Elemente realisiert.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer elektrischen Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Wand des ersten Kühlelements und die Wand des dritten Kühlelements zur Erzielung desselben ersten Wärmeübergangskoeffizienten und die Wand des zweiten Kühlelements zur Erzielung eines von dem ersten Wärmeübergangskoeffizienten verschiedenen zweiten Wärmeübergangskoeffizienten ausgebildet sind.
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Die elektrische Anordnung verfügt über die elektrischen Elemente, nämlich zumindest das erste elektrische Element, das zweite elektrische Element und das dritte elektrische Element. Zur Kühlung dieser elektrischen Elemente ist die Kühleinrichtung vorgesehen, welche mehrere Kühlelemente aufweist, wobei jedem der elektrischen Elemente eines dieser Kühlelemente zugeordnet ist. In anderen Worten ist dem ersten elektrischen Element das erste Kühlelement, dem zweiten elektrischen Element das zweite Kühlelement und das dritte elektrische Element dem dritten Kühlelement zugeordnet.
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Um eine effektive Kühlung der elektrischen Elemente zu realisieren, sind die elektrischen Elemente an das jeweilige Kühlelement wärmeübertragend angebunden. Beispielsweise sind die elektrischen Elemente an dem jeweiligen Kühlelement unmittelbar anliegend angeordnet und/oder befestigt. Die elektrischen Elemente können auch integral mit den Kühlelementen ausgebildet sein. In diesem Fall werden die Kühlelemente beispielsweise von den elektrischen Elementen gebildet.
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Zur Kühlung der elektrischen Elemente dient das Kühlmittel, welches der Kühleinrichtung über einen der Fluidanschlüsse zugeführt und über den jeweils anderen der Fluidanschlüsse wieder entnommen wird. Beispielsweise wird das Kühlmittel dem ersten Fluidanschluss zugeführt und an dem zweiten Fluidanschluss entnommen oder umgekehrt. In jedem Fall soll eine serielle Durchströmung der Kühlelemente erzielt werden beziehungsweise eine serielle Durchströmung des von den Kühlelementen ausgebildeten Kühlmittelkanals.
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Das bedeutet, dass der Kühlmittelkanal einerseits an den ersten Fluidanschluss und andererseits an den zweiten Fluidanschluss angeschlossen ist beziehungsweise unmittelbar übergeht. An einem Ende des Kühlmittelkanals liegt insoweit der erste Fluidanschluss und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Kühlmittelkanals der zweite Fluidanschluss vor. Jedes der Kühlelemente bildet nun einen Teil des Kühlmittelkanals aus und weist einen entsprechenden Kühlmittelteilkanal auf. Beispielsweise liegt in dem ersten Kühlelement ein erster Kühlmittelteilkanal, in dem zweiten Kühlelement ein zweiter Kühlmittelteilkanal und in dem dritten Kühlelement ein dritter Kühlmittelteilkanal vor.
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Die Kühlmittelteilkanäle der Kühlelemente sind strömungstechnisch hintereinander beziehungsweise seriell aneinander strömungstechnisch angeschlossen, insbesondere unmittelbar aneinander angeschlossen. Das bedeutet, dass das zweite Kühlelement beziehungsweise der zweite Kühlmittelteilkanal strömungstechnisch zwischen dem ersten Kühlelement und dem dritten Kühlelement beziehungsweise dem ersten Kühlmittelteilkanal und dem dritten Kühlmittelteilkanal vorliegt. Besonders bevorzugt grenzt der zweite Kühlmittelteilkanal einerseits unmittelbar an den ersten Kühlmittelteilkanal und andererseits unmittelbar an dem dritten Kühlmittelteilkanal an.
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Bei einer Durchströmung der Kühleinrichtung mit dem Kühlmittel durchströmt dieses also die Kühlelemente in der folgenden Reihenfolge: Erstes Kühlelement, zweites Kühlelement und drittes Kühlelement oder - umgekehrt - drittes Kühlelement, zweites Kühlelement und erstes Kühlelement. Der Kühlmittelkanal wird von den Wänden der Kühlelemente wenigstens bereichsweise begrenzt. Beispielsweise sind die elektrischen Elemente an den Wänden der Kühlelemente angeordnet oder stehen zumindest wärmeübertragend mit diesen in Verbindung. Insbesondere sind die elektrischen Elemente an der dem Kühlmittelkanal abgewandten Seite der Wand des jeweiligen Kühlelements anliegend angeordnet und/oder befestigt.
