-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein quaderförmiges Gehäuse für ein Elektronikmodul, ein Elektronikmodul und eine Anordnung zur Kühlung wenigstens eines Elektronikmoduls.
-
2. Stand der Technik
-
Elektronikmodule insbesondere in der Steuerungstechnik enthalten Leiterplatten, sogenannte „printed circuit boards”, die zur elektrischen Verbindung und mechanischen Befestigung elektronischer Komponenten eingesetzt werden. Diese Leiterplatten sind in der Steuerungstechnik oft in schmale Gehäuse eingesetzt, die die darin angeordnete Elektronik schützten und zur Befestigung dienen.
-
Die elektronischen Komponenten sind innerhalb der Elektronikmodule aus Platzgründen meist sehr dicht gepackt. Jedoch erzeugen die elektronischen Komponenten der Elektronikmodule durch ihre elektrische Leistung Wärme, die abgeführt werden muss, damit keine Überhitzung der elektronischen Komponenten erfolgt. In den elektronischen Komponenten ist daher ein Wärmemanagement notwendig, das die erzeugte Wärme zuverlässig abführt.
-
In vielen Fällen werden daher in die Elektronikmodule Kühlkörper und elektrische Lüfter zur Wärmeabfuhr eingebaut.
-
Die Offenlegungsschrift
EP 1 149 520 B1 offenbart eine Leiterplatte, die in einem Chassis so angebracht ist, dass die erzeugte Wärme durch Wärmeleitung über eine Kühlwand des Chassis abgeführt wird. Hierzu sind spezielle mechanische Ausgestaltungen der Leiterplatte und der wärmeleitenden Komponenten notwendig.
-
Die Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2006 008 792 U1 offenbart einen Solarwechselrichter mit zwei Gehäuseteilen, wobei die elektronische Komponente in einem Gehäuseteil angeordnet ist und das andere Gehäuseteil als Kühlkörper ausgebildet ist. Die elektronische Komponente steht dabei in direktem thermischen Kontakt mit dem durch Konvektion gekühlten Kühlkörper.
-
In vielen Anwendungen im Bereich der Steuerungstechnik sind die Elektronikmodule jedoch vergleichsweise klein, beispielsweise nur wenige Millimeter breit, so dass ein Einbau von Kühlkörpern und Lüftern nur schwer möglich ist.
-
Die Europäische Patenschrift
EP 1 906 721 B1 offenbart ein Elektronikmodul mit einem Kühlkörper, der als Gehäuseteil ausgebildet ist und der mit der Elektronik in wärmeleitendem Kontakt steht.
-
Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 026 898 A1 ist ein Reiheneinbaugerät mit einem Gehäuse und mit Lüftungsöffnungen in zumindest einer der Seitenwänden des Gehäuses offenbart.
-
Jedoch stellt die Kühlung von Elektronikmodulen ein bis jetzt noch nicht optimal gelöstes Problem dar. Die genannten Wärmemanagement-Lösungen des Standes der Technik benötigen in vielen Fällen individuelle und daher kostenintensive Komponenten, wie beispielsweise spezielle Kühlkörper.
-
Für Systeme, die aus einer Vielzahl von geometrisch gleichartigen Elektronikmodulen aufgebaut sind und wie sie in der Steuerungstechnik verwendet werden, ist noch keine besondere Wärmemanagement-Lösung bekannt. Hier stellt sich insbesondere das Problem, dass die einzelnen Module eines solchen Systems nur kleine freiliegende Außenflächen aufweisen, die Wärme abgeben können. Lösungen mit Kühlkörpern sind daher nicht geeignet.
-
Die vorliegende Erfindung stellt sich daher der Aufgabe, ein Gehäuse für ein Elektronikmodul sowie eine Anordnung zur Kühlung von Elektronikmodulen bereitzustellen, welche eine effizientere Kühlung als der Stand der Technik bieten.
-
3. Zusammenfassung der Erfindung
-
Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch ein quaderförmiges Gehäuse für ein Elektronikmodul gemäß Anspruch 1, ein Elektronikmodul gemäß Anspruch 5 sowie durch eine Anordnung zur Kühlung wengistens eines Elektronikmoduls gemäß Anspruch 6.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung kann eine geschichtete Struktur aus mehreren Elektronikmodulen mit jeweils einer Lufteintritts-, und Luftaustrittsöffnung zum Wärmemanagement aufweisen. Bei dieser Anordnung grenzt das zu kühlende Elektronikmodul an gegenüberliegenden Seiten an zwei angrenzenden Elektronikmodulen. Die Elektronikmodule sind erfindungsgemäß so ausgestaltet, dass Luft in ein erstes angrenzendes (z. B. unteres) Elektronikmodul eintreten kann, im Luftraum des zu kühlenden Elektronikmoduls die Wärme der elektronischen Komponenten aufnehmen kann und durch ein zweites angrenzendes (z. B. oberes) Elektronikmodul erwärmt austreten kann. Damit vergrößert sich in horizontaler Einbaulage die Höhendifferenz zwischen Eintritt der Luft und Austritt der Luft, was dazu führt, dass sich in zuverlässiger Weise aufgrund natürlicher Konvektion innerhalb des zu kühlenden (mittleren) Elektronikmoduls ein Luftstrom ausbildet, der dieses Elektronikmodul kühlt. Der so entstehende Kühlluftkanal ist somit nicht nur auf das einzelne Elektronikmodul beschränkt, sondern wird durch die angrenzenden Elektronikmodule verlängert, was die thermische Konvektion entscheidend verbessert.
