Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
HEAT SINK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/224777
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heat sink (1) for cooling an electronic component (303). The heat sink (1) has a cylindrical core (6), on which a plurality of radially extending cooling ribs (9) are arranged. The cooling ribs (9) have a recess (12) in the axial direction (3).

Inventors:
DÖRING DAVID (DE)
EBNER GÜNTER (DE)
GIERING GERALD FRANZ (DE)
WÜRFLINGER KLAUS (DE)
ZELLER MARCUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/061849
Publication Date:
November 12, 2020
Filing Date:
May 08, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01L23/367; H01L23/46; H01L23/373; H01L23/467; H01L23/473
Foreign References:
EP1081760A22001-03-07
EP1117284A22001-07-18
US20030048608A12003-03-13
US2413179A1946-12-24
EP3018709A12016-05-11
FR1570698A1969-06-13
FR1369122A1964-08-07
EP2017079863W2017-11-21
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Kühlkörper (1) zum Kühlen eines elektronischen Bauelements (303) mit einem zylindrischen Kern (6), an dem eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Kühlrippen (9) angeordnet sind, wobei die Kühlrippen (9) in axialer Richtung (3) eine

Ausnehmung (12) aufweisen.

2. Kühlkörper nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Ausnehmung (12) eine Durchgangsöffnung bildet,

insbesondere eine sich in axialer Richtung erstreckende

Durchgangsöffnung .

3. Kühlkörper nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kühlrippen (9) eine in axialer Richtung ebene

Oberfläche (221) aufweisen.

4. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kühlrippen (9) jeweils eine im Wesentlichen

quaderförmige Außenkontur aufweisen.

5. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kühlrippen (9) rahmenförmige Kühlrippen sind.

6. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kühlrippen (9) in radialer Richtung als

Querschnittsfläche zwei zueinander parallele Streifen

aufweisen, welche die Ausnehmung (12) begrenzen.

7. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Ausnehmung (12) in axialer Richtung eine rechteckige Querschnittsfläche aufweist und/oder die Ausnehmung (12) in radialer Richtung eine rechteckige Querschnittsfläche aufweist .

8. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kühlrippen (9) gleichmäßig um den Umfang (209) des Kerns (6) verteilt angeordnet sind.

9. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die radiale Erstreckung (212) der Kühlrippen (9) größer ist als die axiale Erstreckung (215) der Kühlrippen (9) .

10. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die axiale Erstreckung (215) der Kühlrippen (9) größer ist als die tangentiale Erstreckung (218) der Kühlrippen.

11. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die axiale Erstreckung (215) der Kühlrippen (9) im

Wesentlichen der axialen Erstreckung des Kerns (6)

entspricht .

12. Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- der Kern (6) eine ebene Grundfläche (203) und/oder eine ebene Deckfläche (206) aufweist, insbesondere eine ebene kreisförmige Grundfläche (203) und/oder eine ebene

kreisförmige Deckfläche (206).

13. Anordnung (400) mit mehreren Kühlkörpern (la, lb, lc, ... ln) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit mehreren elektronischen Bauelementen (303a, 303b, 303c, ... 303 (n-1)), bei der die Kühlkörper und die Bauelemente abwechselnd angeordnet sind.

14. Anordnung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Bauelemente (303a) jeweils zwischen den zylindrischen Kernen (6) zweier Kühlkörper (la, lb) angeordnet sind.

15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- die Kühlkörper (la, lb, lc, ... ln) und die Bauelemente

(303a, 303b, 303c, ... 303 (n-1)) gegeneinander verspannt sind.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- bei zwei aufeinanderfolgenden Kühlkörpern (la, lb) die Kühlrippen (9) der beiden Kühlkörper zueinander versetzt angeordnet sind.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- zwei aufeinanderfolgende Kühlkörper (la, lb) um einen

Drehwinkel gegeneinander verdreht angeordnet sind.

18. Verfahren zum Kühlen eines elektronischen Bauelements (303) mittels mindestens eines Kühlkörpers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

19. Verfahren nach Anspruch 18,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass

- mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Bauelemente (303a, 303b, 303c, ... 303 (n-1)) gekühlt werden, wobei jeweils eines der Bauelemente zwischen zweien der Kühlkörper (la, lb, lc, ... ln) angeordnet ist.

