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Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper, insbesondere zum Kühlen eines im Bereich der Leistungselektronik verwendeten Bauteils.
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In diversen technischen Anwendungsgebieten kann es beim Betrieb von elektronischen Bauteilen zu enormer Wärmeentwicklung kommen. Um die elektronischen Bauteile vor Beschädigungen zu schützen, muss die Wärme mit Hilfe entsprechender Vorrichtungen vom Bauteil abgeführt werden. Dabei können die Vorrichtungen das Prinzip einer aktiven Kühlung einsetzen oder aber passive Kühlkörper verwenden, welche mit Hilfe einer möglichst großen Oberfläche einen großen Wärmestrom ermöglichen.
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Ein Großteil von bspw. in der Leistungselektronik zum Einsatz kommenden Kühlkörpern wird aus metallischen Werkstoffen durch abtragende Fertigungsverfahren hergestellt. Als Alternative hierzu existieren auch Kühlkörper aus stranggepressten Profilen, welche insbesondere zur Luftkühlung eingesetzt werden.
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Beide Arten von Kühlkörpern, die bspw. in Form von Aluminiumprofilen realisiert sein können, sind zwar relativ leistungsfähig und erzielen eine gute Kühlwirkung bzw. Wärmeabfuhr, jedoch sind die Herstellungsverfahren vergleichsweise kostspielig. Zudem steigen die Herstellungskosten pro Stück überproportional, wenn kleinere Stückzahlen gefertigt werden sollen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kostengünstig herstellbaren Kühlkörper vorzuschlagen, der eine ausreichende Kühlwirkung gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kühlkörper mit den Merkmalen in Anspruch 1. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen.
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Der Kühlkörper zeichnet sich dadurch aus, dass aufgrund seiner einfachen Konstruktion zu seiner Herstellung im Wesentlichen einfach herzustellende bzw. günstig zu erwerbende Bleche verwendet werden, im Unterschied zur Verwendung der stranggepressten Profile oder der oben beschriebenen Teile, die mittels der abtragenden Fertigungsverfahren hergestellt sind. Die Herstellungskosten bleiben daher niedrig, gleichzeitig erreicht der Kühlkörper aber aufgrund seiner vorteilhaften Konstruktion eine gute Kühleffizienz.
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Der Kühlkörper zum Kühlen eines Bauteils weist zumindest eine erste und eine zweite Lage auf, wobei die erste Lage ihrerseits ein Deckblech aufweist, welches mit dem zu kühlenden Bauteil in Kontakt zu bringen ist, so dass ein Wärmestrom zwischen Bauteil und Kühlkörper stattfinden kann. Die zweite Lage weist einen Strömungsverteiler mit zumindest einem Strömungskanal auf, wobei der Strömungskanal ausgebildet ist, um ein Kühlmittel von einem Verteilerbereich des Kühlkörpers zu einem Sammlerbereich des Kühlkörpers zu führen. Dabei ist der Strömungskanal derart angeordnet, dass das Kühlmittel beim Durchströmen des Strömungskanals zumindest zeitweise in thermischem Kontakt mit dem Deckblech ist, so dass ein Wärmestrom zwischen Deckblech und Kühlmittel stattfinden kann.
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Der Verteilerbereich weist einen Eingang zur Zuführung des Kühlmittels zum Verteilerbereich und damit zum Kühlkörper sowie einen Ausgang zur Zuführung des Kühlmittels aus dem Verteilerbereich zum Strömungsverteiler und in den Strömungskanal auf. Der Sammlerbereich weist einen Eingang zur Zuführung des Kühlmittels aus dem Strömungsverteiler und aus dem Strömungskanal in den Sammlerbereich sowie einen Ausgang zur Abführung des Kühlmittels aus dem Sammlerbereich und damit aus dem Kühlkörper auf.
