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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen zumindest eines wärmeerzeugenden, elektronischen Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung der Vorrichtung, gemäß obigem Oberbegriff, also eine Kühlvorrichtung zur Kühlung zumindest eines Inverters einer elektrischen Maschine und/oder eines Inverters einer elektrischen Steuerung und/oder eines Inverters einer elektrischen Regelung und/oder einem sonstigen elektrischen oder elektrisch betreibbaren Bauteil gemäß dem jeweiligen Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
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Bisher bekannte Vorrichtungen zum Kühlen zumindest eines wärmeerzeugenden, elektronischen Bauteils, insbesondere eines Inverters, und weiter insbesondere aus dem Bereich der elektronischen Steuerungen, elektronischen Regelungen und ähnlichem werden aus platz- und verbauungstechnischen Gründen einseitig gekühlt.
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Dies heißt, dass im Stand der Technik wärmeerzeugende, elektronische Bauteile von einer Seite her mit einer Kühlung durch einen Kühlkörper beaufschlagt werden, was im Stand der Technik seine Begründung dadurch gefunden hat, dass ein Kühlkörper platzkonsumierend ist und daher eine beidseitige Montage (also von oben und von unten) des Kühlkörpers relativ zu dem elektronischen Bauteil im Stand der Technik bisher nicht zu denken war. Der Kühlkörper hat mitunter schlichtweg weitere benötigte Montagemöglichkeiten und Flächen an dem elektronischen Bauteil blockiert.
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Die
CN 109 257 905 A offenbart ein elektronisches Kühlkörperelement, welches eine Wärmesenke in Kontakt mit einem Heizelement umfasst, eine erste Wärmesenke und eine zweite Wärmesenke mit der Wärmesenke durch einen Wärmeleiter verbunden ist, die erste Wärmesenke und die zweite Wärmesenke sind jeweils auf der gleichen Seite des Kühlkörpers angeordnet, und der Abstand zwischen der ersten und zweiten Wärmesenke und der Wärmesenke ist nicht weniger als 30 mm. Der erfindungsgemäße Kühlkörper für ein elektronisches Element hat eine einfache Struktur und strahlt die Wärme durch mindestens zwei Kühlkörper, die durch ein Aluminiumrohr vom Heizelement getrennt sind, nach außen ab, wodurch die Wärmeableitungseffizienz verbessert wird.
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Die US 2003 / 0 218 849 A1 zeigt eine Wärmesenke vom Turm-Typ, bei der ein Wärmerohr zum Transportieren einer Wärme, wodurch eine latente Wärme eines darin eingekapselten Arbeitsfluids erzeugt wird, im Allgemeinen vertikal auf einer oberen Fläche eines flachen, plattenförmigen Basisteils aufgerichtet ist, und eine Vielzahl von wärmeabstrahlenden Rippen auf dem Wärmerohr angebracht sind, und einen Zwischenabschnitt aufweist, der mit einer Biegung eines Abschnitts des Wärmerohrs ausgebildet ist, an dem die wärmeabstrahlenden Rippen nicht angebracht sind, und ein Durchgangsloch aufweist, das an dem Basisabschnitt ausgebildet ist, um das Wärmerohr durchzulassen, um einen seiner Endabschnitte, an dem die Rippen angebracht sind, von der oberen Fläche des Basisabschnitts vorstehen zu lassen und um den Heizabschnitt an der unteren Fläche des Basisabschnitts freizulegen.
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Die US 2017 / 0 231 116 A1 beschreibt eine wärmeableitende Vorrichtung und ein Verfahren zur Erhöhung der Wärmeleitung der wärmeableitenden Vorrichtung werden bereitgestellt. Die Wärmeableitungsvorrichtung umfasst mindestens eine Rippengruppe, einen Wärmeleitungsblock mit einem Verbindungsbereich und mehrere Wärmerohre. Zunächst wird der Wärmeleitungsblock in der Rippengruppe angeordnet. Dann werden erste Rohrkörper von zumindest Teilen der mehreren Wärmerohre in den Kopplungsbereich eingesetzt. Die freiliegenden Oberflächen der ersten Teilrohrkörper stehen teilweise über eine äußere Randfläche des Wärmeleitblocks vor. Als Reaktion auf eine äußere Kraft werden die freiliegenden Oberflächen der Rohre des ersten Teils neben und koplanar oder nahezu koplanar mit der äußeren Randfläche des Wärmeleitblocks angeordnet. Die Kontaktfläche der ersten Rohrteile im Kupplungsbereich wird vergrößert, wodurch die Wärmeabgabeeffizienz verbessert wird.
