DE102020103628A1 - Device for cooling electronic components - Google Patents
Device for cooling electronic components Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020103628A1 DE102020103628A1 DE102020103628.0A DE102020103628A DE102020103628A1 DE 102020103628 A1 DE102020103628 A1 DE 102020103628A1 DE 102020103628 A DE102020103628 A DE 102020103628A DE 102020103628 A1 DE102020103628 A1 DE 102020103628A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- channels
- layer
- profile element
- transitions
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 39
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 4
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 45
- CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N lawrencium atom Chemical compound [Lr] CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
- F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
- F28D1/035—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other with U-flow or serpentine-flow inside the conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices
- F28D2021/0029—Heat sinks
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zur Kühlung elektronischer Bauteile (105), wobei eine erste Lage (101) und eine zweite Lage (102) parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei zwischen der ersten Lage (101) und der zweiten Lage (102) ein Profilelement (103) angeordnet ist, wobei das Profilelement (103) derart profiliert ist, dass ein Volumen zwischen der ersten Lage (101) und der zweiten Lage (102) in jeweils parallel zueinander verlaufende erste Kanäle (110), zweite Kanäle (120) und dritte Kanäle (130) unterteilt ist, wobei durch erste Übergänge (115) in dem Profilelement (103) jeweils eine Fluidverbindung zwischen den einzelnen ersten Kanälen (110) und jeweils benachbarten zweiten Kanälen (120) hergestellt ist und wobei durch zweite Übergänge (125) in dem Profilelement (103) jeweils eine Fluidverbindung zwischen den einzelnen zweiten Kanälen (120) und jeweils benachbarten dritten Kanälen (130) hergestellt ist. The present invention relates to a device (100) for cooling electronic components (105), a first layer (101) and a second layer (102) being arranged parallel or at least substantially parallel to one another, with between the first layer (101) and a profile element (103) is arranged on the second layer (102), the profile element (103) being profiled in such a way that a volume between the first layer (101) and the second layer (102) is divided into first channels (110 ), second channels (120) and third channels (130), with first transitions (115) in the profile element (103) each producing a fluid connection between the individual first channels (110) and adjacent second channels (120) and wherein second transitions (125) in the profile element (103) each produce a fluid connection between the individual second channels (120) and respectively adjacent third channels (130).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung elektronischer Bauteile.The present invention relates to a device for cooling electronic components.
Stand der TechnikState of the art
Als elektrische bzw. elektronische Bauteile seien im vorliegenden Zusammenhang einzelne Elektronikelemente bzw. Elektronikkomponenten wie Mikroprozessoren oder Leistungsschalter wie Dioden, Transistoren usw., gleichermaßen zu verstehen wie Elektronikeinheiten oder Elektronikmodule, welche aus einer Vielzahl verschiedener derartiger Komponenten zusammengesetzte sind, beispielsweise Spannungswandler, Gleich- oder Wechselrichter, Mikrocontroller, Steuergeräte, Batterien usw.In the present context, electrical or electronic components are to be understood as individual electronic elements or electronic components such as microprocessors or power switches such as diodes, transistors, etc. Inverters, microcontrollers, control devices, batteries, etc.
In derartigen Bauteilen finden verlustbehaftete Energiewandlungsprozesse statt, im Zuge derer teils hohe Verlustleistungen in Form von Wärme auftreten. Für einen sicheren Betrieb und ferner eine lange Lebensdauer ist es von Bedeutung, derartige Verlustleistungen effektiv und bei niedriger Temperatur abführen zu können.Lossy energy conversion processes take place in such components, in the course of which high power losses occur in the form of heat. For safe operation and also a long service life, it is important to be able to dissipate such power losses effectively and at a low temperature.
Zu diesem Zweck sind Kühlvorrichtungen bzw. Kühlkörper bekannt, auf welchen elektronische Bauteile angeordnet werden können und welche zumeist von einem Kühlmedium durchströmt werden, welches Abwärme der Bauteile aufnimmt und abführt.For this purpose, cooling devices or heat sinks are known on which electronic components can be arranged and which are mostly flowed through by a cooling medium which absorbs and dissipates waste heat from the components.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Kühlung elektronischer Bauteile mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a device for cooling electronic components with the features of
Die Vorrichtung umfasst eine erste Lage und eine zweite Lage, die parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Diese Lagen können sowohl eben, als auch zylindrisch ausgeführt sein (z.B. Kühlmantel einer zylindrischen elektrischen Maschine). Beispielsweise können diese Lagen jeweils aus Blech geformt sein. Jedoch kann es sich bei diesen Lagen auch um Kunststofflagen oder Kunststoffplatten handeln, welche insbesondere elektrisch isolierend wirken.The device comprises a first layer and a second layer, which are arranged parallel or at least substantially parallel to one another. These layers can be flat or cylindrical (e.g. cooling jacket of a cylindrical electrical machine). For example, these layers can each be formed from sheet metal. However, these layers can also be plastic layers or plastic plates, which in particular have an electrically insulating effect.
Zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage ist ein Profilelement angeordnet, welches beispielsweise als ein profiliertes Blech oder Kunststoffelement ausgebildet sein kann. Insbesondere ist dieses Profilelement bzw. dieser Profilkörper als ein profiliertes Trennelement vorgesehen, welches ein Volumen zwischen der ersten und zweiten Lage in verschiedene Abschnitte unterteilt.A profile element is arranged between the first layer and the second layer, which can be designed, for example, as a profiled sheet metal or plastic element. In particular, this profile element or this profile body is provided as a profiled separating element which divides a volume between the first and second layer into different sections.
Das Profilelement ist derart profiliert, dass das Volumen zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage in jeweils parallel zueinander verlaufende erste Kanäle, zweite Kanäle und dritte Kanäle unterteilt ist. Diese ersten, zweiten und dritten Kanäle stellen insbesondere benachbarte, nebeneinandergelegene Abschnitte mit parallelen Haupterstreckungsrichtungen dar.The profile element is profiled in such a way that the volume between the first layer and the second layer is divided into first channels, second channels and third channels that run parallel to one another. These first, second and third channels represent in particular adjacent, juxtaposed sections with parallel main directions of extent.
Durch erste Übergänge in dem Profilelement ist jeweils eine Fluidverbindung zwischen den einzelnen ersten Kanälen und jeweils benachbarten zweiten Kanälen hergestellt. Durch zweite Übergänge in dem Profilelement ist jeweils eine Fluidverbindung zwischen den einzelnen zweiten Kanälen und jeweils benachbarten dritten Kanälen hergestellt. Diese ersten und zweiten Übergänge sind jeweils zweckmäßigerweise als Öffnungen in dem Profilelement ausgebildet, so dass jeweils eine direkte Fluidverbindung zwischen den jeweiligen Kanälen hergestellt ist.First transitions in the profile element each produce a fluid connection between the individual first channels and each adjacent second channel. By means of second transitions in the profile element, a fluid connection is established between the individual second channels and respectively adjacent third channels. These first and second transitions are each expediently designed as openings in the profile element, so that in each case a direct fluid connection is established between the respective channels.
Zweckmäßigerweise bilden die ersten und zweiten Lagen eine Ober- und eine Unterseite eines fluiddicht abgeschlossenen, insbesondere quaderförmigen oder zumindest im Wesentlichen quaderförmigen Volumens. Insbesondere wird durch die zwei Lagen ein flacher Flüssigkeitskanal definiert, durch welchen ein Kühlfluid geleitet werden kann. Durch das Profilelement wird dieser Flüssigkeitskanal zweckmäßigerweise in einzelne Kanäle unterteilt, durch welche jeweils auf zweckmäßige Weise ein Kühlfluid geleitet werden kann.The first and second layers expediently form an upper side and a lower side of a fluid-tight closed, in particular cuboid or at least essentially cuboid volume. In particular, the two layers define a flat liquid channel through which a cooling fluid can be passed. By means of the profile element, this liquid channel is expediently divided into individual channels through which a cooling fluid can be passed in an expedient manner.
Insbesondere sind die ersten, zweiten und dritten Kanäle jeweils in Form identisch oder zumindest im Wesentlichen identisch, unterscheiden sich jedoch insbesondere darin, wie sie relativ zu dem zu kühlenden Bauteil in der Vorrichtung angeordnet sind und ferner insbesondere darin, welche Kanäle auf welche Art und Weise miteinander in Fluidverbindung stehen.In particular, the first, second and third channels are each identical in shape or at least substantially identical, but differ in particular in how they are arranged in the device relative to the component to be cooled and also in particular in which channels and in which way are in fluid communication with each other.
Die einzelnen ersten Kanäle stehen insbesondere mit jeweils einem oder zwei benachbarten zweiten Kanälen in direkter Fluidverbindung. Entsprechend stehen die einzelnen dritten Kanäle insbesondere mit jeweils einem oder zwei benachbarten zweiten Kanälen in direkter Fluidverbindung. Ein jeder zweite Kanal steht zweckmäßigerweise mit jeweils einem benachbarten ersten Kanal und mit jeweils einem benachbarten dritten Kanal in direkter Fluidverbindung. Die ersten Kanäle und die dritten Kanäle stehen zweckmäßigerweise nicht miteinander in direkter Fluidverbindung und sind voneinander insbesondere durch die zweiten Kanäle getrennt.The individual first channels are in direct fluid connection in particular with one or two adjacent second channels. Correspondingly, the individual third channels are in direct fluid connection, in particular with one or two adjacent second channels. Each second channel is expediently in direct fluid connection with an adjacent first channel and with an adjacent third channel. The first channels and the third channels are expediently not in direct fluid connection with one another and are separated from one another in particular by the second channels.
