用于冷却物体的方法、冷却设备和冷却设备的应用与流程

本发明涉及一种用于通过放置在基板的空腔中的湍流器冷却至少一个物体的方法。本发明进一步涉及一种冷却设备和冷却设备的应用。

背景技术：

1、功率电子器件，诸如整流器、逆变器、变频器、半导体、晶体管等等在使用期间经常生成大量热量，并因此冷却这些设备以确保其功能并防止损坏是已知的。

2、从ep 2 207 201 b1已知，将需要冷却的电子部件放置在板的顶部上，其中板的底侧由液体冷却，该液体通过分配元件沿着板引导。但在此种布置中的热传递不是特别有效。

3、因此，从us 9,638,477 b1已知，将电子设备放置在板上，该板包括从板的底部延伸的湍流器。然后将板定位在歧管上，使得该湍流器向下延伸到歧管中的空腔中，并且在空腔中建立冷却液流。将湍流器与板形成为一体确保良好的导热性，但这种设计复杂且成本高昂。

4、因此，本发明的目的是提供一种用于冷却物体的更简单且成本有效的技术。

技术实现思路

1、本发明涉及一种用于冷却至少一个物体的方法。该方法包括以下步骤：

2、·在基板中形成至少一个空腔，使得该至少一个空腔从基板的连接表面延伸并延伸到该基板中，

3、·在至少一个空腔中布置湍流器，

4、·将至少一个物体连接到连接表面，使得该至少一个物体使湍流器变形并迫使该湍流器进入空腔中，以及

5、·生成通过空腔的冷却流体流以冷却至少一个物体。

6、将湍流器形成为单独的零件是有利的，因为具有与在冷却流体流中生成湍流相关的有效设计的湍流器由此可以在单独的工艺中制造，例如通过冲孔、冲压或类似工艺，其中湍流器可以以简单的机械工艺快速且有效地制造。并且通过将物体连接到连接表面，使得该物体使湍流器变形并压缩该湍流器是有利的，因为湍流器由此牢固地压靠在物体和空腔底部上，由此确保物体和湍流器之间的良好热传导，同时确保冷却流体不能在湍流器上方或下方流动，也就是说，所有的冷却流体被引导通过湍流器，从而提高了物体所附接的冷却设备的效率。

7、在一个方面，该方法进一步包括在物体和基板之间布置垫圈的步骤。

8、在物体和基板之间布置垫圈是有利的，因为这降低了冷却流体在物体和基板之间泄漏出的风险。

9、在一个方面，至少一个物体紧密连接到基板。

10、将物体紧密连接到基板是有利的，因为这降低了冷却流体在物体和基板之间泄漏出的风险，并且确保了基板和物体之间良好的热传导。

11、在一个方面，湍流器延伸出空腔，使得至少一个物体使湍流器变形并迫使该湍流器进入空腔中。

12、形成湍流器，使得其略高于空腔的深度，并从而从空腔中伸出是有利的，因为当具有平坦底侧的物体的底部部分紧密连接到连接表面时，该物体由此将压缩湍流器，也就是说，这确保了物体的简单设计。

13、在一个方面，当至少一个物体连接到连接表面时，该至少一个物体的至少底部部分延伸到空腔中，使得该至少一个物体的底部部分使湍流器变形并迫使该湍流器进入空腔中。

14、形成物体，使得当该物体连接到连接表面时，底部部分突出到空腔中，并从而压缩湍流器并使其变形是有利的，因为略微低于空腔深度的湍流器由此也可以被压缩，以确保冷却流体、湍流器和物体之间的良好热传导。

15、在一个方面，至少一个物体包括接触面，该接触面被布置为连接到连接表面，并且其中，底部部分从接触面突出。

16、由此实现了本发明的有利实施例。

17、在一个方面，连接表面中的至少一部分朝向至少一个空腔向下倾斜，使得至少一个物体中的至少一部分弯曲成向下的弧形，借此当该至少一个物体连接到连接表面时，该至少一个物体使湍流器变形并迫使该湍流器进入空腔中。

18、围绕空腔形成连接表面中的至少一些，使得其朝向该空腔向下倾斜是有利的，因为这将导致物体跨空腔至少略微向下弯曲，借此当物体连接到连接表面时该物体使湍流器变形并压缩该湍流器。这是有利的，因为由此以简单的方式确保物体牢固地压靠在湍流器上，并且在于简单地通过对围绕空腔的边缘进行机加工，容易对现有的冷却系统进行这种修改。

