DE202011110749U1

DE202011110749U1 - Electrical component with at least one arranged in a potting electrical power loss source and a cooling device and cooling channel

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Publication number: DE202011110749U1
Application number: DE202011110749.7U
Authority: DE
Original assignee: Reo AG
Current assignee: Reo AG
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2021-03-12
Also published as: WO2012123341A3; EP2684202A2; DE102011013684B4; DE102011013684A1; WO2012123341A2

Abstract

Elektrisches Bauteil mit wenigstens einer in einer Vergussmasse (14) angeordneten elektrischen Verlustleistungsquelle (16), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühleinrichtung vorgesehen ist, die zur Optimierung des Wärmemanagements Wärme aus dem Bereich der Verlustleistungsquelle (16) ableitet, und wobei die Kühleinrichtung wenigstens einen, vorzugsweise zwei sich in Bezug auf den Kern gegenüberliegende, zwischen der Wicklung (27, 28, 29) und dem Kern (24, 25, 26) angeordnete Kühlkörper (12) umfasst, die wenigstens einen, durch ein Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal (33) aufweisen.Electrical component with at least one in an encapsulant (14) arranged electrical power loss source (16), characterized in that at least one cooling device is provided which derives heat to optimize the heat management from the region of the loss power source (16), and wherein the cooling device at least one , preferably two heat sinks (12) arranged opposite each other between the winding (27, 28, 29) and the core (24, 25, 26) and comprising at least one cooling channel (33) through which a cooling medium can pass. exhibit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil mit wenigstens einer in einer Vergussmasse angeordneten elektrischen Verlustleistungsquelle und einer Kühleinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The present invention relates to an electrical component having at least one electrical loss power source arranged in a potting compound and a cooling device according to the preamble of patent claim 1.

Elektrische Bauteile, z. B. in der Form von Drosseln oder Transformatoren, erzeugen sowohl im Bereich des Kernes als auch in der Wicklung hohe Wärmeverluste, sodass eine Flüssigkeitskühlung oder eine forcierte Luftkühlung zur Abführung dieser Wärmeverluste erforderlich ist. Wenn eine Drossel oder ein Transformator zur Erreichung höherer Schutzeigenschaften vergossen wird, verschlechtert sich automatisch die Wärmeabgabe an die Umgebung, da die thermische Leitfähigkeit der Vergussmassen in der Regel zu gering ist, um die Verlustenergien schnell genug an die Umgebung weiterleiten zu können. Im Übergangsbereich zwischen der Wicklung und dem Kern treten zudem in der Vergussmasse hohe Temperaturgradienten auf. Die hieraus resultierenden Temperaturspannungen führen wiederum zu starken mechanischen Verspannungen in der Vergussmasse, die zum Reißen oder Platzen der Vergussmasse führen können. Dies hat schlimmstenfalls zur Folge, dass die elektrische Vorrichtung ihre Schutzeigenschaften verliert oder sogar funktionsunfähig wird.Electrical components, eg. B. in the form of chokes or transformers, generate both in the region of the core and in the winding high heat losses, so that a liquid cooling or a forced air cooling to dissipate these heat losses is required. If a choke or a transformer is shed to achieve higher protection properties, the heat dissipation automatically deteriorates to the environment, since the thermal conductivity of the casting compounds is usually too low to be able to forward the energy loss quickly enough to the environment. In the transition region between the winding and the core, high temperature gradients also occur in the potting compound. The resulting temperature stresses in turn lead to strong mechanical stresses in the potting compound, which can lead to cracking or bursting of the potting compound. In the worst case, this results in the electrical device losing its protective properties or even becoming inoperable.

Die 26 zeigt im Querschnitt in schematischer, perspektivischer Darstellung ein elektrisches Bauteil in der Form einer bekannten vergossenen und wasserverkühlten, dreiphasigen Netzdrossel. Dabei ist auf jeweils einem Kern 1, 2, 3 eine Wicklung 4, 5, 6 angeordnet. Die Kerne 1, 2, 3 sind über insgesamt zwei Joche 7 miteinander verbunden. Die lediglich schematisch angedeuteten Flachanschlüsse der Wicklungen 4, 5, 6 sind mit 8, 9 und 10 bezeichnet. Es sind Kühlkörper 11, 12, 13 vorgesehen, die zwischen den Wicklungen 4, 5, 6 und den Kernen 1, 2, 3 in der ersichtlichen Weise verlaufen. Dabei besitzen die Kühlkörper 11, 12, 13 Metallrohre, die von einem Kühlmedium durchströmt werden.The 26 shows in cross-section in a schematic, perspective view of an electrical component in the form of a known potted and water-cooled, three-phase line choke. It is on each one core 1 . 2 . 3 a winding 4 . 5 . 6 arranged. The cores 1 . 2 . 3 are over a total of two yokes 7 connected with each other. The only schematically indicated flat terminals of the windings 4 . 5 . 6 are with 8th . 9 and 10 designated. They are heat sinks 11 . 12 . 13 provided between the windings 4 . 5 . 6 and the cores 1 . 2 . 3 proceed in the apparent manner. The heat sinks have this 11 . 12 . 13 Metal pipes through which a cooling medium flows.

Das gesamte, bislang erläuterte elektrische Bauteil ist in einer Vergussmasse 14 angeordnet.The entire, so far explained electrical component is in a potting compound 14 arranged.

Beim Betrieb dieses bekannten elektronischen Bauteiles wird ein großer Teil der Verlustenergie über das Kühlmedium abtransportiert. Ein Großteil der Wicklungstemperatur kann jedoch nicht effektiv durch die Flüssigkeitskühlung abgeführt werden. Da sehr hohe Temperaturen vorherrschen, versucht ein Teil der Verlustenergie durch die Vergussmasse 14 nach außen zu dringen. Wegen der relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit der Vergussmasse (z. B. 0,6 bis 1,2 W/m/K) verteilt sich die Verlustwärme jedoch nur sehr schlecht in der Vergussmasse, sodass am Übergang zwischen Wicklung und Joch ein sehr hoher Temperaturgradient entsteht, der zu den bereits erwähnten hohen Temperaturspannungen führt. Bedingt durch eine vorhandene Glasumwandlungstemperatur der Vergussmasse entstehen somit hohe mechanische Spannungen in der Vergussmasse. Die Vergussmasse kann daher schnell reißen oder platzen, was zum Verlust der Schutzeigenschaften, unter Umständen sogar zum Ausfall der gesamten elektrischen Vorrichtung führen kann.During operation of this known electronic component, a large part of the energy loss is transported away via the cooling medium. However, much of the winding temperature can not be dissipated effectively by the liquid cooling. Since very high temperatures prevail, some of the energy lost by the potting compound 14 to penetrate to the outside. Because of the relatively poor thermal conductivity of the potting compound (eg 0.6 to 1.2 W / m / K), the heat loss is distributed only very poorly in the potting compound, so that a very high temperature gradient occurs at the transition between winding and yoke. which leads to the already mentioned high temperature stresses. Due to an existing glass transition temperature of the potting compound thus high mechanical stresses in the potting compound. The potting compound can therefore crack or burst quickly, which can lead to the loss of the protective properties, possibly even the failure of the entire electrical device.

Da, wie oben geschildert, höhere Verlustleistungen wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Vergussmassen nicht in dem Maße abgeführt werden können, wie es erforderlich wäre, um eine homogenere Temperaturverteilung innerhalb der Vergussmasse zu erreichen, verzichten viele Hersteller bekanntermaßen vollständig auf ein Vergießen ihrer Produkte, da sie die thermischen Spannungen nicht auf ein notwendiges Maß reduzieren können.Since, as described above, higher power losses can not be dissipated to the extent that would be required to achieve a more homogeneous temperature distribution within the potting compound due to the poor thermal conductivity of the potting compounds, many manufacturers are known to completely dispense with potting their products, as they can not reduce the thermal stresses to a necessary level.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, bei elektrischen Bauteilen mit wenigstens einer Verlustleistungsquelle, die in einer Vergussmasse vergossene ist, die beim Betrieb des elektrischen Bauteiles entstehenden Wärmeverluste besser und gleichmäßiger abzuleiten, vorzugsweise innerhalb der Vergussmasse zu verteilen und/oder gezielt zu einem Kühlmedium abzuleiten. Anders ausgedrückt sollen aufgabengemäß das Wärmemanagement und die Wärmeleitung im vorliegenden Bauteil optimiert werden.The object of the present invention is therefore to dissipate better and more uniformly in electrical components with at least one power loss source, which is cast in a potting compound, resulting in the operation of the electrical component heat losses, preferably within the potting compound and / or targeted to a cooling medium derive. In other words, according to the object, the thermal management and the heat conduction in the present component are to be optimized.

Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Bauteil mit wenigstens einer in einer Vergussmasse angeordneten elektrischen Verlustleistungsquelle gelöst, wobei wenigstens eine Kühleinrichtung vorgesehen ist, die zur Optimierung des Wärmemanagements Wärme aus dem Bereich der Verlustleistungsquelle ableitet.This object is achieved by an electrical component having at least one electrical power loss source arranged in a potting compound, wherein at least one cooling device is provided which derives heat from the area of the power loss source in order to optimize thermal management.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Verlustleistungsquelle wenigstens eine auf einem Kern angeordnete Wicklung oder drei Kerne umfasst, die durch ein Joch miteinander verbunden sind, wobei auf jedem Kern wenigstens eine Wicklung angeordnet ist.Particularly advantageous is an embodiment of the invention in which the power loss source comprises at least one arranged on a core winding or three cores, which are interconnected by a yoke, wherein on each core at least one winding is arranged.

Bevorzugt und effektiv im Hinblick auf das Wärmemanagement ist ein erfinderisches Bauteil, bei dem in der Vergussmasse als Kühleinrichtung wenigstens ein Wärmeleitteil vorgesehen ist, das mit einem Teilbereich direkt an oder zumindest in der Nähe der Verlustleistungsquelle angeordnet ist und mit wenigstens einem weiteren Teilbereich unterhalb eines Oberflächenbereiches der Oberfläche der Vergussmasse verläuft. Dabei weist das Wärmeleitteil besonders vorteilhaft die Form eines Wärmeleitbleches auf, das vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer besteht. Zur effektiven Verankerung in der Vergussmasse kann das Wärmeleitblech profiliert oder zumindest partiell mit Löchern versehen sein. Das Wärmeleitblech kann streifen- oder plattenförmig ausgebildet sein. Es kann bei einer bevorzugten Ausführungsform) mit seinem Teilbereich an einer Seite einer Wicklung direkt anliegen oder in der Nähe derselben angeordnet sein, wobei wenigstens ein weiterer Teilbereich des Wärmeleitbleches ausgehend von dem Teilbereich durch die Vergussmasse und unterhalb einem Oberflächenbereich der Oberfläche der Vergussmasse verläuft.An inventive component is preferred and effective with regard to thermal management, in which at least one heat-conducting part is provided in the potting compound as a cooling device, which is arranged with a partial region directly at or at least in the vicinity of the power loss source and with at least one further partial region below a surface region the surface of the potting compound extends. In this case, the heat conducting part particularly advantageously in the form of a Wärmeleitbleches, which preferably consists of aluminum or copper. For effective anchoring in the Potting compound, the heat conduction can be profiled or at least partially provided with holes. The heat-conducting sheet may be strip-shaped or plate-shaped. It may in a preferred embodiment) with its portion directly abut one side of a winding or be arranged in the vicinity thereof, wherein at least one further portion of the Wärmeleitbleches extending from the portion through the potting compound and below a surface region of the surface of the potting compound.

Die Vergussmasse besitzt bevorzugt einen rechteckigen Querschnitt, wobei an gegenüberliegenden Seiten der Verlustleistungsquelle jeweils ein Wärmeleitblech angeordnet ist, wobei jeweils ein Wärmeleitblech zwei sich ausgehend von dem Teilbereich zu beiden Seiten desselben erstreckende weitere Teilbereiche umfasst, von denen jeweils einer unter einem Oberflächenbereich der Oberfläche der Vergussmasse verläuft. Die Vergussmasse besitzt bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft einen rechteckigen Querschnitt, wobei drei Kerne vorgesehen sind und an gegenüberliegenden Seiten jeder Wicklung eines Kernes jeweils ein Wärmeleitblech angeordnet ist, wobei die Wärmeleitbleche der äußeren Kerne an den äußeren Seiten ein Wärmeleitblech aufweisen, das zwei weitere Teilbereiche umfasst, von denen jeweils einer unter einem Oberflächenbereich der Oberfläche einer Seite eines Eckbereiches des rechteckigen Querschnittes der Vergussmasse verläuft, wobei die Wärmeleitbleche der äußeren Kerne an den inneren Seiten jeweils ein Wärmeleitblech aufweisen, das zwei weitere Teilbereiche umfasst, von denen jeweils einer in der Vergussmasse an der dem inneren Kern zugewandte Seite parallel zu dem gegenüberliegenden weiteren Teilbereich des Wärmeleitbleches des benachbarten äußeren Kernes verläuft, und wobei die Wärmeleitbleche des inneren Kernes jeweils zwei weitere Teilbereiche aufweisen, von denen jeweils einer parallel zu den weiteren Teilbereichen der benachbarten äußeren Kerne verläuft. Dabei können die Enden der weiteren Teilbereiche zur besonders effektiven Wärmeableitung um 90° abgebogene Abwinkelungen besitzen, die unter einem Oberflächenbereich der anderen Seite der Oberfläche des rechteckigen Querschnittes der Vergussmasse verlaufen.The potting compound preferably has a rectangular cross-section, wherein a heat conduction plate is arranged on opposite sides of the power loss source, wherein in each case a heat conduction comprises two extending from the subregion on both sides thereof further subregions, of which in each case one below a surface region of the surface of the potting compound runs. In another embodiment of the invention, the potting compound advantageously has a rectangular cross-section, three cores being provided and one heat-conducting plate being arranged on opposite sides of each winding of a core, wherein the heat-conducting plates of the outer cores have a heat-conducting sheet on the outer sides, the two further Partial areas comprises, in each case one of which extends below a surface area of the surface of a side of a corner region of the rectangular cross section of the potting compound, wherein the Wärmeleitbleche the outer cores on the inner sides each having a heat conducting plate comprising two further subregions, one of which in the Potting compound on the inner core side facing parallel to the opposite further portion of the Wärmeleitbleches the adjacent outer core extends, and wherein the Wärmeleitbleche the inner core each have two further portions each of which runs parallel to the other subregions of the adjacent outer cores. In this case, the ends of the further subareas may have bent-over bends bent by 90 ° for particularly effective heat dissipation, which bends below a surface area of the other side of the surface of the rectangular cross section of the potting compound.

Die Wärmeleitbleche können die ihnen zugewandte Seite der Wicklung ganz oder teilweise überdecken. Insbesondere kann ein Wärmeleitblech die ihm zugewandten Seiten dreier Wicklungen überdecken und vorzugsweise unterhalb wenigstens einer Wicklung am Kern der Wicklung befestigt, vorzugsweise verschraubt sein.The Wärmeleitbleche can completely or partially cover the side facing the winding. In particular, a heat-conducting sheet can cover the sides of three windings facing it and can preferably be fastened, preferably screwed, below at least one winding at the core of the winding.

