DE29805944U1 - Stranghohlprofil für wassergekühlte, leistungselektronische Komponenten - Google Patents
Stranghohlprofil für wassergekühlte, leistungselektronische KomponentenInfo
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Description
Stranghohlprofil für wassergekühlte, leistungselektronische Komponenten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stranghohlprofil für wassergekühlte,
leistungselektronische Komponenten, beispielsweise Halbleiterventile, Drosseln, Kondensatoren und Widerstände in
Stromrichtern.
Die aus Platzgründen hohe Packungsdichte leistungselektronischer Komponenten erfordert eine aktive Verlustleistungsabführung.
Üblicherweise werden hierzu die Komponenten wärmeschlüssig auf Stranghohlprofile geschraubt, die von einem wärmeabtransportierenden
Fluid, vorzugsweise einer in einem Kühlkreislauf geführten Kühlflüssigkeit, durchsetzt werden. Als Material
für die Stranghohlprofile eignet sich aufgrund seiner vielen guten Eigenschaften, insbesondere aber seiner sehr guten Wärmeleitfähigkeit
und Verarbeitbarkeit im Strangpressverfahren, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, beispielsweise AlMgSi
0,5 F22.
Für einen möglichst intensiven Wärmetransport vom Aluminiumkörper in die Kühlflüssigkeit ist es bekannt, die Wärmetauscheroberfläche
zu vergrößern, indem mehrere im Strangpreßprofil parallellaufende Kühlkanäle vorgesehen werden, die gegebenenfalls
noch gerippt sind.
Es ist auch schon bekannt, die Rahmen, Wände, Deckel, Seiten- und Zwischenwände von Stromrichtermodulen zusätzlich zu ihrer
Trage- und Schutzfunktion in einer derartigen Hohlprofilbauweise zum Zwecke der Wasser/Luftkühlung auszubilden, wobei die Geräte
innenwände mit Baukomponenten bestückt sind (DE 195 45 Al) .
Allen bekannten Kühlprofilen der vorbeschriebenen Art ist gemeinsam,
daß die Kühlkanäle symmetrisch zum Profillängsscnitt verlaufen, das heißt, die Wandstärken zum Ober- und Untergurt
des Profils entsprechen sich. Sie sind aus Gründen der Mate-
rial- und Gewichtsersparnis relativ dünn, weshalb bei der Bestückung
mit leistungselektronischen Komponenten sehr darauf geachtet werden muß, daß deren Lochmaß zwischen die Kühlkanäle
paßt, um ein Anbohren der Kühlkanäle zu vermeiden. Dies wäre bei Gaskühlung mit einem Verlust an Haltbarkeit der Schraubverbindungen
verbunden, beispielsweise könnte sich ein Lastwiderstand bei Stoß- und Rüttelbeanspruchungen im Schienenverkehr
losreißen. Bei Flüssigkeitskühlung besteht zusätzlich die Gefahr, daß die unter Förderdruck stehende Kühlflüssigkeit austritt
und zu Folgeschäden in der Baugruppe oder Anlage führt.
Das bedeutet für die Praxis, daß für die einzusetzenden Komponenten
spezielle Kühlkörper entwickelt werden müssen, was aufgrund der Werkzeuganfertigung teuer kommt, oder es sind Bauelemente
zu beschaffen, deren Lochmaße mit den Ausmaßen und Abständen der Kühlkanäle des zuzuliefernden Profils in Einklang
stehen, was selten zu optimalen elektrischen und baulichen Anordnungen
führen wird. Außerdem ist eine spätere Umstellung auf günstigere Komponenten oder andere Profile kaum möglich.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kühlprofil zu entwickeln, das den Einsatz nahezu beliebiger Komponenten
unabhängig von ihren Befestigungslochmaßen kompromißlos zuläßt.
Dabei soll zugleich Wert auf eine gute Kühlleistung gelegt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen zeigen die begleitenden Unteransprüche an.
Das erfindungsgemäße Profil kann mit den unterschiedlichsten Bauelementen bestückt werden und zwar auf der Basis einer einzigen
Profilform, weshalb eine Massenherstellung des Profils möglich wird und die Konstuktion des leistungselektronischen
Gerätes, beispielsweise eines Stromrichters, völlig unabhängig vom Kühlkanalprofil erfolgen kann.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden . In der zugehörigen Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Profil nach dem bekannten Stand der Technik und Fig. 2 das Profils nach der Erfindung in schematischer Darstellung
.
