DE202012104718U1

DE202012104718U1 - Liquid cooling element

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Publication number: DE202012104718U1
Application number: DE202012104718U
Authority: DE
Original assignee: ABB Oy
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-01-08
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: CN203289799U; FI9575U1

Abstract

Ein Flüssigkeitskühlelement zur Abkühlung einer Verlustleistung erzeugenden elektrischen Komponente (1), welches Kühlelement (2; 20; 120; 220) ein aus mehreren parallelen Kanälen (8; 80; 180; 280) gebildetes Kühlflüssigkeitskanalsystem (3; 30; 130; 230) aufweist zur Übertragung der aus der elektrischen Komponente (1) in das Kühlelement (2; 20; 120; 220) geleitet werdenden Wärme in die in dem Kühlflüssigkeitskanalsystem (3; 30; 130; 230) fließende Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet , dass das Kühlflüssigkeitskanalsystem (3; 30; 130; 230) mindestens eine im Wesentlichen diagonale Bearbeitung (13, 14; 53; 151–153; 231) aufweist, die den Querschnitt des Kühlflüssigkeitskanalsystems an der Bearbeitung verändert.A liquid cooling element for cooling an electrical component (1) which generates power losses, the cooling element (2; 20; 120; 220) having a cooling-fluid duct system (3; 30; 130; 230) formed from a plurality of parallel ducts (8; 80; 180; 280) for transferring the heat conducted from the electrical component (1) into the cooling element (2; 20; 120; 220) into the cooling liquid flowing in the cooling liquid channel system (3; 30; 130; 230), characterized in that the cooling liquid channel system (3 ; 30; 130; 230) has at least one substantially diagonal machining (13, 14; 53; 151-153; 231) which alters the cross-section of the cooling liquid passage system at the machining.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitskühlelement zur Abkühlung einer Verlustleistung erzeugenden elektrischen Komponente, welches Kühlelement ein aus mehreren parallelen Kanälen gebildetes Kühlflüssigkeitskanalsystem aufweist zur Übertragung der aus der elektrischen Komponente in das Kühlelement geleitet werdenden Wärme in die in dem Kühlflüssigkeitskanalsystem fließende Kühlflüssigkeit.The invention relates to a liquid cooling element for cooling a power component generating electrical power loss, which cooling element has a cooling liquid channel system formed from a plurality of parallel channels for transmitting the heat conducted from the electrical component into the cooling element into the cooling liquid flowing in the cooling liquid channel system.

Die von früher bekannten Flüssigkeitskühlelemente sind typischerweise aus Metall extrudierte oder gegossene Planken, in die Kanäle für die Zirkulation der Kühlflüssigkeit gebohrt worden sind und wobei die Enden der Bohrlöcher anderweitig als bei den Ein- und Ausgangsstellen der Kühlflüssigkeit zur kontrollierten Einbehaltung der Kühlflüssigkeit in der Planke gepfropft worden sind.The liquid cooling elements known heretofore are typically metal extruded or cast planks into which channels have been drilled for the circulation of the cooling fluid and the ends of the boreholes grafted elsewhere than at the entry and exit points of the cooling liquid for controlled retention of the cooling liquid in the plank have been.

Nachteile bei diesen Kühlplanken sind erstens ihre Kostspieligkeit und ihr großes Gewicht. Die Kostspieligkeit und das Gewicht wiederum ergeben sich aus der großen Komponentenmqenge (Pfropfung, unterschiedliche Befestigungsmittel usw.) und der erforderlichen großen Menge an Montagearbeit. Aus all dem folgen dann viele Herstellungsfehler, besonders wenn man sich bemüht, die Herstellungskosten angemessen zu halten.Disadvantages of these cooling planks are firstly their Kostspieligkeit and their great weight. The expense and weight in turn result from the large component quantity (grafting, different fasteners, etc.) and the large amount of assembly work required. From all this then follow many manufacturing defects, especially if you make an effort to keep the production costs appropriate.

Auch durch Extrudieren hergestellte Flüssigkeitskühlelemente sind bekannt, in die das Kühlflüssigkeitskanalsystem auf die eine oder andere Art schon in der Extrusionsphase der Elemente gebildet worden ist.Liquid cooling elements produced by extrusion are also known, into which the cooling liquid channel system has already been formed in one or the other way in the extrusion phase of the elements.

Ein allgemeines Problem bei all diesen Flüssigkeitskühlelementen gemäß dem bekannten Stand der Technik ist jedoch das Optimieren des Kanalsystems in Hinsicht auf die Wärmeübertragung und verschiedene Verluste.However, a common problem with all of these prior art liquid cooling elements is optimizing the ducting system in terms of heat transfer and various losses.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Ausgehend von in erster Linie aus extrudierten Profilen hergestellten Flüssigkeitskühlelementen ist es Ziel der Erfindung, das zu Beginn beschriebene Flüssigkeitskühlelement derart zu entwickeln, dass dessen Wärmeübertragungseigenschaften an verschiedenen Stellen des Kanalsystems und der Gesamtdruckverlust optimiert werden können. Dieses Ziel wird mit einem erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlelement erreicht, das im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kühlflüssigkeitssystem mindestens eine im Wesentlichen diagonale Bearbeitung aufweist, die den Querschnitt des Kühlflüssigkeitssystems an der Stelle der Bearbeitung verändert.Starting from liquid cooling elements produced primarily from extruded profiles, the object of the invention is to develop the liquid cooling element described at the beginning in such a way that its heat transfer properties at different points of the channel system and the total pressure loss can be optimized. This object is achieved with a liquid cooling element according to the invention, which is characterized essentially in that the cooling liquid system has at least one substantially diagonal machining, which changes the cross section of the cooling liquid system at the point of processing.