Somit ergibt sich die Möglichkeit, ein Kühlfluid in die einzelnen ersten Kanäle (Zufluss bzw. Kaltseite) zu leiten, welches sich durch die ersten Durchgänge jeweils in die zweiten Kanäle (welche die Wärme aus dem zu kühlenden Bauteil aufnehmen) verteilt und sich von dort aus durch die zweiten Öffnungen wiederum in die dritten Kanäle (Abfluss bzw. Heißseite) verteilt, aus welchen das Kühlfluid abgeleitet werden kann. Zweckmäßigerweise sind die ersten Kanäle jeweils mit einer Kühlmittelzufuhr verbindbar und die dritten Kanäle jeweils mit einer Kühlmittelabfuhr. Die ersten Kanäle stellen zweckmäßigerweise einen Zufluss bzw. eine Kühlmittelverteilung dar, durch welche Kühlfluid in die Kühlvorrichtung geleitet werden kann. Von den ersten Kanälen bzw. Zuflüssen aus kann somit frisches, kühles Kühlfluid zweckmäßigerweise in die zweiten Kanäle verteilt werden. Die zweiten Kanäle stellen besonders zweckmäßig Kühlkanäle dar, in welchen die eigentliche Kühlung des Bauteils stattfindet, d.h. Kühlfluid in diesen zweiten Kanälen nimmt insbesondere von dem zu kühlenden Bauteil abgegebene Abwärme auf. Erwärmtes Kühlfluid fließt von den zweiten Kanälen bzw. Kühlkanälen in die dritten Kanäle, welche insbesondere einen Abfluss darstellen, durch welchen erwärmtes Kühlfluid aus der Kühlvorrichtung abfließt bzw. abgeführt wird.This results in the possibility of directing a cooling fluid into the individual first channels (inflow or cold side), which flows through the first passages into the second channels (which the heat from the component to be cooled) and is distributed from there through the second openings in turn into the third channels (drain or hot side), from which the cooling fluid can be derived. Expediently, the first channels can each be connected to a coolant supply and the third channels can each be connected to a coolant discharge. The first channels expediently represent an inflow or a coolant distribution through which cooling fluid can be passed into the cooling device. Fresh, cool cooling fluid can thus expediently be distributed into the second channels from the first channels or inflows. The second channels particularly expediently represent cooling channels in which the actual cooling of the component takes place, ie cooling fluid in these second channels absorbs waste heat given off by the component to be cooled in particular. Heated cooling fluid flows from the second channels or cooling channels into the third channels, which in particular represent an outflow through which heated cooling fluid flows out of the cooling device or is carried away.
Insbesondere kann für jeden zweiten Kanal jeweils eine Vielzahl von ersten und zweiten Übergängen vorgesehen sein, welche über die gesamte Länge des jeweiligen zweiten Kanals in zweckmäßigen Abständen zueinander verteilt sind. Somit kann zweckmäßigerweise über die gesamte Länge der zweiten Kanäle stets frisches Fluid zugeführt und erwärmtes Fluid abgeführt werden. Insbesondere kann somit auch über stromabwärts gelegene Bereiche bzw. Abschnitte des zu kühlenden Bauteils stets gleich konditioniertes Kühlfluid geführt werden, um das Bauteil über seine gesamte Fläche gleichmäßig und bei gleicher Temperatur zu kühlen. Insbesondere kann vermieden werden, dass stromabwärts nur noch Kühlfluid mit überwiegend hoher Temperatur über das Bauteil geführt werden kann, welches thermische Energie nur noch bei höheren Temperaturen aufnehmen und das Bauteil dort nicht mehr effektiv kühlen kann.In particular, a plurality of first and second transitions can be provided for each second channel, which are distributed over the entire length of the respective second channel at appropriate distances from one another. In this way, fresh fluid can expediently always be supplied over the entire length of the second channels and heated fluid can be removed. In particular, equally conditioned cooling fluid can thus always be passed over downstream areas or sections of the component to be cooled in order to cool the component uniformly over its entire surface and at the same temperature. In particular, it can be avoided that downstream only cooling fluid with a predominantly high temperature can be passed over the component, which can only absorb thermal energy at higher temperatures and can no longer effectively cool the component there.
Vorteilhafterweise ist das Profilelement derart profiliert, dass die ersten Kanäle und die dritten Kanäle jeweils keinen oder zumindest kaum Kontakt zu der zweiten Lage aufweisen und dass die zweiten Kanäle jeweils keinen oder zumindest kaum Kontakt zu der ersten Lage aufweisen. Kühlfluid in den ersten Kanälen und in den dritten Kanälen ist somit jeweils zweckmäßigerweise weitgehend isoliert von der zweiten Lage. In den zweiten Kanälen ist das Kühlfluid zweckmäßigerweise in direktem Kontakt mit der zweiten Lage und wird insbesondere direkt über diese zweite Lage geleitet. Insbesondere wird die Kühlvorrichtung mit dieser zweiten Lage auf dem zu kühlenden Bauteil angeordnet, so dass das Kühlfluid in den zweiten Kanälen über das Bauteil geleitet wird und Abwärme aufnehmen kann. Zweckmäßigerweise kann die Kühlvorrichtung somit derart auf einem zu kühlenden Bauteil angeordnet werden, dass die zweiten Kanäle an einer dem zu kühlenden Bauteil zugewandten Seite der Vorrichtung angeordnet sind und dass die ersten Kanäle und die dritten Kanäle jeweils an einer dem zu kühlenden Bauteil abgewandten Seite der Vorrichtung angeordnet sind. Diese Konstruktion lässt sich besonders einfach durch ein Profilelement mit einem Zickzack-Querschnitt erreichen.The profile element is advantageously profiled in such a way that the first channels and the third channels each have no or at least hardly any contact with the second layer and that the second channels each have no or at least hardly any contact with the first layer. Cooling fluid in the first channels and in the third channels is therefore expediently largely isolated from the second layer. In the second channels, the cooling fluid is expediently in direct contact with the second layer and, in particular, is passed directly over this second layer. In particular, the cooling device is arranged with this second layer on the component to be cooled, so that the cooling fluid in the second channels is conducted over the component and can absorb waste heat. The cooling device can thus expediently be arranged on a component to be cooled in such a way that the second channels are arranged on a side of the device facing the component to be cooled and that the first channels and the third channels are each arranged on a side of the device facing away from the component to be cooled are arranged. This construction can be achieved particularly easily by a profile element with a zigzag cross-section.