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Während des Betriebs der elektrischen Anordnung fällt in den elektrischen Elementen Wärme an, welche mithilfe der Kühleinrichtung beziehungsweise mittels des Kühlmittels abgeführt werden soll. Aufgrund der seriellen Durchströmung der Kühleinrichtung mit dem Kühlmittel steigt die Temperatur des Kühlmittels während der Durchströmung in Strömungsrichtung aufgrund der von den elektrischen Elementen aufgenommenen Wärme an, sodass das elektrische Element, welches dem zuerst durchströmten Kühlelement zugeordnet ist, besser gekühlt wird, als die elektrischen Elemente, welche den strömungstechnisch nachfolgenden Kühlelementen zugeordnet sind.
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Schlussendlich fällt die Kühlungswirkung des Kühlmittels in Strömungsrichtung immer weiter ab, insbesondere falls die Kühlelemente identisch ausgestaltet sind, sodass als Folge die elektrischen Elemente unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Aus diesem Grund kann es vorgesehen sein, die Kühlelemente unterschiedlich auszugestalten, sodass sie unterschiedliche Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Kühlmittel und ihren Wänden aufweisen. Durch entsprechende Wahl der Wärmeübergangskoeffizienten könnte eine gleichmäßige Kühlung der elektrischen Elemente erzielt werden.
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Bei einigen Einsatzgebieten kann jedoch die Durchströmungsrichtung der Kühleinrichtung mit dem Kühlmittel nicht eindeutig festgelegt werden beziehungsweise kann es während eines Betriebs der elektrischen Anordnung zu unterschiedlichen Durchströmungsrichtungen der Kühleinrichtung kommen. In einem solchen Fall wäre die Anpassung der Wärmeübergangskoeffizienten auf den Kühlbedarf der elektrischen Elemente nicht zielführend: Bei Vorliegen einer ersten Durchströmungsrichtung führt eine Anpassung der Kühlwirkung für die elektrischen Komponenten zu einem in Durchströmungsrichtung ansteigenden Wärmeübergangskoeffizienten, wobei diese derart gewählt sind, dass trotz der ansteigenden Temperatur des Kühlmittels eine identische Kühlwirkung auf die elektrischen Elemente ausgewirkt wird.
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Tritt nun jedoch eine von der ersten Durchströmungsrichtung verschiedene zweite Durchströmungsrichtung auf, so wird genau der gegenteilige Effekt erzielt, nämlich das elektrische Element, welches den nunmehr am weitesten stromaufwärts liegenden Kühlelement zugeordnet ist, am stärksten gekühlt, wohingegen die Kühlwirkung auf die weiteren elektrischen Elemente gegenüber der Kühlwirkung auf das erstgenannte elektrische Element stark abfällt, sodass wiederum deutliche Unterschiede in den Temperaturen der elektrischen Elemente auftreten, welche die Lebensdauer der elektrischen Elemente beeinträchtigen können.
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Aus diesem Grund ist es gemäß der Erfindung vorgesehen, zwar die Kühlelemente mit teilweise untereinander verschiedenen Wärmeübergangskoeffizienten auszugestalten, die Wärmeübergangskoeffizienten jedoch symmetrisch zu wählen. Entsprechend weisen das erste Kühlelement und das dritte Kühlelement beziehungsweise ihre Wände denselben Wärmeübergangskoeffizienten auf, welcher als erster Wärmeübergangskoeffizient bezeichnet wird. Das zweite Kühlelement hingegen beziehungsweise seine Wand ist zur Erzielung des zweiten Wärmeübergangskoeffizienten ausgebildet, welcher von dem ersten Wärmeübergangskoeffizient verschieden ist.
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Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass anstelle des Wärmeübergangskoeffizienten auch von dem Wärmeübergangswiderstand gesprochen werden kann, welcher den Kehrwert des Wärmeübergangskoeffizienten darstellt. Die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung sind vor diesem Hintergrund ohne weiteres zwischen dem Wärmeübergangskoeffizient und dem Wärmeübergangswiderstand übertragbar.
