DE102006052815A1

DE102006052815A1 - Wärmeableitungsvorrichtung für Kabelstränge

Info

Publication number: DE102006052815A1
Application number: DE200610052815
Authority: DE
Inventors: Bernd Dittmer; Michael Brose
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2008-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmeableitungsvorrichtung für Kabel und/oder Stromschienen, mit einer inneren Kontaktfläche, die eingerichtet ist, mindestens ein Kabel zumindest teilweise zu umgreifen und Wärme von einer äußeren Oberfläche des Kabels aufzunehmen, wobei sich die innere Kontaktfläche entlang des mindestens einen Kabels erstreckt und die Wärmeableitungsvorrichtung einen Wärmewiderstand aufweist, der dazu geeignet ist, einen wesentlichen Wärmebetrag von der inneren Kontaktfläche abzuleiten.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft die Kühlung von Kabeln, wie sie beispielsweise in Hybridfahrzeugen oder in Elektromotor-Fahrzeugen verwendet werden. Im Allgemeinen werden in Fahrzeugen mit Elektroantrieb zur Übertragung der Energie vom Energiespeicher an den Motor Leistungskabel mit großen Querschnitten benötigt. Die Stromtragfähigkeit ist bei größeren Leitungsquerschnitten stark temperaturabhängig, sodass die Stromtragfähigkeit mit zunehmendem Querschnitt mit steigender Temperatur stark abnimmt. Daher ist es notwendig, viel größere Querschnitte als eigentlich notwendig einzusetzen, um eine durch erhöhte Temperatur hervorgerufene reduzierte Stromtragfähigkeit zu kompensieren.
Ein elektrisches Antriebssystem besteht aus einem Energiespeicher, einer elektrischen Maschine und einer Leistungselektronik, die die elektrische Maschine ansteuert. Bei einigen Systemen wird ein Gleichstrom/Gleichstromwandler verwendet, der den 12-Volt-Generator nachbildet. Alle diese Komponenten sind Hochstromkomponenten, die über Leitungen mit großen Querschnitten verbunden sind. Die Leitungen bestehen aus einem metallischen Kern und einer Isolationshülle, die üblicherweise aus Kunststoffen besteht, welche wärmeisolierend sind. Daher werden gemäß dem Stand der Technik Leitungen mit sehr großem Querschnitt verwendet, welche eine sehr geringe Wärmeentwicklung aufweisen, da die entstehende Wärme nur ungenügend abgeleitet werden kann und gleichzeitig die Stromtragfähigkeit sehr empfindlich gegenüber erhöhten Temperaturen ist.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Wärmeableitungsvorrichtung für Kabel oder Stromschienen weist eine innere Kontaktfläche auf, mit der ein oder mehrere Kabel oder Stromschienen zur Wärmeübertragung in Kontakt treten können, beispielsweise durch eine formschlüssige Verbindung, so dass in dem Kabel oder der Stromschiene entstehende Wärme über die innere Kontaktfläche in die Wärmeableitungsvorrichtung eintreten kann. Dadurch kann die Wärme an eine Wärmesenke abgeleitet werden. Die innere Kontaktfläche der Wärmeableitungsvorrichtung umgreift die Kabel oder Stromschienen zumindest teilweise, beispielsweise vollständig, vollständig bis auf eine vernachlässigbare Lücke mit einer Aussparung über einem Querschnittswinkel von 10°–120°, 30°–90° oder 45°–60°, oder zur Hälfte. Vorzugsweise wird das Kabel oder die Stromschiene etwas mehr als zur Hälfte umschlossen, so dass die Federkraft der Wärmeableitungsvorrichtung das Einbringen und das Halten des Kabels oder der Stromschiene gewährleistet. Die innere Kontaktfläche ist gemäß dem Querschnitt des darin einzupassenden Kabels oder der Stromschiene ausgeformt, d. h. bei kreisförmigen Kabelquerschnitten weist die innere Kontaktfläche der Wärmeableitungsvorrichtung ebenfalls eine kreisförmige Form auf, so dass der so entstehende zylindrische Hohlraum der Wärmeableitungsvorrichtung das Kabel oder die Stromschiene formschlüssig aufnehmen kann. Umgreift die Wärmeableitungsvorrichtung ein Kabel oder eine Stromschiene mit kreisförmigem Querschnitt vollständig, so wird die gesamte Außenfläche des Kabels oder der Stromschiene (bis auf die Stirnseiten) zur Wärmeübertragung verwendet. Die Wärmeableitungsvorrichtung kann auch Lücken aufweisen, um die Montage des Kabels oder der Stromschiene in die Wärmeableitungsvorrichtung zu vereinfachen. Beispielsweise kann die Wärmeableitungsvorrichtung aus zwei Teilen bestehen, die das Kabel oder die Stromschiene jeweils zur Hälfte umfassen und sich somit zur vollständigen Umgreifung ergänzen. Je größer der Umgreifungswinkel ist, desto mehr Wärme, die in dem Kabel oder der Stromschiene entsteht, lässt sich über den direkten Kontakt, d. h. über die Kontaktfläche, ableiten.