Ein bekanntes Stranghohlprofil 1 für wassergekühlte Komponenten der Leistungselektronik besitzt rechteckige Kühlkanäle 2, die
symmetrisch zur Profilmittellinie 3 angeordnet sind. Die Breite des Ober- und des Untergurtes 4, 5 beträgt jeweils 5 mm und ist
somit zu gering, um größere leistungselektronische Komponenten sicher anzuschrauben. Um eine absolut sichere Befestigung dieser
Komponenten zu ermöglichen, ohne die Kühlkanäle 2 anzubohren, sind deshalb an ausgewählten Stellen zwischen den Kühlkanälen
2 die Kühlstege 6 breiter gehalten als an den übrigen Stellen. Diese Stellen muß der Konstrukteur dem Hersteller des
Strangpreßprofils angeben, worauf dieser ein entsprechendes Werkzeug anfertigen muß. Aufgrund der speziellen Anfertigung
wächst nicht nur die Gesamtentwicklungszeit für ein leistungselektronisches Gerät an, das Profil verteuert sich auch erheblich.
In Fig. 2 ist eine Lösung dieses Problems schematisch dargestellt.
Das erfindungsgemäße Aluminium-Stranghohlprofil 1 besitzt wiederum rechteckige bis guadratische Kühlkanäle 2, die
jedoch noch vollständig unterhalb der Profilmittellinie 3, bezogen
auf die Bestückungsseite, liegen. Der Obergurt 4 hat im Beispiel eine Breite von 15 mm, was für eine sichere Schraubmontage
in ein eingeschnittenes Gewinde bzw. in eine Gewindehülse auch schwererer Komponenten ausreicht, der Untergurt 5
eine Breite von 5 mm. Dafür sind die Abstände zwischen den Kühlkanälen 2, also die Kühlstege 6, alle gleichbreit und zwar
relativ eng. Im Beispiel liegt die Breite der Kühlstege 6 unterhalb der halben Kühlkanalbreite. Hierdurch wird in etwa derselbe
Materialverbrauch erreicht wie nach der in Fig. 1 angegebenen Ausführung. Außerdem verbessert sich aufgrund der größe-
ren Anzahl von Kühlkanälen 2 und des damit höheren Kühlflüssigkeitsdurchsatzes
die Wärmeabfuhr aus dem Profilkörper. Auch wird insgesamt durch den massiveren Obergurt 4 ein schnellerer
und homogenerer Wärmetransport von den Wärmequellen (Komponenten) zu den Wärmesenken (Kühlkanäle) erzwungen.
Die Oberfläche der Kühlkanäle 2 kann zur weiteren Verbesserung des Wärmetauschs zusätzlich profiliert sein, beispielsweise gerippt.
Im Randbereich des Profils befinden sich in Höhe der Profilmittellinie 3 Symmetrierlöcher 7, die einer Verwerfung
des asymmetrischen Stranghohlprofils beim Strangpressen entgegenwirken
und zugleich zur Befestigung des Profils in einem nicht näher dargestellten Gestell oder Gehäuse dienen. Bei sehr
breiten Profilen kann ein zusätzliches, mittiges Symmetrieloch 7 vorgeseheh werden. Auch kann das Profil Teil eines Gestells
oder Gehäuses selbst sein.
Bezugszeichen
1. Stranghohlprofil
2. Kühlkanal
3. Profilmittellinie
4. Obergurt
5. Untergurt
6. Obergurt
7. Synunetrieloch
Claims (8)
1. Stranghohlprofil für wassergekühlte, leistungselektronische
Komponenten mit mehreren, parallel zueinander angeordneten Kühlkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (2)
außermittig zur Profilmittellinie (3) angeordnet sind.
2. Stranghohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (2), bezogen auf die Bestückungsseite,
noch unterhalb der Profilmittellinie (3) angeordnet sind.
3. Stranghohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand von der Bestückungsoberfläche bis zu den
Kühlkanälen (2) > 15 mm beträgt.
4. Stranghohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (2) nahezu einen quadratischen Querschnitt
aufweisen.
5. Stranghohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kühlstege (6) zwischen den Kühlkanälen (2)
unterhalb der halben Kühlkanalbreite liegt.
6. Stranghohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenwände der Kühlkanäle (2) gerippt sind.
7. Stranghohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß symmetrisch zur Mittellinie (3) und mindestens in den Randbereichen Symmetrierlöcher (7), die gegebenenfalls auch
zur Befestigung dienen können, eingeformt sind.
8. Stranghohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Profilmaterial aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
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Family
ID=8055145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE29805944U Expired - Lifetime DE29805944U1 (de) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | Stranghohlprofil für wassergekühlte, leistungselektronische Komponenten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29805944U1 (de) |
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-
1998
- 1998-03-26 DE DE29805944U patent/DE29805944U1/de not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
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Owner name: DAIMLERCHRYSLER RAIL SYSTEMS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: ABB DAIMLER-BENZ TRANSPORTATION (TECHNOLOGY) GMBH, 13627 BERLIN, DE Effective date: 20020311 |
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Effective date: 20040923 |
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Effective date: 20060330 |
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