散热装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种散热装置，其用于散发至少一个发热部件的热量，其中，散热装置包括基座和多个散热片，多个散热片分别远离基座地延伸，并且其中，在相邻的散热片之间分别形成至少一个用于流体流的空腔，其中，远离散热装置的基座地延伸的多个散热片中的至少一个具有多个横向片，多个横向片在至少一个散热片的多个侧面中的至少一个处彼此间隔地安置并且分别远离至少一个侧面地延伸。
【专利说明】
散热装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种散热装置，其用于散发至少一个发热部件的热量，其中，该散热装置包括基座和多个散热片，其分别从基座延伸，并且其中，在相邻的散热片之间分别形成至少一个用于流体流的空腔。
[0002]本实用新型的特殊的实施方式涉及用于变频器的散热装置。
【背景技术】
[0003]电子部件在运行时能够产生热量，该热量被及时地散发或者排出以阻止对该电子部件的损坏。该热量的排出能够通过所谓的散热装置实现，其能够设置在不同的设备中。某些散热装置具有冷却鳍(散热片)、冷却钉或者类似的，以提高散热装置的表面积并且因此增加排热的总面积。
[0004]已知例如大量的变频器作为待冷却的设备，其为了供电电机由交流电压产生在频率和幅度上都可变化的交流电压。这种变频器应用在不同的工业领域、例如在石油和天然气工业中、在采矿业中、在化学工业中、在生产混凝土时、在发电厂中、在造纸业中、在制材厂中、在基础设施中或者在造船业中。应用领域除此之外还包括起重机、挤压机、刮水器、传送带、搅拌器、压缩机、栗和鼓风机。这种变频器例如由ABB公司以产品名称ACS880在0.55[kW]和250[kW]的范围内制造。
[0005]在变频器运行时产生热量，通过该热量能够损坏灵敏的电子构件。该电子构件具有最大的运行温度，其通常借助于散热器在该最大的运行温度之下。此外，该变频器通常也应用在具有较高的环境温度的环境中，使得需要合适的散热。此外变频器的循环利用能够导致与动态的散热相关的问题。该变频器通常固定在壳体的例如背侧的外侧、如开关柜、墙壁或者之类的其他对象处，使得通过表面的热量散发是不可能的或者是仅仅受限地可能的。
[0006]在该情况下，将电子构件直接安置在散热装置的基座上，使得在电子构件的区域中产生所谓的热点，其由具有较低温度的区域包围。热量尽可能地既以横向的方向又以垂直的方向从热点中散发出去。
[0007]由US6,161,610已知一种用于散发发热部件的热量的热交换器。该热交换器包括与该部件热连接的导热的基座和多个导热的散热片板，其固定在基座上。这些散热片板限定具有多个沟道的散热片域。借助于流体控制将流体流控制在散热片域中。
[0008]此外，在US6,691,768 B2中描述了用于冷却热源的不同的散热装置。这些散热装置分别包括基座、多个散热片、具有鼓风机电机的鼓风机以及核心元件，其至少相邻于基座的一部分地设置。该核心元件具有上表面和下表面。该核心元件的上表面具有弯曲的形状并且适配于基座的至少一个部分的形状。该上表面大于核心元件的下表面。在通常情况下，核心元件的材料的导热性高于基座或者散热片的材料的导热性。
[0009]由文献CN102427695 A还已知一种冷却散热片，其包括由铜基座形成的主体以及由铝形成的散热片。
[0010]本实用新型的任务在于提供一种新型的散热装置。借助于该散热装置的特定的实施方式提高了该散热装置的冷却能力。借助于该散热装置的特定的实施方式还在循环使用变频器的情况下提高了具有绝缘的栅极的双极型晶体管的寿命。
【实用新型内容】
[0011]当前亟需提高散热装置的冷却能力，并且需要在循环使用变频器的情况下提高了具有绝缘的栅极的双极型晶体管的寿命。为了解决以上问题，本实用新型提供了一种散热
目.0
[0012]本实用新型通过独立权利要求的特征来限定。在从属权利要求中限定特定的实施方式。
[0013]根据本实用新型的一方面，提出了一种散热装置，其用于散发至少一个发热部件的热量，其中，所述散热装置包括基座和多个散热片，所述多个散热片分别远离所述基座地延伸，并且其中，在相邻的散热片之间分别形成至少一个用于流体流的空腔，其中，远离所述散热装置的所述基座地延伸的所述多个散热片中的至少一个具有多个横向片，所述多个横向片在至少一个散热片的多个侧面中的至少一个处彼此间隔地安置并且分别远离至少一个侧面地延伸。
[0014]散热装置的特定的实施方式能够包括下面的列表中的至少一个特征:
[0015]?所述至少一个散热片在第一侧面和第二侧面处分别具有多个横向片。