Description:
Beschreibung

Kühlkörper

Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper zum Kühlen eines elektronischen Bauelements. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung mit mehreren Kühlkörpern sowie ein Verfahren zum Kühlen eines elektronischen Bauelements.

Elektronische Bauelemente, insbesondere

leistungselektronische Bauelemente, können sich beim Betrieb erwärmen. Wenn die entstehende Wärme eine bestimmte

Wärmemenge überschreitet, dann muss die entstehende Wärme von den elektronischen Bauelementen abgeführt werden, damit diese nicht überhitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlkörper anzugeben, mit dem schnell und zuverlässig Wärme von einem elektronischen Bauelement abgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen

Kühlkörper nach dem unabhängigen Patentanspruch. Vorteilhafte Ausführungsformen des Kühlkörpers sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Offenbart wird ein Kühlkörper zum Kühlen eines elektronischen Bauelements mit einem zylindrischen Kern, an dem eine

Vielzahl von sich radial erstreckenden Kühlrippen angeordnet sind, wobei die Kühlrippen in axialer Richtung eine

Ausnehmung aufweisen.

Ein Kühlfluid kann sowohl die äußere Oberfläche der

Kühlrippen umströmen als auch durch die Ausnehmung der

Kühlrippen hindurchströmen. Dadurch wird die Oberfläche der Kühlrippen und damit die Oberfläche des Kühlkörpers

vergrößert. Dieser Kühlkörper ist insbesondere zum Kühlen eines im Wesentlichen kreiszylinderförmigen elektronischen Bauelements geeignet. Es handelt sich um einen

rotationssymmetrischen Kühlkörper. Die Ausnehmung ist insbesondere als ein Kanal oder als eine Durchgangsöffnung ausgestaltet. Die Ausnehmung erstreckt sich in axialer

Richtung. Die Ausnehmung ist senkrecht zur axialen Richtung allseitig von dem Material der Kühlrippen oder von dem

Material des Kerns begrenzt. Die Kühlrippen können auch als Kühlfinnen bezeichnet werden.

Der Kühlkörper kann so ausgestaltet sein, dass die Ausnehmung eine Durchgangsöffnung bildet, insbesondere eine sich in axialer Richtung erstreckende Durchgangsöffnung. Hierbei weisen die Kühlrippen vorteilhafterweise in axialer Richtung die Ausnehmung auf. Dadurch kann das Kühlfluid in axialer Richtung durch die Ausnehmung hindurchströmen.

Der Kühlkörper kann so ausgestaltet sein, dass die Kühlrippen eine in axialer Richtung ebene Oberfläche aufweisen. Die Kühlrippen sind also insbesondere in sich unverdreht. Dadurch entsteht für das Kühlfluid ein vergleichsweise geringer Strömungswiderstand, so dass das Kühlfluid gut an den

Kühlrippen entlangströmen und/oder durch die Kühlrippen hindurchströmen kann.

Der Kühlkörper kann so ausgestaltet sein, dass die Kühlrippen jeweils eine im Wesentlichen quaderförmige Außenkontur aufweisen. Derartige Kühlrippen weisen eine relativ große Oberfläche auf.

Der Kühlkörper kann so ausgestaltet sein, dass die Kühlrippen rahmenförmige Kühlrippen sind (welche die Ausnehmung

umrahmen) . Die Kühlrippen weisen also in axialer Richtung eine rahmenförmige Querschnittsfläche auf, welche die

Ausnehmung begrenzt.

Der Kühlkörper kann so ausgestaltet sein, dass die Kühlrippen in radialer Richtung als Querschnittsfläche zwei zueinander parallele Streifen aufweisen, welche die Ausnehmung

begrenzen . Der Kühlkörper kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Ausnehmung in axialer Richtung eine rechteckige

Querschnittsfläche aufweist und/oder die Ausnehmung in radialer Richtung eine rechteckige Querschnittsfläche

aufweist .

Die vorstehend beschriebenen Varianten des Kühlkörpers weisen eine einfache geometrische Gestalt auf, so dass sie von dem Kühlfluid gut durchströmt und umströmt werden können.

Der Kühlkörper kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Kühlrippen gleichmäßig um den Umfang des Kerns (herum) verteilt angeordnet sind.