Die erfindungsgemäße Wärmeableitungsvorrichtung erstreckt sich entlang des Kabels oder der Stromschiene und umgreift dieses von außen, wobei aus Platzgründen die Wärmeableitungsvorrichtung das zu kühlende Kabel oder die zu kühlende Stromschiene auch nur abschnittsweise umgreifen kann, beispielsweise, um das Anschließen zu vereinfachen.
Mit der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung lässt sich die entstehende Wärme aus dem Kabel oder der Stromschiene sammeln, die durch die innere Kontaktfläche hindurch von dem Kabel oder der Stromschiene in die Wärmeableitungsvorrichtung tritt. In einer bevorzugten Ausführung weist die Wärmeableitungsvorrichtung an einem ihrer Enden ein Wärmeübertragungselement auf, vorzugsweise an einer Stirnfläche der Wärmeableitungsvorrichtung. Dieses Wärmeübertragungselement bildet eine Wärmesenke-Anschlussfläche, die senkrecht zur Langsachse der Wärmeableitungsvorrichtung ist. Über diese Anschlussfläche kann die Wärme, welche über die innere Kontaktfläche in die Wärmeableitungsvorrichtung eingetreten ist, an eine Senke abgeführt werden, beispielsweise an ein gekühltes Steuergerät, an ein Gehäuse eines angeschlossenen Geräts, oder Ähnliches. Die Wärmeableitung wird verbessert, wenn beide Enden der Wärmeableitungsvorrichtung ein derartiges Wärmeübertragungselement aufweisen, wobei diese nicht notwendigerweise gleich ausgebildet sind, so dass die sich entlang des Kabels oder der Stromschiene erstreckende Wärmeableitungsvorrichtung an ihren beiden Enden Wärme abgeben kann. Alternativ oder in Kombination hierzu weist die sich entlang des Kabels oder der Stromschiene erstreckende Wärmeableitungsvorrichtung eine äußere Längsableitungsfläche auf, die sich entlang der Wärmeableitungsvorrichtung erstreckt. So wird die im Kabel oder der Stromschiene entstehende Wärme über die Längsableitungsfläche abgegeben werden, beispielsweise direkt an die Luft, an einen an die Längsableitungsfläche montierten Boden, beispielsweise des Fahrzeugs, oder an weitere Wärmesenken. Die Längsableitungsfläche ist ein Teil der Wärmeableitungsvorrichtung oder ist mit dieser derart verbunden, dass Wärme übertragen werden kann. Steht kein Wärmeübertragungselement an den Enden der Wärmeableitungsvorrichtung bereit, so wird nahezu die gesamte Wärme über die Längsableitungsfläche übertragen. In Kombination mit einem oder mehreren Wärmeübertragungselementen wird ein Anteil über die Längsableitungsfläche übertragen, beispielsweise an ein Bodenblech, an dem die Wärmeableitungsvorrichtung der Länge nach montiert ist, und ein weiterer Anteil an das oder die Wärmeübertragungselemente übertragen. Im Allgemeinen kann an das Wärmeübertragungselement und an die Längsableitungsfläche eine passive Kühlung als Wärmesenke angeschlossen werden, beispielsweise ein Bodenblech, ein Kühlkörper oder Ähnliches. Alternativ oder in Kombination hierzu kann eine aktive Wärmesenke verwendet werden, beispielsweise ein aktiv gekühltes Gehäuseblech, das vorzugsweise mittels Wasserkühlung, Peltierelementen und/oder Kühlaggregaten gekühlt wird. Erfindungsgemäß besteht die Wärmeableitungsvorrichtung aus einem Festkörpermaterial, das einteilig ausgebildet ist oder aus