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In einer vorteilhaften Variante weist der Kühlkörper eine dritte Lage auf, wobei die zweite Lage den Strömungsverteiler sowie einen Rahmen umfasst und zwischen der ersten Lage und der dritten Lage angeordnet ist. Die dritte Lage weist ein Bodenblech auf, welches im Zusammenwirken mit dem Deckblech der ersten Lage und dem Rahmen der zweiten Lage einen zumindest teilweise hohlen Raum bildet und fluiddicht einschließt, in dem der Strömungsverteiler angeordnet ist. Die drei Lagen sind dabei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
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Der Strömungsverteiler kann ein Metallgewebe, d.h. ein Metallvlies oder Metallwolle, mit einer Vielzahl von Mikrokanälen aufweisen, wobei die Mikrokanäle eine Vielzahl von Strömungskanälen für das Kühlmittel bilden.
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Alternativ kann die zweite Lage zumindest eine erste Ebene mit einem ersten Lochblech und eine zweite Ebene mit einem zweiten Lochblech aufweisen, wobei die Lochbleche im Wesentlichen parallel zueinander sowie zu Deckblech und Bodenblech angeordnet sind und gemeinsam den Strömungsverteiler bilden.
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Jedes der Lochbleche weist eine Vielzahl von Löchern auf, wobei die Lochbleche relativ zueinander derart angeordnet sind, dass sich Löcher des ersten Lochblechs und Löcher des zweiten Lochblechs teilweise überlappen, so dass die dadurch entstehende Aneinanderreihung von Löchern des ersten Lochblechs und des zweiten Lochblechs den Strömungskanal vom Verteilerbereich zum Sammlerbereich bildet, so dass das Kühlmittel vom Verteilerbereich über die Aneinanderreihung von Löchern zum Sammlerbereich gelangen kann.
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Jedes Loch von einer Vielzahl von Löchern des ersten Lochblechs überlappt vorteilhafterweise mit zumindest drei Löchern des zweiten Lochblechs. Hierdurch wird erreicht, dass sich das Kühlmittel in beiden Ebenen bzw. in beiden Lochblechen gleichmäßig ausbreiten kann, und nicht lediglich entlang eines quasi eindimensionalen Kanals.
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Die Löcher des ersten Lochblechs und des zweiten Lochblechs sind jeweils auf einem regelmäßigen Raster angeordnet, d.h. die Löcher haben bestimmte Ausmaße, bspw. für den Fall, dass sie rund sind, bestimmte Radien, sowie bestimmte Abstände zueinander. Dabei sind die Raster sowie die Ausmaße und Abstände der Löcher idealerweise für beide Lochbleche identisch. Zur Montage des Kühlkörpers können demnach identische Lochbleche verwendet werden, die lediglich gegeneinander versetzt montiert werden müssen, um die oben beschriebene Anordnung mit teilweise überlappenden Löchern zu erzielen.
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IN den verschiedenen Ausführungsformen können der Verteilerbereich und/oder der Sammlerbereich jeweils ein Profilstück mit U-förmigem Querschnitt aufweisen, wobei Enden des Deckblechs und des Bodenblechs zwischen den jeweiligen U-Schenkeln des jeweiligen Profilstücks derart platziert sind, dass das Kühlmittel nicht frei, sondern nur durch die entsprechenden Ein- und/oder Ausgänge in das bzw. aus dem jeweiligen Volumen des Verteiler- und Sammlerbereichs gelangen kann.
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Der Strömungsverteiler kann in einer Ausführungsform ein Leitungsblech mit einer Formgebung aufweisen, d.h. eine Form und/oder Oberflächenstruktur, die sich von einer Formgebung des Deckblechs derart unterscheidet, dass sich bei einer Verbindung des Deckblechs mit dem Leitungsblech zwischen Deckblech und Leitungsblech zumindest ein Hohlraum ausbildet, welcher den Strömungskanal bildet. Hierzu muss im Allgemeinen gewährleistet sein, dass die Form des Leitungsblechs und die Form des Deckblechs unterschiedlich sind, so dass sich im zusammengebauten Zustand Hohlräume zwischen dem Deckblech und dem Leitungsblech ausbilden, die miteinander in Verbindung stehen und so einen Strömungskanal bilden.
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Das Leitungsblech ist mit dem Deckblech derart stoffschlüssig verbunden, bspw. verlötet oder verschweißt, dass das Leitungsblech und das Deckblech den Hohlraum fluiddicht einschließen, so dass das Kühlmittel den so zwischen dem Deckblech und dem Leitungsblech gebildeten Raum nur über die Ausgänge und Eingänge des Verteilerbereichs und des Sammlerbereichs verlassen kann.