Kühlfluid kann somit in den ersten Kanälen zweckmäßigerweise isoliert von der zweiten Lage und somit isoliert von dem zu kühlenden Bauteil geführt werden, so dass sich die Kühlmitteltemperatur in den ersten Kanälen nicht oder zumindest kaum erhöht. Tritt das Kühlfluid von den ersten in die zweiten Kanäle über, besitzt das Kühlfluid eine geringe Temperatur und kann in den zweiten Kanälen effektiv Abwärme des Bauteils aufnehmen. In den dritten Kanälen ist das erwärmte Kühlfluid erneut isoliert von dem Bauteil und kann aus der Kühlvorrichtung abgeführt werden, ohne dass Wärme wieder auf das Bauteil übergehen kann. Besonders zweckmäßig weisen die ersten Kanäle ferner jeweils keinen Kontakt zu den dritten Kanälen auf. Die ersten Kanäle und die dritten Kanäle sind somit besonders zweckmäßig isoliert voneinander. Kühles Kühlfluid in den ersten Kanälen wird somit insbesondere nicht durch warmes Kühlfluid in den dritten Kanälen erwärmt.Cooling fluid can thus expediently be guided in the first channels isolated from the second layer and thus isolated from the component to be cooled, so that the coolant temperature in the first channels does not or at least hardly increases. If the cooling fluid passes from the first into the second channels, the cooling fluid has a low temperature and can effectively absorb waste heat from the component in the second channels. In the third channels, the heated cooling fluid is again isolated from the component and can be removed from the cooling device without heat being able to pass back to the component. Furthermore, it is particularly expedient for the first channels to each have no contact with the third channels. The first channels and the third channels are therefore particularly expediently isolated from one another. Cool cooling fluid in the first channels is thus in particular not heated by warm cooling fluid in the third channels.
Vorzugsweise ist jeder erste Kanal jeweils zu zwei zweiten Kanälen benachbart. Ferner ist jeder dritte Kanal vorzugsweise zu zwei zweiten Kanälen benachbart. Jeder zweite Kanal ist vorzugsweise jeweils zu einem ersten und zu einem dritten Kanal benachbart. Somit kann von jedem ersten Kanal aus Kühlfluid in die jeweiligen zwei benachbarten zweiten Kanäle zugeführt werden. Entsprechend kann in jedem dritten Kanal erwärmtes Kühlfluid aus den jeweiligen zwei benachbarten zweiten Kanälen abgeführt werden. Für jeden zweiten Kanal ist insbesondere jeweils ein benachbarter erster Kanal als Zufluss für frisches, kühles Kühlfluid vorgesehen und ferner jeweils ein benachbarter dritter Kanal als Abfluss für erwärmtes Kühlfluid. Die ersten und dritten Kanäle sind ferner durch die zweiten Kanäle zweckmäßigerweise voneinander isoliert, so dass kühles Fluid in den ersten Kanälen nicht von erwärmtem Fluid in den dritten Kanälen erhitzt wird. Eine vorteilhafte Anordnung von Kanälen i-ter Art nebeneinander ist demnach: i=1, 2, 3, 2, 1, 2, 3, 2, 1 usw.Each first channel is preferably adjacent to two second channels. Furthermore, every third channel is preferably adjacent to two second channels. Every second channel is preferably adjacent to a first and to a third channel. Cooling fluid can thus be supplied from each first channel into the respective two adjacent second channels. Correspondingly, in every third channel, heated cooling fluid can be discharged from the respective two adjacent second channels. For every second channel, in particular, an adjacent first channel is provided as an inflow for fresh, cool cooling fluid and, furthermore, an adjacent third channel is provided as an outflow for heated cooling fluid. The first and third channels are further expediently isolated from one another by the second channels, so that cool fluid in the first channels is not heated by heated fluid in the third channels. An advantageous arrangement of the i-th type channels next to one another is accordingly: i = 1, 2, 3, 2, 1, 2, 3, 2, 1, etc.
