DE102021213689B4 - Cooling device for cooling a unit to be cooled and method for manufacturing a cooling device - Google Patents
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Abstract
Kühlvorrichtung (100) zum Kühlen einer zu kühlenden Einheit (X), wobei die Kühlvorrichtung (100) mindestens einen Sinterkörper (130, 140, 150, 160, 170, 180), der aus einem Ausgangsmaterial durch Sintern einstückig ausgeformt ist, mindestens ein Rohr (120), in dem ein Kühlmittel führbar ist, und einen Anflanschkörper (110) aufweist, wobei das mindestens eine Rohr (120) zwischen dem mindestens einen Sinterkörper (130, 140, 150, 160, 170, 180) und dem Anflanschkörper (110) anordenbar oder angeordnet ist, wobei das mindestens eine Rohr (120) thermisch mit dem mindestens einen Sinterkörper (130, 140, 150, 160, 170, 180) und mit dem Anflanschkörper (110) koppelbar oder gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Sinterkörper (130, 140, 150, 160, 170, 180) mit dem Anflanschkörper (110) verbindbar oder verbunden ist, wobei der Anflanschkörper (110) mit der zu kühlenden Einheit (X) verbindbar oder verbunden ist oder als ein Teil der zu kühlenden Einheit (X) ausgeführt ist, wobei die Kühlvorrichtung (100) eine Mehrzahl von Sinterkörpern (130, 140, 150, 160, 170, 180) aufweist, die miteinander verbindbar oder verbunden sind, und/oder wobei eine Standfläche jedes der Sinterkörper (130, 140, 150, 160, 170, 180) einen Teil einer Anflanschfläche des Anflanschkörpers (110) bedeckt.Cooling device (100) for cooling a unit (X) to be cooled, the cooling device (100) having at least one sintered body (130, 140, 150, 160, 170, 180) which is formed in one piece from a starting material by sintering, at least one tube (120), in which a coolant can be guided, and has a flanged body (110), wherein the at least one pipe (120) is located between the at least one sintered body (130, 140, 150, 160, 170, 180) and the flanged body (110 ) can be arranged or is arranged, wherein the at least one tube (120) can be or is thermally coupled to the at least one sintered body (130, 140, 150, 160, 170, 180) and to the flanged body (110), the at least one sintered body (130, 140, 150, 160, 170, 180) can be or is connected to the flanged body (110), wherein the flanged body (110) can be or is connected to the unit (X) to be cooled or as part of the unit to be cooled (X), wherein the cooling device (100) has a plurality of sintered bodies (130, 140, 150, 160, 170, 180) which can be or are connected to one another, and/or wherein a base of each of the sintered bodies (130, 140, 150, 160, 170, 180) covers part of a flange-on surface of the flange-on body (110).
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer zu kühlenden Einheit und auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Kühlvorrichtung, insbesondere zum Kühlen elektrischer oder elektronischer Vorrichtungen.The present invention relates to a cooling device for cooling a unit to be cooled and to a method for producing such a cooling device, in particular for cooling electrical or electronic devices.
Herkömmlicherweise können Kühlvorrichtungen für Flüssigkeitskühlung zur Wärmeabfuhr von wärmeerzeugenden Komponenten, wie beispielsweise elektronischen Bausteinen oder dergleichen, hauptsächlich auf der Basis von Aluminium als Werkstoff aufgebaut sein. Hierbei kann ein Kühlrohr von zwei Kühlkörpern umschlossen sein. In der Entwicklung von Kühlkörpern können beispielsweise häufig Thermosimulationen ausgeführt werden, da insbesondere aufgrund einer moderaten Kühlleistungsfähigkeit des eingesetzten Materials Aluminium unter Einhaltung von Randbedingungen, wie beispielsweise Gewicht, Einbauraum, Abmaßen der wärmeerzeugenden Komponente, etc., ein Auslegungsspielraum begrenzt sein kann.Conventionally, cooling devices for liquid cooling for dissipating heat from heat-generating components such as electronic components or the like can be constructed mainly on the basis of aluminum as a material. In this case, a cooling tube can be surrounded by two heat sinks. In the development of heat sinks, for example, thermal simulations can often be carried out, since a design leeway can be limited, in particular due to the moderate cooling capacity of the aluminum material used, subject to compliance with boundary conditions such as weight, installation space, dimensions of the heat-generating component, etc.