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Die
US 8 755 186 B2 zeigt eine wirtschaftliche Kühlvorrichtung vom Wärmerohr-Typ mit hoher Leistung und stabilem Start bei niedrigen Umgebungstemperaturen unter 0° C. und eine Schienenfahrzeug-Steuerungsanlage, die die erfundene Kühlvorrichtung vom Wärmerohr-Typ verwendet, werden bereitgestellt. Der mittlere Abschnitt zwischen zwei an einem Wärmerohr ausgebildeten Bögen wird als Verdampfer verwendet; die Längen der beiden distalen Abschnitte, die als Kondensatorabschnitte zu verwenden sind, werden absichtlich voneinander unterschieden; und der Kondensatorabschnitt mit größerer Länge ist mit mehr wärmeabstrahlenden Rippen versehen als die auf dem Kondensatorabschnitt mit kürzerer Länge. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass jeder der beiden Kondensatorabschnitte mit einer unterschiedlichen Kondensationskapazität ausgestattet ist, und dementsprechend kühlt der Kondensatorabschnitt mit der kürzeren Länge die wärmeerzeugenden Elemente, obwohl der Kondensatorabschnitt mit der größeren Länge unter dem Problem des Einfrierens bei niedrigen Temperaturen leiden würde. Bei normaler Temperatur wird eine ausreichende Kühlwirkung erzielt.
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Allerdings haben die Erfinder erkannt, dass eine besonders effiziente, kostengünstige und trotzdem platzsparende Möglichkeit zur Kühlung eines wärmeerzeugenden, elektronischen Bauteils darin bestehen kann, dass das wärmeerzeugende, elektronische Bauteil nicht nur beidseits, das heißt von beiden Seiten relativ zu einer Montageebene des elektronischen Bauteils gekühlt wird, sondern zudem die Kühlkörper mittels Wärmeableitelementen mit dem wärmeerzeugenden elektronischen Bauteil direkt oder indirekt verbunden sind. Die nunmehr in der Erfindung vorgeschlagenen Wärmeableitelemente dienen daher, vorzugsweise als einzige Wärmeableitelemente, welche von dem elektronischen Bauteil erzeugte Wärme besonders effizient hin zu den zumindest zwei Kühlkörpern leitet.
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Insbesondere können die Wärmeableitelemente ein Abstandselement des elektronischen Bauteils zu den beiden Kühlkörpern bilden. Denkbar ist, dass die beiden Kühlkörper nicht in unmittelbar mechanischem Kontakt mit dem elektronischen Bauteil stehen. Vorzugsweise stehen die beiden Kühlkörper, zum Beispiel ausschließlich nur über die Wärmeableitelemente in wärmeableitendem Kontakt mit dem elektronischen Bauteil. Das elektronische Bauteil kann eine Montageplatine mit daran befestigten Halbleiterbauelementen, wie einem Rechenchip, aufweisen.
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In einem solchen Szenario ist daher denkbar, dass keiner oder zumindest einer der Kühlkörper das wärmeerzeugende, elektronische Bauteil nicht selbst berührt und lediglich über die Wärmeableitelemente mit dem elektronischen Bauteil verbunden ist.
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Eine mechanische Verbindung kann daher, in einer beispielhaften Ausgestaltung, ausschließlich nur über die Wärmeableitelemente zwischen den einzelnen Kühlkörpern und dem elektronischen Bauteil hergestellt sein.
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Dies heißt jedoch nicht zwangsläufig, dass zwischen dem Kühlkörper und dem elektronischen Bauteil nicht noch weitere Stabilisierungselemente, insbesondere zur Montage innerhalb eines Gehäuses für die Vorrichtung vorhanden sein können, wobei solche Stabilisierungselemente die Beabstandung der Kühlkörper von dem elektronischen Bauteil festigen.
