DE102008059320A1

DE102008059320A1 - Elektronische Geräteanordnung und Kühlkörper hierfür

Info

Publication number: DE102008059320A1
Application number: DE200810059320
Authority: DE
Inventors: Jens-Hendrik Dipl.-Ing. Schiffer; Ralf Könemann
Original assignee: Knick Elektronische Messgeraete GmbH and Co KG
Current assignee: Knick Elektronische Messgeraete GmbH and Co KG
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: DE202008018011U1; DE102008059320B4

Abstract

Eine elektronische Geräteanordnung umfasst - eine Tragschiene (1), - mindestens ein auf der Tragschiene (1) montierbares elektronisches Gerät (6), und - einen Kühlkörper (9) außerhalb des elektronischen Geräts (6), der an der Tragschiene (1) ansetzbar und mit dieser in thermischen Kontakt bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Geräteanordnung mit einer Tragschiene und mindestens einem darauf montierbaren elektronischen Gerät sowie einen Kühlkörper hierfür.
Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, dass insbesondere im Hinblick auf die fortschreitende Miniaturisierung auch bei Tragschienenmontierbaren elektronischen Geräten zunehmend Probleme mit der Wärmeabfuhr von diesen Geräten auftreten können. Üblicherweise wird die bei elektronischen Geräten anfallende Wärme durch Konvektion an die Umgebung abgegeben, was im Hinblick auf die durch die Miniaturisierung steigende volumenspezifische Wärmeleistung solcher Geräte auch unter Zuhilfenahme von Belüftungsöffnungen oftmals nicht mehr gewährleistet werden kann. Dies führt zu der Gefahr einer Überschreitung der zulässigen Bauteiltemperaturen in dem elektronischen Gerät.
Grundsätzlich ist es bei elektronischen Geräten bekannt, bei wärmeintensiven Bauelementen Kühlkörper zu verwenden, die mit dem wärmeerzeugenden Bauelement oder dessen Trägern in thermischer Verbindung stehen. Auch dies kann bei einer hohen Wärmeleistung der Bauelemente des Gerätes insbesondere im Hinblick auf die zunehmend schmalere Bauweise von Tragschienen-montierbaren Geräten nicht ausreichen.
Ausgehend von den geschilderten Problemen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Geräteanordnung der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, dass insbesondere im Hinblick auf die zunehmende Miniaturisierung solcher Geräteanordnungen die Wärmeabfuhr erheblich verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird laut Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass ein Kühlkörper eingesetzt wird, der außerhalb des elektronischen Gerätes auf der Tragschiene ansetzbar und mit dieser in thermischen Kontakt bringbar ist.
Aufgrund der Verwendung eines Kühlkörpers außerhalb des elektronischen Geräts wird die am Gerätegehäuse anfallende Wärme – insbesondere wenn der Kühlkörper unmittelbar am Gehäuse anliegt – um ein Mehrfaches besser abgeleitet, da der Kühlkörper üblicherweise aus einem gut wärmeleitenden Material, wie Aluminium, besteht. Der die abgeführte Wärme aufnehmende Kühlkörper kann diese besser an die Umgebung abgeben, sodass die thermischen Verhältnisse bei einer Anordnung elektronischer Geräte auf einer Tragschiene bereits dadurch erheblich verbessert werden. Zusätzlich wird die in aller Regel ebenfalls aus gut wärmeleitfähigem Metall bestehende Tragschiene nicht nur als Montage- sondern auch als Wärmeableitungselement benutzt, sodass diese eine vorteilhafte Doppelfunktion erfüllt. Die abgeleitete Wärme verteilt sich über die Tragschiene, sodass deren Oberfläche insbesondere in den Bereichen, in der sie nicht mit elektronischen Geräten belegt ist, als Austauschfläche zur Wärmeabgabe an die Umgebung zu nutzen ist.
Die Erfindung betrifft ferner den in einer Geräteanordnung von elektronischen Geräten auf einer Tragschiene verwendbaren Kühlkörper selbst, wie dies in Anspruch 9 charakterisiert ist. Dieser Kühlkörper kann dann auch als Nachrüstteil bei vorhandenen Geräteanordnungen eingesetzt werden. Es genügt für diesen Fall, die elektronischen Geräte auf Abstand zu setzen und jeweils in die Abstandsspalte Kühlkörper einzufügen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, deren Merkmale, Einzelheiten und Vorteile sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert wird. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer elektronischen Geräteanordnung in Längsrichtung einer Tragschiene,
2 eine Ansicht der Geräteanordnung aus Pfeilrichtung II gemäß 1, und
3 eine schematische Schnittdarstellung der Einzelheit III gemäß 2.
In 1 und 2 ist eine Hutschiene 1 als Beispiel für eine übliche Tragschiene gezeigt, die mit ihrem Basisflansch 2 auf einem Träger 3 in einem nicht näher dargestellten Schaltschrank befestigt ist. Auf den zwei einander abgewandten Halteschenkeln 4, 5 der Hutschiene 1 sind in üblicher Weise sogenannte Reihengeräte Seite an Seite aufgeschnappt, von denen in 2 zwei solche elektronische Geräte 6 gezeigt sind.
Die Breitseiten 7 des üblicherweise aus isolierendem Kunststoff bestehenden Gehäuses 8 der Geräte 6 werden von Kühlkörpern 9 flankiert, die jeweils als schmale, mit ihrer Grundfläche eine Teilfläche der Breitseite 7 der Gehäuse 8 abdeckende Prismenkörper aus massivem Metallmaterial ausgebildet sind. In 1 ist der Kühlkörper 9 als flacher Quader gezeichnet, die Umrissform kann jedoch beliebig sein.
Die Kühlkörper 9 sind mit Befestigungselementen in Form von geeigneten Fixiernuten 10, 11 auf die Hutschiene 1 aufgesetzt und stehen damit in thermischem Kontakt mit dieser. Durch die in 2 erkennbare flächig anliegende Positionierung der Kühlkörper 9 an den Breitseiten 7 der Geräte 6 ist auch ein guter thermischer Kontakt zwischen den Kühlkörpern 9 und den Geräten 6 gewährleistet. Damit wird die in den Geräten 6 anfallende Wärme wirkungsvoll auf die Kühlkörper 9 übertragen, die selbst als Wärmeableitungselement dienen. Ferner wird durch ihre thermische Ankopplung an die Hutschiene 1 die Wärme auch auf letztere übertragen, sodass diese ebenfalls als Kühlelement dient.
Wie besonders aus 2 deutlich wird, werden die elektrischen Geräte 6 mit einem gegenseitigen Abstand a auf die Hutschiene 1 montiert, der im Wesentlichen der Dicke der Kühlkörper 9 entspricht. Letztere sind im Abstandsgalt 12 jeweils abwechselnd mit den Geräten 6 Seite an Seite aneinandergereiht als „Sandwich-Anordnung” positioniert.
Wie aus 3 deutlich wird, sind die den Geräten 6 zugewandten Seiten 13 der Kühlkörper 9 mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung in Form einer Klebefolie 14 z. B. aus Polyimid belegt. Damit ist gewährleistet, dass die Durchschlagssicherheit zwischen elektronischen Bauelementen im Innern des Gehäuses 8 der elektronischen Geräte 6 und dem Kühlkörper 9 gewährleistet bleibt.
Schließlich bleibt zu ergänzen, dass – wie in 1 gezeigt ist – die Kühlkörper 9 mit davon abstehenden, thermisch leitfähigen Verbindungslaschen 15 versehen sein können, die in Montagestellung auf der Hutschiene 1 daran mit dem kühlkörperabseitigen Ende anliegen. Dadurch kann der Wär meübergang zwischen Kühlkörper 9 und Hutschiene 1 weiter verbessert werden.