Zum besseren Wärmemanagement umfasst die Kühleinrichtung wenigstens einen, vorzugsweise zwei sich in Bezug auf den Kern gegenüberliegende, zwischen der Wicklung und dem Kern angeordnete Kühlkörper, die wenigstens einen, durch ein Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal aufweisen. Zum noch besseren Wärmemanagement umfasst die Kühleinrichtung wenigstens einen, vorzugsweise zwei sich in Bezug auf den Kern gegenüberliegende, weitere Kühlkörper, die in der Wicklung angeordnet sind und wenigstens einen, durch ein Kühlmedium durchströmbaren weiteren Kühlkanal aufweisen. Der Kühlkanal des Kühlkörpers und/oder der weitere Kühlkanal des weiteren Kühlkörpers sind dabei mit einer aus der Vergussmasse heraus verlaufenden Zuleitung zum Zuführen des Kühlmediums und einer aus der Vergussmasse heraus verlaufenden Ableitung zum Ableiten des Kühlmediums verbunden. Eine besonders effektive Wärmeableitung wird erreicht, wenn der Kühlkörper und/oder der weitere Kühlkörper mit einem Wärmeleitblech wärmeleitend verbunden ist. Das Wärmeleitblech weist vorzugsweise ein U-förmiges Profil auf, wobei die Schenkel und das Querteil des U-förmigen Profils des Wärmeleitbleches eine Seite der Wicklung kappenförmig übergreifen und wobei vom Querteil ausgehend ein lappenförmiger Bereich des Wärmeleitbleches zu dem Kühlkörper oder zu dem weiteren Kühlkörper verläuft. Zur weiteren Optimierung der Wärmeableitung sind bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Querteile zweier sich in Bezug auf den Kern gegenüber liegenden Wärmeleitbleche durch einen am Kern anliegenden Basisbereich wärmeleitend miteinander verbunden. Dabei kann der Basisbereich einteilig mit den Wärmeleitblechen ausgebildet sein.For better heat management, the cooling device comprises at least one, preferably two, with respect to the core opposite, arranged between the winding and the core heat sink, having at least one, can be flowed through by a cooling medium cooling channel. For even better thermal management, the cooling device comprises at least one, preferably two, with respect to the core opposite, another heat sink, which are arranged in the winding and have at least one, can be flowed through by a cooling medium further cooling channel. The cooling passage of the heat sink and / or the further cooling passage of the further heat sink are connected to a supply line extending from the potting compound for supplying the cooling medium and a discharge line extending from the potting compound for discharging the cooling medium. A particularly effective heat dissipation is achieved when the heat sink and / or the further heat sink is thermally conductively connected to a heat conduction plate. The heat conducting plate preferably has a U-shaped profile, wherein the legs and the transverse part of the U-shaped profile of the heat conducting over one side of the winding cap-shaped overlap and extending from the transverse part, a lobe-shaped portion of the heat conducting plate to the heat sink or the other heat sink. In order to further optimize the heat dissipation, in a further embodiment of the invention, the transverse parts of two heat-conducting sheets lying opposite each other in relation to the core are connected to one another in a heat-conducting manner by a base region bearing against the core. In this case, the base region can be formed integrally with the heat conducting plates.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Bauteil, bei dem die Kühleinrichtung wenigstens eine Heatpipe aufweist, von deren Kühlzone Wärme zu einem Kühlkörper und/oder einem weiteren Kühlkörper abgeleitet wird, wobei die Kühlzone mit dem Kühlkörper und/oder mit dem weiteren Kühlkörper wärmeleitend in Verbindung steht. Zur Wärmeableitung aus der Wicklung kann die Wärmezone der Heatpipe in der Wicklung angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmezone einer in der Vergussmasse eingebetteten Heatpipe an oder in der Nähe der Wicklung angeordnet sein und steht die Kühlzone der Heatpipe mit einem Kühlkörper wärmeleitend in Verbindung.A further advantageous embodiment of the invention relates to a component in which the cooling device has at least one heat pipe, from the cooling zone of heat to a heat sink and / or another heat sink is derived, wherein the cooling zone with the heat sink and / or with the further heat sink in heat-conducting Connection stands. For heat dissipation from the winding, the heat zone of the heat pipe can be arranged in the winding. Alternatively or additionally, the heat zone of a heat pipe embedded in the potting compound can be arranged on or in the vicinity of the winding, and the cooling zone of the heat pipe is in heat-conducting connection with a heat sink.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bauteiles weist eine Kühleinrichtung auf, die wenigstens ein in der Vergussmasse angeordnetes Kühlrohr umfasst, das mit einer aus der Vergussmasse heraus geführten Zuleitung zum Zuleiten eines Kühlmediums sowie mit einer aus der Vergussmasse heraus geführten Ableitung zum Ableiten des Kühlmediums verbunden ist. Das Kühlrohr kann dabei vorteilhaft seitlich neben der Wicklung oder seitlich neben den Wicklungen, vorzugsweise schlangenförmig, verlaufen. Zur besseren Wärmeableitung aus dem Bereich der Wicklung kann die Kühleinrichtung wenigstens ein in die Wicklung, vorzugsweise schrauben- oder spiralförmig, eingewickeltes Kühlrohr umfassen, das mit einer aus der Vergussmasse heraus geführten Zuleitung zum Zuleiten eines Kühlmediums sowie einer aus der Vergussmasse heraus geführten Ableitung zum Ableiten des Kühlmediums verbunden ist.A further development of the component according to the invention comprises a cooling device which comprises at least one cooling tube arranged in the casting compound, which is connected to a supply line leading from the casting compound for supplying a cooling medium and to a discharge line leading out of the sealing compound for discharging the cooling medium. The cooling tube can advantageously laterally next to the winding or laterally adjacent to the windings, preferably serpentine, run. For better heat dissipation from the region of the winding, the cooling device can at least a in the winding, preferably helically or spirally, wrapped cooling tube comprise, which is connected to a guided out of the potting compound lead for supplying a cooling medium as well as a led out of the potting compound derivative for discharging the cooling medium.

Die Kühleinrichtung kann auch die Form eines von einem Kühlmedium durchströmbares, flächenförmigen Kühlelementes aufweisen, das in der Vergussmasse angeordnet seitlich an oder in der Nähe der Wicklung angeordnet ist. Dabei kann zur effektiveren Wärmeableitung ein Wärmeleitblech außenseitig in der Nähe der genannten Wicklung angeordnet und mit dem Kühlelement wärmeleitend verbunden sein.The cooling device may also have the form of a sheet-like cooling element through which a cooling medium can flow, which is arranged in the casting compound arranged laterally on or in the vicinity of the winding. In this case, a heat conducting sheet can be arranged on the outside in the vicinity of said winding for effective heat dissipation and be connected to the cooling element thermally conductive.

Besonders bevorzugt weist bei einem erfindungsgemäße Bauteil die quaderförmig ausgebildete Vergussmasse einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Verlustleistungsquelle etwa in der Mitte des Querschnittes angeordnet ist.Particularly preferably, in a component according to the invention, the cuboid casting compound has a rectangular cross section, wherein the power loss source is arranged approximately in the middle of the cross section.

Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:In the following, the invention and its embodiments will be explained in more detail in connection with the figures. Show it:

1a und 1b schematische Darstellungen zur Erläuterung des Transportes der Verlustwärme von einer Verlustleistungsquelle eines bekannten elektrischen Bauteiles zur Oberfläche einer Vergussmasse, 1a and 1b schematic representations for explaining the transport of the heat loss from a power loss source of a known electrical component to the surface of a potting compound,

2 den Abtransport der Verlustwärme der Verlustleistungsquelle bei einem entsprechenden erfindungsgemäßen elektrischen Bauteil, 2 the removal of the heat loss of the power loss source in a corresponding electrical component according to the invention,

3 einen Schnitt durch einen in einer Vergussmasse vergossenen Schenkel bzw. Kern einer Drossel oder eines Transformators, wobei erfindungsgemäß außen an der auf der am Kern angebrachten Wicklung optimal abgewinkelte Wärmeleitbleche vorgesehen sind, 3 a section through a cast in a casting compound leg or core of a choke or a transformer, according to the invention provided on the outside of the winding mounted on the core optimally angled Wärmeleitbleche,

4 einen Schnitt durch die Kerne einer in einer Vergussmasse angeordneten dreiphasigen Drossel oder eines dreiphasigen Transformators, 4 a section through the cores of a arranged in a potting compound three-phase reactor or a three-phase transformer,

5 in schematischer, dreidimensionaler Darstellung die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen elektrischen Bauteiles gemäß 26 mit Wärmeleitblechen und Kühlkörpern; 5 in a schematic, three-dimensional representation of the embodiment of an inventive electrical component according to 26 with Wärmeleitblechen and heat sinks;

6 einen Schnitt durch das elektrische Bauteil der 5, 6 a section through the electrical component of 5 .

7 bis 25 Weiterbildungen der Erfindung und 7 to 25 Further developments of the invention and

26 ein bekanntes elektronisches Bauteil zur Erläuterung des Standes der Technik und der Vorteile der vorliegenden Erfindung. 26 a known electronic component for explaining the prior art and the advantages of the present invention.

Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. In einem elektrischen Bauteil, das in einer Vergussmasse angeordnet ist, kann der Transport von Verlustwärme in der Vergussmasse mit der Hilfe von gut wärmeleitfähigen Wärmeleitteilen oder -blechen dadurch verbessert werden, dass diese Teile oder Bleche einerseits an oder in direkter Nähe einer in der Vergussmasse angeordneten Wärmeverlustquelle angebracht, befestigt oder platziert werden und andererseits zu Oberflächenbereichen der Vergussmasse verlaufen, um die Verlustwärme nach außen zu transportieren. Optimalerweise werden die Wärmeleitbleche aus einem Metall mit einer thermischen Leitfähigkeit, wie z. B. Aluminium oder Kupfer hergestellt. Im Falle eines elektrischen Bauteiles in der Form eines Transformators oder einer Drossel können die Wärmeleitbleche außen an der Wicklung und/oder am Kern angebracht werden. Die Wärmeleitbleche müssen in ihrer Gestaltung so ausgeführt sein, dass sie eine möglichst große Fläche unter der Vergussmasse in der Nähe der Oberfläche derselben ausfüllen, um die Verlustwärme abzuleiten und gleichmäßig in der Vergussmasse verteilen zu können. Auf diese Weise können hohe, zerstörerisch wirkende Temperaturspannungen vermieden werden und auch elektrische Bauteile mit höherer Verlustleistung vergossen werden. Da die Wärmeleitbleche innerhalb der Vergussmasse und unterhalb der Oberfläche derselben verlaufen, wird die Schutzeigenschaft, die die Vergussmasse eigentlich bieten soll, vorteilhafterweise nicht beeinträchtigt. Die Wärmeleitbleche müssen nicht direkt auf der Wicklung oder an dem Kern angebracht werden, sondern können lediglich in direkter Nähe der Wicklung oder des Kernes verlaufen, sodass auch eine Ableitung von Strömen oder ein unter Spannung Setzen vermieden werden kann. Zur besseren Stabilität können die Wärmeleitbleche partiell mit Löchern durchsetzt oder profiliert sein, um eine bessere Verankerung innerhalb der Vergussmasse sicherzustellen. Die Wärmeleitbleche sollen so ausgestaltet sein, dass sie eine möglichst große Fläche direkt unter der Oberfläche der Vergussmasse abdecken, sodass die Verlustwärme gleichmäßig verteilt werden kann. Die Wärmeleitbleche können auch abgewinkelt oder gebogen geführt werden.The following considerations led to the invention. In an electrical component, which is arranged in a potting compound, the transport of heat loss in the potting compound with the help of good thermal conductivity Wärmeleitteilen or sheets can be improved by arranging these parts or sheets on the one hand or in the immediate vicinity of one in the potting compound Heat source attached attached or placed and on the other hand run to surface areas of the potting compound to transport the heat loss to the outside. Optimally, the heat conducting plates are made of a metal having a thermal conductivity, such. As aluminum or copper. In the case of an electrical component in the form of a transformer or a choke, the heat conducting sheets may be externally attached to the winding and / or the core. The Wärmeleitbleche must be designed in their design so that they fill the largest possible area under the potting compound in the vicinity of the surface thereof to dissipate the heat loss and distribute evenly in the potting compound can. In this way, high, destructive temperature stresses can be avoided and also electrical components with higher power dissipation can be cast. Since the Wärmeleitbleche run within the potting compound and below the surface thereof, the protective property, which should actually provide the potting compound, advantageously not affected. The Wärmeleitbleche need not be mounted directly on the winding or on the core, but can only run in the immediate vicinity of the winding or the core, so that a derivative of currents or a voltage setting can be avoided. For better stability, the heat conducting plates may be partially perforated with holes or profiled to ensure better anchoring within the potting compound. The Wärmeleitbleche should be designed so that they cover the largest possible area directly below the surface of the potting compound, so that the heat loss can be distributed evenly. The Wärmeleitbleche can also be angled or bent out.

Ferner ist es denkbar zum verbesserte Wärmemanagement Kühlkörper zwischen einem Kern und der Wicklung eines elektronischen Bauteiles oder in der Wicklung eines Bauteiles vorzusehen, wobei die Kühlkörper von einem Kühlmedium durchströmt werden. Es können auch in der Wicklung eines elektronischen Bauteiles oder in der Vergussmasse desselben sogenannte Heatpipes zur Wärmeableitung vorgesehen werden. Dabei können die Kühlzonen der Heatpipes die mit Kühlkörpern in Verbindung stehen, die beispielsweise zwischen dem Kern einer Verlustleistungsquelle und einer den Kern umgebenden Wicklung angeordnet sind. Auf diese Weise wird in den Heatpipes entstehende Wärme über die Kühlkörper nach außen abgeführt. Schließlich können auch an den Außenflächen der Wicklung bzw. der Wicklungen von elektronischen Bauteilen flächig ausgebildete Kühlelemente vorgesehen werden, die zum optimierten Wärmemanagement mit Wärmeleitblechen verbunden sein können, die in der Vergussmasse angeordnet sind.Furthermore, it is conceivable for improved heat management to provide heat sinks between a core and the winding of an electronic component or in the winding of a component, wherein the cooling bodies are flowed through by a cooling medium. It can also be provided in the winding of an electronic component or in the potting compound of the same so-called heat pipes for heat dissipation. The can Cooling zones of the heat pipes which are associated with heat sinks, which are arranged for example between the core of a power loss source and a winding surrounding the core. In this way, heat generated in the heatpipes is dissipated via the heat sink to the outside. Finally, areally formed cooling elements can also be provided on the outer surfaces of the winding or the windings of electronic components, which can be connected for optimized thermal management with Wärmeleitblechen, which are arranged in the potting compound.

Die zuvor erläuterten Maßnahmen zur verbesserten Wärmeableitung und zum optimierten Wärmemanagement können in Abhängigkeit von speziellen Anforderungen und Ausgestaltungen der elektrischen Bauteile einzeln oder auch in Kombination getroffen werden.The above-described measures for improved heat dissipation and for optimized thermal management can be made individually or in combination depending on special requirements and configurations of the electrical components.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Gegenüberstellung der Darstellungen einer gemäß dem Stand der Technik in einer Vergussmasse vergossenen Verlustleistungsquelle sowie einer entsprechend der vorliegenden Erfindung in einer Vergussmasse angeordneten, mit Wärmeleitblechen versehenen Verlustleistungsquelle erläutert.The principle of the present invention will be explained below with reference to the schematic comparison of the representations of a cast according to the prior art in a potting compound power loss and an according to the present invention arranged in a potting compound, provided with Wärmeleitblechen power loss source.

In der ersichtlichen Weise ist gemäß 1a eine Verlustleistungsquelle 16, bei der es sich beispielsweise um eine Wicklung oder eine Drossel handelt, in einer Vergussmasse 14 vergossen. Wenn beim Betrieb des elektronischen Bauteiles im Bereich der Verlustleistungsquelle 16 gemäß 1b Wärme entsteht, wird diese in der Richtung der Pfeile 17 zu Bereichen der Vergussmasse 14 transportiert, die direkt an die Verlustleistungsquelle 16 angrenzen. Dies bedeutet, dass es gemäß 1b an der Oberfläche 18 der Vergussmasse 14 lediglich in den an die Verlustleistungsquelle 16 angrenzenden Oberflächenbereichen 19 zur Erwärmung kommt, während die weiter von der Verlustleistungsquelle 16 entfernten Oberflächenbereiche 20 der Vergussmasse 14 nicht erwärmt werden.In the apparent way is according to 1a a power loss source 16 , which is, for example, a winding or a choke, in a potting compound 14 shed. If during operation of the electronic component in the area of the loss power source 16 according to 1b Heat is generated, this is in the direction of the arrows 17 to areas of the potting compound 14 transported directly to the power loss source 16 adjoin. This means that it according to 1b on the surface 18 the potting compound 14 only in the at the power loss source 16 adjacent surface areas 19 warming comes while the farther from the power loss source 16 removed surface areas 20 the potting compound 14 not be heated.