Der Kühlkörper kann so ausgestaltet sein, dass die radiale Erstreckung der Kühlrippen größer ist als die axiale

Erstreckung der Kühlrippen. Dadurch haben die Kühlrippen eine vergleichsweise große Oberfläche und sind in der Lage, die entstehende Wärme schnell vom Kern des Kühlkörpers in

radialer Richtung abzuführen.

Der Kühlkörper kann so ausgestaltet sein, dass die axiale Erstreckung der Kühlrippen größer ist als die tangentiale Erstreckung der Kühlrippen.

Der Kühlkörper kann auch so ausgestaltet sein, dass die axiale Erstreckung der Kühlrippen (im Wesentlichen) der axialen Erstreckung des Kerns entspricht. Auch dadurch ergibt sich eine große Oberfläche der Kühlrippen.

Der äußere Durchmesser des Kühlkörpers kann in etwa

mindestens 3 Mal so groß sein wie der Durchmesser des Kerns, insbesondere zwischen 3 Mal und 5 Mal so groß wie der

Durchmesser des Kerns.

Der Kühlkörper kann auch so ausgestaltet sein, dass der Kern eine ebene Grundfläche und/oder eine ebene Deckfläche

aufweist, insbesondere eine ebene kreisförmige Grundfläche und/oder eine ebene kreisförmige Deckfläche. Dabei kann der Kern ein kreiszylinderförmiger Kern sein, dessen Grundfläche und Deckfläche parallel zueinander angeordnet sind. An der ebenen Grundfläche und/oder der ebenen Deckfläche kann vorteilhafterweise ein guter thermischer Kontakt zu dem zu kühlenden elektronischen Bauelement hergestellt werden.

Offenbart wird weiterhin eine Anordnung mit mehreren

Kühlkörpern nach einer der vorstehend beschriebenen Varianten und mit mehreren elektronischen Bauelementen, bei der die Kühlkörper und die Bauelemente abwechselnd angeordnet sind. Die Bauelemente und die Kühlkörper bilden eine elektrische Reihenschaltung. Eine derartige Anordnung wird auch als Stackaufbau oder als Stapelaufbau bezeichnet. Die Anordnung ist insbesondere bei hohen Spannungen vorteilhaft, weil durch die elektrische Reihenschaltung der Bauelemente eine hohe Spannungsfestigkeit realisiert werden kann.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Bauelemente jeweils zwischen den zylindrischen Kernen zweier Kühlkörper angeordnet sind. Die Bauelemente liegen dabei insbesondere an der Grundfläche oder der Deckfläche des jeweiligen Kerns an. Die Bauelemente können insbesondere kreiszylinderförmige Bauelemente sein, beispielsweise

sogenannte scheibenzellenförmige Bauelemente. Dann liegt die Grundfläche des Bauelements an der Deckfläche des Kerns des einen benachbarten Kühlkörpers an, und die Deckfläche des Bauelements liegt an der Grundfläche des Kerns des anderen benachbarten Kühlkörpers an. Die Bauelemente und die

Kühlkörper sind entlang einer gemeinsamen Rotationsachse angeordnet .

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass die

Kühlkörper und die Bauelemente gegeneinander verspannt sind. Die Kühlkörper und die Bauelemente bilden dann insbesondere einen Spannverband. Mittels der (massiven) Kerne der

jeweiligen Kühlkörper können große Spannkräfte auf die zwischen den Kernen jeweils angeordneten Bauelemente übertragen werden. Es können insbesondere die ohmschen

Übergangswiderstände zwischen den elektronischen Bauelementen und den jeweiligen Kernen der Kühlkörper gering gehalten werden. Außerdem kann durch entsprechend große Spannkräfte ein guter thermischer Übergang (Wärmeübergang) zwischen den elektronischen Bauelementen und den Kühlkörpern erreicht werden .

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass bei zwei (axial) aufeinanderfolgenden Kühlkörpern die Kühlrippen der beiden Kühlkörper zueinander versetzt angeordnet sind. Bei zwei aufeinanderfolgenden Kühlkörpern sind also die

Kühlrippen der beiden Kühlkörper axial nichtfluchtend

zueinander angeordnet. Es hat sich gezeigt, dass bei einer derartigen Anordnung der Kühlrippen vorteilhafterweise ein geringer Strömungswiderstand auftritt, insbesondere bei viskosen Kühlfluiden.

