專利名稱：具有疊片組的熱交換設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換設(shè)備及設(shè)備的一種制造方法。設(shè)備具有疊片組，所述疊片組包括至少一個第一、一個第二和一個第三板片。所述至少三個板片上下堆疊以及有一些空缺，這些空缺設(shè)計為貫穿各自板片的整個厚度。這些空缺按規(guī)則圖案的形式布置在各自板片的平面內(nèi)。
背景技術(shù)：
在許多例如機電裝置的應(yīng)用中，在輸送和轉(zhuǎn)換電流的同時發(fā)熱。這種熱量會對電氣裝置的工作造成負面影響，有時可能導(dǎo)致裝置損壞。為防止出現(xiàn)這種情況，在裝置中設(shè)散熱設(shè)備。一種可能的設(shè)備例如由DE102006036833A1已知的冷卻板組成。所述冷卻板由一疊板組成，疊板由至少兩個帶有一些空缺的板片構(gòu)成。板片布置為使這些空缺局部搭接并構(gòu)成冷卻通道。一種流體，例如水，流過冷卻通道，使板冷卻和從裝置帶走多余的熱量。所述設(shè)備存在的問題是冷卻板內(nèi)部的溫度分布。例如在冷卻流體進入和離開冷卻板的進口與出口之間存在巨大的溫差。在對溫度敏感的裝置中，這會對正常有序地工作帶來負面影響。

發(fā)明內(nèi)容
按本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種至少緩解上述問題的冷卻設(shè)備。本發(fā)明的目的尤其是，提供一種熱交換設(shè)備，它能使裝置內(nèi)的溫度均勻化。此外，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種所述設(shè)備的制造方法。提出的涉及熱交換設(shè)備的目的通過權(quán)利要求1的特征達到，以及涉及設(shè)備制造方法的目的通過權(quán)利要求11的特征達到。由各自相關(guān)的從屬權(quán)利要求可知按本發(fā)明的設(shè)備和設(shè)備制造方法有利的擴展設(shè)計。在這里，并列的獨立權(quán)利要求的特征可以分別與一項相關(guān)的從屬權(quán)利要求的特征組合， 或優(yōu)選地也可以與多項相關(guān)的從屬權(quán)利要求的特征組合。按照本發(fā)明的熱交換設(shè)備具有疊片組，疊片組包括至少一個第一、一個第二和一個第三板片。所述至少三個板片上下堆疊以及有一些空缺，所述空缺設(shè)計為貫穿各自板片的整個厚度。所述空缺按規(guī)則圖案的形式布置在各自板片的平面內(nèi)。第一與第二板片以及第二與第三板片分別相鄰地上下堆疊為，使相鄰板片分別構(gòu)成至少一個公共的可沿一個在板平面內(nèi)的方向供流體進入的冷卻通道。所述至少兩個冷卻通道借助相鄰板片內(nèi)局部、但未完全搭接排列的空缺構(gòu)成。第一和第二板片的所述至少一個冷卻通道，與第二和第三板片的所述至少一個冷卻通道在空間上完全隔離。通過設(shè)計隔離的冷卻通道，流體可以從設(shè)備不同側(cè)進入，并例如按逆流原理吸收設(shè)備的熱量。通過從不同側(cè)流入冷卻流體，達到冷卻效果的均勻化。減小了在設(shè)備內(nèi)流體進口與出口之間的溫度梯度。設(shè)備被沿其空間尺寸均勻冷卻。與之不同，在采用逆流原理時，設(shè)備也可以用來作為兩種溫度不同的流體之間的熱交換器。