Die
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Kühlvorrichtung zum Kühlen einer zu kühlenden Einheit und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Kühlvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved cooling device for cooling a unit to be cooled and an improved method for manufacturing a cooling device according to the main claims. Advantageous configurations result from the dependent claims and the following description.
Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere ein Hochleistungskühlkörper für Flüssigkeitskühlung in Gestalt einer Kühlvorrichtung zum Kühlen einer zu kühlenden Einheit bereitgestellt werden. Beispielsweise kann hierbei ein Rohr zum Führen eines Kühlmittels zwischen einem als Basis fungierenden Anflanschkörper und mindestens einem gesinterten Halbzeug angeordnet sein.According to embodiments, in particular a high-performance heat sink for liquid cooling can be provided in the form of a cooling device for cooling a unit to be cooled. For example, a tube for conducting a coolant can be arranged between a flange body acting as a base and at least one sintered semi-finished product.
Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen insbesondere ein einfaches und kostengünstiges Kühlkonzept realisiert werden, das insbesondere auch für Fahrzeuge geeignet ist. Die Kühlvorrichtung bzw. der Kühlaufbau können durch Einfachheit, sehr hohe Wärmeleitfähigkeit und Maßhaltigkeit der Kühlkörper bzw. einzelnen Komponenten ausgezeichnet sein. Eine eventuelle Fräsnachbearbeitung, insbesondere verglichen mit gegenüber Aluminiumkühlkörpern, kann durch Verwendung eines gesinterten Halbzeugs entfallen, denn durch mehrfache Komprimierung und Verbacken des porösen Ausgangsmaterials kann eine Maßhaltigkeit des Sinterkörpers erhöht werden. Zudem kann beispielsweise eine Modularität des Aufbaus der Kühlvorrichtung die Möglichkeit mehrerer gesinterter Halbzeug-Körper geschaffen werden. Die Modularität der gesinterten Halbzeug-Körper zeichnet sich in erster Linie in den Merkmalen Form, Größe, Gewicht und Oberflächeneigenschaften aus. Der modulare Aufbau ermöglicht eine hohe Flexibilität in der Auslegung des Kühlkörpers einer Kühlvorrichtung.Advantageously, according to embodiments, in particular a simple and cost-effective cooling concept can be implemented, which is also suitable in particular for vehicles. The cooling device or the cooling structure can be characterized by simplicity, very high thermal conductivity and dimensional accuracy of the heat sink or individual components. Any post-milling, in particular compared to aluminum heat sinks, can be omitted by using a sintered semi-finished product, because multiple compression and baking of the porous starting material can increase the dimensional accuracy of the sintered body. In addition, for example, a modularity of the structure of the cooling device can be created, the possibility of several sintered semi-finished bodies. The modularity of the sintered semi-finished product is primarily characterized by the features of shape, size, weight and surface properties. The modular design enables a high level of flexibility in the design of the heat sink of a cooling device.
Eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer zu kühlenden Einheit umfasst mindestens einen Sinterkörper, der aus einem Ausgangsmaterial durch Sintern einstückig ausgeformt ist, mindestens ein Rohr, in dem ein Kühlmittel führbar ist, und einen Anflanschkörper, wobei das mindestens eine Rohr zwischen dem mindestens einen Sinterkörper und dem Anflanschkörper anordenbar oder angeordnet ist, wobei das mindestens eine Rohr thermisch mit dem mindestens einen Sinterkörper und mit dem Anflanschkörper koppelbar oder gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Sinterkörper mit dem Anflanschkörper verbindbar oder verbunden ist, wobei der Anflanschkörper mit der zu kühlenden Einheit verbindbar oder verbunden ist oder als ein Teil der zu kühlenden Einheit ausgeführt ist.A cooling device for cooling a unit to be cooled comprises at least one sintered body, which is formed in one piece from a starting material by sintering, at least one tube in which a coolant can be guided, and a flanged body, the at least one tube between the at least one sintered body and the Flanged body can be arranged or is arranged, wherein the at least one tube can be or is thermally coupled to the at least one sintered body and to the flanged body, wherein the at least one sintered body can be or is connected to the flanged body, wherein the flanged body can be or is connected to the unit to be cooled or is designed as part of the unit to be cooled.
Die Kühlvorrichtung kann für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen sein. Anders ausgedrückt kann die zu kühlende Einheit eine in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, und montierbare oder montierte Einheit sein. Die zu kühlende Einheit kann beispielsweise als ein Steuergerät ausgeführt sein. Die Kühlvorrichtung kann als Teil eines Kühlkreislaufs eines Wärmeaustauschersystems fungieren. Die zu kühlende Einheit kann auch als eine Wärme erzeugende Einheit bezeichnet werden. Bei dem mindestens einen Sinterkörper kann es sich um ein Halbzeug handeln. Das Ausgangsmaterial des mindestens einen Sinterkörpers kann nichtmetallisch sein. Das Ausgangsmaterial kann einen Werkstoff oder eine Mischung mindestens zweier Werkstoffe aufweisen. Der Anflanschkörper kann thermisch mit der zu kühlenden Einheit koppelbar oder gekoppelt sein, wenn der Anflanschkörper als ein von der zu kühlenden Einheit gesondertes Element ausgeführt ist. Wenn der Anflanschkörper als ein Teil der zu kühlenden Einheit ausgeführt ist, kann der Anflanschkörper ein Gehäuse oder ein Teil eines Gehäuses, ein Träger oder ein Teil eines Trägers, eine Leiterplatte oder ein anderes Strukturelement der zu kühlenden Einheit sein.The cooling device can be provided for a vehicle, in particular for a motor vehicle. In other words, the unit to be cooled can be a unit that can be or is mounted in a vehicle, in particular a motor vehicle. The unit to be cooled can be designed as a control device, for example. The cooling device can function as part of a cooling circuit of a heat exchange system. The unit to be cooled can also be referred to as a heat generating unit. The at least one sintered body can be a semi-finished product. The starting material of the at least one sintered body can be non-metallic. The starting material can have one material or a mixture of at least two materials. The flanged body can be thermally coupled to the unit to be cooled or can be coupled if the flanged body is designed as an element separate from the unit to be cooled. If the flange body as part of the to be cooled Unit is executed, the flange body can be a housing or part of a housing, a carrier or part of a carrier, a printed circuit board or another structural element of the unit to be cooled.
Gemäß einer Ausführungsform kann der mindestens eine Sinterkörper kraftschlüssig mit dem Anflanschkörper verbindbar oder verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine andere Verbindungstechnik realisiert sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der mindestens eine Sinterkörper und der Anflanschkörper einfach, zuverlässig und robust miteinander verbunden sein können.According to one embodiment, the at least one sintered body can be non-positively connectable or connected to the flanged body. In addition or as an alternative, a different connection technique can also be implemented. Such an embodiment offers the advantage that the at least one sintered body and the flanged body can be connected to one another in a simple, reliable and robust manner.