Die Erfindung beruht also auf dem Gedanken, an gewählten Stellen des Kühlflüssigkeitssystems Material zu entfernen, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Längsrichtung des Kanalsystems gesteuert werden kann.The invention is therefore based on the idea to remove material at selected locations of the cooling liquid system, wherein the flow rate of the liquid in the longitudinal direction of the channel system can be controlled.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Schutzansprüche.Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Am vorteilhaftesten ist das Flüssigkeitskühlelement aus mehreren aneinander zu befestigenden Stücken gebildet, an denen in ihrer Herstellungsphase auf eine gewünschte Weise zum Zusammenwirken geeignete Profilierungen und diagonale Bearbeitungen gebildet worden sind, wobei man durch Kombinieren der Stücke miteinander zu gewünschten Kanalformen, Kanalgrößen und Strömungsgeschwindigkeiten gelangt.Most advantageously, the liquid cooling element is formed of a plurality of pieces to be fastened to each other at which profiles and diagonal operations have been formed in a desired manner to cooperate in their production phase, whereby the desired channel shapes, channel sizes and flow rates are obtained by combining the pieces together.

Hierbei weisen bei einer Ausführungsform die Kühlprofilstücke ein Hauptprofil und mindestens ein Hilfsprofil auf, wobei das Hauptprofil dem Hilfsprofil zugekehrte Rillen aufweist und das Hilfsprofil bei den Rillen Rippen aufweist, die niedriger als die Rillen sind und die zusammen zwischen einander das gewünschte Kühlflüssigkeitskanalsystem bilden. Zweckmäßig sind die Rillen und die Rippen im Wesentlichen V-förmig, obwohl nichts bei Wunsch die Verwendung andersartiger Querschnittsformen verhindert. Mit den Rippen und deren Höhe sowie mit den Bearbeitungen wird bezweckt, die Größe des Querschnitts der Kanäle des Kanalsystems zu regulieren.Here, in one embodiment, the cooling profile pieces on a main profile and at least one auxiliary profile, wherein the main profile has the auxiliary profile facing grooves and having the auxiliary profile at the grooves ribs which are lower than the grooves and together form the desired cooling liquid duct system between each other. Suitably, the grooves and ribs are substantially V-shaped, although nothing prevents the use of other types of cross-sectional shapes if desired. The purpose of the ribs and their height, as well as the machining, is to regulate the size of the cross section of the channels of the channel system.

Die vorteilhafteste Ausführungsform der Erfindung im Hinblick sowohl auf die Profile als auch auf die Aufgaben der Bearbeitungen ist offensichtlich derart, dass das Hauptprofil und das Hilfsprofil geschlossen sind, wobei die Rillen des Hauptprofils auf der einen Seite des Hauptprofils sind und die Rippen des Hilfsprofils auf derjenigen Seite des Hilfsprofils sind, die den Rillen des Hauptprofils zugekehrt sein wird, wobei das Hauptprofil und das Hilfsprofil aufeinander befestigt sind, um mit Hilfe dieser Rillen und Rippen das Kühlflüssigkeitskanalsystem zu bilden.The most advantageous embodiment of the invention with regard to both the profiles and the tasks of machining is obviously such that the main profile and the auxiliary profile are closed, with the grooves of the main profile on one side of the main profile and the ribs of the auxiliary profile on the one Side of the auxiliary profile, which will be facing the grooves of the main profile, wherein the main profile and the auxiliary profile are fastened to each other, with the aid of these grooves and ribs to form the cooling liquid duct system.

In einer alternativen Ausführungsform weist das Hauptprofil mindestens einen Hohlraum auf, wobei sich die Rillen auf einer Fläche des Hohlraumes befinden, und das Hilfsprofil geschlossen ist, wobei die Rippen sich auf einer Seite des Hilfsprofils befinden, und wobei das Hilfsprofil derart an dem Hohlraum befestigt ist, dass dessen Rippen sich bei den Rillen des Hohlraums befinden zur Bildung des Kühlflüssigkeitskanalsystems mit Hilfe dieser Rillen und Rippen. Hierbei sind die Bearbeitung oder die Bearbeitungen in dem Hilfsprofil an dessen Rillen ausgeführt.In an alternative embodiment, the main profile has at least one cavity with the grooves on one face of the cavity and the auxiliary profile closed with the fins on one side of the auxiliary profile and the auxiliary profile being secured to the cavity in that its ribs are located at the grooves of the cavity to form the cooling liquid channel system by means of these grooves and ribs. Here are the processing or the Machining performed in the auxiliary profile at the grooves.

Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen ist die Verwendung von geschlossenen Profilen sowohl als Hauptprofil als auch als Hilfsprofile in dem Sinne günstiger, dass das Herstellungswerkzeug zum Herstellen gewünschter Profilierungen an der Außenfläche des Profils von seiner Mechanik her einfacher und billiger als ein Hohlraumprofilwerkzeug. Die Durchführung von diagonalen Bearbeitungen ist wiederum genauso einfach in beiden Fällen.In the latter two embodiments, the use of closed profiles, both as the main profile and as auxiliary profiles, is more favorable in that the production tool for producing desired profiles on the outer surface of the profile is simpler and less expensive in its mechanics than a cavity profile tool. Performing diagonal edits is just as easy in both cases.

Wenn die erfindungsgemäße Bearbeitung außerdem derart durchgeführt ist, dass die aus den verschiedenen Kanälen kommenden Teilströmungen der Kühlflüssigkeitsströmung sich in diesen Bearbeitungen untereinander mischen, werden die Temperaturen und Druckverluste der Teilströmungen ausgeglichen.In addition, if the machining according to the invention is carried out in such a way that the partial flows of the cooling liquid flow coming from the different channels mix with one another in these machining operations, the temperatures and pressure losses of the partial flows are compensated.

Es ist auch möglich, dass das Kühlelement ein extrudiertes einteiliges Hohlraumprofil ist, an dessen eine Seite mindestens eine für die Bearbeitung des Kühlflüssigkeitskanalsystems gebildete Bearbeitungsöffnung mit einer Abdeckplatte blockiert ist. Hierbei können jedoch in erster Linie in der mechanischen Haltbarkeit des Hohlprofilwerkzeugs Probleme auftreten, falls man versucht, direkt bei dem Extrudieren sehr kleine Kanäle herzustellen. Die erwähnte erfindungsgemäße Bearbeitung ist jedoch problemlos.It is also possible that the cooling element is an extruded one-piece cavity profile, on one side of which at least one machining opening formed for machining the cooling liquid channel system is blocked by a cover plate. In this case, however, problems can occur primarily in the mechanical durability of the hollow profile tool, if one tries to produce very small channels directly during the extrusion. However, the mentioned processing according to the invention is problem-free.

Außerdem kann in einer bevorzugten Ausführungsform das Kühlflüssigkeitskanalsystem mehrere hintereinander angeordnete Bearbeitungen aufweisen, deren Tiefe in der Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit abnimmt.In addition, in a preferred embodiment, the cooling liquid channel system have a plurality of successively arranged processing whose depth decreases in the flow direction of the cooling liquid.

FIGURENVERZEICHNISFIGURE LIST

Die Erfindung wird jetzt näher mit Hilfe einer bevorzugten Ausführungsform unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denenThe invention will now be illustrated in greater detail by means of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings in which:

die 1 ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Flüssigkeitskühlelement von dessen Stirnseite her gesehen darstellt;the 1 a preferred inventive liquid cooling element seen from the front side thereof;

die 2 einen Schnitt A-A der 1 darstellt;the 2 a section AA the 1 represents;

die 3 das Hauptprofil des in den 1 und 2 ersichtlichen Kühlelementes als perspektivisches Bild darstellt;the 3 the main profile of the in the 1 and 2 apparent cooling element as a perspective image;

die 4 das Hilfsprofil des in den 1 und 2 ersichtlichen Kühlelementes als perspektivisches Bild darstellt;the 4 the auxiliary profile of in the 1 and 2 apparent cooling element as a perspective image;

die 5 ein zweites erfindungsgemäßes Kühlelement von dessen Stirnseite her gesehen darstellt;the 5 represents a second cooling element according to the invention seen from the front side thereof;

die 6 das Hauptprofil des in der 5 ersichtlichen Kühlelementes als perspektivisches Bild darstellt;the 6 the main profile of in the 5 apparent cooling element as a perspective image;

die 7 das Hilfsprofil des in der 5 ersichtlichen Kühlelementes als perspektivisches Bild darstellt;the 7 the auxiliary profile of in the 5 apparent cooling element as a perspective image;

die 8 ein drittes bevorzugtes erfindungsgemäßes Flüssigkeitskühlelement von dessen Stirnseite her gesehen darstellt;the 8th a third preferred inventive liquid cooling element seen from the front side thereof;

die 9 einen Schnitt B-B der 1 darstellt;the 9 a cut BB the 1 represents;

die 10 das Hauptprofil des in den 8 und 9 ersichtlichen Kühlelementes als perspektivisches Bild darstellt;the 10 the main profile of the in the 8th and 9 apparent cooling element as a perspective image;

die 11 das Hilfsprofil des in den 8 und 9 ersichtlichen Kühlelementes als perspektivisches Bild darstellt;the 11 the auxiliary profile of in the 8th and 9 apparent cooling element as a perspective image;

die 12 noch ein weiteres bevorzugtes erfindungsgemäßes Flüssigkeitskühlelement als perspektivisches Bild mit sichtbaren Bearbeitungen darstellt; undthe 12 yet another preferred inventive liquid cooling element as a perspective image with visible processing represents; and