優(yōu)選地，板片的空缺可以有相同的形狀，尤其Y形。在這種情況下Y形可以由各旋轉(zhuǎn)120度的相同部分組成。在相鄰的板片內(nèi)空缺可以布置為，使它們只在Y形的端部區(qū)搭接。在空缺具有這種形狀時，設(shè)備能特別方便地制造，以及空缺可以簡單地搭接。板片的Y形空缺的每一端可以分別與相鄰板片Y形空缺的一個端部搭接布設(shè)，尤其總是正好與相鄰板片Y形空缺的一個端部搭接地布設(shè)。如此構(gòu)成的冷卻通道具有有利的流動特性。一個板片可以由多個形狀一致上下重合堆疊的分板片構(gòu)成。涉及邊長在若干厘米至約1米范圍內(nèi)的冷卻面，板片的厚度可以在0. 5mm至20mm范圍內(nèi)，以及通道可以具有的厚度在0. 5mm至20mm范圍內(nèi)。最小的冷卻器或很大的冷卻板可以有相應(yīng)地不同的通道尺寸。板片可以用金屬，尤其可磁化的鐵制成。此外，板片可以用局部或全部涂覆電絕緣漆絕緣，和/或彼此電絕緣。疊片組可以是發(fā)電機或電動機的組成部分，和/或可以是轉(zhuǎn)子或定子的組成部分。板片可以用金屬，尤其鋁或銅制成。疊片組可使用于冷卻電功率部件，例如用于冷卻電子功率設(shè)備的蓄電器或部件。提供一種按本發(fā)明制造上述設(shè)備的方法，為此至少三個板片上下堆疊成一個疊片組，使得形成至少一個貫穿疊片組第一和第二板片的第一冷卻通道。形成至少一個與所述第一冷卻通道在空間上完全隔離、貫穿疊片組第二和第三板片的第二冷卻通道。冷卻通道沿至少一個在板平面內(nèi)的方向通過所述至少三個板片內(nèi)的空缺構(gòu)成。相鄰板片的空缺局部、但未完全搭接地排列?？杖笨梢詮陌迤ㄟ^沖壓和/或鉆孔和/或銑削和/或腐蝕和/或借助激光制成。在每個板片內(nèi)的空缺可以按規(guī)則圖案的形式布置在各自板片的平面內(nèi)。第一和第三板片設(shè)計有相同的彼此旋轉(zhuǎn)90度的圖案。設(shè)置在第一與第三板片之間的第二板片設(shè)計有一種圖案，這種圖案通過第一板片的圖案與第一板片的圖案疊加得出，尤其是通過這兩者圖案彼此相對移動一個板片空缺的一半距離得出。疊片組的所有板片可以布設(shè)為，使相鄰板片的空缺互相搭接而不重合。板片可以通過粘結(jié)和/或卡扣連接和/或通過釬焊和/或借助螺釘連接。由空缺構(gòu)成的冷卻通道可以流過流體，尤其空氣、水或油、防凍劑和防腐蝕劑。所述至少兩個冷卻通道也可以分別流過流體，其中，所述至少兩個流體流溫度不同，以及借助板片進行彼此隔離的流體之間的熱交換。對于按本發(fā)明的制造方法同樣可以得出上面已提及的與按本發(fā)明的設(shè)備相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點。


下面借助附圖詳細說明本發(fā)明優(yōu)選的實施形式，包括有利的按從屬權(quán)利要求特征的擴展設(shè)計，但也并不局限于此。沒有詳細說明的部分是那些由DE102006036833A1已知的相應(yīng)的部分。其中
圖1表示按現(xiàn)有技術(shù)有一個冷卻通道的疊片組斜視圖；圖2表示按如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)有兩個板片的疊片組俯視圖；圖3表示按本發(fā)明有三個板片的疊片組俯視圖，其中構(gòu)成兩個在空間彼此隔離的冷卻通道；圖4表示如圖3所示疊片組的第一板片；圖5表示如圖3所示疊片組的第二板片；圖6表示如圖3所示疊片組的第三板片；圖7表示一個沒有空缺圖案的板片，它作為面板放在疊片組上面或下面；以及圖8表示包括一個在疊片組上面和一個在疊片組下面的面板和用于向冷卻通道引入和從冷卻通道排出流體的接頭的疊片組俯視圖。