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Das Leitungsblech kann bspw. ein Wellblech oder ein Prägeblech sein. Derartige Bleche sind vergleichsweise leicht herzustellen und günstig in großen Stückzahlen zu erwerben. Dementsprechend kann der Kühlkörper günstig hergestellt werden.
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Der Strömungskanal ist vorteilhafterweise derart ausgestaltet ist, dass sich das Kühlmittel gleichmäßig im Strömungskanal verteilt, so dass sämtliche Bereiche der Strömungskanäle mit Kühlmittel versorgt werden. Weiterhin ist der Strömungskanal derart ausgestaltet, dass sich turbulente Strömungsverhältnisse des Kühlmittels ausbilden. Durch diese Maßnahmen wird die Kühleffizienz des Kühlkörpers weiter verbessert.
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Erfindungsgemäß wird demnach ein Kühlkörperdesign vorgeschlagen, bei dem handelsübliche Blecherzeugnisse verwendet werden, welche in großer Stückzahl und zu niedrigen Kosten verfügbar sind. Die Blecherzeugnisse werden dabei so ausgewählt, dass deren Oberflächenmuster bzw. deren Formgebung eine vorteilhafte Strömungsführung des Kühlmittels erlauben. Durch die Verwendung von in Massen produzierten Standardteilen können die Materialkosten deutlich reduziert werden.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Erfindung werden nunmehr anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1 eine seitliche Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform des Kühlkörpers,
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2 eine Draufsicht auf die in der 1 mit II bezeichnete Ebene,
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3 eine seitliche Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des Kühlkörpers,
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4 eine Draufsicht auf die zweite Ausführungsform des Kühlkörpers,
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5 eine seitliche Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des Kühlkörpers,
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6 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Strömungsverteilers der dritten Ausführungsform des Kühlkörpers,
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7 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines alternativen Strömungsverteilers der dritten Ausführungsform des Kühlkörpers,
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Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren kennzeichnen gleiche Komponenten.
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Die 1 zeigt einen seitlichen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines Kühlkörpers 1. Der Kühlkörper 1 ist in dieser Ausführungsform im Wesentlichen zweilagig aufgebaut und weist als erste Lage 10 ein flaches Deckblech 11 auf, welches mit dem zu kühlenden Bauteil 100 in Kontakt gebracht wird, so dass ein Wärmestrom vom Bauteil 100 zum Kühlkörper 1 stattfinden kann. Dies resultiert in einer Kühlungswirkung auf das Bauteil 100.
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Das Deckblech 11 ist wie bereits erwähnt flach. Eine optimale Kühlwirkung wird dann erreicht, wenn die Berührungsfläche zwischen dem Deckblech 11 und dem zu kühlenden Bauteil 100 maximal ist, so dass eine gute thermische Kontaktierung mit dem Bauteil 100 erzielt wird. Demzufolge ist die Form des Deckblechs 11, insbesondere die Form der dem Bauteil 100 zugewandten, äußeren Oberfläche 12 des Deckblechs 11, im Idealfall an die Form der äußeren Oberfläche 101 des Bauteils 100 im Kontaktbereich zwischen Bauteil 100 und Deckblech 11 angepasst. Dabei beschreibt der Kontaktbereich denjenigen Bereich der Oberfläche 101 des Bauteils 100, mit dem das Deckblech 11 des Kühlkörpers 1 in thermischem Kontakt ist. Mit anderen Worten umfasst der Begriff „flaches Deckblech“ also, dass die Form des Deckblechs 11 der Form der äußeren Oberfläche 101 des Bauteils 100 im Kontaktbereich entspricht. In der Folge ist also die Berührungsfläche zwischen dem Deckblech 11 und dem Bauteil 100 maximal. Ist also die Oberfläche 101 des Bauteils 100 bspw. konvex geformt, so wird auch das Deckblech 11 bzw. zumindest dessen Oberfläche 12 eine konvexe Form haben, wobei die Krümmungsradien der Bauteiloberfläche 101 und des Deckblechs 11 im Wesentlichen übereinstimmen.