die 13 das Kühlelement gemäß der 1 mit abgedeckten Bearbeitungsöffnungen darstellt.the 13 the cooling element according to the 1 with covered machining openings represents.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Zunächst wird unter Hinweis auf die 1–4 ein erfindungsgemäßes Flüssigkeitskühlelement zur Abkühlung einer Verlustleistung erzeugenden elektrischen Komponente 1 (beispielsweise ein IGBT-Modul oder ein metallenes Schaltbrett) dargestellt. Das Kühlelement 2 weist ein Kühlflüssigkeitskanalsystem 3 auf zur Übertragung der aus der elektrischen Komponente 1 in das Kühlelement 2 geleitet werdenden Wärme in die in dem Kühlflüssigkeitssystem 3 fließende Kühlflüssigkeit. Ein derartiges Kühlelement 2 ist typischerweise aus einem extrudierten Profilmaterial hergestellt, wie aus extrudiertem Aluminium, und in diesem Beispiel weist es drei Kühlprofilstücke 4, 5 auf, die aneinander befestigt mit Hilfe ihrer Profilierungen 6, 7 zusammen das besagte Kühlflüssigkeitskanalsystem 3 bilden. Es ist möglich, die Profile auch zu bearbeiten. Welche Herstellungsweise verwendet wird, hängt in erster Linie von den Kosten ab.First of all, referring to the 1 - 4 an inventive liquid cooling element for cooling a power loss generating electrical component 1 (For example, an IGBT module or a metal control board) shown. The cooling element 2 has a coolant channel system 3 on for transmission of the electrical component 1 in the cooling element 2 passing heat into the in the cooling fluid system 3 flowing coolant. Such a cooling element 2 is typically made of an extruded profile material, such as extruded aluminum, and in this example has three cooling profile pieces 4 . 5 on, attached to each other with the help of their profiles 6 . 7 together the said coolant channel system 3 form. It is possible to edit the profiles as well. Which method of manufacture is used depends primarily on the cost.

Die Kühlprofilstücke weisen ein, sich über die Breite des ganzen Elementes erstreckendes Hauptprofil 4 und zwei Hilfsprofile 5 auf, die in diesem Beispiel schmaler als das Hauptprofil 4 sind. Das Hauptprofil 4 weist den Hilfsprofilen 5 zugekehrte Rillen 6 auf und das Hilfsprofil 5 sich bei den Rillen 6 befindliche und teilweise sich in die Rillen 6 hineinragende Rippen 7 auf, die niedriger als die Rillen 6 sind und die aneinander befestigt zusammen zwischen sich das Kühlflüssigkeitskanalsystem 3 bilden.The cooling profile pieces have, over the width of the entire element extending main profile 4 and two auxiliary profiles 5 on, which in this example is narrower than the main profile 4 are. The main profile 4 indicates the auxiliary profiles 5 facing grooves 6 on and the auxiliary profile 5 at the grooves 6 located and partly in the grooves 6 protruding ribs 7 on, lower than the grooves 6 are and the together are fastened together between the cooling liquid duct system 3 form.

Das Hauptprofil 4 und die Hilfsprofile 5 sind geschlossene Platten, wobei die Rillen 6 des Hauptprofils 4 sich auf einer Seite des Hauptprofils 4 (in der 1 auf der unteren Fläche des Hauptprofils 4) und die Rippen 7 der Hilfsprofile auf denjenigen Seiten der Hilfsprofile 5, die den Rillen 6 des Hauptprofils zugekehrt sein werden (in der 1 auf der oberen Fläche der Hilfsprofile 5), befinden, wobei das Hauptprofil 4 und die Hilfsprofile 5 auf einander befestigt sind, um das mehrere parallele Kanäle 8 aufweisende Kühlflüssigkeitskanalsystem 3 zu bilden.The main profile 4 and the auxiliary profiles 5 are closed plates, with the grooves 6 of the main profile 4 on one side of the main profile 4 (in the 1 on the lower surface of the main profile 4 ) and the ribs 7 the auxiliary profiles on those pages of the auxiliary profiles 5 that the grooves 6 of the main profile (in the 1 on the upper surface of the auxiliary profiles 5 ), with the main profile 4 and the auxiliary profiles 5 mounted on each other, around the several parallel channels 8th having coolant channel system 3 to build.