Gemäß 2 sind erfindungsgemäß in der Vergussmasse 14 Wärmeleitbleche 21 angeordnet, über die ein Abtransport der von der Verlustleistungsquelle 16 erzeugten Wärme auch in von dieser weiter entfernte Bereiche der Vergussmasse 14 erfolgt. Dies bedeutet, dass sich die Temperatur gleichmäßiger über die Vergussmasse 14 und über die Oberfläche 18 derselben verteilt. Dadurch wird die Innentemperatur der Vergussmasse 14 abgesenkt.According to 2 are according to the invention in the potting compound 14 heat conducting 21 arranged, over which a removal of the loss of the power source 16 heat generated in this more distant areas of the potting compound 14 he follows. This means that the temperature is more uniform over the potting compound 14 and over the surface 18 distributed. As a result, the internal temperature of the potting compound 14 lowered.

In der erkennbaren Weise sind die Wärmeleitbleche 21 so ausgestaltet, dass sie jeweils mit einem Teilbereich 22 direkt an der Verlustleistungsquelle 16 oder in der Nähe derselben angeordnet sind und dass sie jeweils mit wenigstens einem weiteren Teilbereich 23 eine möglichst große Fläche unter der Oberfläche der Vergussmasse 14 abdecken. In dem Fall der 2 ist die Verlustleistungsquelle 16 etwa im Bereich der sich kreuzenden Diagonalen des Querschnittes des elektronischen Bauteiles bzw. der Vergussmasse 14 desselben, d. h. etwa im Zentrum des Querschnittes angeordnet. Dementsprechend sind die Wärmeleitbleche 21 so ausgestaltet, dass sie mit ihrem mittleren Teilbereich 22 direkt an der Verlustleistungsquelle 16 anliegen oder in der Nähe derselben angeordnet sind und dass sie jeweils mit weiteren Teilbereichen 23 vom mittleren Teilbereich 22 vorzugsweise zu gegenüber liegenden Seiten desselben bogenförmig von der Verlustleistungsquelle 16 weg in die Vergussmasse 14 hinein und nach außen und mit einer möglichst großen Fläche unterhalb der Oberfläche 18 der Vergussmasse verlaufen. Zweckmäßigerweise sind sich gegenüberliegend an beiden Seiten der Verlustleistungsquelle 16 derartige Wärmeleitbleche 21 angeordnet.In the recognizable way are the heat conducting plates 21 designed so that each with a subarea 22 directly at the power loss source 16 or are arranged in the vicinity of the same and that they each have at least one further subarea 23 the largest possible area under the surface of the potting compound 14 cover. In the case of 2 is the power loss source 16 approximately in the region of the intersecting diagonals of the cross section of the electronic component or the potting compound 14 the same, that is arranged approximately in the center of the cross section. Accordingly, the heat conducting plates 21 designed to fit with its middle section 22 directly at the power loss source 16 abutment or in the vicinity of the same are arranged and that they each with other sub-areas 23 from the middle section 22 preferably to opposite sides thereof arcuate from the power loss source 16 away into the potting compound 14 in and out and with the largest possible area below the surface 18 the potting compound run. Conveniently, opposite to each other on both sides of the power loss source 16 such Wärmeleitbleche 21 arranged.

Die 3 zeigt eine elektrische Vorrichtung, die derjenigen der 2 entspricht, wobei die Verlustleistungsquelle 16 einen Kern 24 und eine Wicklung 27 umfasst, die den Kern 24 umgibt. Die mittleren Teilbereiche 22 der Wärmeleitbleche 21 sind an sich gegenüberliegenden Seiten der Wicklung 27 bzw. in der Nähe derselben angeordnet, während die weiteren, äußeren Teilbereiche 23 der Wärmeleitbleche 21, wie bereits erläutert, unterhalb der Oberflächenbereiche 20 der Oberfläche 18, vorzugsweise bis zu den jeweiligen Eckbereichen der Vergussmasse 14 verlaufen.The 3 shows an electrical device, the one of the 2 corresponds, wherein the power loss source 16 a core 24 and a winding 27 that includes the core 24 surrounds. The middle sections 22 the Wärmeleitbleche 21 are on opposite sides of the winding 27 or in the vicinity of the same, while the other outer portions 23 the Wärmeleitbleche 21 as already explained below the surface areas 20 the surface 18 , Preferably up to the respective corner regions of the potting compound 14 run.

Die 4 zeigt einen Schnitt durch die Kerne 24, 25, 26 einer dreiphasigen Drossel oder eines dreiphasigen Transformators, wobei die Wicklungen 27, 28, 29 auf den Kernen 24, 25, 26 angeordnet sind.The 4 shows a section through the cores 24 . 25 . 26 a three-phase choke or a three-phase transformer, wherein the windings 27 . 28 . 29 on the cores 24 . 25 . 26 are arranged.

Die entsprechend den Wärmeleitblechen 21 mit den Teilbereichen 22 und 23 der 3 ausgebildeten Wärmeleitbleche 21 können entsprechend der 4 jeweils Abwinkelungen 30 aufweisen, die gegenüber den Teilbereichen 23 um 90° abgewinkelt sind, sodass sie zur verbesserten Wärmeableitung zu unterhalb weiterer Oberflächenbereiche 20 der Oberfläche 18 der Vergussmasse 14 verlaufen. Insbesondere werden dabei Oberflächenbereiche 20 verschiedener Seiten der Vergussmasse abgedeckt.The corresponding to the Wärmeleitblechen 21 with the subareas 22 and 23 of the 3 trained Wärmeleitbleche 21 can according to the 4 each bends 30 that face the subregions 23 Angled at 90 °, so they for improved heat dissipation to below other surface areas 20 the surface 18 the potting compound 14 run. In particular, surface areas are thereby 20 Covered on different sides of the potting compound.

Gemäß den 5 und 6, die eine dreidimensionale Darstellung sowie einen Schnitt des vorliegenden elektrischen Bauteiles zeigen, das etwa demjenigen der 4 entspricht, können zwischen den Kernen 24, 25, 26 und den entsprechenden Wicklungen 27, 28, 29 auch die im Zusammenhang mit dem eingangs genannten Stand der Technik und der 26 bereits erläuterten Kühlkörper 12 vorgesehen sein. Aus der 5 sind auch das die Kerne 24 und 25 verbindende Joch 15 sowie das die Kerne 25 und 26 verbindende Joch 15 ersichtlich. Die Wärmeleitbleche 21 sind bei dieser Ausführungsform vorzugsweise U-förmig ausgebildet, wobei das Querteil der U-förmigen Wärmeleitbleche 21 jeweils den mittleren Teilbereich 22 sowie davon beabstandet die weiteren Teilbereiche 23 der Wärmeleitbleche 21 in einer Ebene umfasst. Die vorzugsweise um 90° abgewinkelten Schenkel der U-förmigen Wärmeleitbleche 21 entsprechen den äußeren Abwinkelungen 30 der Wärmeleitbleche 21.According to the 5 and 6 showing a three-dimensional representation and a section of the present electrical component, which is approximately that of the 4 equivalent, can be between the cores 24 . 25 . 26 and the corresponding windings 27 . 28 . 29 also in connection with the above-mentioned prior art and the 26 already explained heatsink 12 be provided. From the 5 are that too cores 24 and 25 connecting yoke 15 as well as the cores 25 and 26 connecting yoke 15 seen. The heat conducting plates 21 are preferably U-shaped in this embodiment, wherein the transverse part of the U-shaped Wärmeleitbleche 21 each the middle part 22 as well as the other subdivisions 23 the Wärmeleitbleche 21 in one level. The preferably angled by 90 ° leg of the U-shaped Wärmeleitbleche 21 correspond to the outer bends 30 the Wärmeleitbleche 21 ,

