Kuehlkoerper

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Siemens

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Abstract

Bei Umrichtern in hoher Schutzart entsteht im Allgemeinen das Problem, dass dicht geschlossene Gehaeuse verwendet werden muessen, die eine Durchmischung der Innenluft kaum zulassen. Dadurch wird die Bildung von Hot-Spots gefoerdert und die Entwaermung der elektronischen Bauelemente deutlich erschwert. Meistens sind nur spezielle Bauelemente (vor allem Leistungshalbleiter) an die Kuehlflaechen direkt angebunden, die restlichen Bauelemente muessen anderweitig gekuehlt werden. Dies wird ueblicherweise durch die Verwendung von Innenraumlueftern oder anderer waermeleitender Mechanismen (z.B. Heatpipe) realisiert. Allerdings sind diese Loesungsansaetze sehr aufwendig in der Umsetzung und/oder verkuerzen die Lebensdauer des Umrichters. Eine andere Moeglichkeit besteht darin, die Bauelemente durch einen vollstaendigen Verguss der Elektronik an das ueblicherweise metallische Gehaeuse anzubinden und damit die Entwaermung zu verbessern. Aufgrund der elektrischen Leitfaehigkeit eines Metallgehaeuses muss die Elektronik dabei jedoch einen gewissen Abstand zum Gehaeuse aufweisen, wodurch wiederum die Kuehlwirkung reduziert wird und ein hoeherer Platzbedarf entsteht. Deshalb wird vorgeschlagen, einen Kuehlkoerper aus waermeleitfaehigem Kunststoff zu verwenden, der direkt an bzw. um die Leiterplatten gespritzt wird und somit zugleich Gehaeuse und Kuehlkoerper darstellt. Solche Kunststoffe sind mittlerweile elektrisch isolierend mit relativ guten Waermeleitwerten verfuegbar. Insbesondere bei kleineren Umrichterleistungen sind diese Leitwerte ausreichend. Dabei ist die thermische Anbindung der Leiterplatten bei dieser Loesung sehr vorteilhaft, weil die Leiterplatten in direktem Kontakt mit dem Kunststoff stehen. Insbesondere eignet sich diese Aufbauweise fuer Umrichter, die direkt in den Motor integriert werden sollen.

S

Kuehlkoerper

Idee: Dr. Carsten Rebbereh, DE-Erlangen; Dr. Hubert Schierling, DE-Erlangen; Hans-Dieter

Heining, DE-Erlangen

Bei Umrichtern in hoher Schutzart entsteht im Allgemeinen das Problem, dass dicht geschlossene Gehaeuse verwendet werden muessen, die eine Durchmischung der Innenluft kaum zulassen. Dadurch wird die Bildung von Hot-Spots gefoerdert und die Entwaermung der elektronischen Bauelemente deutlich erschwert. Meistens sind nur spezielle Bauelemente (vor allem Leistungshalbleiter) an die Kuehlflaechen direkt angebunden, die restlichen Bauelemente muessen anderweitig gekuehlt werden. Dies wird ueblicherweise durch die Verwendung von Innenraumlueftern oder anderer waermeleitender Mechanismen (z.B. Heatpipe) realisiert. Allerdings sind diese Loesungsansaetze sehr aufwendig in der Umsetzung und/oder verkuerzen die Lebensdauer des Umrichters.

Eine andere Moeglichkeit besteht darin, die Bauelemente durch einen vollstaendigen Verguss der Elektronik an das ueblicherweise metallische Gehaeuse anzubinden und damit die Entwaermung zu verbessern. Aufgrund der elektrischen Leitfaehigkeit eines Metallgehaeuses muss die Elektronik dabei jedoch einen gewissen Abstand zum Gehaeuse aufweisen, wodurch wiederum die Kuehlwirkung reduziert wird und ein hoeherer Platzbedarf entsteht. Deshalb wird vorgeschlagen, einen Kuehlkoerper aus waermeleitfaehigem Kunststoff zu verwenden, der direkt an bzw. um die Leiterplatten gespritzt wird und somit zugleich Gehaeuse und Kuehlkoerper darstellt. Solche Kunststoffe sind mittlerweile elektrisch isolierend mit relativ guten Waermeleitwerten verfuegbar. Insbesondere bei kleineren Umrichterleistungen sind diese Leitwerte ausreichend. Dabei ist die thermische Anbindung der Leiterplatten bei dieser Loesung sehr vorteilhaft, weil die Leiterplatten in direktem Kontakt mit dem Kunststoff stehen. Insbesondere eignet sich diese Aufbauweise fuer Umrichter, die direkt in den Motor integriert werden sollen.

In Abbildung...