Die Anordnung kann auch so ausgestaltet sein, dass zwei aufeinanderfolgende Kühlkörper um einen Drehwinkel

gegeneinander verdreht angeordnet sind. Dabei können jeweils zwei aufeinanderfolgende Kühlkörper jeweils um denselben Drehwinkel gegeneinander verdreht angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung der Kühlrippen an der Anordnung. Der Drehwinkel stellt einen Umfangswinkel dar. Die zwei aufeinanderfolgenden Kühlkörper sind um den

Umfangswinkel gegeneinander verdreht angeordnet.

Offenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Kühlen eines elektronischen Bauelements mittels mindestens eines

Kühlkörpers nach einer der vorstehend beschriebenen

Varianten .

Dieses Verfahren kann so ablaufen, dass mehrere elektrisch in Reihe geschaltete Bauelemente gekühlt werden, wobei jeweils eines der Bauelemente zwischen zweien der Kühlkörper

angeordnet ist. Der Kühlkörper, die Anordnung und das Verfahren weisen gleiche beziehungsweise gleichartige

Vorteile auf.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwirkende

Elemente. Dazu ist in

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer

dreidimensionalen Darstellung eines

Kühlkörpers, in

Figur 2 ein Detail des beispielhaften Kühlkörpers, in

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des Kühlkörpers mit einem elektronischen Bauelement und in

Figur 4 eine Anordnung mit mehreren Kühlkörpern und mehreren elektronischen Bauelementen dargestellt .

In Figur 1 ist beispielhaft ein Kühlkörper 1 dargestellt. Dabei handelt es sich um einen rotationssymmetrischen

Kühlkörper; die Rotationsachse 3 verläuft zentral durch einen Kern 6 des Kühlkörpers 1. Am Umfang des zylindrischen Kerns 6 ist eine Vielzahl von Kühlrippen 9 angeordnet. Diese

Kühlrippen 9 erstrecken sich radial vom Kern 6 weg. In axialer Richtung (also in Richtung der Rotationsachse 3) weisen die Kühlrippen jeweils eine Ausnehmung 12 auf. Diese Ausnehmung 12 ist am besten bei der direkt auf den Betrachter zuweisenden Kühlrippe zu erkennen. Die Ausnehmung bildet im Ausführungsbeispiel eine Durchgangsöffnung 12 in der

Kühlrippe 9. Diese Durchgangsöffnung 12 erstreckt sich in axialer Richtung durch die Kühlrippe 9 hindurch. Durch die Ausnehmung 12 wird die Oberfläche der Kühlrippe 9, und damit die Oberfläche des Kühlkörpers 1, vergrößert. Ein Kühlfluid kann insbesondere nicht nur an der Außenkontur/Außenfläche der Kühlrippe vorbeiströmen, sondern auch durch die

Ausnehmung der Kühlrippe hindurchströmen. Der Kühlkörper ist insbesondere für ein flüssiges Kühlfluid geeignet

(beispielsweise für ein flüssiges synthetisches Esther) ; der Kühlkörper kann aber grundsätzlich auch mit einem gasförmigen Kühlfluid (beispielsweise mit Luft) genutzt werden.

Vorzugsweise strömt das Kühlfluid in Richtung der

Rotationsachse 3 (axial) an dem Kühlkörper vorbei und durch diesen hindurch und nimmt so die Wärme von dem Kühlkörper auf .

Die Kühlrippen 9 weisen jeweils eine im Wesentlichen

quaderförmige Außenkontur auf. Im Ausführungsbeispiel sind die Kühlrippen als rahmenförmige Kühlrippen ausgestaltet, die Kühlrippen 9 umrahmen also jeweils die Ausnehmung 12. In axialer Richtung weisen die Kühlrippen also eine

rahmenförmige Querschnittsfläche auf; diese rahmenförmige Querschnittsfläche begrenzt die Ausnehmung 12. In radialer Richtung weisen die Kühlrippen als Querschnittsfläche zwei zueinander parallele Streifen auf; diese Streifen begrenzen die Ausnehmung 12. Die Ausnehmung 12 weist im

Ausführungsbeispiel in axialer Richtung eine rechteckige Querschnittsfläche und in radialer Richtung eine rechteckige Querschnittsfläche auf.