mehreren, miteinander verbundenen Elementen, wobei das Festkörpermaterial eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Solche Materialien sind beispielsweise metallische Materialien wie Kupfer, Aluminium oder Stahl, wobei diese Metalle zusätzliche elektrische Isolierungen aufweisen können, die die elektrische Montage der Kabel oder der Stromschienen erlauben. Das Festkörpermaterial kann auch Kunststoffe oder Umschäumungen umfassen, welche Wärme übertragen können. Die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeableitungsvorrichtung hängt zum einen von der spezifischen Wärmeleitfähigkeit des Materials ab, und zum anderen von den geometrischen Eigenschaften, insbesondere von der Querschnittsfläche der Wärmeableitungsvorrichtung. Erfindungsgemäß sind bei metallischen Wärmeableitungsvorrichtungen alle Teile derart miteinander verbunden, beispielsweise über mechanische Kontakte wie Formschlusskontakte, dass kein Wärmestau auftritt.
Durch Abführen der Wärme aus den Kabeln oder den Stromschienen ergibt sich eine geringere maximale Betriebstemperatur der Kabel oder der Stromschienen, so dass diese – bei gleicher Verlustleistung – im Querschnitt und somit im Kupfergewicht verringert werden können. Mit der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung lässt sich die im Kabel oder in der Stromschiene in Wärme umgesetzte Verlustleistung an besonders ausgeformten Leitungsabschnitten abführen, beispielsweise an Biegungen oder Verbindungsstellen oder an Befestigungsstellen mit Fahrzeugteilen. Ferner können besonders geeignete Wärmesenken an der Wärmeableitungsvorrichtung vorgesehen werden, beispielsweise an den Enden angeordnete Wärmeübertragungselemente oder Zusatzkühlkörper, die beispielsweise in regelmäßigen Abständen an der Wärmeableitungsvorrichtung entlang der Leitung angeordnet werden.
Da bei dem Einsatz der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung das Kabel oder die Stromschiene unter Belastung eine geringere Betriebstemperatur aufweist, wird die Verlustleistung reduziert und somit, bezogen auf den Kabelquerschnitt oder den Stromschienenquerschnitt, der Wirkungsgrad erhöht.
Die Wärmeableitungsvorrichtung bietet ferner mechanischen Schutz von außen und verringert die Gefahr von Durchscheuerungen, die während des Betriebs eines Fahrzeugs auftreten können. Werden beispielsweise Hybridantriebe mit 200 V bis 400 V Betriebsspannung verwendet, so ergibt sich durch den zusätzlichen mechanischen Schutz, der von der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung vorgesehen wird, ein zusätzlicher Sicherheitsvorteil. Die Wärmeableitungsvorrichtung kann in vorgeformten Karosserieblechen oder Kabelkühlerelementen eingesetzt werden, wobei die äußere Form, beispielsweise die Krümmung und der Außenquerschnitt, an entsprechende Mulden in den Karosserieblechen oder Kabelkühlerelementen angepasst ist. Ferner lässt sich mit der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung eine bessere Fixierung mit dem Untergrund erreichen, wobei die Verlegungswege nicht geändert werden müssen. Zudem ergibt sich durch die Wärmeableitungsvorrichtung eine Schirmung für elektromagnetische Abstrahlung und elektromagnetischer Einstrahlung.