Beispielsweise kann das Ausgangsmaterial Graphit und zusätzlich oder alternativ Siliciumcarbid sein oder zumindest teilweise Graphit und/oder Siliciumcarbid enthält. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein derartiges Ausgangsmaterial ein verglichen mit beispielsweise dem Metall Kupfer Vielfaches an Wärmeleitfähigkeit aufweist. Graphit zum Beispiel weist eine Wärmeleitfähigkeit von über 100 W/mK auf. Besonders vorteilhaft ist dabei die Eignung der vorliegend modular aufgebauten Kühlvorrichtung, da mit einer geringen Strukturelement-Vielfalt die unterschiedlichsten Verlustleistungsklassen gekühlt werden können, ohne, wie sonst üblich, eine mit hohem Aufwand und Kosten einhergehende spezielle Kühllösung bereitstellen zu müssen. Auch weist ein derartiges Ausgangsmaterial ein verglichen mit Metallen geringes spezifisches Gewicht auf.For example, the starting material can be graphite and additionally or alternatively silicon carbide or at least partially contains graphite and/or silicon carbide. Such an embodiment offers the advantage that such a starting material has a multiple of thermal conductivity compared to, for example, the metal copper. Graphite, for example, has a thermal conductivity of over 100 W/mK. The suitability of the present modular cooling device is particularly advantageous since the most diverse power loss classes can be cooled with a small variety of structural elements without having to provide a special cooling solution associated with great effort and expense, as is otherwise usual. Such a starting material also has a low specific weight compared to metals.
Ferner kann das mindestens eine Rohr von dem mindestens einen Sinterkörper und dem Anflanschkörper umschließbar oder umschlossen sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Wärmeübergang zwischen dem mindestens einen Rohr einerseits und dem mindestens einen Sinterkörper sowie dem Anflanschkörper andererseits und somit auch eine Wärmeabfuhr von der zu kühlenden Einheit verbessert werden kann.Furthermore, the at least one tube can be enclosed or enclosed by the at least one sintered body and the flanged body. Such an embodiment offers the advantage that heat transfer between the at least one tube on the one hand and the at least one sintered body and the flanged body on the other hand and thus heat dissipation from the unit to be cooled can be improved.
Auch kann die Kühlvorrichtung ein Wärmeleitmedium aufweisen, das zwischen dem mindestens einen Sinterkörper und dem Anflanschkörper anordenbar oder angeordnet sein kann. Bei dem Wärmeleitmedium kann es sich um eine Wärmeleitpaste oder dergleichen handeln. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Wärmeübergang zwischen den einzelnen Komponenten der Kühlvorrichtung und somit auch eine Wärmeabfuhr von der zu kühlenden Einheit weiter verbessert werden kann.The cooling device can also have a thermally conductive medium, which can be or can be arranged between the at least one sintered body and the flanged body. The thermally conductive medium can be a thermally conductive paste or the like. Such an embodiment offers the advantage that the heat transfer between the individual components of the cooling device and thus also heat dissipation from the unit to be cooled can be further improved.
Zudem kann die Kühlvorrichtung eine metallische Fassung aufweisen, durch die der mindestens eine Sinterkörper und zusätzlich oder alternativ der Anflanschkörper einfassbar oder eingefasst sein kann. Insbesondere kann mindestens ein einzelner Sinterkörper durch eine metallische Fassung einfassbar oder eingefasst sein. Die Fassung kann auch als ein Rahmen bezeichnet werden. Die Fassung kann beispielsweise aus Aluminium ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Festigkeit an bestimmten Punkten der Vorrichtung erhöht werden kann.In addition, the cooling device can have a metallic mount, through which the at least one sintered body and additionally or alternatively the flanged body can be surrounded or surrounded. In particular, at least one individual sintered body can be framed or framed by a metal frame. The socket can also be referred to as a frame. The mount can be formed from aluminum, for example. Such an embodiment offers the advantage that strength can be increased at certain points of the device.