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Die symmetrische Auswahl der Wärmeübergangskoeffizienten für die Kühlelemente der Kühleinrichtung hat den Vorteil, dass die Kühleinrichtung unabhängig von einer Durchströmungsrichtung eine effiziente Kühlung der elektrischen Elemente ermöglicht. Wenngleich möglicherweise eine nicht vollständig ideale Kühlung desjenigen elektrischen Elements, welches dem am weitesten stromabwärts liegenden Kühlelement zugeordnet ist, erzielt wird, so ist in jedem Fall eine optimale Kühlwirkung auf das dem in Strömungsrichtung mittig liegenden Kühlelement zugeordneten elektrischen Element umgesetzt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können die elektrischen Elemente für eine niedrigere Temperatur ausgelegt werden, wobei eine theoretisch mögliche Reduktion der Hälfte der Differenz zwischen der Kühlmitteltemperatur am ersten Fluidanschluss und der Kühlmitteltemperatur an dem zweiten Fluidanschluss entspricht. Alternativ kann das elektrische Element bei gleicher Auslegung mehr Wärme abgeben. In jedem Fall kann eine Kostenreduktion der elektrischen Anordnung und/oder eine längere Lebensdauer erzielt werden.
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Die elektrischen Elemente liegen beispielsweise als elektrische Schalter, insbesondere als Halbleiterschalter, beispielsweise als Leistungshalbleiterschalter, vor. Die elektrische Anordnung kann insoweit auch als Schaltungsanordnung oder Leistungsschalteranordnung bezeichnet werden. Beispielsweise bildet die elektrische Anordnung einen Bestandteil einer Leistungselektronik für eine elektrische Maschine. Besonders bevorzugt ist die elektrische Anordnung Bestandteil eines Wechselrichters, insbesondere eines Pulswechselrichters, oder bildet einen solchen aus. In jedem Fall verfügt die elektrische Anordnung über drei elektrische Elemente, welche beispielsweise unterschieden Phasen zugeordnet sind, insbesondere unterschiedlichen Phasen der elektrischen Maschine.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wand des ersten Kühlelements und die Wand des dritten Kühlelements zur Erzielung des ersten Wärmeübergangskoeffizienten bei gleicher Durchströmung ausgebildet sind, und/oder dass der zweite Wärmeübergangskoeffizient bei gleicher Durchströmung von dem ersten Wärmeübergangskoeffizient verschieden ist. Insoweit wird bei der Ausbildung der Kühlelemente vorzugsweise davon ausgegangen, dass in diesen dieselben Strömungsverhältnisse vorliegen. Hierdurch wird eine Auslegung der Kühlelemente, insbesondere einer Geometrie der Kühlelemente, vereinfacht.
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Der Wärmeübergangskoeffizient ist üblicherweise proportional zu der Nusselt-Zahl, welche wiederum als Funktion der Reynolds-Zahl und der Prandtl-Zahl vorliegt, und hängt zusätzlich von der Geometrie ab. Insoweit ist der Wärmeübergangskoeffizient in Abhängigkeit von der Geometrie als Funktion der Reynolds-Zahl und der Prandtl-Zahl zu beschreiben. Unter der gleichen Durchströmung ist nun insbesondere zu verstehen, dass dieselbe Reynolds-Zahl vorliegt.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass strömungstechnisch zwischen dem ersten Kühlelement und dem zweiten Kühlelement wenigstens ein erstes weiteres Kühlelement und zwischen dem zweiten Kühlelement und dem dritten Kühlelement wenigstens ein zweites weiteres Kühlelement angeordnet ist, wobei das wenigstens eine erste weitere Kühlelement und das wenigstens eine zweite weitere Kühlelement den Kühlmittelkanal wenigstens bereichsweise begrenzende Wände aufweisen, wobei die Wand des wenigstens einen ersten weiteren Kühlelements und die Wand des wenigstens einen zweiten weiteren Kühlelements zur Erzielung desselben weiteren Wärmeübergangskoeffizienten ausgebildet sind.