Vorzugsweise umschließt die innere Kontaktfläche der Wärmeableitungsvorrichtung das innen liegende Kabel oder die innen liegende Stromschiene formschlüssig, ohne eine isolierend wirkende Luftschicht zwischen Kabel oder Stromschiene und Wärmeableitungsvorrichtung. Hierzu kann die Wärmeableitungsvorrichtung einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein, wobei in der zweiteiligen Ausführung jeweils ein Teil 180° des Kabelquerschnitts umschließt. Mit anderen Worten umspannt die innere Kontaktfläche eines Teils einen Halbzylinder, der die Außenfläche des Kabels oder der Stromschiene bildet.
Wenn die Kabelführung in Senken im Unterboden eines Fahrzeugs oder in der Karosserie verläuft, so ist die 180°-Umschließung nicht unbedingt notwendig. In diesem Fall umschließt die Wärmeableitungsvorrichtung einen großen Teil des Kabelumfangs, wobei der restliche Teil des Kabelumfangs beziehungsweise ein Anteil hiervon an den Unterboden oder an die Karosserie gedrückt wird, um eine Wärmeübertragung an den Unterboden oder an die Karosserie zu ermöglichen. Der Kabelkühler kann gleichzeitig mehrere Leitungen umgreifen oder für diese wärmeableitend wirken, indem seine innere Kontaktfläche zumindest teilweise die Außenfläche der Leitungen berührt. Die Innenfläche der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung kann jegliche beliebige Form annehmen, wobei zumindest ein Teil der inneren Kontaktfläche eine Form aufweist, die komplementär zu der Außenfläche des zu umschließenden Kabels ist. Auf diese Weise wird eine gute Wärmeübertragung gewährleistet. Die Wärmeableitungsvorrichtung kann auch in einem Steuergerätestecker oder in einer Kabeldurchführung integriert sein und so die vom Kabel oder der Stromschiene erzeugte Wärme an das Steuergerätgehäuse weitergeben. Das Steuergerätgehäuse selbst kann aktiv oder passiv gekühlt sein, beispielsweise mittels einer Wasserkühlung oder mittels weiterer Kühlelemente. Da die elektrische Schaltung in dem Steuergehäuse selbst Wärme erzeugt, kann eine Wärmesenke vorgesehen werden, die die von der Steuerung erzeugte Wärme sowie auch die im Kabel oder in der Stromschiene erzeugte Wärme aufnimmt. Die Wärmeableitungsvorrichtung kann auch auf Stromschienen angewendet werden, die sich innerhalb und außerhalb eines Steuergerätes befinden, um hier den Wärmeeintrag ins Steuergerät oder in Bauteile zu minimieren beziehungsweise die Entwärmung, d. h. die Kühlung, von Bauteilen über die Stromverschienung zu erhöhen. Diese Ausführungsvariante wird entsprechend der Geometrie der eingesetzten Stromschiene ausgeführt.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1a einen Querschnitt durch eine Ausführung der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung mit darin eingefügten Kabeln,
1b die in 1a dargestellte Ausführung in der Aufsicht mit jeweiligen Befestigungselementen,
2 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung,
3 einen Querschnitt einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung,
4 einen beispielhaften Kabelverlauf unter Verwendung einer Ausführung der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung und
5 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung mit einem an eine Gehäusewand montierten Wärmeübertragungselement.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Kabels mit kreisförmigem Querschnitt beschrieben. Unter Kabel wird nachstehend sowohl ein einen kreisförmigen Querschnitt aufweisender Leiter als auch eine Stromschiene in beliebiger Querschnittsgeometrie verstanden.