Gemäß einer Ausführungsform kann der mindestens eine Sinterkörper eine Platte zur Anlage gegen den Anflanschkörper und mindestens einen gewölbten Teilabschnitt zum Aufnehmen eines Teils eines Umfangs des mindestens einen Rohrs aufweisen. Der Anflanschkörper kann einen Vertiefungsabschnitt zum Aufnehmen eines Teils eines Umfangs des mindestens einen Rohrs aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine einfache Auslegung des mindestens einen Sinterkörpers sowie eine unkomplizierte Anpassung an eine Geometrie des Anflanschkörpers sowie an einen Verlauf des mindestens einen Rohrs ermöglicht wird.According to one embodiment, the at least one sintered body can have a plate for bearing against the flange body and at least one curved section for receiving part of a circumference of the at least one tube. The flange body may include a recessed portion for receiving a portion of a circumference of the at least one tube. Such an embodiment offers the advantage that a simple design of the at least one sintered body and an uncomplicated adaptation to a geometry of the flanged body and to a course of the at least one pipe are made possible.
Auch kann hierbei der mindestens eine Sinterkörper mindestens eine Kühlrippe aufweisen, die sich von der Platte und dem mindestens einen gewölbten Teilabschnitt weg erstreckt. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Wärmeabfuhr verbessert werden kann.In this case, the at least one sintered body can also have at least one cooling rib, which extends away from the plate and the at least one curved partial section. Such an embodiment offers the advantage that heat dissipation can be improved.
Ferner kann hierbei die mindestens eine Kühlrippe über ihren Verlauf hinweg relativ zu mindestens einer Raumachse gekrümmt sein. Die Raumachse kann sich auf ein geometrisches Referenzsystem der Kühlvorrichtung beziehen, beispielsweise ein dreidimensionales Koordinatensystem. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Kontaktfläche der mindestens einen Kühlrippe zur Wärmeübertragung in die Umgebung vergrößert werden kann und eine Wärmeabfuhr weiter verbessert werden kann.Furthermore, the at least one cooling fin can be curved over its course relative to at least one spatial axis. The spatial axis can relate to a geometric reference system of the cooling device, for example a three-dimensional coordinate system. Such an embodiment offers the advantage that a contact surface of the at least one cooling fin can be enlarged for heat transfer to the environment and heat dissipation can be further improved.
Zudem kann hierbei die mindestens eine Kühlrippe eine über ihren Verlauf hinweg veränderliche Höhe über der Platte und zusätzlich oder alternativ über dem mindestens einen gewölbten Teilabschnitt aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Kontaktfläche der mindestens einen Kühlrippe gegenüber der Umgebung je nach lokalem Entwärmungsbedarf optimiert werden kann.In addition, the at least one cooling rib can have a variable height over its course over the plate and additionally or alternatively over the at least one curved section. Such an embodiment offers the advantage that the contact surface of the at least one cooling fin with respect to the environment can be optimized depending on the local cooling requirement.
In einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform kann eine Standfläche des Sinterkörpers eine Anflanschfläche des Anflanschkörpers vollständig bedecken. Genauer gesagt kann eine Standfläche des Sinterkörpers eine Anflanschfläche des Anflanschkörpers innerhalb eines herstellungsbedingten und/oder montagebedingten Toleranzbereichs vollständig bedecken. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass lediglich ein Sinterkörper für die Kühlvorrichtung benötigt wird, womit eine Teilezahl minimiert werden kann.In an embodiment not according to the invention, a standing surface of the sintered body can completely cover a flange-on surface of the flange-on body. More precisely, a standing surface of the sintered body can be a flange-on surface of the flange-on body within a production-related and/or assembly-related completely cover the tolerance range. Such an embodiment offers the advantage that only one sintered body is required for the cooling device, which means that the number of parts can be minimized.
Erfindungsgemäß weist die Kühlvorrichtung eine Mehrzahl von Sinterkörpern auf, die miteinander verbindbar oder verbunden sind, und/oder wobei eine Standfläche jedes der Sinterkörper einen Teil einer Anflanschfläche des Anflanschkörpers bedeckt. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein modularer Aufbau der Kühlvorrichtung ermöglicht wird. Somit kann die Kühlvorrichtung universal, d. h. für mehrere unterschiedliche Varianten von zu kühlenden Einheiten, eingesetzt werden, sodass nicht zu jeder Variante einer zu kühlenden Einheit ein maßgeschneiderter Sinterkörper entwickelt und gefertigt zu werden braucht.According to the invention, the cooling device has a plurality of sintered bodies which can be connected to one another or are connected to one another, and/or wherein a standing surface of each of the sintered bodies covers part of a flange-on surface of the flange-on body. Such an embodiment offers the advantage that a modular design of the cooling device is made possible. Thus, the cooling device can be universal, i. H. for several different variants of units to be cooled, so that a tailor-made sintered body does not have to be developed and manufactured for every variant of a unit to be cooled.