19、在一个方面，至少一个物体通过至少一个连接装置连接到连接表面。

20、通过连接装置将物体连接到连接表面是有利的，因为该物体由此可以容易地连接和断开连接。

21、应当指出，在该上下文中，术语“连接装置”应理解为适用于将物体连接到连接表面的任何种类的连接器。也就是说，该术语包括任何种类的螺钉、螺栓、铆钉或其他连接器。

22、在一个方面，至少一个连接装置包括螺栓。

23、通过螺栓将物体连接到连接表面是有利的，因为螺栓非常适合生成压缩湍流器并在物体和连接表面之间形成紧密连接所需的向下力。

24、在一个方面，当至少一个物体连接到连接表面时，该至少一个物体完全覆盖至少一个空腔。

25、当物体连接到连接表面时、形成物体以使其完全覆盖空腔是有利的，因为不需要进一步的密封布置或其他布置。

26、在一个方面，至少一个物体包括发热功率电子器件。

27、功率电子器件生成大量的热量，并因此需要有效的冷却，并因此通过本发明冷却发热功率电子器件是特别有利的。此外，功率电子器件在尺寸上相对稳定，并因此适合通过根据本发明的方法进行冷却。

28、在一个方面，至少一个物体包括中间板。

29、使物体包括中间板是有利的，因为这使得例如精细的功率电子器件可以在一个过程中连接到中间板，并且可以在另一个单独的过程中执行连接到连接表面的中间板的更有力的连接。此外，即使例如连接到板的发热功率电子器件在设计上变化，中间板也使得能够实现物体在连接表面上的标准化连接。

30、在一个方面，该方法包括将中间板连接到连接表面并且随后将功率电子器件连接到中间板的步骤。

31、在单独的过程中将中间板连接到连接表面是有利的，因为这由此可以通过否则可能损坏功率电子器件的过程，例如，诸如钎焊或熔焊来完成。此外，这确保了可以在不暴露空腔的情况下更换功率电子器件，也就是说，不必排空和重新填充冷却流体。

32、在一个方面，该方法包括通过焊接将中间板连接到连接表面的步骤。

33、焊接确保牢固且紧密的连接，该连接同时确保良好的热传导。

34、在一个方面，至少一个物体使湍流器变形，使得该湍流器的高度减小0.1％和30％之间，优选地减小0.5％和20％之间，并且最优选地减小1％和10％之间。

35、如果湍流器被压缩过多，则其效率可能会受到影响，并且安装物体需要过大的力。然而，如果湍流器被压缩得太少，则热传导就会减小。因此，本高度减小范围在可用性和效率之间呈现出有利的关系。

36、此外，如果湍流器压缩过多，则湍流器可能会发生塑性变形，而不仅仅是弹性变形，如果重复使用，也就是说，如果拆卸和重新安装物体，则这可能会影响湍流器的功能。

37、本发明进一步涉及一种冷却设备，该冷却设备包括基板，该基板具有从该基板的连接表面延伸并延伸到该基板中的至少一个空腔，并且其中冷却流体通道将该至少一个空腔与该基板的冷却流体入口和冷却流体出口连接。冷却设备进一步包括布置在至少一个空腔中的湍流器，以及连接到连接表面的至少一个物体，使得该至少一个物体使该湍流器变形并迫使该湍流器进入空腔中。

38、将冷却设备和/或物体设计成使得该物体在空腔中压缩湍流器是有利的，因为由此确保了该物体和该湍流器之间的良好热传导，同时确保了该湍流器正确地定位在该空腔中，使得所有冷却流体都必须穿过该湍流器。

39、在一个方面，当至少一个物体连接到连接表面时，该至少一个物体使湍流器变形，使得该湍流器的高度减小0.1％和30％之间，优选地减小0.5％和20％之间，并且最优选地减小1％和10％之间。

40、如果湍流器被压缩过多，则其效率可能会受到影响，并且安装物体需要过大的力。然而，如果湍流器被压缩得太少，则热传导就会减小。因此，本高度减小范围在可用性和效率之间呈现出有利的关系。