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Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Kühlelementen, also dem ersten Kühlelement, dem zweiten Kühlelement und dem dritten Kühlelement, sind die beiden weiteren Kühlelemente vorgesehen, nämlich das erste weitere Kühlelement und das zweite weitere Kühlelement. Diese weisen denselben weiteren Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Kühlmittel und dem jeweiligen Kühlelement beziehungsweise der jeweiligen Wand auf. Hierzu sind die Kühlelemente beziehungsweise ihre Wände entsprechend ausgestaltet. Wiederum sollen sich die Wärmeübergangskoeffizienten vorzugsweise bei gleicher Durchströmung entsprechen. Vorzugsweise ist der weitere Wärmeübergangskoeffizient von dem ersten Wärmeübergangskoeffizient und/oder dem zweiten Wärmeübergangskoeffizient verschieden, insbesondere wiederum bei gleicher Durchströmung.
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Das erste weitere Kühlelement und das zweite weitere Kühlelement stellen gemeinsam ein Kühlelementpaar dar und weisen hierzu denselben Wärmeübergangskoeffizient auf. Es kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl derartiger Kühlelementpaare vorgesehen sein, anstelle des hier beschriebenen einen Kühlelementpaars also auch mindestens zwei, mindestens drei oder mindestens vier Kühlelementpaare. Diese sind jeweils symmetrisch in der Kühleinrichtung angeordnet, sodass die Kühlelemente eines Kühlelementpaars in Durchströmungsrichtung der Kühleinrichtung auf unterschiedlichen Seiten des zweiten Kühlelements vorliegen und zu diesem denselben Abstand aufweisen. Hierdurch kann die elektrische Anordnung um eine beliebige Anzahl an Kühlelementen und mithin zu kühlenden elektrischen Elementen erweitert werden, wodurch eine äußerst flexible Anwendung realisiert ist.
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Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erstes weiteres elektrisches Element an dem ersten weiteren Kühlelement und ein zweites weiteres elektrisches Element an dem zweiten weiteren Kühlelement angeordnet ist. Die weiteren Kühlelemente dienen insoweit dem Kühlen beziehungsweise Temperieren der weiteren elektrischen Elemente mittels des Kühlmittels. Hinsichtlich der weiteren elektrischen Elemente wird auf die Ausführungen zu den elektrischen Elementen hingewiesen und zu den weiteren Kühlelementen auf die Ausführungen zu den Kühlelementen. Die entsprechenden Ausführungen sind jeweils optional und ergänzend heranziehbar. Die elektrische Anordnung ist also äußerst flexibel um weitere zu kühlende elektrische Elemente erweiterbar.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Wand des ersten Kühlelements und die Wand des dritten Kühlelements auf ihrer dem Kühlmittelkanal zugewandten Seite die gleiche Wärmeübertragungsgeometrie aufweisen, die von einer Wärmeübertragungsgeometrie einer dem Kühlmittelkanal zugewandten Seite der Wand des zweiten Kühlelements verschieden ist. Die Verwendung derselben Wärmeübertragungsgeometrie für das erste Kühlelement und das dritte Kühlelement setzt die Erzielung derselben Wärmeübergangskoeffizienten dieser Kühlelemente um.
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Unter der Wärmeübertragungsgeometrie ist die Ausgestaltung der Wand auf ihrer dem Kühlmittelkanal zugewandten Seite zu verstehen, wobei die Wärmeübertragungsgeometrie beispielsweise Rauigkeiten, Vorsprünge oder dergleichen umfassen kann. Die Wärmeübertragungsgeometrie des ersten Kühlelements und des dritten Kühlelements weicht von der Wärmeübertragungsgeometrie des zweiten Kühlelements ab, sodass insoweit der unterschiedliche Wärmeübergangskoeffizient realisiert ist. Die unterschiedlichen Ausgestaltungen der Wärmeübertragungsgeometrie ermöglichen eine einfache Auslegung und Umsetzung der unterschiedlichen Wärmeübergangskoeffizienten.