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Die zweite Lage 20 des Kühlkörpers 1 weist einen Strömungsverteiler 21 in Form eines Leitungsbleches 21 auf, welches bspw. ein Wellblech oder ein Prägeblech sein kann. Das Leitungsblech 21 weist eine Formgebung auf, d.h. eine Form und/oder Oberflächenstruktur, die bewirkt, dass zwischen Deckblech 11 und Leitungsblech 21 ein oder mehrere Strömungskanäle 23 gebildet werden, wenn das Leitungsblech 21 mit dem Deckblech 11 in Verbindung gebracht wird. Hierzu muss im Allgemeinen gewährleistet sein, dass die Form des Leitungsblechs 21 und die Form des Deckblechs 11 unterschiedlich sind, so dass sich im zusammengebauten Zustand zumindest teilweise zusammenhängende Hohlräume zwischen dem Deckblech 11 und dem Leitungsblech 21 ausbilden, welche als Strömungskanäle 23 zum Leiten eines Kühlmittels 2 genutzt werden können. Die Strömungskanäle 23 können miteinander in Verbindung stehen und/oder es können mehrere unabhängige Strömungskanäle 23 realisiert sein. Im Falle einer Ausbildung als Prägeblech besteht die entsprechende Prägung bevorzugt aus zylinderförmigen bzw. scharfkantigen Noppen, um Zonen geringer Strömungsgeschwindigkeit zu vermeiden.
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Im zusammengebauten Zustand des Kühlkörpers 1 ist das Leitungsblech 21 mit dem Deckblech 11 verbunden. Hierzu können die Bleche 11, 21 bspw. miteinander verschraubt, verklebt, verschweißt oder verlötet sein. Insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung, bspw. eine Lötverbindung, bietet den Vorteil eines guten thermischen Kontakts und damit einer weiteren Verbesserung der Wärmeabführung vom Bauteil 100. Im zusammengebauten Zustand werden aufgrund der Formgebungen des Leitungsblechs 21 und des Deckblechs 11 die Strömungskanäle 23 gebildet. Die Verbindung der Bleche 11, 21 miteinander führt unter anderem dazu, dass das Kühlmittel 2 die Strömungskanäle 23 nicht über unerwünschte Wege verlassen kann, sondern nur über den im folgenden zu beschreibenden Sammlerbereich 50.
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Der Kühlkörper 1 weist desweiteren einen Verteilerbereich 40 mit zumindest einem Eingang 41, einem Volumen 42 und einem oder mehreren Ausgängen 43 auf. Der Verteilerbereich 40 ist mit einer Kühlmittelquelle verbunden (nicht dargestellt), von der das Kühlmittel 2 über den Eingang 41 in das Volumen 42 gelangt, von dem aus es über einen oder mehrere, nicht im Detail dargestellte Ausgänge 43 in den oder die Strömungskanäle 23 verteilt wird.
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Durch die Formgebung des Deckblechs 11 im Zusammenwirken mit dem Leitungsblech 21 wird erreicht, dass sich das Kühlmittel 2 gleichmäßig in den Strömungskanälen 23 verteilt, so dass sämtliche Bereiche der Strömungskanäle 23 mit Kühlmittel 2 versorgt werden. Des Weiteren sind die Formgebungen der Bleche 11, 21 so gewählt, dass sich turbulente Strömungsverhältnisse in den Strömungskanälen 23 ausbilden. Da davon ausgegangen werden kann, dass hinlänglich bekannt ist, mit welchen Mitteln und Maßnahmen die gleichmäßige Verteilung sowie die turbulenten Strömungsverhältnisse erzielt werden können, wird der Kürze wegen an dieser Stelle auf die Angabe weiterer Details verzichtet.
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Neben dem Verteilerbereich 40 weist der Kühlkörper 1 einen Sammlerbereich 50 mit einem oder mehreren Eingängen 53, einem Volumen 52 und zumindest einem Ausgang 51 auf. Nach Durchströmen der Strömungskanäle 23 gelangt das Kühlmittel 2 durch einen oder mehrere, ebenfalls nicht im Detail dargestellte Eingänge 53 in das Volumen 52 des Sammlerbereichs 50. Von dort aus wird das Kühlmittel 2 über den Ausgang 51 des Sammlerbereichs 50 einer Kühlmittelsenke zugeführt (nicht dargestellt).