In dem Beispiel der 1 sind die Hilfsprofile 5 in ihrer ganzen Dicke in dem Hauptprofil 4 angeordnet und zwischen den Hilfsprofilen 5 ist ein aus dem Hauptprofil 4 gebildeter Zwischensteg 10 und an den anderen Enden der Hilfsprofile 5 sind die aus dem Hauptprofil 4 gebildeten Stirnstege 12 vorhanden. Hierbei grenzen die Hilfsprofile 5 an dem Hauptprofil 4 mit zwei verschiedenen Flächen an, mit der Fläche 9 auf der Seite der Rillen 6 des Hauptprofils 4 und mit den, zu der erwähnten Fläche senkrechten Seitenflächen 11 der Stege 10, 12. Es sind hier mehrere Hilfsprofile 4 aus dem Grunde vorhanden, dass gedacht wurde, dass so eine bessere Haltbarkeit und Festigkeit erreicht werden kann als mit nur einem, denn der Strömungsdruck kann in der Größenordnung von 10 bar sein. Das Hilfsprofil kann natürlich auch die Breite des Hauptprofils haben, wobei es nicht in dem Hauptprofil zu sein braucht. In diesem Beispiel ist das weiter oben befindliche Hauptprofil 4 deutlich massiver als die als „Füllprofile” fungierenden, unterhalb des Hauptprofils 4 befestigten Hilfsprofile 5. Am vorteilhaftesten wird/werden die abzukühlende elektrische Komponente/die abzukühlenden elektrischen Komponenten 1 auf der Oberfläche des Hauptprofils 4 befestigt.In the example of 1 are the helper profiles 5 in all its thickness in the main profile 4 arranged and between the auxiliary profiles 5 is one from the main profile 4 formed gutter 10 and at the other ends of the auxiliary profiles 5 are the ones from the main profile 4 formed end webs 12 available. Here are the auxiliary profiles 5 on the main profile 4 with two different faces, with the face 9 on the side of the grooves 6 of the main profile 4 and with the side surfaces perpendicular to the mentioned surface 11 of the bridges 10 . 12 , There are several auxiliary profiles here 4 for the reason that it was thought that a better durability and strength can be achieved than with only one, because the flow pressure can be on the order of 10 bar. Of course, the auxiliary profile can also have the width of the main profile, whereby it does not need to be in the main profile. In this example, the main profile is above 4 significantly more massive than those acting as "filling profiles", below the main profile 4 attached auxiliary profiles 5 , Most advantageous is / are the electrical component to be cooled / the electrical components to be cooled 1 on the surface of the main profile 4 attached.

Im Hinblick auf die vorliegende Erfindung ist in der oben beschriebenen Konstruktion wesentlich, dass das Kühlflüssigkeitskanalsystem 3 oder die dessen Kanäle 8 bildenden Rillen 6 und Rippen 7 aufweisenden Flächen der Profile 4 und 5 diagonale Bearbeitungen 13, 14 aufweisen, die an diesen Bearbeitungen 13, 14 den Querschnitt des Kühlflüssigkeitskanalsystems 3 verändern. Aus den 2–4 ist ersichtlich, dass Bearbeitungen an zwei Stellen in der Längsrichtung des Kühlelementes 2 vorhanden sind, die Bearbeitungen 13 in dem Hauptprofil 4 und die Bearbeitungen 14 in den Hilfsprofilen 5. Die Bearbeitungen 13, 14 der beiden Profile 4, 5 sind mit einem gewählten Abstand zu einander angeordnet, in Abhängigkeit von der Lage und dem Kühlbedarf der auf dem Kühlelement 2 platzierten elektrischen Komponenten 1. Die Anzahl der Bearbeitungen 13, 14 kann frei gemäß diesem Bedarf gewählt werden. In diesem Beispiel sind sämtliche Bearbeitungen 13, 14 so tief ausgeführt worden, dass sie mindestens genauso tief wie die Höhen der Rillen 6 und der Rippen 7 sind. Diese Eigenschaft ist am besten aus der 2 ersichtlich. Hierbei bilden diese Bearbeitungen 13, 14 in dem Kanalsystem 3 eine Art „Ausgleichskammern” 15, in denen die in jedem Kanal 8 strömenden Teilströmungen der Kühlflüssigkeit dazu kommen, sich zu mischen, wobei auch ihre Temperatur ausgeglichen wird. Diese Kammern 15 befinden sich typischerweise an denjenigen Stellen des Kühlelementes 2, an denen keine abzukühlende elektrischen Komponenten 1 befestigt sind. Mit Hilfe dieser Kammern 15 gelingt es, den Gesamtdruckverlust der Strömung der Kühlflüssigkeit zu verringern. Der verringerte Druckverlust ermöglicht dann eine Erhöhung der in den Kanälen 8 vor sich gehenden Strömungsgeschwindigkeit an denjenigen Stellen, an denen es im Hinblick auf die Wärmeübertragungseigenschaften notwendig ist, das heißt bei den elektrischen Komponenten 1. Es ist natürlich auch möglich, diese Kammern zu bilden, indem die Bearbeitungen nur an einem der beiden Profile 4 und 5 ausgeführt werden.With respect to the present invention, in the construction described above, it is essential that the cooling liquid passage system 3 or its channels 8th forming grooves 6 and ribs 7 having surfaces of the profiles 4 and 5 diagonal edits 13 . 14 exhibit, at these edits 13 . 14 the cross section of the cooling liquid channel system 3 change. From the 2 - 4 It can be seen that machining at two locations in the longitudinal direction of the cooling element 2 are present, the edits 13 in the main profile 4 and the edits 14 in the auxiliary profiles 5 , The edits 13 . 14 the two profiles 4 . 5 are arranged at a selected distance from each other, depending on the location and the cooling requirements of the on the cooling element 2 placed electrical components 1 , The number of edits 13 . 14 can be chosen freely according to this need. In this example, all edits are 13 . 14 so deep that they are at least as deep as the heights of the grooves 6 and the ribs 7 are. This property is best from the 2 seen. Here are these edits 13 . 14 in the channel system 3 a kind of "compensation chambers" 15 in which the in each channel 8th flowing partial flows of the cooling liquid come to mix, and their temperature is compensated. These chambers 15 are typically located at those locations of the cooling element 2 where there are no cooling electrical components 1 are attached. With the help of these chambers 15 Manages to reduce the total pressure loss of the flow of the cooling liquid. The reduced pressure loss then allows an increase in the channels 8th going flow velocity at those points where it is necessary in view of the heat transfer properties, that is, in the electrical components 1 , It is of course also possible to form these chambers by editing only one of the two profiles 4 and 5 be executed.