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Zusätzlich oder alternativ kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Wand des ersten weiteren Kühlelements und die Wand des zweiten weiteren Kühlelements auf ihrer dem Kühlmittelkanal zugewandten Seite die gleiche Wärmeübertragungsgeometrie aufweisen. Hinsichtlich der Wärmeübertragungsgeometrie wird auf die weiteren Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen, welche für die weiteren Kühlelemente beziehungsweise ihrer jeweiligen Wand herangezogen werden können. Die elektrische Anordnung ist bei einer solchen Ausgestaltung äußerst flexibel anwendbar und beliebig erweiterbar.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Wärmeübertragungsgeometrie wenigstens einen von der jeweiligen Wand ausgehenden, in den Kühlmittelkanal hineinragenden Vorsprung aufweist. Der Vorsprung verbessert die Wärmeübertragung und erhöht insoweit den Wärmeübergangskoeffizient. Der Vorsprung kann als Turbulator dienen, welcher die Turbulenz in dem Kühlmittel erhöht. Zusätzlich oder alternativ dient der Vorsprung zur Vergrößerung der Oberfläche der jeweiligen Wand, sodass eine unmittelbare Verbesserung des Wärmeübergangskoeffizienten erzielt wird. Besonders bevorzugt ist eine Vielzahl von derartigen Vorsprüngen vorgesehen, welche vorzugsweise gleichmäßig über die jeweilige Wand verteilt angeordnet sind. Die Verwendung des wenigstens einen Vorsprungs ermöglicht ein besonders einfaches Einstellen des gewünschten Wärmeübertragungskoeffizienten.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Vorsprung einstückig und/oder materialeinheitlich mit der jeweiligen Wand ausgebildet ist. Durch die einstückige Ausgestaltung des Vorsprungs mit der Wand wird ein besonders hoher Wärmeübergang zwischen dem Vorsprung und der Wand erzielt, was letztendlich zu einem höheren Wärmeübergangskoeffizienten führt. Die materialeinheitliche Ausgestaltung von Vorsprung und Wand kann den Wärmeübergangskoeffizient - in Abhängigkeit von dem verwendeten Material - weiter erhöhen. Besonders bevorzugt bestehen sowohl der Vorsprung als auch die Wand aus einem Material, welches eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder Kupfer oder einer entsprechenden Legierung. Somit wird eine besonders gute und effiziente Kühlung der elektrischen Elemente erzielt.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Vorsprung als Pin-Fin-Rippe, Flügel, Winglet oder Keil ausgebildet ist. Unter einem Pin-Fin ist ein zylindrischer, insbesondere kreiszylindrischer Vorsprung zu verstehen, dessen Längsmittelachse senkrecht auf der Wand steht. Alternativ kann selbstverständlich auch eine angewinkelte Anordnung der Längsmittelachse bezüglich der Wand vorgesehen sein, sodass also die Längsmittelachse mit der Wand einen Winkel einschließt, welcher größer als 0° und kleiner als 90° ist.
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Die Rippe kann als im Wesentlichen rechteckiger Körper vorliegen, welcher an der jeweiligen Wand angeordnet ist. Die Rippe liegt beispielsweise senkrecht zu einer Durchströmungsrichtung vor. Alternativ kann jedoch auch eine angewinkelte Anordnung vorliegen, sodass also die Rippe mit der Durchströmungsrichtung einen Winkel von mehr als 0° und weniger als 90° einschließt. Der Flügel beschreibt eine Struktur, welche der Durchströmungsrichtung derart entgegengerichtet ist, dass sie von dem Kühlmittel unterströmbar ist. Der Flügel liegt hierbei beispielsweise als plane Fläche vor, welche bezüglich der Wand angewinkelt ist und entgegen der Durchströmungsrichtung ausgerichtet ist.
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Der Keil hingegen beschreibt genau die entgegengesetzte Ausgestaltung, also ein planes Element, welches in Strömungsrichtung von der Wand fortgerichtet ist, sodass die Kühlmittelströmung von dieser fortgelenkt wird. Das Winglet liegt bevorzugt ebenfalls als plane Fläche vor, welche eine Umlenkung des Kühlmittels in lateraler Richtung bewirkt. Eine derartige Ausgestaltung des Vorsprungs ermöglicht einen hohen Turbulenzgrad in dem Kühlmittelkanal und insoweit einen effektiven Wärmeübergang.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrischen Elemente auf der dem Kühlmittelkanal abgewandten Seite der Wand des jeweiligen Kühlelements unmittelbar befestigt sind. Mit einer derartigen Ausgestaltung wird ein besonders guter Wärmeübergang zwischen dem elektrischen Element und dem entsprechenden Kühlelement erzielt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung eines Bereichs einer elektrischen Anordnung, wobei diese sowohl im Längsschnitt als auch in Draufsicht dargestellt ist.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Anordnung 1, wobei diese einmal im Längsschnitt (oben) und einmal in Draufsicht dargestellt ist. Die Anordnung 1 verfügt über ein erstes elektrisches Element 2, ein zweites elektrisches Element 3 und ein drittes elektrisches Element 4. Diese sind auf einem ersten Kühlelement 5, einem zweiten Kühlelement 6 und einem dritten Kühlelement 7 einer Kühleinrichtung 8 angeordnet. Die Kühleinrichtung 8 dient dem Kühlen der elektrischen Elemente 2, 3 und 4 mittels eines Kühlmittels.