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Sowohl der Verteilerbereich 40 als auch der Sammlerbereich 50 können bspw. jeweils mit Hilfe eines entsprechend geformten Profilstücks 44, 54 realisiert werden. Hierzu können die Profilstücke 44, 54 einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, wie in der 1 dargestellt. Die Enden 11‘, 11“, 21‘, 21“ des Deckblechs 11 und des Leitungsblechs 21 werden zwischen den jeweiligen U-Schenkeln platziert, so dass das Kühlmittel 2 nicht frei, sondern nur durch die verschiedenen Ein- und Ausgänge 41, 43, 51, 53 aus dem bzw. in das jeweiligen Volumen 42, 52 des Verteiler- und Sammlerbereichs 40, 50 in die bzw. aus den Strömungskanälen 23 gelangen kann.
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Der Verteilerbereich 40 und der Sammlerbereich 50 bzw. die entsprechenden Profilstücke 44, 54 können mit den Blechen 11, 21 bspw. durch Verschweißen oder mechanisches Verklemmen verbunden werden.
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In einer alternativen, einfacheren Ausgestaltung sind Verteiler- und Sammlerbereich 40, 50 nicht durch Profilstücke realisiert. Stattdessen bilden Öffnungen bzw. entsprechende Anschlüsse im Deckblech 11 und/oder im Leitungsblech 21 die Ein- und Ausgänge 41, 51, durch die das Kühlmittel 2 direkt in ein bzw. aus einem Volumen 42, 52 zwischen Deckblech 11 und Leitungsblech 21 gelangt, um von dort den Strömungskanälen 23 zugeführt zu werden. Die Verwendung von separaten Profilstücken ist in diesem Fall nicht notwendig.
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Der hiermit beschriebene generelle Aufbau des Kühlkörpers 1 aus einem Verteilerbereich 40, einem oder mehreren Strömungskanälen 23 und einem Sammlerbereich 50 ist sämtlichen Ausführungsbeispielen gemein, d.h. diese Merkmale finden sich auch in den im Zusammenhang mit den übrigen Figuren erläuterten Kühlkörpern. Auch beinhalten sämtliche Ausführungsbeispiele, dass zum Einen das Kühlmittel 2 durch die Formgebungen der jeweiligen verschiedenen Komponenten des Kühlkörpers 1 gleichmäßig in den Strömungskanälen 23 verteilt wird und zum Anderen turbulente Strömungsverhältnisse in den Strömungskanälen 23 erzeugt werden.
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Die 2 zeigt eine Draufsicht auf die in der 1 mit II bezeichnete Ebene. Es ist zu erkennen, dass das Leitungsblech 21 derart aufgebaut ist, dass sich ein mäanderförmiger Strömungskanal 23 bildet, durch den das Kühlmittel 2 vom Verteilerbereich 40 zum Sammlerbereich 50 geleitet wird. Die 2 zeigt eine vergleichsweise einfache Formgebung des Leitungsblechs 21. Andere Formgebungen, bei denen sich bspw. eine kompliziertere Verästelung des Strömungskanals 23 bildet oder bei denen mehrere voneinander unabhängige Strömungskanäle vorhanden sind, sind natürlich denkbar. In der 2 sind zur Orientierung die Begrenzungen des Deckblechs 11 lediglich mit Hilfe gestrichelter Linien angedeutet, wobei die Bezugszeichen 11‘ und 11“ die in den Verteilerbereich 40 bzw. in den Sammlerbereich 50 ragenden Enden des Deckblechs 11 bezeichnen.
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Die 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform des Kühlkörpers 1. Die 3 zeigt einen seitlichen Querschnitt des Kühlkörpers 1, während 4 eine Draufsicht darstellt. Der Kühlkörper 1 weist in der zweiten Ausführungsform drei Lagen 10, 20, 30 auf, wobei als erste Lage 10 wiederum das flache Deckblech 11 Verwendung findet. Das Deckblech 11 wird mit dem zu kühlenden Bauteil 100 in Kontakt gebracht, so dass ein Wärmestrom vom Bauteil 100 zum Kühlkörper 1 stattfinden kann. Dies resultiert in einer Kühlungswirkung auf das Bauteil 100. Das Deckblech 11 entspricht in Form und Funktion dem im Zusammenhang mit der 1 bereits erläuterten Deckblech 11.