Die Kühlrippen 9 sind gleichmäßig um den Umfang des Kerns 6 herum angeordnet. Dabei ist die radiale Erstreckung der Kühlrippen größer als die axiale Erstreckung der Kühlrippen (im Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Kühlrippen axial in vertikaler Richtung) . Dadurch ist es möglich, Wärme schnell vom Kern des Kühlkörpers in radialer Richtung

abzuführen. Die axiale Erstreckung der Kühlrippen entspricht im Ausführungsbeispiel der axialen Erstreckung des Kerns. Mit anderen Worten weisen die Kühlrippen und der Kern die gleiche Höhe auf. Im Ausführungsbeispiel ist der äußere Durchmesser des Kühlkörpers 1 in etwa mindestens dreimal so groß wie der Durchmesser des Kerns 6. Insbesondere kann der äußere Durchmesser des Kühlkörpers 1 zwischen dreimal und fünfmal so groß sein wie der Durchmesser des Kerns 6.

Der Kern 6 weist eine ebene Grundfläche und eine ebene

Deckfläche auf (im Ausführungsbeispiel ist nur die ebene Deckfläche des Kerns 6 zu sehen) . Dabei handelt es sich um eine ebene kreisförmige Grundfläche und eine ebene

kreisförmige Deckfläche. Der Kern ist im Beispiel ein

kreiszylinderförmiger Kern, dessen Grundfläche und Deckfläche zueinander parallel angeordnet sind.

In Figur 2 ist in einer halbtransparenten Darstellung ein Ausschnitt des Kühlkörpers 1 dargestellt. Figur 2 zeigt von dem Kühlkörper 1 lediglich den zylindrischen Kern 6 sowie eine einzelne Kühlrippe 9.

Gut zu erkennen ist die Grundfläche 203, die Deckfläche 206 sowie die Mantelfläche 209 des zylindrischen Kerns 6. Die Mantelfläche 209 beschreibt den Umfang des zylindrischen Kerns 6. An der Mantelfläche 209 sind die einzelnen

Kühlrippen 9 angeordnet. Die Grundfläche 203 und die

Deckfläche 206 sind jeweils als eine ebene Grundfläche und eine ebene Deckfläche ausgestaltet. Die kreisförmige

Grundfläche 203 und die kreisförmige Deckfläche 206 sind parallel zueinander angeordnet. Die Grundfläche 203 und die Deckfläche 206 stellen jeweils eine Kontaktfläche für eines der elektronischen Bauelemente dar, die mittels des

Kühlkörpers gekühlt werden. Die radiale Erstreckung 212 der einzelnen Kühlrippen 9 ist größer als die axiale Erstreckung 215 der Kühlrippen. Mit anderen Worten ist die maximale radiale Ausdehnung 212 der Kühlrippen 9 größer als die maximale axiale Ausdehnung 215 der Kühlrippen 9. Weiterhin entspricht die axiale Erstreckung 215 der Kühlrippen 9 der axialen Erstreckung des Kerns 6. Mit anderen Worten sind also die einzelnen Kühlrippen so hoch wie der Kern 6. Die axiale Erstreckung 215 der Kühlrippen 9 ist größer als die

tangentiale Erstreckung 218 der Kühlrippen 9. Durch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltung weisen die Kühlrippen eine große Oberfläche auf, so dass mittels der Kühlrippen eine große Wärmemenge von dem Kern 6 (und damit von dem thermisch an den Kern 6 angekoppelten elektronischen

Bauelement) abgeführt werden kann.

Der Kühlkörper 1 ist elektrisch leitfähig. Er besteht aus einem Metall, beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium. Damit weist der Kühlkörper sowohl eine gute elektrische

Leitfähigkeit auf als auch eine gute Wärmeleitfähigkeit.

In Figur 2 ist gut zu erkennen, dass die Kühlrippen 9 eine in axialer Richtung ebene Oberfläche 221 aufweisen. Auch die (innere) Oberfläche der Ausnehmung 12 ist in axialer Richtung eben. Die genannten Oberflächen sind auch in radialer

Richtung eben. Dies korrespondiert mit der im Wesentlichen quaderförmigen bzw. hohlquaderförmigen Ausgestaltung der Kühlrippen 9.