[0016]?所述多个横向片中的至少一个的纵轴垂直于所述至少一个散热片的纵轴地定向。
[0017]?所述至少一个散热片的横截面积从所述散热片的第一端起在向着所述散热片的第二端的方向上减小。
[0018]?所述至少一个散热片的所述多个横向片以均匀的间距彼此安置。
[0019]?所述至少一个散热片的所述多个横向片以不均匀的间距彼此安置。
[0020]?所述至少一个散热片的所述多个横向片的横截面积是相等的。
[0021]?所述至少一个散热片的所述多个横向片的横截面积是不相等的。
[0022]?在第一散热片和相邻的第二散热片的多个横向片之间形成空腔。
[0023]?第一散热片的至少一个横向片与相邻的第二散热片的至少一个横向片相连接。
[0024]?借助于所述基座、所述第一散热片、所述第二散热片、所述第一散热片的所述至少一个横向片和所述第二散热片的所述至少一个横向片形成具有输入端开口和输出端开口的流动沟道。
[0025]?借助于所述第一散热片、所述第二散热片、所述第一散热片的多个横向片和所述第二散热片的所述至少一个横向片形成多个流动沟道，所述多个流动沟道分别具有输入端开口和输出端开口。
[0026]?在所述多个流动沟道中生成多个流体流，所述多个流体流关于流体的质量流量或者温度而区分。
[0027]?在至少一个流动沟道中生成局部的流体流。
[0028]?所述至少一个散热片通过硬焊与所述基座相连接、与所述基座相焊接或者与所述基座相粘接。
[0029]?所述基座包括至少一个热管。
[0030]?所述基座包括相比于所述基座的材料具有更高的导热性的材料。
[0031]?所述至少一个散热片包括相比于所述基座的材料具有更高的导热性的材料。
[0032]?借助于所述散热装置来散发变频器的至少一个发热部件的热量。
[0033]本实用新型的优点在于散热装置的冷却能力的取决于结构的提高、散热装置的材料和重量减少以及散热装置的成本低廉的制造方法。例如示出了借助于本实用新型的一个实施方式的为变频器而开发的散热装置，其质量能够从约15[kg]下降至约12[kg]。所涉及的材料节约直接影响变频器的制造成本。还示出了通过优化的冷却能力要求具有较低的体积流量的流体流，以使得与流体流的生成相关的运行成本通过本实用新型而得到节约。在热点的区域中的温度下降能够借助于特定的实施方式为约20°。特定的实施方式如此地简单地设置在空气冷却的变频器中，使得变频器在其背侧与墙壁、电的开关柜等相连接。此夕卜，通过横向的和纵向的排热能够实现协同效应。
【附图说明】
[0034]图1示出了传统的用于散发至少一个发热部件的热量的散热装置的示意性图示；
[0035]图2示出了根据本实用新型的至少一些实施方式的一个散热装置；
[0036]图3示出了根据本实用新型的至少一些实施方式的另一个散热装置；
[0037]图4示出了根据本实用新型的至少一些实施方式的散热装置的散热片的示意性图示；以及
[0038]图5示出了根据本实用新型的至少一些实施方式的散热装置的示意性图示。
【具体实施方式】
[0039]在图1中示出了传统的用于散发至少一个发热部件的热量的散热装置I的示意性图示。该散热装置I具有基座(盘)3和多个散热片4，其分别远离基座3地延伸。该些散热片4分别具有第一侧面7a和第二侧面7b以及两个端面15。此外，散热片4分别具有在端面15和侧面7a、7b之间的两个另外的表面，其中该两个另外的表面中的一个例如通过硬焊与基座3相连接。该散热片4的横截面积是常数。在两个相邻的散热片4的端面7a、7b之间分别设置空腔5，通过该空腔引导流体流。
[0040]在散热装置I的基座3的第一表面12上设置电子部件2。具有温度T2XT1的所谓的热点位于电子部件2的区域内，即在电子部件2的区域内的温度!^高于在基座3的邻接的区域内的温度!^。热量在垂直的方向上借助于散热片4散发，该些散热片在一端与基座3的第二表面13相连接并且远离基座3地延伸。该些散热片4和基座3例如由具有Amax = 239 [ff/mK]的热导率的铝形成。
[0041]图2示出了根据本实用新型的至少一些实施方式的一个散热装置I。该散热装置I适用于散发热量，该热量通过至少一个发热部件2产生。该部件2设置在散热装置I的基座的第一表面12上。该散热装置I还包括多个导热的散热片4，其分别远离基座3的第二表面13地延伸。在两个相邻的散热片4a、4b之间分别形成用于流体流的空腔5。空气例如被用作流体，并且例如产生具有从5 [m3/min]至10 [m3/ min]的范围的体积流量的流体流。