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Erfindungsgemäß umfasst die vorliegende und erfindungsgemäße Vorrichtung daher zunächst einen ersten Kühlkörper, welcher in wärmeleitendem Kontakt mit dem elektronischen Bauteil, insbesondere mit dem Inverter steht, wobei die Vorrichtung zudem zumindest einen zweiten Kühlkörper aufweist, welcher in wärmeleitendem Kontakt mit dem elektronischen Bauteil steht.
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Vorzugsweise sind beide Kühlkörper räumlich beabstandet und auf verschiedenen Seiten des elektronischen Bauteils, zum Beispiel auf zwei gegenüberliegenden Seiten einer Montageplatine des elektronischen Bauteils, positioniert.
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Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung zumindest ein Trägerelement, an und/oder auf dem das elektronische Bauteil in einer Montageebene des Trägerelements montiert ist, wobei die beiden Kühlkörper über jeweils ihnen zugeordnete Wärmeableitelemente in mechanischem und wärmeleitendem Kontakt mit dem Trägerelement stehen, sodass eine von dem elektronischen Bauteil erzeugte Wärmeenergie von dem Trägerelement auf die beiden Kühlkörper mittels des Wärmeableitelements abgeleitet wird, sodass das elektronische Bauteil während des Betriebs kühlbar ist. Bei dem Trägerelement kann es sich um obige Montageplatine oder einem Teil davon handeln.
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Das Trägerelement kann jedoch auch vollständig verschieden zu dem elektronischen Bauteil sein, was heißen kann, dass das elektronische Bauteil an oder auf dem Trägerelement montiert ist.
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Die vorliegende Aufgabe, also die Bereitstellung einer Vorrichtung zum Kühlen zumindest eines wärmeerzeugenden, elektronischen Bauteils, welche es auf kostengünstige, platzsparende und einfach dargestellte Art und Weise ermöglicht, eine besonders effiziente Kühlung herzustellen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, als dass der erste Kühlkörper auf einer ersten Seite relativ zu der Montageebene des Trägerelements und der zweite Kühlkörper auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Kühlkörpers angeordnet ist.
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Insofern ist eine wie obig bereits erwähnte beidseitige Kühlung des Kühlkörpers realisiert.
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Bei einer Montageebene des Trägerelements handelt es sich um eine solche, zum Beispiel gedachte Ebene des Trägerelements, welche durch das Trägerelement vollständig hindurch verläuft und welche durch eine Haupterstreckungsebene des Trägerelements aufgespannt ist.
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Bei dem Trägerelement kann es sich beispielsweise auch um ein länglich ausgebildetes, stabförmiges oder quaderförmiges Element handeln, wobei die Montageebene stets dann eine solche Ebene ist, welche parallel und/oder durch welche hindurch eine Haupterstreckungsrichtung des Trägerelements führt.
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Bei einem Kühlkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich um einen solchen handeln, welcher mit einem Metall einer Keramik und/ oder einem Kunststoff gebildet ist. Hierzu kann der Kühlkörper entsprechende Kühlrippen aufweisen, durch welche zumindest teilweise die von den Wärmeableitelementen aufgenommenen und auf ihn übertragene Wärmeenergie abgeleitet wird, jedoch kann es sich bei dem Kühlkörper auch oder zusätzlich um einen solchen handeln, welcher Kühlkanäle aufweist, durch welche hindurch ein Kühlfluid leitbar ist oder geleitet wird. Bei dem Kühlfluid kann es sich um eine Flüssigkeit oder Gas handeln.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Kühlen zumindest eines wärmeerzeugenden, elektronischen Bauteils zumindest einen ersten Kühlkörper, welcher in wärmeleitendem Kontakt mit dem elektronischen Bauteil, insbesondere mit dem Inverter steht, wobei die Vorrichtung zumindest einen zweiten Kühlkörper aufweist, welcher in wärmeleitenden Kontakt mit dem elektronischen Bauteil steht, wobei die Vorrichtung zumindest ein Trägerelement aufweist, an und/oder auf dem das elektronische Bauteil in einer Montageebene des Trägerelements montiert ist, wobei die beiden Kühlkörper über zu ihnen jeweils zugeordnete Wärmeableitelemente in mechanischem und wärmeleitendem Kontakt mit dem Trägerelement stehen, sodass eine von dem elektronischen Bauteil erzeugte Wärmeenergie von dem Trägerelement auf die beiden Kühlkörper mittels der Wärmeableitelemente abgeleitet wird, sodass das elektronische Bauteil während des Betriebs kühlbar ist.