Vorteilhafterweise ist in jedem ersten, zweiten und dritten Kanal jeweils eine Vielzahl entsprechender erster oder zweiter Übergänge vorgesehen. Insbesondere sind die jeweiligen Übergänge pro Kanal in regelmäßigen Abständen vorgesehen, betrachtet in Haupterstreckungsrichtung der Kanäle. Somit wird insbesondere in regelmäßigen Abständen kühles Kühlfluid in die zweiten Kanäle geführt bzw. erwärmtes Kühlfluid aus den zweiten Kanälen abgeführt.A plurality of corresponding first or second transitions is advantageously provided in each first, second and third channel. In particular, the respective transitions per channel are provided at regular intervals, viewed in the main direction of extent of the channels. Thus, in particular, cool cooling fluid is fed into or out of the second channels at regular intervals. heated cooling fluid discharged from the second channels.
Vorteilhafterweise sind in den einzelnen ersten Kanälen die jeweiligen ersten Übergänge zu den jeweiligen beiden benachbarten zweiten Kanälen jeweils versetzt zueinander vorgesehen. Entsprechend sind in den einzelnen dritten Kanälen die jeweiligen zweiten Übergänge zu den jeweiligen beiden benachbarten zweiten Kanälen jeweils versetzt zueinander vorgesehen. Insbesondere sind die jeweiligen Übergänge pro erstem bzw. zweitem Kanal in Haupterstreckungsrichtung der Kanäle betrachtet jeweils an unterschiedlichen Positionen angeordnet. Somit wird insbesondere eine effektive Verteilung von Kühlfluid aus den ersten Kanälen in die zweiten Kanäle ermöglicht und ferner insbesondere ein effektiver Abfluss von Kühlfluid aus den zweiten Kanälen in die in die dritten Kanäle.The respective first transitions to the respective two adjacent second channels are advantageously provided offset from one another in the individual first channels. Correspondingly, the respective second transitions to the respective two adjacent second channels are provided in each case offset to one another in the individual third channels. In particular, the respective transitions per first or second channel, viewed in the main direction of extent of the channels, are each arranged at different positions. Thus, in particular, an effective distribution of cooling fluid from the first channels into the second channels is made possible and, furthermore, in particular an effective outflow of cooling fluid from the second channels into the third channels.
Bevorzugt sind die zweiten Kanäle entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung jeweils in einzelne Teilkanäle unterteilt. Jeder zweite Kanal weist somit insbesondere eine Vielzahl von in Haupterstreckungsrichtung des Kanals betrachtet hintereinanderliegenden Teilkanälen auf. Insbesondere sind die einzelnen Teilkanäle eines jeden zweiten Kanals voneinander getrennt durch eine Barriere, Trennwand oder dergleichen. Insbesondere kann jedem Teilkanal jeweils kühles Kühlfluid aus einem der ersten Kanäle zugeführt werden und entsprechend kann aus jedem Teilkanal warmes Kühlfluid in einen der dritten Kanäle abgeführt werden. Insbesondere kann somit über die gesamte Länge der zweiten Kanäle in ihrer Haupterstreckungsrichtung stets kühles Kühlmittel zugeführt werden, so dass auch stromabwärts gelegene Bereiche bzw. Abschnitte des Bauteils effektiv gekühlt werden.The second channels are preferably each subdivided into individual sub-channels along their main direction of extent. Each second channel thus has, in particular, a multiplicity of sub-channels located one behind the other when viewed in the main direction of extent of the channel. In particular, the individual sub-channels of every second channel are separated from one another by a barrier, partition or the like. In particular, each sub-channel can be supplied with cool cooling fluid from one of the first channels and, accordingly, warm cooling fluid can be discharged from each sub-channel into one of the third channels. In particular, cool coolant can thus always be supplied over the entire length of the second channels in their main direction of extent, so that areas or sections of the component located downstream are also effectively cooled.
Bevorzugt steht jeder Teilkanal jeweils durch einen der ersten Übergänge in Fluidverbindung mit einem der ersten Kanäle und jeweils durch einen der zweiten Übergänge in Fluidverbindung mit einem der dritten Kanäle. Die einzelnen zweiten Kanäle sind somit jeweils in eine Vielzahl kurz gehaltener Teil- bzw. Kühlkanäle unterteilt, die mit dem jeweils benachbarten ersten Kanal als Zufluss und dem jeweils benachbarten dritten Kanal als Abfluss in direkter Fluidverbindung stehen.Each sub-channel is preferably in fluid connection with one of the first channels through one of the first transitions and in fluid connection with one of the third channels through one of the second transitions. The individual second channels are thus each subdivided into a plurality of short partial or cooling channels, which are in direct fluid connection with the respective adjacent first channel as an inflow and the respective adjacent third channel as an outflow.