41、在一个方面，当至少一个物体连接到连接表面时，湍流器的高度减小至少0.1毫米。

42、压缩湍流器，使得该湍流器的高度减小至少0.1毫米是有利的，因为这确保了湍流器牢固地压靠在物体上。

43、在一个方面，当至少一个物体连接到连接表面时，湍流器的高度减小0.1毫米和2毫米之间。

44、本高度减小范围确保了湍流器牢固地压靠在物体上，同时确保了该湍流器的效率受到影响或者安装该物体需要过大的力。

45、在一个方面，冷却设备进一步包括环绕至少一个空腔的垫圈。

46、在物体和基板之间围绕空腔布置垫圈是有利的，因为这降低了冷却流体在物体和基板之间泄漏出的风险。

47、在一个方面，垫圈布置在连接表面中的基板凹槽中或物体中的物体凹槽中。

48、将垫圈布置在连接表面或物体中的凹槽中是有利的，因为这确保了垫圈始终保持正确的位置，因此简化了安装和拆卸程序。

49、在一个方面，在至少一个物体连接到连接表面之前，湍流器的高度大于至少一个空腔的深度。

50、形成湍流器，使得在物体连接到连接表面之前该湍流器至少略高于空腔的深度是有利的，因为当具有平坦底侧的物体的底部部分紧密连接到该连接表面时，该湍流器由此从该空腔中伸出，该物体借此将容易压缩该湍流器，也就是说，这确保了该物体的简单设计。

51、在一个方面，连接表面中的至少一部分朝向至少一个空腔向下倾斜，使得该至少一个物体中的至少一部分弯曲成向下的弧形，借此当该至少一个物体连接到该连接表面时，该至少一个物体使湍流器变形并迫使该湍流器进入该至少一个空腔中。

52、围绕空腔形成连接表面中的至少一些，使得其朝向空腔向下倾斜是有利的，因为这将引起物体跨空腔至少略微向下弯曲，借此当该物体连接到该连接表面时该物体使湍流器变形并压缩该湍流器。这是有利的，因为由此以简单的方式确保物体牢固地压靠在湍流器上，并且在于简单地通过对围绕空腔的边缘进行机加工，容易对现有的冷却系统进行这种修改。

53、在一个方面，基板包括用于将物体连接到连接表面的连接装置。

54、通过连接装置将物体连接到连接表面是有利的，因为该物体由此可以容易地连接和断开连接。

55、在一个方面，连接装置包括螺纹孔。

56、使基板包括螺纹孔是有利的，因为由此可以以简单的方式在物体和基板之间形成紧密且有力的连接。

57、在一个方面，湍流器由金属制成。

58、由金属形成湍流器是有利的，因为金属是优良的热导体。

59、在一个方面，金属是铝。

60、由铝形成湍流器是有利的，因为铝价格低廉、易于机加工，并且它是优良的热导体。

61、在一个方面，湍流器由塑料制成。

62、由塑料形成湍流器是有利的，因为此种湍流器即使具有复杂的设计也易于制造并且价格非常低廉。

63、在一个方面，基板由金属制成。

64、由金属形成金属基板是有利的，因为金属是优良的热导体。

65、在一个方面，金属是铝。

66、由铝形成基板是有利的，因为铝价格低廉、易于机加工，并且它是优良的热导体。

67、在一个方面，至少一个物体通过至少一个连接装置连接到连接表面。

68、通过连接装置将物体连接到连接表面是有利的，因为该物体由此可以容易地连接和断开连接。

69、在一个方面，至少一个连接装置包括螺栓。

70、通过螺栓将物体连接到连接表面是有利的，因为螺栓非常适合生成压缩湍流器并在该物体和连接表面之间形成紧密连接所需的向下力。

71、在一个方面，至少一个物体包括发热功率电子器件。

72、功率电子器件生成大量的热量，并因此需要有效的冷却，并因此通过本发明冷却发热功率电子器件是特别有利的。此外，功率电子器件在尺寸上相对稳定，并因此适合通过根据本发明的方法进行冷却。

73、在一个方面，至少一个物体包括中间板。

74、使物体包括中间板是有利的，因为这使得例如精细的功率电子器件可以在一个过程中连接到中间板，并且可以在另一个单独的过程中执行连接到连接表面的中间板的更有力的连接。此外，即使例如连接到板的发热功率电子器件在设计上变化，中间板也使得能够实现物体在连接表面上的标准化连接。

75、在一个方面，中间板连接到连接表面，并且功率电子器件连接到该中间板。

76、在单独的过程中将中间板连接到连接表面是有利的，因为这由此可以通过否则可能损坏功率电子器件的过程，例如，诸如钎焊或熔焊来完成。此外，这确保了可以在不暴露空腔的情况下更换功率电子器件，也就是说，不必排空和重新填充冷却流体。

77、在一个方面，中间板通过焊接连接到连接表面。

78、焊接确保牢固且紧密的连接，该连接同时确保良好的热传导。

79、本发明还涉及根据前述冷却设备中任一个的冷却设备用于执行根据前述方法中任一个的方法的应用。

80、由此实现了本发明的有利实施例。