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In zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Kühlkörper auf einer ersten Seite relativ zu der Montageebene des Trägerelements und der zweite Kühlkörper auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Kühlkörpers angeordnet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform führen die Wärmeableitelemente zu jeder der beiden Seiten von dem Trägerelement weg und münden in den jeweiligen Kühlkörper.
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Münden Wärmeableitelemente in den ersten Kühlkörper, handelt es sich hierbei im Sinne der vorliegenden Anmeldung um Wärmeableitelemente der ersten Gruppe, während Wärmeableitelemente, welche ausgehend von dem Trägerelement in den zweiten Kühlkörper münden, Wärmeableitelemente der zweiten Gruppe zugeordnet sind. Beide Wärmeableitelemente berühren sich vorzugsweise nicht und führen in unterschiedlichen Richtungen und damit zu vorzugsweise gegenüberliegen Seite des Trägerelement ausgehend von dem Trägerelement von diesem weg.
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Die Wärmeableitelemente der ersten und der zweiten Gruppe sind daher in zumindest einer Ausführungsform nicht orientierungsparallel relativ zum Trägerelement angeordnet. Führen die Wärmeableitelemente der ersten Gruppe in einer Richtung rechts von dem Trägerelement weg, ist es denkbar, dass die Wärmeableitelemente der zweiten Gruppe in einer Richtung links von dem Trägerelement wegführen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest eines der Wärmeableitelemente in Form eines Wärmerohres aufgebaut. Bei einem Wärmerohr im Sinne der Erfindung kann es sich um eine hohlförmige Struktur mit einer vorzugsweise durchgehenden Wandung handeln, entlang derer oder innerhalb derer die Wärmeenergie von einem Ende des Wärmeableitelements zum anderen zumindest teilweise geleitet wird.
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Unter einem „Wärmerohr“ im Sinne der Erfindung kann jedoch auch ein Element verstanden werden, welches länglich oder gebogen ausgebildet ist und nicht nur hohl, sondern auch stattdessen zumindest teilweise mit einem stabilen Kern oder aber auch mit einem durchgehenden Materialquerschnitt ausgebildet ist.
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Zwangsläufig fällt daher unter einem Wärmerohr nicht nur eine solche, vorzugsweise längliche Struktur, welche zumindest stellenweise innen hohl ausgebildet ist, sondern auch eine solche, welche ein vollständig ausgefülltes Innenvolumen aufweist. Zumindest eines der Wärmeableitelemente kann mit einem Metall, einem Kunststoff und/oder einer Keramik gebildet sein. In Frage kommt jedoch ein Hybridmaterial, wie zum Beispiel eine CFK (= Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, auch carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK) oder verkürzt (umgangssprachlich) auch Kohlefaser, Carbon oder Karbon, ist ein Verbundwerkstoff, bei dem Kohlenstofffasern in eine Kunststoff-Matrix eingebettet sind) oder ein GFK (= Glasfaserverstärkter Kunststoff, kurz GFK (engl. GFRP = glass-fibre reinforced plastic), ist ein Faser-Kunststoff-Verbund aus einem Kunststoff und Glasfasern. Als Basis kommen sowohl duroplastische Kunststoffe (z. B. Polyesterharz [UP] oder Epoxidharz) als auch thermoplastische Kunststoffe (z. B. Polyamid) in Frage).
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein erstes Ende des Wärmerohrs mit dem Trägerelement und ein zweites Ende des Wärmerohrs mit einem der Kühlkörper verbunden.
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Unter einem „Verbinden“ wird bevorzugt ein mechanisches, vorzugsweise ein selbsttragendes Verbinden bezeichnet. Denkbar ist, dass die mechanische Verbindung der Kühlkörper, insbesondere zumindest eines der Kühlkörper mit dem Trägerelement eine selbsttragende Verbindung darstellt und insofern eine Verbindung ist, welche zur mechanischen Stabilisierung keiner weiterer Elemente, insbesondere mechanischer Elemente bedarf.