Vorzugsweise sind die ersten Übergänge und die zweiten Übergänge jeweils durch Verformungen des Materials des Profilelements erzeugt. Ferner sind die zweiten Kanäle durch diese Verformungen vorzugsweise jeweils in die Teilkanäle unterteilt. An entsprechenden Stellen ist das Material der Profilelemente insbesondere derart verformt, dass Öffnungen zwischen den jeweiligen Kanälen als jeweilige Durchbrüche entstehen. Ferner ist das Material an diesen Stellen insbesondere in die jeweiligen zweiten Kanäle hinein verformt, so dass es dort insbesondere Trennwände bzw. Barrieren als Abgrenzung der einzelnen Teilkanäle bildet. Beispielsweise ist das Material an diesen Stellen in einer vorgegebenen Form ausgestanzt bzw. ausgeschnitten und entsprechend gefaltet, insbesondere derart, dass entsprechendes überschüssiges ausgestanztes Material in die zweiten Kanäle hinein gefaltet ist und dort Trennwände bzw. Barrieren bildet. Das Profilelement lässt sich somit auf aufwandsarme und kostengünstige Weise beispielsweise aus einem ebenen Blech oder Kunststoffelement herstellen, welches entsprechend gestanzt und gefaltet ist, um das entsprechendes Profil mit entsprechenden Durchbrüchen zu erzeugen.The first transitions and the second transitions are preferably each produced by deformations of the material of the profile element. Furthermore, the second channels are preferably each subdivided into the sub-channels by these deformations. In particular, the material of the profile elements is deformed at corresponding points in such a way that openings between the respective channels are created as respective breakthroughs. Furthermore, the material is deformed at these points, in particular into the respective second channels, so that there it forms partitions or barriers in particular to delimit the individual sub-channels. For example, the material is punched out or cut out in a predetermined shape at these points and correspondingly folded, in particular in such a way that corresponding excess punched-out material is folded into the second channels and forms partitions or barriers there. The profile element can thus be produced in a low-cost and cost-effective manner, for example from a flat sheet metal or plastic element, which is punched and folded accordingly in order to produce the corresponding profile with corresponding openings.
Vorzugsweise ist das Profilelement durch Stanzen und Falten einer flachen Lage hergestellt, beispielsweise einer flachen Metalllage, vorzugsweise eines Blechs, oder eines flachen Kunststoffelements. Durch Stanzen können insbesondere Öffnungen für die späteren Übergänge hergestellt werden. Durch anschließendes Falten wird die flache Lage insbesondere entsprechend profiliert und in die vorgegebene Form des Profilelements gebrachtThe profile element is preferably produced by punching and folding a flat layer, for example a flat metal layer, preferably a sheet metal, or a flat plastic element. In particular, openings for the later transitions can be produced by punching. By subsequently folding the flat layer, in particular, it is correspondingly profiled and brought into the predetermined shape of the profile element
Bevorzugt ist das Profilelement wellenförmig gefaltet, insbesondere in Form einer Dreieckswelle (Zickzack). Insbesondere weisen die einzelnen Kanäle somit einen dreiecksförmigen oder zumindest im Wesentlichen dreiecksförmigen Querschnitt auf. Die Querschnitte der zweiten Kanäle sind insbesondere entgegengesetzt bzw. spiegelverkehrt zu den Querschnitten der ersten und dritten Kanäle orientiert.The profile element is preferably folded in a wave shape, in particular in the form of a triangular wave (zigzag). In particular, the individual channels thus have a triangular or at least substantially triangular cross-section. The cross-sections of the second channels are in particular oriented opposite or mirror-inverted to the cross-sections of the first and third channels.
Vorzugsweise ist für die ersten Übergänge und die zweiten Übergänge jeweils Material des Profilelements zwischen Faltkanten verformt. Das Material zwischen den Faltkalten stellt insbesondere Trennwände einzelner Kanäle dar. Zweckmäßigerweise wird das Material vor dem Falten entsprechend ausgestanzt und im Zuge des Faltprozesses entsprechend verformt bzw. gefaltet. Wie obig erläutert kann das für die Übergänge verformte Material zweckmäßigerweise Trennwände der Teilkanäle der zweiten Kanäle darstellen.For the first transitions and the second transitions, material of the profile element is preferably deformed between folding edges. The material between the folds represents, in particular, partition walls of individual channels. The material is expediently punched out accordingly before folding and is correspondingly deformed or folded in the course of the folding process. As explained above, the material deformed for the transitions can expediently represent partition walls of the sub-channels of the second channels.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage ein erstes Profilelement und ein zweites Profilelement angeordnet, so dass das Volumen zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage durch das erste Profilelement in einen ersten Teil mit entsprechenden ersten, zweiten und dritten Kanälen und durch das zweite Profilelement in einen zweiten Teil mit entsprechenden ersten, zweiten und dritten Kanälen unterteilt ist. Insbesondere sind diese beiden Profilelemente identisch bzw. baugleich ausgebildet. Zwischen den beiden Profilelementen kann eine weitere dritte Lage vorgesehen sein, welche insbesondere parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zu der ersten Lage und der zweiten Lage angeordnet ist. Insbesondere wird die Anzahl der Kanäle durch dieses zweite Profilelement verdoppelt. Besonders zweckmäßig kann somit eine doppelte Anzahl an zweiten Kanälen vorgesehen werden, insbesondere um zwei Bauteile zu kühlen. Insbesondere sind die beiden Profilelemente derart profiliert und angeordnet, dass die zweiten Kanäle der beiden Teile jeweils mit der ersten oder der zweiten Lage in Kontakt stehen. Die ersten und dritten Kanäle der beiden Teile weisen insbesondere jeweils keinen oder zumindest kaum Kontakt zu den ersten und zweiten Lagen auf. Durch die jeweiligen zweiten Kanäle geleitetes Kühlfluid ist somit in Kontakt mit einer der beiden Lagen. Entlang jeder der beiden Lagen kann zweckmäßigerweise Kühlfluid in den jeweiligen zweiten Kanälen geführt werden. Zweckmäßigerweise kann an der ersten Lage ein erstes zu kühlendes Bauteil angeordnet werden und an der zweiten Lage ein zweites zu kühlendes Bauteil.According to an advantageous embodiment, a first profile element and a second profile element are arranged between the first layer and the second layer, so that the volume between the first layer and the second layer through the first profile element in a first part with corresponding first, second and third channels and is divided by the second profile element into a second part with corresponding first, second and third channels. In particular, these two profile elements are identical or structurally identical. A further third layer can be provided between the two profile elements, which in particular is parallel or at least substantially is arranged parallel to the first layer and the second layer. In particular, the number of channels is doubled by this second profile element. It is therefore particularly expedient to provide twice the number of second channels, in particular to cool two components. In particular, the two profile elements are profiled and arranged in such a way that the second channels of the two parts are each in contact with the first or the second layer. In particular, the first and third channels of the two parts each have no or at least hardly any contact with the first and second layers. Cooling fluid passed through the respective second channels is thus in contact with one of the two layers. Cooling fluid can expediently be guided in the respective second channels along each of the two layers. A first component to be cooled can expediently be arranged on the first layer and a second component to be cooled on the second layer.