Die 7 bis 9 zeigen Weiterbildungen der Erfindung. Einzelheiten der 7 bis 9, die bereits im Zusammenhang mit den anderen Figuren erläutert wurden, sind in der entsprechenden Weise bezeichnet. Gemäß 7 kann das Wärmeleitblech 21 die Form eines Profilbleches oder einer Profilplatte aufweisen, die mit ihrer unteren Seite am Kern 24 einer die Verlustleistungsquelle 21 bildenden Drossel oder eines Transformators, beispielsweise mit einer Schraube 31 oder dergleichen befestigt ist. Dabei kann sich gemäß 8 das Wärmeleitblech 21 lediglich über nur einen Teilbereich einer Seite der Wicklung 27 erstrecken. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der sich das Wärmeleitblech 21 über die gesamte Fläche der Seite von drei Wicklungen der Kerne 24, 25, 26 erstreckt.The 7 to 9 show developments of the invention. Details of 7 to 9 , which have already been explained in connection with the other figures, are designated in the corresponding manner. According to 7 can the heat conduction 21 have the shape of a profile sheet or a profile plate, with its lower side on the core 24 one the loss power source 21 forming throttle or a transformer, for example with a screw 31 or the like is attached. It can according to 8th the Wärmeleitblech 21 only over a portion of one side of the winding 27 extend. 9 shows an embodiment in which the heat conduction 21 over the entire surface of the side of three windings of the cores 24 . 25 . 26 extends.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Wärmeleitbleche 21 den Teilbereich 22 und die weiteren Teilbereiche 23 auch in einer Ebene umfassen können, wobei dann sowohl der Teilbereich 22 als auch die Teilbereiche 23 unterhalb der Oberfläche der Vergussmasse 14 verlaufen. Gemäß 10, die einen Schnitt entlang der Linie X-X der 6 zeigt, können die beiden sich in Bezug auf den Kern 24 gegenüberliegenden Wärmeleitblechen 21, 21 bodenseitig durch einen Basisbereich 32 miteinander verbunden sein, wobei der Basisbereich 32 zur weiteren Optimierung der Wärmeableitung vom Kern 24 zu den Wärmeleitblechen 21 dient. Die Wärmeleitbleche 21 und der Basisbereich 32 sind vorzugsweise einteilig ausgebildet. Der Basisbereich kann innerhalb oder außerhalb der Vergussmasse 14 verlaufen.It should be noted that the heat conducting sheets 21 the subarea 22 and the other subareas 23 can also comprise in one plane, in which case both the subarea 22 as well as the subareas 23 below the surface of the potting compound 14 run. According to 10 making a section along the line XX of the 6 shows, the two can relate to the core 24 opposite Wärmeleitblechen 21 . 21 bottom side through a base area 32 be connected to each other, the base area 32 to further optimize heat dissipation from the core 24 to the Wärmeleitblechen 21 serves. The heat conducting plates 21 and the base area 32 are preferably formed in one piece. The base area can be inside or outside the potting compound 14 run.

Im Zusammenhang mit der 11 wird im Folgenden eine Weiterbildung der Erfindung erläutert, bei der als Kühleinrichtung Kühlkörper 12 vorgesehen sind, wobei die von der Verlustleistungsquelle 16 erzeugte Wärme über Wärmeleitbleche 21 direkt zu den Kühlkörpern 12 geleitet wird. Einzelheiten der 11, die bereits im Zusammenhang mit den vorangehenden Figuren erläutert wurden, sind in der entsprechenden Weise bezeichnet. Die Verlustleistungsquelle 16 besteht gemäß 11 aus einem Kern 24, auf dem eine Wicklung 27 angeordnet ist. Der Kühlkörper 12 ist dabei vorzugsweise zwischen dem Kern 24 und der Wicklung 27 angeordnet. Vorzugsweise sind an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Kernes 24 Kühlkörper 12 in dieser Weise vorgesehen. Die Kühlkörper 12 bestehen in der dargestellten Weise jeweils aus einem wärmeleitenden Teil, das beispielsweise aus Kupfer oder einem anderen wärmeleitenden Metall besteht, in dem wenigstens ein von einem Kühlmedium durchströmter Kühlkanal 33 angeordnet ist. Bei dem genannten Kühlmedium handelt es sich beispielsweise um Wasser.In connection with the 11 In the following, a further development of the invention will be explained, in which the cooling device is a heat sink 12 are provided, which from the power loss source 16 generated heat via Wärmeleitbleche 21 directly to the heat sinks 12 is directed. Details of 11 , which have already been explained in connection with the preceding figures, are designated in the corresponding manner. The power loss source 16 exists according to 11 from a core 24 on which a winding 27 is arranged. The heat sink 12 is preferably between the core 24 and the winding 27 arranged. Preferably, on two opposite sides of the core 24 heatsink 12 provided in this way. The heat sinks 12 each consist in the manner shown of a thermally conductive part, which consists for example of copper or other thermally conductive metal, in which at least one of a cooling medium flowed through the cooling channel 33 is arranged. The said cooling medium is, for example, water.

Die Wärmeleitbleche 21 weisen vorzugsweise ein U-förmiges Profil auf, wobei die Schenkel 34 und das Querteil 35 des U-förmigen Profils des Wärmeleitbleches 21 eine Seite der Wicklung 27 kappenförmig übergreifen und wobei vom Querteil 35 ausgehend ein lappenförmiger Bereich 36 jeweils direkt zu dem benachbarten Kühlkörper 12 verläuft. Auf diese Weise wird die außenseitig an der Wicklung 27 erzeugte Wärme über die Schenkel 34, das Querteil 35 und den lappenförmigen Bereich 3, zum Kühlkörper 12 geleitet. Vorzugsweise sind sich gegenüberliegend an der Wicklung 27 zwei derartige Wärmeleitbleche 21 und Kühlkörper 12 angeordnet. Bodenseitig können die Querteile 35 gemäß 10 durch einen Basisbereich 32 miteinander verbunden sein, über den am Kern 24 erzeugte Wärme zu den Wärmeleitblechen 21 abgeführt wird. Dabei kann der Basisbereich 32 einteilig mit den Wärmeleitblechen 21 ausgebildet sein.The heat conducting plates 21 preferably have a U-shaped profile, wherein the legs 34 and the crosspiece 35 the U-shaped profile of the Wärmeleitbleches 21 one side of the winding 27 overlap cap-shaped and while the cross member 35 starting a flap-shaped area 36 each directly to the adjacent heat sink 12 runs. In this way, the outside of the winding 27 generated heat over the thighs 34 , the crosspiece 35 and the flap-shaped area 3 , to the heat sink 12 directed. Preferably, they are opposite each other on the winding 27 two such Wärmeleitbleche 21 and heat sink 12 arranged. Bottom side, the cross pieces 35 according to 10 through a base area 32 connected to each other via the core 24 generated heat to the Wärmeleitblechen 21 is dissipated. This can be the base area 32 in one piece with the Wärmeleitblechen 21 be educated.

Die 12 zeigt eine Weiterbildung des Bauteiles der 10 und 11, wobei jedoch in der Vergussmasse 14 eine Verlustleistungsquelle 16 vorgesehen ist, die nebeneinander drei Kerne 24, 25, 26 umfasst, die jeweils entsprechend dem Kern 24 der 11 ausgestaltet sind. Demgemäß weist jeder Kern 24, 25, 26 jeweils eine Wicklung 27, 28 bzw. 29 auf. Die an jedem Kern 24, 25, 26 vorgesehenen Kühlkörper 12 sind entsprechend dem Kühlkörper 12 der 11 ausgestaltet. Ebenso sind an jedem Kern 24, 25, 26 Wärmeleitbleche 21 vorgesehen, die denjenigen des Bauteiles der 11 entsprechen.The 12 shows a development of the component of 10 and 11 , wherein, however, in the potting compound 14 a power loss source 16 is provided, the side by side three cores 24 . 25 . 26 includes, respectively, according to the core 24 of the 11 are designed. Accordingly, every core has 24 . 25 . 26 one winding each 27 . 28 respectively. 29 on. The at each core 24 . 25 . 26 provided heat sink 12 are according to the heat sink 12 of the 11 designed. Likewise, at every core 24 . 25 . 26 heat conducting 21 provided that those of the component of the 11 correspond.

Das Kühlmedium, bei dem es sich vorzugsweise um Wasser handelt, wird den Kühlkanälen 33 vorzugsweise an der oberen Seite der Kühlkörper 12 über eine Zuleitung 37 zugeführt. Nach dem Durchströmen der Kühlkanäle 33 wird das erwärmte Kühlmedium über eine Ableitung 38 vorzugsweise ebenfalls an der oberen Seite der Kühlkörper 12 dem Kühlsystem entnommen. Dabei sind die Kühlkanäle 33 der Kühlkörper 12 vorzugsweise an den unteren Seiten der Kühlkörper 12 miteinander verbunden. Die 13 zeigt die Anordnung der 12 in einer perspektivischen Darstellung, wobei die zuvor erwähnten Verbindungen der Kühlkörper 12 mit der Zuleitung 37 und der Ableitung 38 deutlich zu erkennen sind.The cooling medium, which is preferably water, becomes the cooling channels 33 preferably on the upper side of the heat sink 12 via a supply line 37 fed. After flowing through the cooling channels 33 the heated cooling medium is via a drain 38 preferably also on the upper side of the heat sink 12 taken from the cooling system. Here are the cooling channels 33 the heat sink 12 preferably on the lower sides of the heat sink 12 connected with each other. The 13 shows the arrangement of 12 in a perspective view, wherein the aforementioned compounds of the heat sink 12 with the supply line 37 and the derivative 38 are clearly visible.