Das Flüssigkeitskühlelement 20 gemäß den 5–7 unterscheidet sich von der durch die 1–4 beschriebenen Lösung dadurch, dass das Hauptprofil 40 zwei Hohlräume 41 aufweist, wobei die zur Bildung der Kühlflüssigkeitskanalsystems 30 seinerseits erforderlichen Rillen 60 sich auf einer Fläche des jeweiligen Hohlraumes 41 (in der 4 auf den unteren Flächen der Hohlräume 41) befinden. Zwei Hilfsprofile 50 sind ihrerseits geschlossene Platten, ähnlich denen der 1–4, in welchen die zur Bildung der Kühlflüssigkeitskanalsystems 30 erforderlichen Rippen 70 sich auf mindestens einer Seite der Hilfsprofile 50 befinden (in der 5 auf den oberen Flächen der Hilfsprofile 50). Die Hilfsprofile 50 sind derart an den Hohlräumen 41 befestigt, dass sich deren Rippen 70 bei den Rillen 60 der Hohlräume 41 befinden zur Bildung des Kühlflüssigkeitskanalsystems 30 mit Hilfe dieser Rillen 60 und Rippen 70. Die verschiedenen Kanäle des Kühlkanalsystems 30 sind mit der Bezugsnummer 80 bezeichnet. Der zwischen den Hilfsprofilen 50 und dem Hauptprofil 40 befindliche, aus dem Hauptprofil 40 gebildete Steg ist mit der Bezugsnummer 42 bezeichnet.The liquid cooling element 20 according to the 5 - 7 is different from the one by the 1 - 4 described solution in that the main profile 40 two cavities 41 , wherein the formation of the cooling liquid channel system 30 in turn required grooves 60 on a surface of the respective cavity 41 (in the 4 on the lower surfaces of the cavities 41 ) are located. Two auxiliary profiles 50 are in turn closed plates, similar to those of 1 - 4 in which the for the formation of the cooling liquid duct system 30 required ribs 70 on at least one side of the auxiliary profiles 50 located (in the 5 on the upper surfaces of the auxiliary profiles 50 ). The auxiliary profiles 50 are so on the cavities 41 attached to that, their ribs 70 at the grooves 60 the cavities 41 located to form the cooling liquid channel system 30 with the help of these grooves 60 and ribs 70 , The different channels of the cooling duct system 30 are with the reference number 80 designated. The one between the auxiliary profiles 50 and the main profile 40 located, from the main profile 40 formed bridge is with the reference number 42 designated.

Die in den 5–7 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich im Hinblick auf die erfindungsgemäßen Bearbeitungen 53 von der in den 1–4 dargestellten Verwirklichung hauptsächlich dadurch, dass die hintereinander angeordneten Bearbeitungen 53 nur in den Hilfsprofilen 50 ausgeführt sind, denn das Ausführen von Bearbeitungen in dem Hohlraum 41 des Hauptprofils 40 ist in diesem Fall nicht sinnvoll. Indem die Tiefe der Bearbeitungen 53 geeignet gewählt wird, ist es möglich, Konstruktionen zu erhalten, in denen die Teilströmungen der Kühlflüssigkeitsströmung bei den Bearbeitungen 53 sich entweder mischen oder nicht. In diesem Beispiel sind die Bearbeitungen 53 so tief ausgeführt worden, dass diese Strömungen sich bei den Bearbeitungen 53 mischen.The in the 5 - 7 illustrated embodiment differs in terms of the processing according to the invention 53 from in the 1 - 4 represented realization mainly in that the successively arranged processing 53 only in the auxiliary profiles 50 are executed, because the execution of machining in the cavity 41 of the main profile 40 is not useful in this case. By the depth of the edits 53 is suitably chosen, it is possible to obtain designs in which the partial flows of the cooling liquid flow during the machining 53 mix or not. In this example, the edits are 53 have been executed so deeply that these currents are in the edits 53 Mix.