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Auch ist möglich, dass es sich bei dem Wärmerohr um ein u-förmiges Bauteil handelt. Ein solches Bauteil weist daher eine gekrümmte Verlaufslinie auf. Dann ist denkbar, dass beide Ende des Wärmerohres mit dem Kühlkörper verbunden sind. Weiter ist denkbar, dass dann ein Mittelbereich des u-förmigen Wärmerohres, also ein Bereich zwischen den beiden Enden des Wärmerohres, mit dem Trägerelement verbunden ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform mündet zumindest ein Wärmerohr entlang einer gekrümmten Verlaufslinie, beginnend von dem Trägerelement in den Kühlkörper.
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Unter einem „gekrümmten Verlauf“ wird ein solcher Verlauf des Wärmerohrs verstanden, welcher von einem geradlinigen Verlauf im Rahmen der Fertigungstoleranz abweicht.
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Vorzugsweise sind entsprechende Krümmungen in das Wärmerohr im Rahmen eines Biege- oder eines sonstigen Fertigungsprozesses eingebracht. Denkbar ist jedoch auch, dass das Wärmerohr bereits von Grund auf mit einer solchen Biegung gefertigt ist. Ein nachträgliches Ausbilden einer Krümmung eines einmal geraden Wärmerohrs kann entfallen.
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Mittels der obig beschriebenen gekrümmten Verlaufsform wird in besonders einfacher Art und Weise eine platzsparende Anordnung der Kühlkörper zusammen mit dem Trägerelement in einem gemeinsamen Gehäuse ermöglicht, sodass eine besonders geringe Höhenanforderung an die Vorrichtung gestellt werden kann. Besonders kleinvolumige Gehäuse sind daher völlig ausreichend, um die Vorrichtung dort unterbringen und innerhalb des Gehäuses montieren zu können.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind diejenigen Wärmerohre, welche mit dem ersten Kühlkörper verbunden sind beidseits des Trägerelements montiert. Diese beiden gegenüberliegenden Seiten definieren somit Richtungen, welche parallel zur Montagebene sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Wärmeableitelemente der ersten Gruppe, welche mit dem zweiten Kühlkörper verbunden sind, vorzugsweise nur einseitig an dem Trägerelement montiert und ragen von diesem einseitig, insbesondere parallel zur Montageebene weg, um in den Kühlkörper münden zu können.
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In dieser Ausführungsform ist daher auf ein beidseitiges Wegführen der Wärmerohre, zum Beispiel innerhalb der Montageebene und relativ zu der Montageebene des Trägerelements verzichtet. Dies kann aus Platzgründen oder auch dadurch begründet sein, dass eine ausreichende Wärmeableitung bereits durch eine eventuell beidseitig dann vorhandene Wegführung der Wärmeableitelemente von dem Trägerelement in Richtung des ersten Kühlkörpers bereits als ausreichend erscheint.
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Zum Beispiel kann durch die beidseitige Wegführung der einzelnen Wärmeableitelemente von dem Trägerelement eine bessere Wärmeabfuhr erzeugt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Trägerelement ein erstes Basiselement, insbesondere in Form einer ersten Basisplatte, und ein zweites Basiselement, insbesondere in Form einer zweiten Basisplatte auf. Insbesondere wobei das elektronische Bauteil zwischen diesen Basiselementen angeordnet, beispielsweise eingeklemmt, ist.
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Jedes der Basiselemente kann zumindest einem, vorzugsweise genau einem, Kühlkörper zugeordnet sein. Denkbar ist in diesem Zusammenhang nämlich, dass von dem ersten Basiselement die Wärmeableitelemente der ersten Gruppe wegführen und in den ersten Kühlkörper münden, während von dem zweiten Basiselement die Wärmeableitelemente der zweiten Gruppe wegführen und in den zweiten Kühlkörper münden.
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Die beiden Basiselemente können mittels Schraubbolzen, Niet- oder einer Klebverbindung miteinander lösbar oder unlösbar verbunden sein. Vorzugsweise sind die beiden Basiselemente jedoch lösbar miteinander verbunden, sodass eine Auswechslung des wärmeerzeugenden, elektronischen Bauteils möglich ist.