Ausführungsvarianten
In der 1a ist eine Ausführung der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung dargestellt. Die in 1a dargestellte Ausführung ist eine mehradrige Ableitungsvorrichtung aus einem Material 10 mit guter Wärmeleitfähigkeit. Das Material 10 umschließt das Innenvolumen 20 nahezu vollständig bis auf eine Lücke 12. An dieser Lücke schließt sich ein Blech 14 an die Wärmeableitungsvorrichtung 10 an, sodass das Blech 14 einen Teil der in dem Innenvolumen 20 bestehenden Wärme abführen kann. Vorzugsweise ist das Innenvolumen vollständig mit einem Kabel gefüllt, sodass die Außenfläche des Kabels formschlüssig an die innere Kontaktfläche der Wärmeableitungsvorrichtung angrenzt. Die Wärmeableitungsvorrichtung 10 weist zur Befestigung an das Bodenblech Abschnitte 16 auf, die parallel zu dem Blech verlaufen und dieses berühren, um eine gute Wärmeübertragung zu ermöglichen. Ferner ist das Volumen zwischen der inneren Kontaktfläche und der Außenseite der Wärmeableitungsvorrichtung aus Vollmaterial, um die Wärmeableitung zum Blech sowie die Wärmeableitung entlang der Wärmeableitungsvorrichtung zu ermöglichen. Falls das in dem Innenvolumen 20 liegende Kabel eine elektrische Isolationsschicht aufweist, so ist keine weitere Isolierung notwendig. Bei der Verwendung von nicht isolierten Kabeln wird in dem Innenvolumen 20 zwischen dem Kabel und der Wärmeableitungsvorrichtung eine Isolationsschicht vorgesehen, um die elektrische Isolation zwischen den Kabeln aufrechtzuerhalten. Die in der 1a dargestellte mehradrige Wärmeableitungsvorrichtung 10 ist einteilig ausgebildet. Alternativ kann für jedes Kabel eine Wärmeableitungsvorrichtung vorgesehen sein, wobei die einzelnen Wärmeableitungsvorrichtungen miteinander mechanisch verbunden und ferner an dem Blech 14 befestigt sind.
Die 1b zeigt die Vorrichtung von 1a in der Draufsicht. Die Wärmeableitungsvorrichtung 10 weist Bereiche 30 für die Kabel sowie Befestigungsabschnitte 40 auf, die jeweils ein Befestigungsloch umfassen. Mittels dieses Befestigungslochs kann die Wärmeableitungsvorrichtung über eine Schraubverbindung mit dem Untergrund, beispielsweise mit einem Blech oder mit Karosserieteilen, verbunden werden. Ferner ist aus der 1b ersichtlich, dass sich die Wärmeableitungsvorrichtung nur über einen teilweisen Längsabschnitt des Kabels erstreckt und so die im Kabel beziehungsweise in der Stromschiene entstehende Wärme punktuell an das Blech ableitet. Es kann auch eine verlängerte Ausführungsform der Wärmeableitungsvorrichtung eingesetzt werden.
Die 2 zeigt eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung. Die Wärmeableitungsvorrichtung von 2 ist ebenfalls mehradrig ausgeführt und bietet Volumen 120 für drei Kabel. Ferner umfasst die in 2 dargestellte Wärmeableitungsvorrichtung zwei Teile, einen unteren Teil 110a und einen oberen Teil 110b. Jeweils einer dieser Teile ist dafür vorgesehen, ein innen liegendes Kabel zur Hälfte zu umgreifen und bildet so die Hälfte der inneren Kontaktfläche, welche das Innenvolumen 120 begrenzt. Der obere Teil 110b weist eine Außenfläche auf, die sich in eine Sicke 115 in einem Blech, beispielsweise ein Unterbodenblech, formschlüssig anpassen lässt. Dadurch ist die Wärmeableitung durch den oberen Teil der Wärmeableitungsvorrichtung gewährleistet. Der untere Teil 110a der Wärmeableitungsvorrichtung bildet ebenfalls eine innere Kontaktfläche, die komplementär zu der Hälfte des zylindrischen Innenvolumens ist, um die innen liegenden Kabel jeweils zur Hälfte zu umgreifen. Der untere Teil 110a nimmt einen Teil der im Kabel erzeugten Wärme auf und gibt diesen an den oberen Teil 110b weiter, der die Wärme an das daran befestigte Blech abgibt. Die Außenfläche des unteren Teils der Wärmeableitungsvorrichtung hat eine Form, die komplementär zu einem Abdeckblech ist. Dieses Abdeckblech umschließt somit zusammen mit der Sicke die Wärmeableitungsvorrichtung 110a, 100b vollständig. Ferner weist das Abdeckblech eine nach außen ragende Flanschfläche auf, die parallel zu dem Blech 114 ist, und gewährleistet so eine einfache Montage, beispielsweise mit einer Schraubverbindung. Das Abdeckblech kann einteilig oder zweiteilig mit dem unteren Teil der Wärmeableitungsvorrichtung ausgebildet sein.