In den beiden oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Rillen 6; 60 und die Rippen 7; 70 sind im Wesentlichen V-förmig. Die Breite der Stege zwischen den Rillen 6; 60 ist vorzugsweise kleiner als die Breite der Stege zwischen den Rippen 7; 70, wobei es einfacher ist, die Profile 4, 5; 40, 50 zu montieren und aneinander zu befestigen. Aus demselben Grund sollte die Breite der Rillen 6; 60 größer sein als die Breite der Rippen 7; 70. Der sich zwischen die Profile 4, 5; 40, 50 erstreckende Zwischensteg 10; 51 ermöglicht das Befestigen der Hauptprofile 4; 40 und der Hilfsprofile 5; 50 aneinander. Sie können beispielsweise mit einer Befestigungsschlinge, einer Schraube, durch Löten oder Schweißen aneinander befestigt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Befestigung der Profile 4 und 5 der 1–4 aneinander durch Reibschweißen an der Fuge zwischen der hinteren Fläche des Hilfsprofils 5 und den Stegen 10, 12 durchgeführt. Das Schweißen wird an den Fugen ausgeführt und dabei ist die Kante des Hilfsprofils 5 eng an der Kante des Hauptprofils 5 und das Werkzeug wird an der Fuge rotierend/reibend geführt. Eine weitere Alternative ist das Löten in Stickstoffgas.In the two embodiments described above, the grooves are 6 ; 60 and the ribs 7 ; 70 are essentially V-shaped. The width of the webs between the grooves 6 ; 60 is preferably smaller than the width of the webs between the ribs 7 ; 70 , where it is easier to use the profiles 4 . 5 ; 40 . 50 to assemble and attach to each other. For the same reason, the width of the grooves should be 6 ; 60 larger than the width of the ribs 7 ; 70 , Which is between the profiles 4 . 5 ; 40 . 50 extending gutter 10 ; 51 allows the attachment of the main profiles 4 ; 40 and the auxiliary profile 5 ; 50 together. For example, they can be attached to each other with a fastening loop, a screw, soldering or welding. In one embodiment of the invention, the attachment of the profiles 4 and 5 of the 1 - 4 to each other by friction welding at the joint between the rear surface of the auxiliary profile 5 and the jetties 10 . 12 carried out. Welding is done at the joints, with the edge of the auxiliary profile 5 close to the edge of the main profile 5 and the tool is guided on the joint rotating / rubbing. Another alternative is soldering in nitrogen gas.

In der in den 8–11 dargestellten Verwirklichung ist das Flüssigkeitskühlelement 120 aus geschlossenen Platten gebildet, wie in dem Beispiel der 1–4, aber hier ist nur ein Hauptprofil 140 und ein Hilfsprofil 150 vorhanden. Die Rillen 160 des Hauptprofils 140 und die Rippen 170 des Hilfsprofils 150 sind von ihrer Grundkonstruktion her analog zu dem Beispiel der 1–4 wie auch das Kühlflüssigkeitskanalsystem 130 mit seinen Kanälen 180. Dagegen sind die erfindungsgemäßen Bearbeitungen nur an dem Hilfsprofil 150 verwirklicht, und zwar derart, dass in dem Hilfsprofil 150 mehrere, hintereinander befindliche Bearbeitungen 151–153 gemacht worden sind, deren Tiefe in der Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit abnimmt. Diese Bearbeitungen 151–153 sind derart, dass sie die Strömungen der verschiedenen Kanäle 180 nicht mischen, sondern statt dessen den Querschnitt der Kanäle 180 verringern und damit die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit in der erwähnten Strömungsrichtung erhöhen, um gewünschte Kühleigenschaften zustande zu bringen.In the in the 8th - 11 The realization shown is the liquid cooling element 120 formed of closed plates, as in the example of 1 - 4 but here is just one main profile 140 and an auxiliary profile 150 available. The grooves 160 of the main profile 140 and the ribs 170 of the auxiliary profile 150 are analogous to the example of their basic construction 1 - 4 as well as the coolant channel system 130 with its channels 180 , By contrast, the machining operations according to the invention are only on the auxiliary profile 150 realized in such a way that in the auxiliary profile 150 several, consecutive edits 151 - 153 have been made, the depth decreases in the flow direction of the cooling liquid. These edits 151 - 153 are such that they are the currents of different channels 180 do not mix, but instead the cross section of the channels 180 reduce and thus increase the flow velocity of the cooling liquid in the mentioned flow direction to bring about desired cooling properties.

Sämtliche Profile 4, 40, 140; 5, 50, 150 können aus demselben oder aus unterschiedlichem Material hergestellt sein. Sie können bei Bedarf auch beschichtet werden.All profiles 4 . 40 . 140 ; 5 . 50 . 150 can be made of the same or different material. They can also be coated if necessary.

Bei Wunsch kann die Höhe der nebeneinander befindlichen Rillen 6; 60; 160 und insbesondere der Rippen 7; 70; 170 variieren, falls dies notwendig ist, um beispielsweise unterschiedliche Strömungen in nebeneinander befindlichen Kanälen 8; 80; 180 zustande zu bringen.If desired, the height of the adjacent grooves 6 ; 60 ; 160 and in particular the ribs 7 ; 70 ; 170 vary, if necessary, for example, different flows in adjacent channels 8th ; 80 ; 180 to bring about.

In dem letzten Verwirklichungsbeispiel gemäß den 12 und 13 ist das Kühlelement 220 ein extrudiertes einteiliges Hohlraumprofil, in dem das Kühlkanalsystem 230 mit seinen verschiedenen Kanälen 280 gleichzeitig mit dem Extrudieren des Hohlraumprofils selbst gebildet worden ist. Hier sind die Bearbeitungen 231 des Kühlflüssigkeitskanalsystems 230 durch die zweite Wandung des Elementes 220 ausgeführt, wonach die Bearbeitungsöffnungen mit einer Abdeckplatte 290 blockiert worden sind. Es ist möglich, die Tiefe der dadurch entstehenden „Ausgleichkammern” entweder mit Hilfe der Bearbeitungstiefe, der Dicke der Abdeckplatte 290 oder mit Hilfe beider zu regulieren.In the last embodiment according to the 12 and 13 is the cooling element 220 an extruded one-piece cavity profile in which the cooling channel system 230 with its different channels 280 has been formed simultaneously with the extrusion of the cavity profile itself. Here are the edits 231 of the coolant channel system 230 through the second wall of the element 220 executed, after which the machining openings with a cover plate 290 have been blocked. It is possible, the depth of the resulting "compensation chambers" either by means of the processing depth, the thickness of the cover plate 290 or to regulate with the help of both.