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Das Trägerelement kann mit einem wärmeleitenden Material gebildet sein.
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Erfindungsgemäß ist zwischen dem Trägerelement und zumindest einem der Kühlkörper zumindest ein Einschubelement angeordnet, welches einen Abstand des Kühlkörpers von dem Trägerelement erhält und/oder erzeugt.
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Vorzugsweise dient das hier beschriebene Einschubelement dazu, eine Stauchung und/oder Quetschung und/oder sogar einen Materialbruch der Wärmeableitelemente während des Betriebs der Vorrichtung zu vermeiden, sodass das Einschubelement insbesondere durch eine Einschubbewegung, welche einen Kraftfluss erzeugt, der das Trägerelement von dem Kühlkörper wegdrängt, generiert, während andererseits mittels einer Schrauben-, Steck- oder Nietverbindung eine Gegenkraft erzeugt wird, die andererseits wiederum das Trägerelement auf den Kühlkörper hindrückt. Ein geschlossener Kraftflusskreislauf ist somit erzeugt, der eine feste Arretierung der Kühlkörper zu dem Trägerelement garantiert.
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Derartige Schraub-, Niet oder Steckverbindungen sind in zumindest einer Ausführungsform dadurch erzeugt, dass diese das Trägerelement mit dem Kühlkörper verbinden. Das erste, vorzugsweise jedoch auch das zweite Basiselement weisen hierfür entsprechende Vorsprünge, Ösen und/oder Löcher auf, durch die hindurch Schraub- und/oder Nietmittel getrieben werden können, um schließlich auch mit einem Ende in dem Kühlkörper verankert werden zu können.
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Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung der Vorrichtung, wie in zumindest einer der obigen Ausführungsformen angesprochen, als eine Kühlvorrichtung zur Kühlung zumindest eines Inverters einer elektrischen Maschine und/oder einer elektrischen Steuerung und/oder einer Regelung insbesondere einer elektrischen Maschine.
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Dabei weist die hier beschriebene Verwendung die gleichen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen auf, wie die obig beschriebene Vorrichtung. Insofern kann hiermit auch ein Verfahren zur Nutzung und insbesondere ein Betriebsverfahren zum Betrieb einer entsprechenden wie obig beanspruchten und gezeigten Vorrichtung offenbart sein.
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Im Weiteren wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und den entsprechenden Figuren näher beschrieben.
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Dabei zeigt die
- 1A in einer schematisch perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Vorrichtung zum Kühlen, während die
- 1B die in der 1A gezeigte Vorrichtung in einer weiteren schematisch perspektivischen Ansicht zeigt.
- In der 1C ist in einer Explosionsdarstellung die in den 1A und 1B dargestellte Vorrichtung nochmals dargestellt.
- In der 1D ist in einer schematischen Seitenansicht die in den vorgenannten Figuren dargestellte Vorrichtung gezeigt.
- In der 1E ist eine Explosionsdarstellung der in den oben genannten Figuren vorhandenen beidseitigen Befestigungsmechanismus.
- In der 1F ist ein Befestigungsmechanismus mittels der Wärmeableitelemente dargestellt, wie diese ebenso bereits in den vorgenannten Figuren gezeigt sind.
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Alle in den Figuren dargestellten Elemente sind mit Bezugszeichen dargestellt, auch wenn einzelne Elemente übertrieben groß dargestellt sein mögen, entsprechen die Elemente stets den gleichen Bezugszeichen, wie in den Figuren näher dargestellt.
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In der 1A ist in einer schematisch perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Vorrichtung 1000 zum Kühlen zumindest eines wärmeerzeugenden, elektronischen Bauteils 10 dargestellt.