Wie auch in der 1a ist der Raum zwischen der inneren Kontaktfläche beziehungsweise dem Innenvolumen 20, 120 und der Außenfläche, die den Kontakt zu den umgebenden Flächen bildet, als Vollmaterial ausgeführt, um so die Wärmeableitung zwischen Innenvolumen 20, 120 und den umgebenden Blechen zu gewährleisten. Gleichzeitig wird hierdurch eine Wärmeleitung längs der Kabel, d. h. senkrecht zur Zeichenebene, erreicht.
Die 3 zeigt eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung. Ein erstes Blech 216 ist derart geformt, dass es drei Kabel größtenteils, d. h. mit einem Umgreifungswinkel von 315°–270°, beispielsweise 300° umgreift. Damit bildet das Blech 216 eine Lücke 212. Diese Lücke 212 wird von einem Deckel 214 abgeschlossen. Der Deckel 214 kann ein einzelnes Bauteil zum Abschließen des Innenvolumens 220 sein, oder wird von einem Blech, beispielsweise einem Unterbodenblech, vorgesehen. Ein Großteil der inneren Kontaktfläche wird somit von dem Blech 216 gebildet, welches direkt an die Außenflächen der in dem Innenvolumen 220 liegenden Kabel anliegt. Der Anteil der inneren Kontaktfläche, die den Lücken 212 entspricht, wird von dem Deckel 214 abgedeckt. Somit wird auch ein Teil der in dem Innenvolumen entstehenden Wärme über den Deckel 214 abgeleitet. Vorzugsweise weist der Deckel 214 eine zu dem Blech 216 zumindest in Abschnitten komplementäre Form auf, so dass der Deckel 214 mittels Formschluss an dem Blech 216 befestigt werden kann. Im Allgemeinen ist die innere Kontaktfläche in ihrer Form zumindest teilweise komplementär zu der äußeren Form des Kabels oder des Kabelstrangs ausgebildet. Der Deckel 214 und das in sich geschlossene Blech 216 bilden zusammen die erfindungsgemäße Wärmeableitungsvorrichtung. Im Gegensatz zu den in 1a, 1b und 2 dargestellten Ausführungen ist das Volumen zwischen den inneren Kontaktflächen und der äußeren Oberfläche der Wärmeableitungsvorrichtung nicht mit Material ausgefüllt, sondern bildet einen Zwischenraum. Die in 3 dargestellte Ausführung kann besonders einfach mittels eines Blech-Tiefziehverfahrens ausgebildet werden, und weist ein geringes Gewicht auf. Durch Wahl einer geeigneten Blechdicke und eines geeigneten Blechmaterials kann trotz einer geringeren Materialmenge eine ausreichende Wärmeabführung erreicht werden, ohne dass sich ein wesentlicher Teil der Wärme anstaut.
In der 4 ist ein beispielhafter Kabelverlauf vorgesehen, der mit der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung erreicht werden kann. In der 4 sind Kabel 350 dargestellt, die parallel zueinander verlaufen. Der dargestellte Dreifachkabelstrang 350 wird von einer erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung 310 begrenzt. Der Kabelverlauf weist Abschnitte 360a, b auf, in denen die drei Kabel des dreiphasigen Kabelstrangs gerade und parallel zueinander verlaufen, und in denen die außen verlaufende Wärmeableitungsvorrichtung parallel zu dem Kabelstrang verläuft und ebenfalls gerade ausgebildet ist. In einem Abschnitt 360c verlaufen die Wärmeableitungsvorrichtung sowie die drei Kabel 350 des Kabelstrangs parallel zueinander und weisen die gleiche Biegeform auf. Somit dient die Wärmeableitungsvorrichtung 310 auch als Formteil zur Fixierung definierter Kabelverläufe. Dadurch wird eine erhöhte mechanische Festigkeit vorgesehen, wodurch die Kabel 350 gegenüber Stößen und Durchscheuerungen besser geschützt sind.