Dabei können zumindest zwei der Sinterkörper eine identische Standfläche aufweisen. Insbesondere können alternativ alle Sinterkörper eine identische Standfläche aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Baukastenprinzip auf einen Aufbau der Kühlvorrichtung angewendet werden kann, um eine einfache Anpassung an unterschiedliche zu kühlende Einheiten mit einem begrenzten Vorrat an Sinterkörpern zu ermöglichen.At least two of the sintered bodies can have an identical footprint. In particular, alternatively, all sintered bodies can have an identical footprint. Such an embodiment offers the advantage that a modular principle can be applied to a structure of the cooling device in order to enable simple adaptation to different units to be cooled with a limited supply of sintered bodies.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Ausführungsform einer hierin genannten Kühlvorrichtung umfasst folgende Schritte:
- Bereitstellen des mindestens einen Sinterkörpers;
- Anordnen des mindestens einen Rohrs zwischen dem mindestens einen Sinterkörper und dem Anflanschkörper, wobei das mindestens eine Rohr thermisch mit dem mindestens einen Sinterkörper und mit dem Anflanschkörper gekoppelt wird; und Verbinden des mindestens einen Sinterkörpers mit dem Anflanschkörper.
- providing the at least one sintered body;
- arranging the at least one tube between the at least one sintered body and the flange body, wherein the at least one tube is thermally coupled to the at least one sintered body and to the flange body; and connecting the at least one sintered body to the flanged body.
Durch Ausführen des Verfahrens ist eine Ausführungsform einer hierin genannten Kühlvorrichtung herstellbar. Im Schritt des Verbindens können der mindestens eine Sinterkörper und der Anflanschkörper kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine andere Verbindungstechnik verwendet werden.An embodiment of a cooling device mentioned herein can be produced by carrying out the method. In the connection step, the at least one sintered body and the flange-on body can be connected to one another in a non-positive manner. Additionally or alternatively, another connection technique can also be used.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des einstückigen Ausformens des mindestens einen Sinterkörpers durch Sintern aus dem Ausgangsmaterial aufweisen. Somit kann in vorteilhafter Weise eine eventuelle Fräsnachbearbeitung durch Verwendung eines gesinterten Halbzeugs entfallen, denn durch mehrfache Komprimierung und Verbacken des porösen Ausgangsmaterials kann eine Maßhaltigkeit des Sinterkörpers erhöht werden.According to one embodiment, the method can have a step of forming the at least one sintered body in one piece by sintering from the starting material. Thus, any post-milling by using a sintered semi-finished product can be omitted in an advantageous manner, because multiple compression and baking of the porous starting material can increase the dimensional accuracy of the sintered body.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kühlvorrichtung zum Kühlen einer zu kühlenden Einheit; und -
2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Kühlvorrichtung.
-
1 a schematic partial representation of an embodiment of a cooling device for cooling a unit to be cooled; and -
2 a flowchart of an embodiment of a method for manufacturing a cooling device.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference symbols are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect, with a repeated description of these elements being dispensed with.