Die 14 bis 16 zeigen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, bei denen sogenannte Heatpipes vorgesehen sind, die zur Verbesserung des Wärmemanagements von der Verlustleistungsquelle 16 erzeugte Wärme an die Kühlkörper 12 übertragen. Einzelheiten der 14 bis 16, die bereits im Zusammenhang mit den 11 bis 13 erläutert wurden, sind in der entsprechenden Weise bezeichnet. Bei der Ausführungsform der 14 umfasst die Verlustleistungsquelle 16 einen Kern 24 und eine Wicklung 27, während sie bei der Ausführungsform der 15 und 16 drei Kerne 24, 25, 26 und demgemäß drei Wicklungen 27, 28, 29 aufweist.The 14 to 16 show embodiments of the present invention, in which so-called heat pipes are provided for the Improvement of heat management from the power loss source 16 generated heat to the heatsink 12 transfer. Details of 14 to 16 already related to the 11 to 13 are explained in the appropriate way. In the embodiment of the 14 includes the power loss source 16 a core 24 and a winding 27 while in the embodiment of the 15 and 16 three nuclei 24 . 25 . 26 and accordingly three windings 27 . 28 . 29 having.

In der ersichtlichen Weise sind bei der Ausführungsform der 14 gemäß der 11 zwischen der Wicklung 27 und dem Kern 24 der Verlustleistungsquelle 16 Kühlkörper 12 vorgesehen. Entsprechend sind solche Kühlkörper 12 auch bei der Ausführungsform der 15 zwischen den Kernen 24, 25, 26 und den Wicklungen 27, 28, 29 angeordnet.In the apparent manner are in the embodiment of the 14 according to the 11 between the winding 27 and the core 24 the power loss source 16 heatsink 12 intended. Accordingly, such heatsinks 12 also in the embodiment of 15 between the cores 24 . 25 . 26 and the windings 27 . 28 . 29 arranged.

Gemäß den 14 bis 16 ist es denkbar, in der bzw. in den Wicklungen 24 bzw. 24, 25, 26 die bereits erwähnten Heatpipes 39 anzuordnen. Eine an sich bekannte Heatpipe ist ein rohrförmiger Wärmeübertrager, der unter der Nutzung der Verdampfungswärme eines flüssigen Mediums in einem geschlossenen Kreislauf eine große Wärmemenge zwischen einer Wärmezone, in der das Medium verdampft, und einer Kühlzone, in der das Medium kondensiert, transportieren kann. Dabei wird das flüssige, kondensierte Medium über Kapillaren zur Wärmezone zurückgeführt. Zur Optimierung des Wärmemanagements kann daher bei der Anwendung solcher Heatpipes in den Wicklungen 27, 28, 29 entstehende Wärme direkt von den Kühlzonen der Heatpipes 39 zu den Kühlkörpern 12 abgeleitet werden. Zu diesem Zweck stehen die Kühlzonen der Heatpipes 39 mit den Kühlkörpern 12 physikalisch in Verbindung, während die in den Wicklungen 27, 28, 29 angeordneten Wärmezonen der Heatpipes 39 den Wärmebereichen derselben entsprechen.According to the 14 to 16 it is conceivable in or in the windings 24 respectively. 24 . 25 . 26 the already mentioned heatpipes 39 to arrange. A per se known heat pipe is a tubular heat exchanger, which can use the heat of vaporization of a liquid medium in a closed circuit, a large amount of heat between a heat zone in which the medium evaporates, and a cooling zone in which the medium condenses, can transport. The liquid, condensed medium is returned via capillaries to the heating zone. To optimize the thermal management can therefore in the application of such heat pipes in the windings 27 . 28 . 29 resulting heat directly from the cooling zones of the heatpipes 39 to the heat sinks 12 be derived. For this purpose are the cooling zones of the heatpipes 39 with the heat sinks 12 physically in contact while in the windings 27 . 28 . 29 arranged heat zones of the heat pipes 39 correspond to the heat ranges of the same.

Gemäß 15 ist es auch denkbar, in der Vergussmasse 14 seitlich neben den Wicklungen 27, 28, 29, wie am Beispiel der Wicklung 27 gezeigt, vorzugsweise zusätzlich Heatpipes 40 anzuordnen. Gemäß 16 stehen die Kühlzonen der Heatpipes 40 mit Kühlkörpern 12 physikalisch in Verbindung, während die in der Vergussmasse 14 angeordneten Bereiche der Heatpipes 40 den Wärmezonen derselben entsprechen.According to 15 it is also conceivable in the potting compound 14 laterally next to the windings 27 . 28 . 29 , as the example of the winding 27 shown, preferably in addition heatpipes 40 to arrange. According to 16 stand the cooling zones of the heatpipes 40 with heat sinks 12 physically in conjunction while in the potting compound 14 arranged areas of the heatpipes 40 correspond to the heat zones of the same.

Im folgenden wird im Zusammenhang mit den 17 und 18 eine Ausführungsform der Erfindung erläutert, bei der in der Vergussmasse 14 gemäß 17 außen an den Wicklungen 27, 28, 29 der Kerne 24, 25, 26 eine Kühleinrichtung in der Form eines Kühlrohres 41 angeordnet ist, um Wärme von den Wicklungen 27, 28, 20 abzuführen. Dabei verlaufen derartige Kühlrohre 41 vorzugsweise schlangenförmig und in der Vergussmasse 14 elektronisch isoliert an gegenüberliegenden Seiten (18) der Wicklungen 27, 28, 29. Die Anschlüsse des Kühlrohres 41 sind mit 42 und 43 bezeichnet.The following will be related to the 17 and 18 an embodiment of the invention explained in which in the potting compound 14 according to 17 outside on the windings 27 . 28 . 29 the cores 24 . 25 . 26 a cooling device in the form of a cooling tube 41 is arranged to heat from the windings 27 . 28 . 20 dissipate. In this case, such cooling tubes run 41 preferably serpentine and in the potting compound 14 electronically isolated on opposite sides ( 18 ) of the windings 27 . 28 . 29 , The connections of the cooling pipe 41 are with 42 and 43 designated.

Gemäß den 19 und 20 ist es auch denkbar, Kühlrohre 44 jeweils direkt in die Wicklungen 27, 28, 29 einzuwickeln, um von den Wicklungen 27, 28, 29 erzeugte Wärme abzuleiten. Vorzugsweise verlaufen die Kühlrohre 44 dabei jeweils schraubenförmig in den Wicklungen 27, 28, 29.According to the 19 and 20 it is also conceivable cooling pipes 44 each directly into the windings 27 . 28 . 29 wrap around from the windings 27 . 28 . 29 dissipate generated heat. Preferably, the cooling tubes run 44 in each case helically in the windings 27 . 28 . 29 ,

Die 21 bis 23 zeigen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, bei der zur Verbesserung des Wärmemanagements neben den Kühlkörpern 12, die jeweils zwischen einem Kern und der zugehörigem Wicklung angeordnet sind, weitere Kühlkörper 13 vorgesehen sind, die jeweils in die Wicklungen 27, 28, 29 eingewickelt sind. Einzelheiten der 21 bis 23, die bereits im Zusammenhang mit den 11 bis 13 bzw. 14 bis 16 erläutert wurden, sind in der entsprechenden Weise bezeichnet. Bei der Ausführungsform der 21 umfasst die Verlustleistungsquelle 16 einen Kern 24 und eine Wicklung 27, während sie bei der Ausführungsform der 22 und 23 drei Kerne 24, 25, 26 und demgemäß drei Wicklungen 27, 28, 29 aufweist.The 21 to 23 show embodiments of the present invention, in which to improve the thermal management in addition to the heat sinks 12 , which are each arranged between a core and the associated winding, further heat sink 13 are provided, each in the windings 27 . 28 . 29 are wrapped. Details of 21 to 23 already related to the 11 to 13 respectively. 14 to 16 are explained in the appropriate way. In the embodiment of the 21 includes the power loss source 16 a core 24 and a winding 27 while in the embodiment of the 22 and 23 three nuclei 24 . 25 . 26 and accordingly three windings 27 . 28 . 29 having.