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Die Kühleinrichtung 8 wird in Richtung der durch die Pfeile 9 angedeuteten Richtung von Kühlmittel während eines Betriebs der elektrischen Anordnung 1 durchströmt. Das Kühlmittel durchströmt hierbei einen Kühlmittelkanal 10, der von Wänden 11, 12 und 13 der Kühlelemente 5, 6 und 7 begrenzt ist. Die Kühlelement 5, 6 und 7 bilden insoweit nicht näher bezeichnete Kühlmittelteilkanäle aus, aus welchen sich der Kühlmittelkanal 10 zusammensetzt.
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Die Wand 11 des ersten Kühlelements 5 und die Wand 13 des dritten Kühlelements 7 sind zur Erzielung desselben ersten Wärmeübergangskoeffizienten ausgebildet. Die Wand 12 des zweiten Kühlelements 6 hingegen ist zur Erzielung eines zweiten Wärmeübergangskoeffizienten ausgebildet, der von dem ersten Wärmeübergangskoeffizient verschieden ist. Hierzu weisen die Kühlelemente 5, 6 und 7 beziehungsweise ihre Wände 11, 12 und 13 Wärmeübertragungsgeometrien 14, 15 und 16 auf, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils eine Vielzahl von Vorsprüngen 17 umfassen, welche bevorzugt als Pin-Fins vorliegen. Die Vorsprünge 17 sind lediglich teilweise bezeichnet.
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Es ist deutlich erkennbar, dass die Wärmeübertragungsgeometrien 14 und 16 einander entsprechen, wohingegen die Wärmeübertragungsgeometrie 15 von den Wärmeübertragungsgeometrien 14 und 16 abweicht. Das bedeutet schlussendlich, dass die Wände 11 und 13 des ersten Kühlelements 5 und des dritten Kühlelements 7 auf ihrer dem Kühlmittelkanal 10 zugewandten Seite identisch ausgebildet sind, wohingegen die Wand 12 des zweiten Kühlelements 6 auf derselben Seite von den vorbezeichneten Wänden 11 und 13 abweichend ausgestaltet ist.
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Hierdurch wird bei angenommener gleicher Durchströmung eine Ausgestaltung der Kühleinrichtung 8 erzielt, bei welcher die Wärmeübergangskoeffizienten für das erste Kühlelement 5 und das erste Kühlelement 5 und das dritte Kühlelement 7 identisch oder zumindest nahezu identisch sind, wohingegen der Wärmeübergangskoeffizient des zweiten Kühlelements 6 von den Wärmeübergangskoeffizienten des ersten Kühlelements 5 und des dritten Kühlelements 7 abweicht.
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Weiterhin wird deutlich, dass die Wärmeübertragungsgeometrien 14, 15 und 16 symmetrisch angeordnet sind. Mit einer derartigen Ausgestaltung der elektrischen Anordnung 1 wird erzielt, dass eine hinreichende Kühlung der elektrischen Elemente 2, 3 und 4 unabhängig von einer Durchströmungsrichtung der Kühleinrichtung 8 mit Kühlmittel erzielt wird. Es ist insoweit unerheblich, ob das Kühlmittel in Richtung des Pfeils 9 oder in die entgegengesetzte Richtung die Kühleinrichtung 8 durchströmt. Stets wird eine ausreichende Kühlwirkung realisiert.
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Die Anordnung 1 ist entsprechend zum einen äußerst flexibel einsetzbar, also auch in Umgebungen, in welche die Durchströmungsrichtung der Kühleinrichtung 8 nicht zwingend gleich bleibt, sondern vielmehr über der Zeit wechselt. Zum anderen kann durch die gute Kühlwirkung eine einfachere und entsprechend kostengünstigere Ausgestaltung der elektrischen Elemente 2, 3 und 4 umgesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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