In der 5 ist eine erfindungsgemäße Wärmeableitungsvorrichtung dargestellt, die an einer Gehäusewand 470 befestigt ist. Die Wärmeableitungsvorrichtung 410 weist einen Durchgang 410a auf, der eine innere Kontaktfläche bildet, in der ein Kabel 450a, b vorgesehen werden kann. Die Wärmeableitungsvorrichtung von 5 weist ferner einen Anschlussabschnitt 410b auf, durch den die Seele des Kabels 450 läuft, wobei zwischen der Innenfläche der Wärmeableitungsvorrichtung im Abschnitt 410b und dem Kabel ein Volumen 480 für eine elektrische Verbindung vorgesehen ist. Die Wärmeableitungsvorrichtung weist ferner einen Flanschabschnitt 410c auf, der sich quer (beispielsweise senkrecht) zum Verlauf des Kabels erstreckt und eine Kontaktfläche bietet, beispielsweise zur Befestigung an eine Gehäusewand 470. Die Abschnitte 410b und 410c der Wärmeableitungsvorrichtung bilden ein Wärmeübertragungselement, wobei der Flanschabschnitt 410c eine Wärmesenke-Anschlussfläche vorsieht. In der in 5 dargestellten Ausführung ist eine Gehäusewand als Wärmesenke vorgesehen. Durch den Abschnitt 410a kann Wärme aus dem Kabel 450a, b abgeleitet werden und über die Abschnitte 410b und 410c an die als Wärmesenke 470 dienende Gehäusewand übertragen werden.
Das in der 5 dargestellte Kabel 450a, b besteht aus einer Isolation 450b und einer Seele 450a. Alternativ kann die Seele 450a auch von einer Schirmung 450b umgeben sein. Wenn die Seele 450a von einer Schirmung 450b umgeben ist, kann bei derart geschirmten Kabeln die Schirmung über die Wärmeableitungsvorrichtung elektrisch mit der Gehäusewand verbunden sein, beispielsweise mit dem Masseanschluss eines Steuergeräts. Die in 5 dargestellte Ausführung der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung 410 kann in einem Steckelement vorgesehen sein, das zum elektrischen Anschluss des Kabels an das Gerät dient, dessen Gehäusewand in der 5 mit dem Bezugszeichen 470 dargestellt ist. Alternativ kann die Wärmeableitungsvorrichtung auch in einer Kabeldurchführung vorgesehen sein, die durch eine Öffnung einer Gehäusewand hindurchdringt und gleichzeitig eine Verbindung zwischen der Wärmeableitungsvorrichtung und der Gehäusewand vorsieht, über die ein wesentlicher Teil der Wärme, die in dem Kabel erzeugt wird, übertragen werden kann.