[0042]散热装置I的该些散热片4还分别具有多个横向片6，其在各个散热片4的第一侧面7a和第二侧面7b处、即在两个侧面上彼此隔一定距离地设置。该些散热片4、即其纵轴9通常基本上垂直于基座3的第二表面13地设置。多个横向片6、即其纵轴8通常基本上垂直于各个散热片4的纵轴9地定向。散热片4的横截面积分别由相应的散热片4的第一端10开始向散热片4第二端11的方向上减小。该些散热片4的横向片6以不均匀的间距彼此设置。在第一散热片4a和相邻的第二散热片4b之间形成空腔5，在该空腔中多个横向片6由散热片4a、4b的相应的侧面7a、7b延伸。该些散热片4能够例如通过硬焊与基座3相连接、与基座3焊接或者与基座3粘接。
[0043]该散热装置的冷却性能取决于结构地提高。此外，在循环利用变频器的情况下提高了具有绝缘的栅极的设置在基座3上的双极型晶体管的寿命。
[0044]在图3中示出了根据本实用新型的至少一些实施方式的另一个散热装置I。该散热装置I适用于散发热量，该热量通过至少一个发热部件2产生。该部件2设置在散热装置I的基座3的第一表面12上。该散热装置I还包括多个导热的散热片4，其分别远离基座3的第二表面13地延伸。
[0045]散热装置I的该些散热片4还分别具有多个横向片6，其在各个散热片4的第一侧面7a和第二侧面7b处彼此隔一定距离地设置。第一散热片4a的多个横向片6分别与相邻的第二散热片4b的相邻的多个横向片6相连接，并且虽然借助于第一散热片4a的侧面7b、相邻的第二散热片4b的侧面7a、第一散热片4a的多个横向片6和第二散热片4b的多个横向片6形成多个流动沟道14，其分别具有输入端开口和输出端开口。在基座3的区域内，借助于基座3的第二表面13、第一散热片4a的侧面7b、第二散热片4b的侧面7a、第一散热片4a的多个横向片6和第二散热片4b的多个横向片6形成另外的具有输入端开口和输出端开口的流动沟道14。相邻的散热片4a、4b的多个横向片6的连接在此如此地使得多个横向片6为流体流形成不可渗透的面积。
[0046]在运行时，能够在所有的流动沟道14中产生流体流。此外本实用新型的特定的实施例允许仅局部地、即在至少一个流动沟道14中产生流体流。例如仅在部件2的紧邻的邻近位置处的流动沟道14中产生流体流是可能的。根据部件2或热点的温度能够接上另外的流动沟道14，以始终提供散热装置I的期望的冷却能力。在多个单独的流动沟道14中的流体流在此能够例如鉴于所使用的流体的质量流量或者温度而区分。
[0047]局部流体流的产生的可能性尤其优化了动态的散热。借助于至少一个流动沟道、流体的质量流量以及流体的温度的选择的针对性的调节，能够使得例如在循环利用变频器的情况下在基座的不同的区域中在最大允许的温度之下。
[0048]本实用新型的特定的实施方式还能够包括温度传感器，其将温度信号传输至处理器，借助于其调节至少一个流动沟道、在该流动沟道中的流体的质量流量以及在该流动沟道中的流体的温度的选择。至少一个发热部件的冷却此外能够借助于m)v-仪器来数值地模拟。
[0049]由图4表明根据本实用新型的至少一些实施方式的散热装置I的散热片4的示意性图示。借助于多个示出的散热片4能够形成散热装置I，其中散热装置I的宽度取决于放在一起的散热片4的数量。这种用于散发发热部件2的热量的散热装置I包括多个散热片4，其分别具有用于连接相邻的散热片4的连接部件16。
[0050]该连接部件16包括在第一侧19上的多个槽17和多个弹簧18的第一配置以及在第二侧20上的多个槽17和多个弹簧18的第二配置。该第一配置和第二配置被如此构造，使得散热片4的连接部件16的第一配置的多个槽17与相邻的散热片4 (未示出)的连接部件16的第二配置的多个弹簧18啮合。该散热装置因此通过多个散热片4的堆叠或放在一起而形成，其中同时地由多个连接部件16形成基座3。该散热片4的多个连接部件16在此如此地放在一起和彼此压合，使得形成无间断的基座3。
[0051]此外，散热片4的横截面积分别从第一端10起在向第二端11的方向上减小。此外，散热片4具有多个横向片6，其中最后以不均匀的间距彼此设置。在相邻的横向片6之间的间距从散热片4的第一端10起在向散热片4的第二端11的方向上减小。在特定的实施方式中，散热片4也能够以均匀的间距彼此设置或者部分地以均匀的间距部分地以非均匀的间距地彼此设置。在通常情况下，多个横向片6垂直于散热片4的纵轴地设置。散热片4的多个单独的横向片6的横截面积能够是变化的或一致的。散热片4的多个单独的横向片6的横截面积也能够是部分变化的和部分一致的。
[0052]散热片4能够由不同的材料形成。在此例如可能的散热片4由100%的铝制造。此夕卜，散热片4例如能够由15%的铜和85%的铝或者50%的铜和50%的铝形成。