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Erkennbar ist, dass die Vorrichtung 1000 zumindest einen ersten Kühlkörper 1 aufweist, welcher in wärmeleitendem Kontakt mit dem elektronischen Bauteil 10 ist. Insbesondere ist des Weiteren erkennbar, dass die Vorrichtung 1000 zumindest einen zweiten Kühlkörper 2 aufweist, welcher in wärmeleitendem Kontakt mit dem elektronischen Bauteil 10 steht, wobei des Weiteren die Vorrichtung 1000 ein Trägerelement 3 aufweist, an dem das elektronische Bauteil 10 in einer Montageebene MX des Trägerelements 3 montiert ist, wobei die beiden Kühlkörper 1, 2 über jeweils ihnen zugeordnete Wärmeableitelemente 4 in mechanischem Kontakt und wärmeleitendem Kontakt mit dem Trägerelement 3 stehen, sodass eine von dem elektronischen Bauteil 10 erzeugte Wärmeenergie von dem Trägerelement auf die beiden Kühlkörper 1, 2 mittels der Wärmeableitelemente 4 abgeleitet wird, sodass das elektronische Bauteil 10 während dessen Betriebs kühlbar ist.
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Erkannt werden kann aus der 1A, dass der erste Kühlkörper 1 auf einer ersten Seite 1S relativ zu der Montageebene MX des Trägerelements 3 und der zweite Kühlkörper 2 auf einer der ersten Seite 1S gegenüberliegenden zweiten Seite 2S des Kühlkörpers 2 angeordnet ist.
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Die Wärmeableitelemente 4 sind zu jeder der beiden Seiten 1S, 2S von dem Trägerelement 3 weggeführt und münden in die jeweiligen Kühlkörper 1, 2.
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Dabei sind die Wärmeableitelemente 4 jeweils in Form von Wärmerohren 41 aufgebaut und weisen jeweils zumindest eine Krümmung in deren Verlauf auf.
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Ein erstes Ende 410 der Wärmerohre 41 ist mit dem Trägerelement 3 und ein zweites Ende 411 der Wärmerohrs 41 ist mit einem der Kühlkörper 1, 2 verbunden. Erkennbar ist, dass das Trägerelement 3 ein erstes Basiselement 31 sowie ein zweites Basiselement 32 aufweist, wobei das elektronische Bauteil 10 zwischen den beiden Basiselementen 31, 32 angeordnet ist.
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Das erste Basiselement 31 bildet im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein einstückiges Bauelement, das heißt, dass ein Bauelement, welches frei von Unterbrechungen und/oder Spalten ist, während das zweite Bauelement 32 Einpassstücken entspricht, welche auch voneinander getrennt entlang der Montageebene MX angeordnet an entsprechenden Montageflächen an dem ersten Bauelement 31 angeordnet sind.
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Insbesondere ist in der 1A das zweite Basiselement 32 durch drei Einpassstücke ausgebildet, welchem entsprechende Ausnehmungen und/oder Einpassungen in dem ersten Basiselement 31 eingepasst sind. Durch das Trägerelement 3 hindurchgeführte Schrauben oder sonstige mechanische Bindungsmittel 35 ist das erste Basiselement 31 mit dem ersten und/ oder zweiten Kühlkörper 1, 2 verschraubt, sodass durch diese Schraubverbindung eine Einklemmung des Bauteils 10 zwischen den beiden Basiselementen 31, 32 entsteht.
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Weiterhin kann erkannt werden, dass von dem Basiselement 32 weg beidseits die Wärmeableitelemente 4 in Form von Wärmerohren 41 weggeführt sind (die andere Seite des zweiten Basiselements 32 ist schematisch perspektivisch aus der 1A nur teilweise erkennbar und damit verdeckt). Jedenfalls ist erkennbar, dass in dem ersten Basiselement 31 die Wärmerohre 41, welche zu dem zweiten Kühlkörper 2 führen, münden und mittels ebenso vorzugsweise einer Presspassung an dem Basiselement 31 angepresst sind, verlaufen.
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Die Wärmeableitelemente 4 der zweiten Gruppe sind daher lediglich nur einseitig von dem Trägerelement 3 in den zweiten Kühlkörper 2 geführt, wobei ebenso, wie auch im Falle des ersten Kühlkörpers 1, eine beidseitige Wegführung denkbar ist.
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Die beidseitige Wegführung der Wärmerohre 41 der ersten Gruppe ist insbesondere besonders eingängig in der 1B erkennbar, wobei die einzelnen zweiten Enden 411 der Wärmerohre 41 in die gleiche Richtung von dem Trägerelement 3 weg ragen.