In Figur 3 ist der Kühlkörper 1 mit einem an dem Kühlkörper angeordneten elektronischen Bauelement 303 dargestellt. Das elektronische Bauelement 303 ist ein kreiszylinderförmiges Bauelement 303, diese Bauform wird auch als Scheibenzelle bezeichnet. Das Bauelement 303 liegt an dem Kern 6 des

Kühlkörpers an, dabei steht die ebene kreisförmige

Grundfläche des elektrischen Bauelements 303 in einem

elektrischen und thermischen Kontakt mit der ebenen

kreisförmigen Deckfläche des Kerns 6 des Kühlkörpers. Dadurch wird sowohl ein guter thermischer Übergang (Wärmeübergang) zwischen dem elektrischen Bauelement 303 und dem Kühlkörper 1 erreicht als auch eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Bauelement 303 und dem Kühlkörper 1. Die Grundfläche des Bauelements 303 stellt einen elektrischen Anschluss des

Bauelements dar; die Deckfläche des Bauelements 303 stellt einen zweiten elektrischen Anschluss des Bauelements 303 dar. Bei dem elektronischen Bauelement 303 kann es sich um ein leistungselektronisches Halbleiterbauelement handeln, wie beispielsweise eine Diode, einen Thyristor oder einen IGBT ( insulated-gate bipolar transistor) . In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung 400 mit mehreren Kühlkörpern la, lb, lc, ... ln und mehreren elektronischen Bauelementen 303a, 303b, 303c, ... 303 (n-1) dargestellt. Dabei sind die elektrischen Bauelemente 303a, 303b, ... 303 (n-1) jeweils zwischen den einzelnen Kühlkörpern la, lb, ... ln angeordnet und werden in der Darstellung der Figur 4 von den Kühlrippen der Kühlkörper 1 größtenteils verdeckt. Dadurch sind die Bauelemente 303 in der Figur 4 nicht oder kaum sichtbar.

Zwischen jeweils zwei Kühlkörpern ist ein elektronisches Bauelement angeordnet. Die Kühlkörper und die elektronischen Bauelemente sind also abwechselnd angeordnet. Beispielsweise ist zwischen dem ersten Kühlkörper la und dem zweiten

Kühlkörper lb das erste elektronische Bauelement 303a

angeordnet. Zwischen dem zweiten Kühlkörper lb und dem dritten Kühlkörper lc ist das zweite elektronische Bauelement 303b angeordnet, usw.

Die Kühlkörper la, lb, lc, ... ln und die elektronischen

Bauelementen 303a, 303b, 303c, ... 303 (n-1) bilden eine

elektrische Reihenschaltung. Dabei sind die Bauelemente 303 jeweils zwischen den zylindrischen Kernen 6 zweier

benachbarter Kühlkörper 1 angeordnet. Die Kühlkörper 1 und die Bauelemente 303 sind mechanisch gegeneinander verspannt. Die Kühlkörper 1 und die Bauelemente 303 bilden insbesondere einen Spannverband. Die Spanneinrichtung selbst ist in der Figur 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Bei zwei aufeinanderfolgenden Kühlkörpern sind die Kühlrippen 9 zueinander versetzt angeordnet. Beispielsweise sind die Kühlrippen des Kühlkörpers la versetzt angeordnet zu den Kühlrippen des Kühlkörpers lb. Die Kühlrippen der Kühlkörper la und lb sind also in axialer Richtung nichtfluchtend zueinander angeordnet. Je zwei aufeinanderfolgende Kühlkörper sind im Ausführungsbeispiel um einen Drehwinkel/Umfangswinkel gegeneinander verdreht angeordnet, insbesondere sind jeweils zwei aufeinanderfolgende Kühlkörper um denselben Drehwinkel/Umfangswinkel gegeneinander verdreht angeordnet.

Im Ausführungsbeispiel beträgt dieser

Drehwinkel/Umfangswinkel 5,625°. Dieser Winkel entspricht im Beispiel dem halben Winkel zwischen zwei benachbarten

Kühlrippen eines Kühlkörpers. Daraus folgt, dass der dritte Kühlkörper lc wieder identisch ausgerichtet ist wie der erste Kühlkörper la. Mit anderen Worten sind die Kühlrippen des dritten Kühlkörpers lc identisch ausgerichtet zu den

Kühlrippen des ersten Kühlkörpers la. Bei einer versetzten Anordnung der Kühlrippen tritt vorteilhafterweise nur ein geringer Strömungswiderstand auf, insbesondere bei viskosen Kühlfluiden .