[0053]由图5得出根据本实用新型的至少一些实施方式的散热装置I的示意性图示。热管21设置在基座3的内部。借助于该热管21，热量能够以横向的方向从基座3的位置传导至别处，例如从具有温度T2的电子构件2的区域向具有温度1\的周围的、较冷的区域。在热管21的内部，流体首先在一侧上蒸发并且随后在另一侧上冷凝，其中将热量从较高温度的区域排出。之后该流体回流，使得该流体能够在此蒸发并且在热管的内部生成持续的循环。根据特定的实施方式，一个或多个热管21在基座3的内部或者与散热装置I的基座3的第一表面12联结地设置。多个热管21能够例如在不同的方向上如此设置，使得热量均匀地从热点横向地向不同的方向排出。
[0054]在热管21的位置处，具有热导率λ2的的材料能够设置在基座3的内部或者与散热装置I的基座3的第一表面12联结，该热导率入2大于基座3的热导率入工。如果例如基座3由具有热导率=的铝形成，该基座3能够包括由具有热导率入2 = 401[胃/1111(]的铜构成的线路或管道。借助于这种材料嵌入，热量能够在横向的方向上从基座3的位置向别处传导。多个这种线路或管道能够例如在不同的方向上设置在基座3的材料内，使得热量同样取决于结构地从热点向不同的方向排出。
[0055]应当理解，本实用新型的实施方式并不限制于在此公开的特定的结构、方法步骤或者材料，而能够扩展至等效物，如对于本领域技术人员来说已知的。还应当理解，在此使用的术语仅用于描述特定的实施方式的目的而并不作为限制。
[0056]参照单个实施方式或者多个实施方式的共同的描述表不，根据实施方式描述的功能、结构或者特性包含在本实用新型的至少一个实施方式中。因此在说明书的不同位置处的表述“在单个实施方式中”或者“在任意实施方式中”并不一定都涉及相同的实施方式。通过参照具有例如“大约”或者“基本上”的概念的数字值，同样地公开准确的数字值。
[0057]如在此应用的，多个对象、结构化的元素、组合的元素和/或可接受的材料通过共同的列表示出。然而，应当如此理解该列表，即列表中的每个元素被单个地识别为单独的和单义的元素。因此，这种列表中应当没有单个元素仅基于在共同的组中的图示而没有理解对立物地作为同样的列表中的任意其他元素的实际等效物。此外，在此本实用新型的不同的实施方式和示例能够涉及用于不同的部件的替换。显而易见地，这种实施方式、示例和替换不被理解为彼此的实际等效物，而是视为本实用新型的分开的和独立的表现。
[0058]此外，所描述的特征、结构或特性能够以合适的方式结合为一个或多个实施方式。在下面的说明中引用大量特定的细节，例如用于长度、宽度、形式等，以更好地理解本实用新型的实施方式。对于本领域技术人员来说然而清楚地认识到，本实用新型能够无需一个或多个特定的细节或者具有其它的方法、部件、材料等地实际应用。在其它情况下，此外已知的结构、材料或者工序没有详细阐述，以突出本实用新型的主题。
[0059]即使根据本实用新型的原理阐述的上面的示例用于一个或多个特定的应用中，对于本领域技术人员来说是显而易见的，即无需施加创造性的能力并且无需偏离本实用新型的原理和设计，能够实现实施的关于形状、用途和细节的大量的变化。相应地并不打算以与下面给出的权利要求不同的方式限制本实用新型。
[0060]动词“包括”和“包含”在该文本中用于开放的限制，其既未排除也未要求未提及的特征的存在。只要没有明确地另外给出，该在从属权利要求中提及的特征能够彼此自由地组合。此外，“一个”、即单数形式的应用在整个文本中应当理解为不排除多个。
[0061 ] 工业实用性
[0062]本实用新型的至少一个实施方式在变频器、电开关柜、电机等的制造和运行中的得到工业应用。尤其地，本实用新型并不限制于在变频器的制造和运行中。
[0063]附图标记表
[0064]I散热装置
[0065]2 部件
[0066]3 基座
[0067]4散热片
[0068]4a第一散热片
[0069]4b第二散热片
[0070]5 空腔
[0071]6横向片
[0072]7 侧面
[0073]7a第一侧面
[0074]7b第二侧面
[0075]8横向片的纵轴
[0076]9散热片的纵轴
[0077]10散热片的第一端
[0078]11散热片的第二端
[0079]12基座的第一表面
[0080]13基座的第二表面[0081 ] 14流动沟道
[0082]15 端面
[0083]16连接部件
[0084]17 槽
[0085]18 弹簧
[0086]19连接部件的第一侧
[0087]20连接部件的第二侧
[0088]21 热管
[0089]Ti 温度
[0090]T2 温度
[0091]λ热导率
【主权项】