Vorteilhafterweise sind das erste Profilelement und das zweite Profilelement derart zueinander angeordnet, dass der erste Teil und der zweite Teil symmetrisch zueinander bezüglich einer Ebene sind, welche parallel zu der ersten Lage und parallel zu der zweiten Lage ist. Wie obig erläutert kann zwischen den beiden Profilelementen eine dritte Lage vorgesehen sein, welche insbesondere in dieser Spiegelebene angeordnet ist. Jedoch können die Profilelemente auch ohne derartige dritte Lage übereinander angeordnet werden. In diesem Fall sind die ersten und die dritten Kanäle des ersten Teils und des zweiten Teils insbesondere jeweils zu gemeinsamen Kanälen verbunden. Die zweiten Kanäle des ersten Teils und des zweiten Teils sind durch die Profilelemente zweckmäßigerweise voneinander isoliert.The first profile element and the second profile element are advantageously arranged with respect to one another in such a way that the first part and the second part are symmetrical to one another with respect to a plane which is parallel to the first layer and parallel to the second layer. As explained above, a third layer can be provided between the two profile elements, which is arranged in particular in this mirror plane. However, the profile elements can also be arranged one above the other without such a third layer. In this case, the first and the third channels of the first part and of the second part are in particular each connected to form common channels. The second channels of the first part and the second part are expediently isolated from one another by the profile elements.
In besonders bevorzugter Weise eignest sich die Kühlvorrichtung für elektrische bzw. elektronische Bauteile im (Kraft-)Fahrzeugbereich, insbesondere für Steuergeräte, Endstufen, Halbleiterschaltungen, Batteriemodule usw. Durch die Vorrichtung kann eine effektive Kühlung derartiger Bauteile ermöglicht werden, wodurch wiederum ein sicherer, effektiver Betrieb des Fahrzeugs bzw. einzelner Fahrzeugfunktionen erreicht werden kann. Ferner kann Verschleiß gering gehalten und die Lebensdauer erhöht werden, wodurch kostspielige Reparaturen und Werkstattaufenthalte vermieden werden können.In a particularly preferred manner, the cooling device is suitable for electrical or electronic components in the (motor) vehicle sector, in particular for control devices, output stages, semiconductor circuits, battery modules, etc. Operation of the vehicle or individual vehicle functions can be achieved. Furthermore, wear can be kept to a minimum and the service life can be increased, as a result of which costly repairs and visits to the workshop can be avoided.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.
FigurenlisteFigure list
-
1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung elektronischer Bauteile in einer perspektivischen Ansicht (a), in einer Querschnittsansicht (b) sowie in einer Längsschnittsansicht (c).1 shows schematically a preferred embodiment of a device according to the invention for cooling electronic components in a perspective view (a), in a cross-sectional view (b) and in a longitudinal sectional view (c). -
2 zeigt schematisch eine Kunststofflage, aus welcher ein Profilelement für eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden kann.2 shows schematically a plastic layer from which a profile element for a preferred embodiment of a device according to the invention can be produced. -
3 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung elektronischer Bauteile in einer Querschnittsansicht.3 shows schematically a preferred embodiment of a device according to the invention for cooling electronic components in a cross-sectional view.
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder baugleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote the same or structurally identical elements.