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Die zweite Lage 20 weist zwei Komponenten 21, 22 auf, wobei eine der Komponenten 21 wiederum ein Strömungsverteiler 21 und die weitere Komponente 22 ein Rahmen 22 ist. Der Rahmen ist in 3 nicht dargestellt. In 4 ist der Rahmen 22 lediglich mit Hilfe der gestrichelten Linie dargestellt, da der Rahmen 22 in der Draufsicht durch das Deckblech 21 verdeckt ist.
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Die dritte Lage 30 weist ein bevorzugt flaches Bodenblech 31 auf, welches im Wesentlichen die Funktion erfüllt, den Kühlkörper 1 auf der dem zu kühlenden Bauteil 100 abgewandten Seite abzudichten und so ein Austreten des Kühlmittels 2 zu verhindern.
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Der Strömungsverteiler 21 kann in Ausgestaltung und Funktion dem im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Strömungsverteiler 21 entsprechen, d.h. er kann als Leitungsblech 21 ausgebildet sein, bspw. als Wellblech oder als Prägeblech, so dass sich im zusammengebauten Zustand des Kühlkörpers 1 wieder Hohlräume zwischen dem Deckblech 11 und dem Leitungsblech 21 ausbilden. Das Leitungsblech 21 würde also eine Formgebung, d.h. eine Form und/oder Oberflächenstruktur, aufweisen, die bewirkt, dass zwischen Deckblech 11 und Strömungsverteiler 21 ein oder mehrere Strömungskanäle 23 gebildet werden, wenn der Strömungsverteiler 21 mit dem Deckblech 11 in Verbindung gebracht wird. Gleiches kann auch für den Bereich zwischen Strömungsverteiler 21 und Bodenblech 31 gelten, d.h. auch hier können sich Strömungskanäle 23 befinden, in die das Kühlmittel 2 aus dem Verteilerbereich 40 eingeleitet werden kann.
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Der Rahmen 22 ist aus einem oder mehreren Blechen geformt und dient dazu, das Kühlmittel 2 daran zu hindern, seitlich in x-/y-Richtung aus dem Kühlkörper 1 auszutreten, während das Deckblech 11 und das im folgenden zu beschreibende Bodenblech 31 der dritten Lage 30 eine Abdichtung des Kühlkörpers 1 in z-Richtung bewirken. Hierzu ist der Rahmen 22 mit dem Deckblech 11 sowie mit dem Bodenblech 31 fluiddicht verbunden, so dass Rahmen 22, Deckblech 11 und Bodenblech 31 ein Volumen bilden, in dem der Strömungsverteiler 21 angeordnet ist. Bspw. kann die fluiddichte Verbindung durch Verschweißen bewerkstelligt werden.
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Das Vorhandensein des Rahmens 22 erlaubt nun, dass der Strömungsverteiler 21 wie in der 3 dargestellt als Metallwolle oder Metallvlies ausgebildet sein kann, da in der zweiten sowie auch in der dritten Ausführungsform eine seitliche Abdichtung des Kühlkörpers 1 durch den Rahmen 22 gewährleistet ist, während die seitliche Abdichtung in der ersten Ausführungsform durch den Strömungsverteiler 21 selbst erzielt wurde. Eine Abdichtung wäre mit einem Strömungsverteiler 21 in Form von Metallwolle oder einem Metallvlies allein nicht realisierbar. Metallwolle so wie auch ein Metallvlies weist typischerweise eine poröse Struktur mit einer großen Anzahl von Mikrokanälen auf. Die Mikrokanäle erfüllen in dieser Ausführungsform die Funktionen der Strömungskanäle 23.
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In einer speziellen Weiterbildung können verschiedenen Ausgestaltungen des Strömungsverteilers 21 miteinander kombiniert werden. Bspw. kann in einigen oder allen Hohlräumen zwischen dem Strömungsverteiler in Form eines Leitungsblechs und dem Deckblech Metallwolle oder ein Metallvlies positioniert werden. Dies führt dazu, dass die turbulenten Strömungsverhältnisse in den Hohlräumen weiter verstärkt werden.