Die Kühlvorrichtung 100 ist ausgebildet, um die zu kühlende Einheit X zu kühlen. Die Kühlvorrichtung 100 ist beispielsweise Teil eines Kühlkreislaufs. Anders ausgedrückt umfasst ein Kühlkreislauf zum Durchführen der Kühlung der zu kühlenden Einheit X auch die Kühlvorrichtung 100. Die Kühlvorrichtung 100 umfasst einen Anflanschkörper 110, mindestens ein Rohr 120 und mindestens einen Sinterkörper 130, 140, 150, 160, 170, 180.The
Der Anflanschkörper 110 ist in der Darstellung von
In dem mindestens einen Rohr 120 ist ein Kühlmittel führbar. Das mindestens eine Rohr 120 ist zwischen dem Anflanschkörper 110 und dem mindestens einen Sinterkörper 130 angeordnet. Dabei ist das mindestens eine Rohr 120 thermisch mit dem Anflanschkörper 110 und mit dem mindestens einen Sinterkörper 130 gekoppelt. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das mindestens eine Rohr 120 von dem mindestens einen Sinterkörper 130 und dem Anflanschkörper 110 umschlossen.A coolant can be guided in the at least one
Der mindestens eine Sinterkörper 130 ist durch Sintern einstückig aus einem Ausgangsmaterial ausgeformt. Somit ist der Sinterkörper 130 ein Sinter-Produkt bzw. ein gesintertes Halbzeug. Der mindestens eine Sinterkörper 130 ist mit dem Anflanschkörper 110 verbunden. Beispielsweise ist der mindestens eine Sinterkörper 130 kraftschlüssig mit dem Anflanschkörper 110 verbunden. Das Ausgangsmaterial ist oder umfasst insbesondere Graphit oder Siliciumcarbid.The at least one
Gemäß dem in
Zwischen dem mindestens einen Sinterkörper 130, 140, 150, 160, 170, 180 und dem Anflanschkörper 110, sowie um das Rohr 120 herum, kann gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Wärmeleitmedium angeordnet sein, beispielsweise eine Wärmeleitpaste oder dergleichen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der mindestens eine Sinterkörper 130, 140, 150, 160, 170, 180 und/oder der Anflanschkörper 110 durch eine metallische Fassung, Beispielsweise aus Aluminium, eingefasst sein.According to one exemplary embodiment, a heat-conducting medium, for example a heat-conducting paste or the like, can be arranged between the at least one
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Kühlvorrichtung 100 einen einzigen Sinterkörper 130 umfassen, dessen Standfläche eine Anflanschfläche des Anflanschkörpers 110 vollständig bedeckt.According to an exemplary embodiment, the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel, und wie es in
In dem Schritt 210 des Bereitstellens wird der mindestens eine Sinterkörper bereitgestellt. In dem Schritt 220 des Anordnens wird das mindestens eine Rohr zwischen dem mindestens einen Sinterkörper und dem Anflanschkörper angeordnet. Dabei wird das mindestens eine Rohr thermisch mit dem mindestens einen Sinterkörper und mit dem Anflanschkörper gekoppelt. In dem Schritt 230 des Verbindens wird der mindestens eine Sinterkörper mit dem Anflanschkörper verbunden, insbesondere kraftschlüssig.In
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 200 zum Herstellen auch einen Schritt 205 des einstückigen Ausformens des mindestens einen Sinterkörpers durch Sintern aus dem Ausgangsmaterial. Der Schritt 205 des Ausformens geht hierbei dem Schritt 210 des Bereitstellens voraus.According to an exemplary embodiment, the
Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren werden nachfolgend Ausführungsbeispiele sowie Vorteile von Ausführungsbeispielen zusammenfassend und mit anderen Worten nochmals kurz erläutert.With reference to the figures described above, exemplary embodiments and advantages of exemplary embodiments are summarized below and, in other words, briefly explained again.