具體實施例方式圖1表示按現(xiàn)有技術(shù)具有空缺7的疊片組1的斜視圖，它有一個相關(guān)的冷卻通道8 或用于一種流體的通道。疊片組1由兩個上下堆疊的板片4和5構(gòu)成，以及被一個在疊片組1上面的上部面板2及一個在疊片組1下面的下部面板3夾層式封閉。疊片組1的兩個板片4和5分別有Y形空缺7，這些空缺按彼此規(guī)則的間距排布，互不接觸。這些空缺7分別在板片4和5中造成一種規(guī)則的圖案。相鄰的板片4和5將它們的空缺7布置為，使空缺7只在其邊緣區(qū)內(nèi)搭接。板片4或5的一個Y形空缺7的每個端部與相鄰板片5或4的一個Y形空缺7的一個端部，尤其與正好一個端部搭接。通過相鄰板片4和5這種搭接的空缺7，構(gòu)成一個完全沿板平面貫穿板片4和5的冷卻通道。如此形成的冷卻通道8可以流過流體，此時流體可以吸收并帶走板片2和3的廢熱。經(jīng)常使用于冷卻的流體是水。冷卻水平行于板2至5的平面流入通道8。相鄰板片4 和5搭接的空缺7構(gòu)成一種圖案，它在板片4和5與流體之間造成一個大的共同的表面。因此，在結(jié)構(gòu)緊湊而簡單的同時，可以實現(xiàn)有效的冷卻。通過由相鄰板片4和5內(nèi)搭接的空缺 7構(gòu)成冷卻通道8，可以在板片2至5上下堆疊時方便地建成通道8。圖2表示如圖1所示疊片組的俯視圖。畫有陰影線的空缺7a設(shè)計在板疊第一個上部板片4中第一平面內(nèi)，以及用點表示的空缺7b設(shè)計在板疊第二個下部板片5中第二平面內(nèi)。第一和第二板片4和5的空缺7a和7b全部、但只分別在邊緣區(qū)搭接，亦即在其Y形的端部搭接。通過在第一板片4內(nèi)空缺7a的圖案和在第二板片5內(nèi)空缺7b相同的相對于其移動后的圖案，得到一個沿板平面貫通的冷卻通道8，該冷卻通道有一種網(wǎng)絡(luò)的形狀。圖3表示按本發(fā)明包括三個板片4、5和6的疊片組俯視圖。這三個板片4至6上下堆疊以及分別有空缺7的圖案。這些空缺7在板片4至6中布置為，構(gòu)成兩個在空間彼此隔離、部分疊置的冷卻通道8a和Sb。圖4單獨表示第一板片4，它有一種空缺7a的圖案。在圖紙平面的右側(cè)和左側(cè)，分別表示流入通道9和流出通道10。流入通道9用于將流體加入第一通道8a中。流出通道 10用于使流體能離開或泄出第一通道8a。圓形線分別表示在流入通道9上和在流出通道 10上的接頭11。圖5表示第二板片5空缺7b的圖案。第二板片5空缺7b的圖案，當(dāng)與第一板片 4(見圖4)空缺7a的圖案重疊時，將相同的圖案旋轉(zhuǎn)180度和彼此移動空缺7a的一半距離。在圖紙平面的右側(cè)和左側(cè)表示的虛線，分別是設(shè)在第二板片5下面的第三板片6 (見圖 6)的流入通道9和流出通道10。圓形線是加工在第二板片5中的孔，以便經(jīng)接頭11流過第一和第二板片4和5的流體，可以加入到第三板片6的流入通道9內(nèi)和從其流出通道10 排出(見虛線和圖6)。圖6單獨表示有空缺7c圖案的第三板片6。在圖紙平面的右側(cè)和左側(cè)，分別表示流入通道9和流出通道10。流入通道9將用于流體加入第二通道8b中。流出通道10用于使流體能離開或泄出第二通道8b。圖6中的圓形線分別表示在流入通道9上和在流出通道 10上的接頭11。圖7表示面板2 (類似于面板3)，它沒有空缺7的圖案。通道8借助面板2和3向上方和對下方密封。面板2安放在疊片組1上面以及面板3安放在疊片組1下面。帶空缺的板片4至6夾層式地處于面板2和3之間。圖8表示疊片組1側(cè)視圖。圖7中用圓形線表示的接頭，在圖8中表示為與進口管和出口管12連接。對于兩個通道8a和8b的每一個(圖8為了簡化未詳細表示)，分別設(shè)一個進口和一個出口 12，它們配置在疊片組的相對置的角部。因此兩個流體循環(huán)可以彼此獨立地借助第一和第二通道8a和8b工作。