Die vorhergehende Beschreibung der Erfindung ist nur als Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Grundgedankens gedacht. Ein Fachmann kann somit deren Details im Rahmen der Schutzansprüche variieren. So kann beispielsweise die Anzahl der Kühlprofilstücke, insbesondere der Hilfsprofile je nach Bedarf variieren. Wenn Hohlraumprofile verwendet werden, ist natürlich auch die Anzahl der Hohlräume frei wählbar. Entsprechend können die Anzahl, die Tiefe und die Platzierung der Bearbeitungen gemäß den gewünschten Kühl- und Strömungseigenschaften variieren.The foregoing description of the invention is intended only as an illustration of the inventive concept. A person skilled in the art can thus vary their details within the scope of the claims. For example, the number of cooling profile pieces, in particular the auxiliary profiles vary as needed. If cavity profiles are used, of course, the number of cavities is arbitrary. Accordingly, the number, depth, and placement of the treatments may vary according to the desired cooling and flow characteristics.

Claims

A liquid cooling element for cooling a power component generating electrical power ( 1 ), which cooling element ( 2 ; 20 ; 120 ; 220 ) one of several parallel channels ( 8th ; 80 ; 180 ; 280 ) formed coolant channel system ( 3 ; 30 ; 130 ; 230 ) for transmission from the electrical component ( 1 ) in the cooling element ( 2 ; 20 ; 120 ; 220 ) into the cooling liquid duct system ( 3 ; 30 ; 130 ; 230 ) flowing coolant, characterized in that the cooling liquid channel system ( 3 ; 30 ; 130 ; 230 ) at least one substantially diagonal processing ( 13 . 14 ; 53 ; 151 - 153 ; 231 ) which changes the cross section of the cooling liquid passage system at the machining.

A cooling element according to the protection claim 1, characterized in that the cooling element ( 2 ; 20 ; 120 ) at least two cooling profile pieces ( 4 . 5 ; 40 . 50 ; 140 . 150 ), which are fastened together with Help their profilings together the mentioned coolant channel system ( 3 ; 30 ; 130 ), and wherein the processing ( 13 . 14 ; 53 ; 151 - 153 ) at least in one cooling profile piece ( 4 . 5 ; 40 . 50 ; 140 . 150 ) is executed.

A cooling element according to the protection claim 2, characterized in that the cooling profile pieces ( 4 . 5 ; 40 . 50 ; 140 . 150 ) a main profile ( 4 ; 40 ; 140 ) and at least one auxiliary profile ( 5 ; 50 ; 150 ), the main profile ( 4 ; 40 ; 140 ) the auxiliary profile ( 5 ; 50 ; 150 ) facing grooves ( 6 ; 60 ; 160 ) and the auxiliary profile ( 5 ; 50 ; 150 ) at the grooves ( 6 ; 60 ; 160 ) Ribs ( 7 ; 70 ; 170 ), which are lower than the grooves ( 6 ; 60 ; 160 ) and together between them the cooling liquid duct system ( 3 ; 30 ; 130 ) form.

A cooling element according to the protection claim 3, characterized in that the main profile ( 4 ; 140 ) and the auxiliary profile ( 5 ; 150 ) are closed, wherein the grooves ( 6 ; 160 ) of the main profile ( 4 ; 140 ) on one side of the main profile ( 4 ; 140 ) and the ribs ( 7 ; 170 ) of the auxiliary profile ( 5 ; 150 ) on the side of the auxiliary profile ( 5 ; 150 ), which are the grooves ( 6 ; 160 ) of the main profile ( 4 ; 40 ), the main profile ( 4 ; 140 ) and the auxiliary profile ( 5 ; 150 ) are fastened to each other in order to use these grooves ( 6 ; 160 ) and ribs ( 7 ; 170 ) the cooling liquid channel system ( 3 ) to build.

A cooling element according to the protection claim 3, characterized in that the main profile ( 40 ) at least one cavity ( 41 ), wherein the grooves ( 60 ) on a surface of the cavity ( 41 ), and the auxiliary profile ( 50 ) is closed, the ribs ( 70 ) on one side of the auxiliary profile ( 50 ) and where the auxiliary profile ( 50 ) on the cavity ( 41 ), that its ribs ( 70 ) at the grooves ( 60 ) of the cavity ( 41 ) are in contact with these grooves ( 60 ) and ribs ( 70 ) the cooling liquid channel system ( 30 ) and the processing ( 53 ) at least on the auxiliary profile ( 50 ) is executed.

A cooling element according to the protection claim 1, characterized in that the cooling element ( 220 ) is an extruded one-piece cavity profile, on one side of which at least one for processing ( 231 ) of the cooling liquid channel system formed machining opening with a cover plate ( 290 ) is blocked.

A cooling element according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling liquid duct system ( 130 ) several successively arranged processing ( 151 - 153 ), the depth of which decreases in the flow direction of the cooling liquid.