Vorzugsweise wird ein Kabel verwendet, dessen elektrische Isolation, falls vorhanden, nur in geringem Maße einen Wärmefluss an die innere Kontaktfläche hemmt beziehungsweise diesen aufstaut. Dies kann durch geeignete Materialien vorgesehen werden und/oder durch geeignete Wanddicken der Isolationsschicht des Kabels. Falls die innere Kontaktfläche dafür vorgesehen ist, direkt mit dem stromführenden Element des Kabels mechanisch verbunden zu werden, so dass eine elektrische Verbindung nicht verhindert werden kann, so kann eine zusätzliche elektrische Isolation für die Wärmeableitungsvorrichtung vorgesehen werden, entweder direkt an der inneren Kontaktfläche oder an Außenflächen der Wärmeab leitungsvorrichtung, an denen diese mit Wärmesenken verbunden ist. Da die erfindungsgemäße Wärmeableitungsvorrichtung einen wesentlichen mechanischen Schutz vorsieht, kann die Isolation relativ dünn ausgeführt werden, so dass diese lediglich elektrisch isoliert, jedoch keinen wesentlichen Beitrag zum mechanischen Schutz leistet. Beispielsweise kann die Isolationsschichtdicke ausschließlich aufgrund der Durchschlagsspannung und der geführten Spannung dimensioniert werden. Bei niedrigen Spannungen, beispielsweise 12 V oder 48 V, kann so die Wanddicke deutlich dünner ausgeführt werden als bei Kabeln, deren Isolation zusätzlichen mechanischen Schutz bieten muss.
Die Verbindung zwischen Wärmeableitungsvorrichtung und Wärmesenke kann über jede mechanische Verbindung vorgesehen werden, die geeignet ist, Wärme zu übertragen, beispielsweise eine Schraubverbindung, Bajonettverbindung, Klebeverbindung oder eine andere form- und/oder kraftschlüssige Verbindung, bei der Flächen der Wärmesenke in Kontakt mit der erfindungsgemäßen Wärmeableitungsvorrichtung sind.

Claims

Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) für Kabel (20, 120, 220, 350), umfassend: eine innere Kontaktfläche, die eingerichtet ist, mindestens ein Kabel (20, 120, 220, 350) zumindest teilweise zu umgreifen und Wärme von einer äußeren Oberfläche des Kabels (20, 120, 220, 350) aufzunehmen, wobei sich die innere Kontaktfläche entlang des mindestens einen Kabels (20, 120, 220, 350) erstreckt und die Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die dazu geeignet ist, einen wesentlichen Wärmebetrag von der inneren Kontaktfläche abzuleiten.
Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) nach Anspruch 1, die ein Wärmeübertragungselement (410a, b, c) mit einer Wärmesenke-Anschlussfläche (16, 410c) umfasst, wobei das Wärmeübertragungselement an einem Ende der Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) angeordnet ist und mit der Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) derart verbunden ist, dass die Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) einen wesentlichen Anteil des von der inneren Kontaktfläche stammenden Wärmebetrags an die Wärmesenke-Anschlussfläche (410c) übertragen kann.
Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) nach Anspruch 2, wobei das Wärmeübertragungselement (410a, b, c) an beiden Enden der Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) angeordnet ist.
Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) nach Anspruch 1, wobei die aufgenommene Wärme über ein Festkörpermaterial (110a, b, 216) übertragen wird, aus dem die Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) ausgebildet ist.
Wärmableitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die innere Kontaktfläche ein zylindrisches Volumen vollständig umgreift, in das ein Kabel (20, 120, 220, 350) eingebracht werden kann.
Wärmableitungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Längsableitungsfläche, die sich entlang der Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) erstreckt, wobei die Längsableitungsfläche mit der Wärmeableitungsvorrichtung (10, 310, 410) derart verbunden ist, dass die Wärmableitungsvorrichtung einen wesentlichen Anteil des von der inneren Kontaktfläche stammenden Wärmebetrags an die Längsableitungsfläche übertragen kann.
Wärmableitungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Befestigungselemente (40, 116, 214) zur mechanischen Befestigung der Wärmableitungsvorrichtung an einen Untergrund (14, 114, 470) umfasst.
Wärmableitungsvorrichtung nach Anspruch 1, die an mindestens einem Ende mechanische Elemente (410b, c) zur Befestigung von elektrischen Anschlusseinrichtungen umfasst.
Wärmableitungsvorrichtung nach Anspruch 1, an deren inneren Kontaktfläche eine elektrische Isolationsschicht (450b) mit geringem Wärmewiderstand vorgesehen ist.
Wärmableitungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die elektrische Isolationsschicht (450b) aus einem Kunststoff, eine Umschäumung oder aus einem Metall mit zusätzlicher elektrischer Isolierung ausgebildet ist.