這兩個循環(huán)可使用于均勻地冷卻疊片組1，因為冷卻流體可以從兩個不同側(cè)流入疊片組1。與之不同，疊片組1也可以用作在具有溫度 Tl的流體與具有較高溫度T2的流體之間的熱交換器。圖中表示的板片2至6通常的厚度在Imm的范圍內(nèi)。因此通道8a和8b沿垂直于板平面方向典型地同樣具有的厚度為lmm(在空缺7搭接處為2mm)。通過堆疊一致的板片， 也可以實現(xiàn)冷卻通道沿垂直于板平面方向的厚度為3至30_，或更厚。但板片2至6和冷卻通道8a和8b也可以有不同的尺寸，例如有在若干厘米范圍內(nèi)的厚度?？杖?的寬度，并因而通道8a和8b的寬度，優(yōu)選地處于5至30mm的范圍內(nèi)。但通道寬度也可以在幾厘米的范圍內(nèi)。涉及邊長在若干厘米至約1米范圍內(nèi)的冷卻面，板片的厚度可以在0.5mm至20mm 范圍內(nèi)，以及通道可以具有的厚度在0. 5mm至20mm范圍內(nèi)。最小的冷卻器或很大的冷卻板可以有相應(yīng)地不同的通道尺寸。板片2至6優(yōu)選地用金屬制成，尤其鋁或銅。但其他純金屬或金屬合金也是適用的。在電機例如電動機或發(fā)電機的定子內(nèi)，疊片組1可以用作熱交換器或用作定子疊片組。
權(quán)利要求
1.一種具有疊片組(1)的熱交換設(shè)備，所述疊片組(1)包括至少一個第一、一個第二和一個第三板片0、5、6)，其中，所述至少三個板片(4、5、6)上下堆疊以及有一些空缺(7)，所述空缺設(shè)計為貫穿各自板片G、5、6)的整個厚度，以及按規(guī)則圖案的形式布置在各自板片 (4,5,6)的平面內(nèi)，其特征為第一與第二板片G、5)以及第二與第三板片(5、6)分別相鄰地上下堆疊為，借助相鄰板片內(nèi)局部、但未完全搭接布設(shè)的空缺(7)，使相鄰板片分別構(gòu)成至少一個公共的可沿一個在板平面內(nèi)的方向供流體進入的冷卻通道(8a、8b)；以及，第一和第二板片G、5)的所述至少一個冷卻通道(8a)，與第二和第三板片(5、6)的所述至少一個冷卻通道(8b)在空間上完全隔離。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征為，所述空缺(7)具有相同的形狀，尤其是Y形。
3.按照權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征為，在空缺(7)為Y形的情況下，Y形由各旋轉(zhuǎn) 120度的相同部分組成。
4.按照權(quán)利要求2至3之一所述的設(shè)備，其特征為，具有Y形形狀且設(shè)在相鄰板片內(nèi)的空缺(7)只在Y形的端部區(qū)內(nèi)搭接。
5.按照權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征為，一個板片0、5、6)的Y形空缺(7)的每一端，分別與相鄰板片Y形空缺(7)的一個端部，尤其總是正好與相鄰板片Y形空缺(7)的一個端部搭接地布設(shè)。
6.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征為，一個板片0至6)由多個形狀一致上下重合堆疊的分板片構(gòu)成。
7.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征為，所述板片0至6)具有的厚度在 0. 5至20毫米范圍內(nèi)，以及所述通道(8a、8b)具有的厚度在1至30毫米范圍內(nèi)，或所述板片0至6)具有的厚度在50微米至1毫米范圍內(nèi)，以及所述通道(8a、8b)具有的厚度在 0. 1至5毫米范圍內(nèi)。