Claims

Elektronische Geräteanordnung, umfassend – eine Tragschiene (1), und – mindestens ein auf der Tragschiene (1) montierbares elektronisches Gerät (6), gekennzeichnet durch – einen Kühlkörper (9) außerhalb des elektronischen Geräts (6), der an der Tragschiene (1) ansetzbar und mit dieser in thermischen Kontakt bringbar ist.
Geräteanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (9) mit Befestigungselementen (10, 11) zur direkten Halterung des Kühlkörpers (9) auf der Tragschiene (1) versehen ist.
Geräteanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (9) mit dem elektronischen Gerät (6) in thermischem Kontakt bringbar ist.
Geräteanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (9) an der Außenseite des elektronischen Gerätes (6) flächig anliegend positionierbar ist.
Geräteanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (9) an seinen dem elektronischen Gerät (6) zugewandten Seitenflächen (13) mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung (14) versehen ist.
Geräteanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch eine Klebefolie (14) vorzugsweise aus Polyimid gebildet ist.
Geräteanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektronische Geräte (6) mit gegenseitigem Abstand (a) auf der Tragschiene (1) montierbar und in den Abstandspalten (12) jeweils Kühlkörper (9) in thermischen Kontakt zu den benachbarten Geräten (6) und zur Tragschiene (1) positionierbar sind.
Geräteanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräte (6) und Kühlkörper (9) Seite an Seite aneinandergereiht auf der Tragschiene (1) montierbar sind.
Kühlkörper, insbesondere zur Verwendung in einer Geräteanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (9) zum Aufsetzen auf eine Tragschiene (1) unter thermischem Kontakt mit dieser ausgebildet ist.
Kühlkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass er mit Befestigungselementen (10, 11) zur direkten Halterung auf der Tragschiene (1) versehen ist.
Kühlkörper nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass er an seinen einem elektronischen Gerät (6) zuwendbaren Seitenflächen (13) mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung (14) versehen ist.
Kühlkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch eine Klebefolie (14) vorzugsweise aus Polyimid ge bildet ist.
Kühlkörper nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch thermisch leitfähige Verbindungslaschen (15), die mit ihrem kühlkörperabseitigen Ende in thermischen Kontakt mit der Tragschiene (1) bringbar sind.