In der ersichtlichen Weise sind bei der Ausführungsform der 21 zwischen der Wicklung 27 und dem Kern 24 der Verlustleistungsquelle 16 Kühlkörper 12 vorgesehen. Entsprechend sind solche Kühlkörper 12 auch bei der Ausführungsform der 22 und 23 zwischen den Kernen 24, 25, 26 und den Wicklungen 27, 28, 29 angeordnet.In the apparent manner are in the embodiment of the 21 between the winding 27 and the core 24 the power loss source 16 heatsink 12 intended. Accordingly, such heatsinks 12 also in the embodiment of 22 and 23 between the cores 24 . 25 . 26 and the windings 27 . 28 . 29 arranged.

Gemäß den 24 und 25 kann an der Außenseite der Verlustleistungsquelle 16 bzw. der Wicklung 24. bzw. der Wicklungen 27, 28, 29 als Kühleinrichtung ein von einem Kühlmedium durchströmtes, flächenförmiges Kühlelement 47 angeordnet und in der Vergussmasse 14 vergossen sein, über das von den Wicklungen 27, 28, 29 erzeugte Wärme nach außen abgeführt werden kann. Dabei ist es denkbar, die bereits erwähnten Wärmeleitbleche 21 außenseitig in der Nähe der genannten Wicklungen vorzusehen und mit den Kühlelementen 47 physikalisch zu verbinden, um die Wärmeübertragung von den Wicklungen 27, 28, 29 zu den Kühlelementen 47 zu verbessern.According to the 24 and 25 can be on the outside of the power loss source 16 or the winding 24 , or the windings 27 . 28 . 29 as cooling device, a through-flow of a cooling medium, sheet-like cooling element 47 arranged and in the potting compound 14 be shed over that of the windings 27 . 28 . 29 generated heat can be dissipated to the outside. It is conceivable, the already mentioned Wärmeleitbleche 21 Provide the outside near the said windings and with the cooling elements 47 physically connect to the heat transfer from the windings 27 . 28 . 29 to the cooling elements 47 to improve.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kerncore
22: Kerncore
33: Kerncore
44: Wicklungwinding
55: Wicklungwinding
66: Wicklungwinding
77: Jochyoke
88th: Flachanschlussflat connector
99: Flachanschlussflat connector
1010: Flachanschlussflat connector
1111: Kühlkanalcooling channel
1212: Kühlkörperheatsink
1313: Kühlkörperheatsink
1414: Vergussmassepotting compound
1515: Jochyoke
1616: VerlustleistungsquelleLoss of power source
1717: Pfeilarrow
1818: Oberflächesurface
1919: Oberflächenbereichsurface area
2020: Oberflächenbereichsurface area
2121: Wärmeleitblechheat conducting
2222: Teilbereichsubregion
2323: Teilbereichsubregion
2424: Kerncore
2525: Kerncore
2626: Kerncore
2727: Wicklungwinding
2828: Wicklungwinding
2929: Wicklungwinding
3030: Abwinkelungangulation
3131: Schraubescrew
3232: Basisbereichbase region
3333: Kühlkanalcooling channel
3434: Schenkelleg
3535: Querteilcross section
3636: BereichArea
3737: Zuleitungsupply
3838: Ableitungderivation
3939: HeatpipeHeatpipe
4040: HeatpipeHeatpipe
4141: Kühlrohrcooling pipe
4242: Anschlussconnection
4343: Anschlussconnection
4444: Kühlrohrcooling pipe
4545: Anschlussconnection
4646: Anschlussconnection
4747: Kühlelementcooling element

Claims

Electrical component with at least one in a potting compound ( 14 ) arranged electrical power loss source ( 16 ), characterized in that at least one cooling device is provided which, in order to optimize the heat management, extracts heat from the area of the loss power source ( 16 ), and wherein the cooling device comprises at least one, preferably two, opposite one another with respect to the core, between the winding (FIG. 27 . 28 . 29 ) and the core ( 24 . 25 . 26 ) arranged heat sink ( 12 ), which comprises at least one cooling channel through which a cooling medium ( 33 ) exhibit.

Component according to one of claim 1, characterized in that the cooling device at least one, preferably two with respect to the core opposite, another heat sink ( 13 ), which are arranged in each case in a winding and at least one, can be flowed through by a cooling medium further cooling channel ( 11 ) exhibit.

Component according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling channel ( 33 ) of the heat sink ( 12 ) and / or the further cooling channel ( 11 ) of the further heat sink ( 13 ) with one of the potting compound ( 14 ) extending out lead ( 37 ) for supplying the cooling medium and one of the potting compound ( 14 ) outgoing derivative ( 38 ) are connected for discharging the cooling medium.

Component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat sink ( 12 ) and / or the further heat sink ( 13 ) with a Wärmeleitblech ( 21 ) is thermally conductively connected.

Component according to claim 4, characterized in that the heat conducting sheet ( 21 ) preferably has a U-shaped profile, wherein the legs ( 34 ) and the transverse part ( 35 ) of the U-shaped profile of the Wärmeleitbleches ( 21 ) one side of the winding ( 27 . 28 . 29 ) cap-shaped overlap and wherein the cross member ( 35 ) starting a flap-shaped area ( 36 ) of the heat conducting sheet ( 21 ) to the heat sink ( 12 ) or to the further heat sink ( 13 ) runs.

Component according to claim 5, characterized in that the cross members ( 35 ) two in relation to the core ( 14 . 25 . 26 ) opposite heat conducting sheets ( 21 ) by one at the core ( 24 . 25 . 26 ) adjacent base area ( 32 ) are thermally conductively connected to each other.

Component according to claim 6, characterized in that the base region ( 32 ) in one piece with the Wärmeleitblechen ( 21 ) is trained.

Component according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cooling device at least one heat pipe ( 39 ), from the cooling zone heat to a heat sink ( 12 ) and / or another heat sink ( 13 ), wherein the cooling zone with the heat sink ( 12 ) and / or with the further heat sink ( 13 ) is thermally conductive in connection.

Component according to claim 8, characterized in that the heat zone of the heat pipe ( 3 ) in the winding ( 27 . 28 . 29 ) is arranged.

Component according to claim 9, characterized in that the heat zone of the in the casting compound ( 14 ) embedded heat pipe ( 40 ) at or near the winding ( 27 . 28 . 29 ) and that the cooling zone of the heat pipe ( 40 ) with a heat sink ( 12 ) is thermally conductive in connection

Component according to one of claims 1 to 10, characterized in that the cooling device at least one in the potting compound ( 14 ) arranged cooling tube ( 41 ) comprising one of the potting compound ( 14 ) led out lead ( 42 ) for supplying a cooling medium and one of the potting compound ( 14 ) led out lead for discharging the cooling medium is connected.

Component according to claim 11, characterized in that, the cooling tube ( 41 ) laterally next to the winding ( 27 ) or laterally next to the windings ( 27 . 28 . 29 ), preferably serpentine, runs.

Component according to one of claims 1 to 12, characterized in that the cooling device at least one in the winding ( 27 . 28 . 29 ), preferably helically or spirally wrapped cooling tube ( 44 ) comprising one of the potting compound ( 14 ) led out lead ( 44 ) for supplying a cooling medium and one of the potting compound ( 14 ) led derivative ( 45 ) is connected for discharging the cooling medium.

Component according to one of claims 1 to 13, characterized in that the cooling device can be flowed through by a cooling medium, sheet-like cooling element ( 47 ) contained in the potting compound ( 14 ) arranged laterally at or in the vicinity of the winding ( 27 . 28 . 29 ) is arranged.

Component according to claim 14, characterized in that a heat conducting sheet ( 21 ) on the outside in the vicinity of said winding ( 27 . 28 . 29 ) and with the cooling element ( 45 ) is thermally conductively connected.