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Wie jedoch ebenso aus sowohl der 1A als auch aus der 1B entnommen werden kann, ist zur mechanischen Positionierung des Trägerelements 3 relativ zum ersten Kühlkörper 1 ein im vorliegenden Ausführungsbeispiel stabförmiges Einschubelement 5 dargestellt, welches einen Abstand des Kühlkörpers 1 von dem Trägerelement 3 erhält und auch erzeugt, vorzugsweise nämlich mittels der Einschubbewegung, weiter vorzugsweise allein durch die Einschubbewegung ein Wegdrängen des Trägerelements 3 von dem ersten Kühlkörper 1 generiert.
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Mittels geeigneter Schraubverbindungen, insbesondere wie dies durch die Schraub-, Niet- oder sonstigen Verbindungsmittel 35 gemäß der 1A und 1B dargestellt ist, kann ein geschlossener Kraftwirkungskreislauf erzeugt werden, der letztlich zu einer mechanischen Stabilisierung des gesamten Systems und insbesondere einer Position des Trägerelements 3 relativ zu zumindest einem der Kühlkörper, vorzugsweise zu zumindest den beiden Kühlkörpern 1, 2 herstellt.
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In der 1C ist eine Explosionsdarstellung der in den 1A und 1B gezeigten Vorrichtung 1000 nochmals dargestellt, wobei hierbei aus besonders geeigneter perspektivischer Darstellung die einzelnen Ausnehmungen 310 des ersten Basiselements 31 dargestellt sind, in welche die Basiselemente 32 mit eingefügt werden können.
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Eine entsprechende Befestigung ist insbesondere mittels aus der 1C gezeigter stiftartiger Elemente 360 erkennbar. Weiter vorzugsweise sind die stiftartigen Elemente 360 entweder zur Befestigung der einzelnen Basiselemente 31, 32 zueinander und/oder aber zur Befestigung des elektronischen Bauteils 10 an dem ersten Basiselement 31 vorhanden. Das elektronische Bauteil 10 kann daher ganz besonders einfach auf die dort gezeigten stiftartigen Elemente 360 aufgesteckt werden.
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In der 1D ist in einer schematischen Seitenansicht die in den 1A bis 1C dargestellte Vorrichtung 1000 nochmals dargestellt und insbesondere ist durch diese Seitendarstellung die beidseitige Wegführung der Wärmeableitelemente 4 der zweiten Gruppe relativ zur Montageebene MX dargestellt, wobei die Wärmeableitelemente 4 der ersten Gruppe von dem ersten Basiselement 31 einseitig weggeführt sind.
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In der 1E ist eine Explosionsdarstellung der in den oben genannten Figuren vorhandenen beidseitigen Befestigungsmechanismus nochmals dargestellt, wobei das zweite Basiselement 32 von einer Seite und ein Teil des ersten Basiselements 31 von der anderen Seite her die U-förmig ausgestalteten Wärmeableitelemente 4 einklemmt und somit die obig genannte Arretierung besonders einfach hergestellt ist.
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In der 1F ist die in den oben genannten Figuren angesprochene und auch dargestellte einseitige Wegführung der Wärmeableitelemente 4 der ersten Gruppe von dem ersten Basiselement 31 gezeigt, wobei auch hierbei eine entsprechende Einklemmung mittels weiterer Einklemmelemente erfolgt. Entsprechend gezeigt sind auch die obig dargestellten stiftartigen Befestigungsmittel 350.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr erfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlkörper
- 2
- Kühlkörper
- 3
- Trägerelement
- 4
- Wärmeableitelemente
- 5
- Einschubelement
- 10
- Bauteil
- 31
- erstes Basiselement
- 32
- zweites Basiselement
- 35
- Bindungsmittel
- 310
- Ausnehmungen
- 350
- stiftartiges Befestigungsmittel
- 360
- stiftartige Elemente
- 41
- Wärmerohre
- 410
- erstes Ende des Wärmerohrs
- 411
- zweites Ende des Wärmerohrs
- 1000
- Vorrichtung
- 1S
- erste Seite
- 2S
- zweite Seite
- MX
- Montageebene