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Wie im Zusammenhang mit der 1 erläutert, weist auch der der Kühlkörper 1 der zweiten Ausführungsform einen Verteilerbereich 40 und einen Sammlerbereich 50 auf. Der Verteilerbereich 40 ist wiederum mit einer Kühlmittelquelle verbunden (nicht dargestellt), von der das Kühlmittel 2 über einen Eingang 41 des Verteilerbereichs 40 in ein Volumen 42 gelangt, von dem aus es über einen oder mehrere, in der 4 angedeutete Ausgänge 43 zum Strömungsverteiler 21 und in die Strömungskanäle 23 gelangt.
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Sowohl der Verteilerbereich 40 als auch der Sammlerbereich 50 können auch in der zweiten Ausführungsform bspw. jeweils mit Hilfe eines entsprechend geformten Profilstücks 44, 54 realisiert sein. Hierzu können die Profilstücke 44, 54 einen U-förmigen Querschnitt aufweisen und die Enden 11‘, 11“, 31‘, 31“ des Deckblechs 11 und des Bodenblechs 31 werden zwischen den jeweiligen U-Schenkeln platziert, so dass das Kühlmittel 1 nicht frei, sondern nur durch die verschiedenen Ein- und Ausgänge 41, 43, 51, 53 in das bzw. aus dem jeweiligen Volumen 42, 52 des Verteiler- und Sammlerbereichs 40, 50 gelangen kann. Der Verteilerbereich 40 und der Sammlerbereich 50 bzw. die entsprechenden Profilstücke 44, 54 können mit den Blechen 11, 31 bspw. durch Verschweißen oder mechanisches Verklemmen verbunden werden.
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Für den Fall, dass der Verteilerbereich 40 bzw. der Sammlerbereich 50 durch Profilstücke 44, 54 realisiert sind, weist der Rahmen 22 in den entsprechenden Bereichen des Kühlkörpers 1 Aussparungen auf und die Profilstücke 44, 54 selbst füllen diese Aussparungen, um letztlich einen Teil des Rahmens 22 zu bilden. In einer Bewegungsrichtung entlang des Rahmens in der x/y-Ebene, werden sich also Bleche und Profilstücke 44, 54 abwechseln.
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In der alternativen, einfacheren Ausgestaltung sind Verteiler- und Sammlerbereich 40, 50 wiederum nicht durch separate Profilstücke realisiert. Stattdessen bilden Öffnungen bzw. entsprechende Anschlüsse im Deckblech 11 und/oder im Bodenblech 31 die Ein- und Ausgänge 41, 51, durch die das Kühlmittel 2 direkt in ein bzw. aus einem Volumen 42, 52 zwischen Deckblech 11 und Bodenblech 31 gelangt, um von dort den Strömungskanälen 23 zugeführt zu werden. Die Verwendung von separaten Profilstücken ist in diesem Fall nicht notwendig und der Rahmen 22 ist vollständig umlaufend ohne Unterbrechungen durch Profilstücke. Der Rahmen 22 kann hier durch einen einzelnen Blechstreifen gebildet sein, der gebogen oder geformt ist, um im Zusammenwirken mit dem Deckblech 11 und dem Bodenblech 31 das Volumen für den Strömungsverteiler 21 zu bilden. Alternativ kann sich der Rahmen 22 aus einzelnen miteinander fluiddicht verbundenen Blechstücken zusammensetzen, die in gleicher Weise zwischen Deckblech 11 und Bodenblech 31 angeordnet werden, um das Volumen für den Strömungsverteiler 21 zu bilden.
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Die 5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsform des Kühlkörpers 1. Der Kühlkörper 1 weist in der dritten Ausführungsform wiederum drei Lagen 10, 20, 30 auf, wobei die zweite Lage 20 im Unterschied zur zweiten Ausführungsform selbst zwei Ebenen 20a, 20b aufweist. Als erste Lage 10 findet wie in der ersten und in der zweiten Ausführungsform das flache Deckblech 11 Verwendung. Die dritte Lage 30 ist wie in der zweiten Ausführungsform ein Bodenblech 31. Da Deckblech 11 und Bodenblech 31 die gleichen Funktionen erfüllen wie in den anderen Ausführungsformen, wird an dieser Stelle auf eine tiefer gehende Beschreibung dieser Komponenten verzichtet.