1.一种散热装置(I)，用于散发至少一个发热部件(2)的热量，其中，所述散热装置(I)包括基座(3)和多个散热片(4)，所述多个散热片分别远离所述基座(3)地延伸，并且其中，在相邻的散热片(4)之间分别形成至少一个用于流体流的空腔(5)，其特征在于，远离所述散热装置(I)的所述基座(3)地延伸的所述多个散热片(4)中的至少一个具有多个横向片(6)，所述多个横向片在至少一个散热片(4)的多个侧面(7)中的至少一个处彼此间隔地安置并且分别远离至少一个侧面(7)地延伸。2.根据权利要求1所述的散热装置(I)，其特征在于，所述至少一个散热片(4)在第一侧面(7a)和第二侧面(7b)处分别具有多个横向片(6)。3.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，所述多个横向片(6)中的至少一个的纵轴(8)垂直于所述至少一个散热片(4)的纵轴(9)地定向。4.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，所述至少一个散热片(4)的横截面积从所述散热片(4)的第一端(10)起在向着所述散热片(4)的第二端(11)的方向上减小。5.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，所述至少一个散热片(4)的所述多个横向片(6)以均匀的间距彼此安置。6.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，所述至少一个散热片(4)的所述多个横向片(6)以不均匀的间距彼此安置。7.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，所述至少一个散热片(4)的所述多个横向片(6)的横截面积是相等的。8.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，所述至少一个散热片(4)的所述多个横向片(6)的横截面积是不相等的。9.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，在第一散热片(4a)和相邻的第二散热片(4b)的多个横向片(6)之间形成空腔(5)。10.根据权利要求2所述的散热装置(I)，其特征在于，第一散热片(4a)的至少一个横向片(6)与相邻的第二散热片(4b)的至少一个横向片(6)相连接。11.根据权利要求10所述的散热装置(I)，其特征在于，借助于所述基座(3)、所述第一散热片(4a)、所述第二散热片(4b)、所述第一散热片(4a)的所述至少一个横向片(6)和所述第二散热片(4b)的所述至少一个横向片(6)形成具有输入端开口和输出端开口的流动沟道(14)。12.根据权利要求10所述的散热装置(I)，其特征在于，借助于所述第一散热片(4a)、所述第二散热片(4b)、所述第一散热片(4a)的多个横向片(6)和所述第二散热片(4b)的所述至少一个横向片(6)形成多个流动沟道(14)，所述多个流动沟道分别具有输入端开口和输出端开口。13.根据权利要求12所述的散热装置(I)，其特征在于，在所述多个流动沟道(14)中生成多个流体流，所述多个流体流关于流体的质量流量或者温度而区分。14.根据权利要求12或13所述的散热装置(I)，其特征在于，在至少一个流动沟道(14)中生成局部的流体流。15.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，所述至少一个散热片(4)通过硬焊与所述基座(3)相连接、与所述基座(3)相焊接或者与所述基座(3)相粘接。16.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，所述基座(3)包括至少一个热管(21)。17.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，所述基座(3)包括相比于所述基座(3)的材料具有更高的导热性的材料。18.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，所述至少一个散热片(4)包括相比于所述基座(3)的材料具有更高的导热性的材料。19.根据权利要求1或2所述的散热装置(I)，其特征在于，借助于所述散热装置(I)来散发变频器的至少一个发热部件(2)的热量。
【文档编号】H05K7/20GK205648296SQ201620036653
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年1月14日
【发明人】C·施罗德, A·勒托南
【申请人】Abb技术有限公司