In
Die Kühlvorrichtung
Die Kühlvorrichtung
Zwischen der ersten Lage
Das Profilelement
Das Profilelement ist wellenförmig in Form einer Dreieckswelle (Zickzack) gefaltet und weist einen zumindest im Wesentlichen dreiecksförmigen Querschnitt auf. Entsprechend weisen auch die ersten, zweiten und dritten Kanäle
Jeder erste Kanal
Wie in
Die ersten und dritten Kanäle
In dem Profilelement
Wie insbesondere in
Die ersten und zweiten Übergange
Wie ferner in
Wie durch die einzelnen Pfeile in
Erwärmtes Kühlfluid gelangt dann aus den Teilkanälen
Die ersten Kanäle
Durch die Vielzahl an kurz gehaltenen Teilkanälen
Die durchgezogenen Linien
Die mit 230 bezeichneten, gestrichelten Linien stellen Faltkanten bzw. Biegekanten dar, entlang welcher die Kunststofflage
In
Entsprechend der in Bezug auf
Das Volumen zwischen den beiden Lagen
Die Profilelemente
In der Ebene
Die ersten Kanäle
Somit kann die Vorrichtung
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020103628.0A DE102020103628A1 (en) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Device for cooling electronic components |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020103628.0A DE102020103628A1 (en) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Device for cooling electronic components |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020103628A1 true DE102020103628A1 (en) | 2021-08-12 |
Family
ID=76968579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020103628.0A Pending DE102020103628A1 (en) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Device for cooling electronic components |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020103628A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2322730A1 (en) | 1973-05-05 | 1974-11-21 | Daimler Benz Ag | HEAT EXCHANGER |
JPH10173375A (en) | 1996-12-11 | 1998-06-26 | Mitsubishi Electric Corp | Electronic circuit module |
US6986382B2 (en) | 2002-11-01 | 2006-01-17 | Cooligy Inc. | Interwoven manifolds for pressure drop reduction in microchannel heat exchangers |
DE102015205902A1 (en) | 2015-04-01 | 2016-10-06 | Mahle International Gmbh | Rib for a heat exchanger |
DE112015004329T5 (en) | 2014-09-23 | 2017-06-14 | Denso Corporation | Radiator module and method of making a radiator module |
-
2020
- 2020-02-12 DE DE102020103628.0A patent/DE102020103628A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2322730A1 (en) | 1973-05-05 | 1974-11-21 | Daimler Benz Ag | HEAT EXCHANGER |
JPH10173375A (en) | 1996-12-11 | 1998-06-26 | Mitsubishi Electric Corp | Electronic circuit module |
US6986382B2 (en) | 2002-11-01 | 2006-01-17 | Cooligy Inc. | Interwoven manifolds for pressure drop reduction in microchannel heat exchangers |
DE112015004329T5 (en) | 2014-09-23 | 2017-06-14 | Denso Corporation | Radiator module and method of making a radiator module |
DE102015205902A1 (en) | 2015-04-01 | 2016-10-06 | Mahle International Gmbh | Rib for a heat exchanger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2153487B1 (en) | Electrochemical energy storage unit comprising a cooling device | |
DE10317580B4 (en) | Electric inverter device with a liquid channel and electric vehicle with such an inverter device | |
DE102013222496A1 (en) | Electric power converter | |
DE102018130558A1 (en) | BATTERY BACKPLANE ASSEMBLY WITH INTEGRATED BUSBAR CONNECTIONS AND HEAT MANAGEMENT FUNCTIONS | |
EP2532036B1 (en) | Heat exchanger for thermoelectric generators | |
DE102009006869A1 (en) | Semiconductor module | |
DE102015112683A1 (en) | BATTERY CELL COOLING PLATE | |
DE112020005112T5 (en) | High-performance cold plate with even temperature | |
EP1944824A2 (en) | Electrical energy store | |
DE102012021990A1 (en) | Arrangement for electrical energy storage device and cooling device of commercial vehicle, has cooling elements that are connected to common coolant supply of cooling device | |
DE112014004189T5 (en) | Heat exchanger for cooling an electrical component | |
DE112017006623T5 (en) | Heat sink for liquid cooling type cooling apparatus, and manufacturing method thereof | |
DE112006003812T5 (en) | cooler | |
DE102015214661A1 (en) | Traction battery for a motor vehicle with a cooling device | |
DE202020104175U1 (en) | Three-layer heat exchanger with internal distribution channels for battery heat management | |
DE102013219665B4 (en) | Cooling arrangement | |
DE102017222350A1 (en) | HEAT EXCHANGER FOR DOUBLE-SIDED COOLING OF ELECTRONIC MODULES | |
DE102018100394B4 (en) | Battery with battery modules | |
DE102016110625A1 (en) | Thermoelectric generator for exhaust systems and contact element for a thermoelectric generator | |
DE102020103628A1 (en) | Device for cooling electronic components | |
EP2803252B1 (en) | Power electronics module system with built-in cooling system | |
DE102010013467A1 (en) | Tempering element for use in tempering device for e.g. hybrid car, has heat conductive layers arranged between Peltier element layers, where electric current causes tempering of conductive layers based on Peltier effect | |
EP2930782B1 (en) | Cooling element and battery system | |
DE112017007902T5 (en) | Chopper module of the 2-in-1 type | |
DE102020215827A1 (en) | Cooling device for inverters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DEHNSGERMANY PARTNERSCHAFT VON PATENTANWAELTEN, DE Representative=s name: DEHNS GERMANY PARTNERSCHAFT MBB, DE |