8.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征為，所述板片0至6)用金屬，尤其可磁化的鐵、鋁或銅制成，或含有金屬。
9.按照權(quán)利要求1至7之一所述的設(shè)備，其特征為，面板(2、6)用金屬，尤其鋁或銅制成，或含有金屬，而其他板片(3至幻用塑料制成或含有塑料。
10.一種制造按照前列諸權(quán)利要求之一所述設(shè)備的方法，其特征為至少三個板片(4、 5、6)上下堆疊成一個疊片組，使得形成至少一個貫穿疊片組的第一和第二板片G、5)的第一冷卻通道(8a)，以及形成至少一個與所述第一冷卻通道(8a)在空間上完全隔離的貫穿疊片組的第二和第三板片(5、6)的第二冷卻通道(8b)，其中，所述冷卻通道(8a、8b)沿至少一個在板平面內(nèi)的方向通過所述至少三個板片G、5、6)內(nèi)的空缺(7)構(gòu)成，以及，相鄰板片的空缺(7)局部、但未完全搭接地布設(shè)。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征為，所述空缺(7)從板片(4、5、6)通過沖壓和 /或鉆孔和/或銑削和/或腐蝕和/或借助激光制成。
12.按照權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征為，在每個板片0、5、6)內(nèi)的空缺(7) 按規(guī)則圖案的形式布置在各自板片(4、5、6)的平面內(nèi)；以及，第一和第三板片(4、6)設(shè)計有相同的彼此旋轉(zhuǎn)90度的圖案；以及，設(shè)置在第一與第三板片(4、6)之間的第二板片(5)設(shè)計有一種圖案，這種圖案通過第一板片(4)的圖案與第三板片(6)的圖案疊加得出，優(yōu)選地通過這兩者圖案的相對移動得出。
13.按照權(quán)利要求10至12之一所述的方法，其特征為，疊片組的所有板片O至6)布設(shè)為，使相鄰板片的空缺(7)互相搭接而不重合。
14.按照權(quán)利要求10至13之一所述的方法，其特征為，板片O至6)通過粘結(jié)和/或卡扣連接和/或通過釬焊和/或借助螺釘連接。
15.按照權(quán)利要求10至14之一所述的方法，其特征為，由空缺(7)構(gòu)成的冷卻通道 (8a、8b)被流體流過，尤其水或空氣。
16.按照權(quán)利要求15所述的方法，其特征為，所述至少兩個冷卻通道(8a、8b)分別流過流體，其中，所述至少兩個流體流的溫度不同，以及借助板片0至6)進行彼此隔離的流體之間的熱交換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括具有至少一個第一、一個第二和一個第三板片4、5、6的疊片組1的熱交換設(shè)備。所述至少三個板片上下堆疊以及具有一些空缺7，所述空缺按規(guī)則圖案的形式布置在各自板片4至6的平面內(nèi)。第一與第二板片4和5以及第二與第三板片5和6分別上下堆疊為，使相鄰板片分別構(gòu)成至少一個公共的可沿一個在板平面內(nèi)的方向供流體進入的冷卻通道8。所述冷卻通道借助相鄰板片內(nèi)局部、但未完全搭接布設(shè)的空缺7構(gòu)成。第一和第二板片4和5的所述至少一個冷卻通道8a，與第二和第三板片5和6的所述至少一個冷卻通道8b在空間上完全隔離。本發(fā)明還涉及一種制造疊片組的方法。
文檔編號F28F3/08GK102414535SQ201080019004
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者A.拉斯托吉, K.雷肯伯格, M.梅納特, N.休伯 申請人:西門子公司