Gemäß Ausführungsbeispielen ist ein Modulbaukasten von Kühlkörpern bzw. Sinterkörpern 130, 140, 150, 160, 170, 180 vorgesehen. Die einzelnen Module bzw. Sinterkörper 130, 140, 150, 160, 170, 180, sind bzw. werden durch Sintern hergestellt. Vorzugsweise ist das Material bzw. Ausgangsmaterial aus Graphit oder Siliciumcarbid (SiC). Diese Materialien weisen ein gegenüber z. B. dem schweren Metall Kupfer Vielfaches an Wärmeleitfähigkeit auf. Graphit zum Beispiel weist eine Wärmeleitfähigkeit λ > 100 W/mK auf. Weitere Merkmale sind das gegenüber Metallen geringe spezifische Gewicht. Auch eine eventuelle Fräsnachbearbeitung, insbesondere verglichen mit Aluminiumkühlkörpern, entfällt durch das Sinter-Verfahren, denn durch mehrfache Komprimierung und Verbacken der porösen Materialien kann eine hohe Maßhaltigkeit erreicht werden. Das Sinter-Verfahren erlaubt auch hochkomplexe Formen, die bei Metallen mit Fräsbearbeitung nicht ohne weiteres herstellbar wären, sondern nur mit sehr teurem Erodieren.According to exemplary embodiments, a modular construction kit of heat sinks or
Die einzelnen Module bzw. Sinterkörper 130, 140, 150, 160, 170, 180 werden in der Endmontage kraftschlüssig mit beispielsweise einem Steuergerät als zu kühlender Einheit X bzw. mit dem Anflanschkörper 110 verbunden. Das Rohr 120, das die Kühlflüssigkeit führt bzw. führen soll, wird vom gesinterten Material, d.h. dem mindestens einen Sinterkörper 130, 140, 150, 160, 170, 180 und vom Anflanschkörper 110 umschlossen. Um die Wärmeübertragung zwischen den einzelnen Körpern zu erhöhen, kann Wärmeleitpaste oder ein anderes Wärmeleitmedium verwendet werden.The individual modules or sintered
Ein Modul bzw. Sinterkörper 130, 140, 150, 160, 170, 180 kann in der Größe von beispielsweise 30 Millimeter mal 30 Millimeter in der Grundfläche und einer Höhe von beispielsweise 30 Millimeter sein. Denkbar ist auch ein Modul bzw. Sinterkörper 130, der mit der Größe der gesamten Anflanschfläche der zu kühlenden Einheit X bzw. des Anflanschkörpers 110 übereinstimmt.A module or
Um die Festigkeit an bestimmten Punkten der Kühlvorrichtung 100 zu verbessern, können Fassungen insbesondere aus Aluminium um die einzelnen Module bzw. Sinterkörper 130, 140, 150, 160, 170, 180 angebracht sein.In order to improve the strength at certain points of the
In einer Draufansicht gleicht die Kühlvorrichtung 100 mit einer Mehrzahl von Sinterkörpern 130, 140, 150, 160, 170, 180 beispielsweise einem Schachbrettmuster, modular aufgebaut.In a plan view, the
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The exemplary embodiments described and shown in the figures are only selected as examples. Different exemplary embodiments can be combined with one another completely or in relation to individual features. An exemplary embodiment can also be supplemented by features of a further exemplary embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.Furthermore, method steps according to the invention can be repeated and carried out in a different order from that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this can be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first Feature or has only the second feature.
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Kühlvorrichtungcooler
- 110110
- Anflanschkörperflange body
- 120120
- RohrPipe
- 130130
- Sinterkörpersintered body
- 132132
- Platteplate
- 134134
- gewölbter Teilabschnittarched section
- 136136
- Kühlrippecooling fin
- 138138
- Kühlrippecooling fin
- 140140
- weiterer Sinterkörperanother sintered body
- 150150
- weiterer Sinterkörperanother sintered body
- 160160
- weiterer Sinterkörperanother sintered body
- 170170
- weiterer Sinterkörperanother sintered body
- 180180
- weiterer Sinterkörperanother sintered body
- XX
- zu kühlende Einheit unit to be cooled
- 200200
- Verfahren zum HerstellenMethod of Manufacturing
- 205205
- Schritt des Bereitstellensstep of providing
- 210210
- Schritt des Anordnensarranging step
- 220220
- Schritt des Verbindensstep of connecting
- 230230
- Schritt des Ausformensmolding step
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