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Die 5 zeigt einen seitlichen Querschnitt des Kühlkörpers 1, während 6 und 7 Draufsichten auf Ausschnitte der zweiten Lage 20 mit den Ebenen 20a, 20b darstellt. Dabei ist in 6 und 7 die Ebene 20b mit Hilfe gestrichelter Linien dargestellt und der Verteiler- 40 und Sammlerbereich 50 sind lediglich schematisch angedeutet
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Die Ebenen 20a, 20b sind jeweils als Lochbleche 24, 25 realisiert und bilden den Strömungsverteiler 21. Dabei kann es sich bspw. um handelsübliche Lochbleche handeln. Beide Lochbleche 24, 25 weisen eine Vielzahl von Löchern 26, 27 auf, wobei die Lochbleche 24, 25 relativ zueinander so angeordnet sind, dass sich die Löcher 26, 27 teilweise überlappen. Dies gewährleistet, dass sich ein Fluid, im vorliegenden Fall das Kühlmittel 2, bspw. von einem Loch 26 des Lochblechs 24 in der oberen Ebene 20a in ein überlappendes Loch 27 des Lochblechs 25 in der unteren Ebene 20b und von dort wiederum in ein weiteres überlappendes Loch 26 in der oberen Ebene 20a etc. ausbreiten kann. Die beiden Lochbleche 24, 25 bilden in der dritten Ausführungsform den Strömungsverteiler 21.
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Wie in den bereits erläuterten Ausführungsformen sind auch in der dritten Ausführungsform ein entsprechender Verteilerbereich 40 sowie ein entsprechender Sammlerbereich 50 vorgesehen. In der 5 ist erkennbar, dass das Kühlmittel 2 vom Volumen 42 des Verteilerbereichs 40 in zumindest eines der Löcher 27 des Lochblechs 25 in der unteren Ebene 20b gelangt. Dieses Loch 27 überlappt mit zwei oder mehr weiteren der Löcher 26 des Lochblechs 24 in der oberen Ebene 20a, so dass sich das Kühlmittel 2 entsprechend ausbreiten kann. Jedes Loch in einer der Ebenen 20a, 20b muss demnach mit mindestens zwei Löchern der jeweils anderen Ebene 20b, 20a überlappen, um zu gewährleisten, dass sich das Kühlmittel 2 vom Verteilerbereich 40 über die Löcher 26, 27 zum Sammlerbereich 50 ausbreiten kann. Die teilweise überlappenden Löcher bilden somit einen oder mehrere Strömungskanäle 23.
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Wie in der Anordnung gemäß 6 zu erkennen ist, überlappt ein Loch in einer Ebene 20a, 20b abgesehen von den Löchern im Randbereich der Lochbleche 24, 25 nicht nur mit zweien, sondern mit drei Löchern in der jeweils anderen Ebene 20b, 20a. Demzufolge kann sich das Kühlmittel 2 in beiden Ebenen 20a, 20b bzw. in beiden Lochblechen 24, 25 gleichmäßig ausbreiten, und nicht lediglich entlang eines quasi eindimensionalen Kanals. Letzterer Fall ist in der 7 dargestellt.
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Die Löcher 26, 27 in den Lochblechen 24, 25 sind bevorzugt auf einem regelmäßigen Raster angeordnet, wobei die Löcher 26, 27 je Ebene bestimmte Radien sowie bestimmte Abstände zueinander haben. Dabei sind die Raster sowie die Radien und Abstände der Löcher idealerweise für beide Lochbleche 24, 25 identisch. Zur Montage des Kühlkörpers 1 können demnach identische Lochbleche verwendet werden, die lediglich gegeneinander versetzt montiert werden müssen, um die oben beschriebene Anordnung mit teilweise überlappenden Löchern zu erzielen.
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Weiterhin ist es denkbar, dass die zweite Lage 20 eine oder mehrere weitere Ebenen bzw. dementsprechend ein oder mehrere zusätzliche Lochbleche aufweist (nicht dargestellt). Die Lochbleche der Ebenen wären dann derart angeordnet, dass sich die Löcher unmittelbar benachbarter bzw. aneinander angrenzender Lochbleche teilweise überlappen.