Mittels senkrechter, von unten nach oben weisender Pfeile ist schematisch das die Anordnung durchströmende Kühlfluid dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass das Kühlfluid sowohl geradlinig durch die Ausnehmungen 12 der Kühlrippen 9 hindurchströmen kann, dies ist durch geradlinige Pfeile symbolisiert. Zusätzlich kann das Kühlmittel auch um die einzelnen Kühlrippen 9 herum strömen, was durch die

verschwenkten Pfeile symbolisiert ist. Das Kühlfluid strömt im Ausführungsbeispiel in axialer Richtung (die in der

Darstellung der Figur 4 der vertikalen Richtung entspricht) durch die Anordnung 400 hindurch und an der Anordnung 400 vorbei .

Es wurde ein Kühlkörper, eine Anordnung und ein Verfahren beschrieben, mit denen große Wärmemengen von einem

elektronischen Bauelement (insbesondere einem

leistungselektronischen Bauelement) abgeführt werden können. Der Kühlkörper, die Anordnung und das Verfahren sind

insbesondere vorteilhaft anwendbar bei Hochspannungsanlagen wie beispielsweise Hochspannungsstromrichtern. Bei solchen Stromrichtern können insbesondere die elektronischen

Bauelemente in Reihe geschaltet sein (Stackaufbau) und mittels eines flüssigen Isoliermediums (beispielsweise eines synthetischen Esthers) elektrisch isoliert sein. Dieses flüssige Isoliermedium kann vorteilhafterweise gleichzeitig als ein flüssiges Kühlfluid eingesetzt sein, da solche flüssige Isoliermedien häufig auch eine hohe spezifische Wärmekapazität aufweisen und sich daher gleichzeitig als Kühlfluid eignen. Dieses Kühlfluid strömt an den in Reihe geschalteten elektronischen Bauelementen („Stack") vorbei und kühlt die Bauelemente. Mittels des beschriebenen Kühlkörpers und der beschriebenen Anordnung kann diese Kühlung besonders effektiv erfolgen.

Eine hohe Kühlwirkung wird erreicht durch in axialer Richtung ebene/flache Kühlrippen mit einer vergleichsweise großen Oberfläche. Diese Kühlrippen sind an dem zylindrischen Kern 6 befestigt. Der Kern 6 ermöglicht eine ausreichende

Stromtragfähigkeit des Kühlkörpers. Die Kühlrippen sind umlaufend an dem gesamten (kreisförmigen) Umfang der

Mantelfläche des Zylinderkerns 6 angeordnet, so dass die Mantelfläche gleichmäßig mit Kühlrippen versehen ist.

Beispielsweise können an der Mantelfläche des Kerns 32

Kühlrippen im Abstand von jeweils 11,25° angeordnet sein. Die Kühlrippen sind in axialer Richtung ausgehöhlt, dadurch wird die effektive Oberfläche der einzelnen Kühlrippen vergrößert und es wird eine innere Durchströmung der Kühlrippen mit dem Kühlfluid (das insbesondere gleichzeitig das flüssige

Isoliermedium ist) ermöglicht. Eine leichte Rotation der aufeinanderfolgenden Kühlkörper der Anordnung gegeneinander weist den Vorteil auf, dass die Durchströmung der Anordnung mit dem Kühlfluid verbessert wird.

Die beschriebene Lösung ermöglicht es, die elektronischen Bauelemente einfach und kostengünstig zu kühlen (robuste Lösung) . Auf weiterführende Maßnahmen wie beispielsweise eine gezielte Kühlung einzelner elektronischer Bauelemente (zum Beispiel mit in den Bauelementen angeordneten Kühlkanälen) kann vorteilhafterweise verzichtet werden. Der Kühlkörper, die Anordnung und das Verfahren lassen sich

vorteilhafterweise in Anlagen einsetzen, bei denen die elektrischen Bauelemente in geschlossenen/gekapselten Anlageteilen (zum Beispiel in Tanks) angeordnet sind. Ein Beispiel für eine derartige Anlage ist in der Patentanmeldung mit dem amtlichen Anmeldeaktenzeichen PCT/EP2017 / 079863 offenbart .