-
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Elektronikmodule sehr schmal ausgebildet sind und beispielsweise eine Dicke von nur 8–50 mm, insbesondere 10–20 mm und bevorzugt 12 mm aufweisen. Die Elektronikmodule sind bevorzugt aneinanderreihbar und haben bevorzugt jeweils die Einlass- und Auslassöffnung der Kühlluft an den gegenüberliegenden Stirnseiten der jeweils längeren Seiten des Gehäuses angeordnet.
-
Im Gegensatz zum Stand der Technik sind hierbei keine zusätzlichen kühlenden Komponenten wie Kühlkörper oder Ventilatoren notwendig. Solche zusätzlichen Komponenten, die Kosten, Geräusche, Energieverbrauch und Reparaturen mit sich bringen können, können eingespart werden.
-
Bevorzugt entsteht der Luftstrom aufgrund natürlicher Konvektion, insbesondere durch eine erhöhte Temperatur innerhalb des zu kühlenden Elektronikmoduls und durch eine Höhendifferenz zwischen Lufteintritt in das erste angrenzende Elektronikmodul und Luftaustritt aus dem zweiten angrenzenden Elektronikmodul.
-
Bevorzugt weisen die Elektronikmodule eine flache Bauform auf und die Elektronikmodule grenzen an den flachen Seiten aneinander an. Die Schichtstruktur aus übereinandergestapelten und flachen Elektronikmodulen hat sich hinsichtlich der Skalierbarkeit und des Raumbedarfs als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch den unmittelbaren mechanischen Kontakt der Elektronikmodule kann ein Kühlluftkanal, der sich über mehrere Elektronikmodule erstreckt gebildet werden, der die Kühlung der jeweiligen Elektronikmodule verbessert.
-
Bevorzugt sind das erste angrenzende Elektronikmodul unterhalb des zu kühlenden Elektronikmoduls und das zweite angrenzende Elektronikmodul oberhalb des zu kühlenden Elektronikmoduls angeordnet. Bei der genannten Schichtstruktur der Elektronikmodule hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das zu kühlende (mittlere) Elektronikmodul zwischen einem unteren und einem oberen Elektronikmodul anzuordnen. Somit kann die Luft rein aufgrund thermischer Konvektion von unten nach oben strömen, indem sie in das untere Elektronikmodul eintritt, das mittlere Elektronikmodul durchströmt und durch das obere Elektronikmodul erwärmt wieder austritt.
-
Bevorzugt weist jedes Elektronikmodul weiterhin einen Lufteinlass, zur Aufnahme von kühler Luft aus der Umgebung auf, eine Luftübergabeöffnung, zur Übergabe der kühlen Luft an ein angrenzendes Elektronikmodul, wobei die Luftübergabeöffnung mit dem Lufteinlass in Luftaustausch steht, eine Luftübernahmeöffnung zur Übernahme von angewärmter Luft von einem anderen angrenzenden Elektronikmodul, einen Luftauslass zur Abgabe der angewärmten Luft an die Umgebung, wobei der Luftauslass mit der Luftübernahmeöffnung im Luftaustausch steht. Die einzelnen Elektronikmodule weisen vorteilhafterweise zusätzlich vier Luftöffnungen auf, also insgesamt sechs Luftöffnungen.
-
Kühle Frischluft wird durch den Lufteinlass eines Elektronikmoduls (z. B. eines unteren Elektronikmoduls), aufgenommen und wird durch die Luftübergabeöffnung an ein zu kühlendes (z. B. mittleres) Elektronikmodul weitergegeben. Dort tritt die Frischluft über die Lufteintrittsöffnung in den Luftraum ein. Dort nimmt die kühle Frischluft Wärme von den elektronischen Komponenten auf. Die somit warme Luft des zu kühlenden Elektronikmoduls wird durch die Luftaustrittsöffnung an ein angrenzendes (z. B. darüber liegendes) Elektronikmodul abgegeben. Dort tritt die warme Luft durch eine Luftübernahmeöffnung in das Elektronikmodul ein und wird durch den Luftauslass dieses Elektronikmoduls an die Umgebung abgegeben.
-
Bevorzugt weist jedes Elektronikmodul weiterhin ein flaches Gehäuse auf. Durch die flache Bauform der einzelnen Elektronikmodule in einem flachen Gehäuse, können diese auf kompakte und platzsparende Weise übereinander angeordnet werden.
-
Bevorzugt sind der Lufteinlass an einer ersten Schmalseite des Gehäuses und der Luftauslass an einer der ersten Schmalseite gegenüberliegenden zweiten Schmalseite angeordnet. Die Luftübergabeöffnung ist bevorzugt an einer ersten breiten Seite des Gehäuses und die Luftübernahmeöffnung an der, der ersten breiten Seite gegenüberliegenden zweiten breiten Seite angeordnet. Durch das flache Gehäuse weisen die einzelnen Elektronikmodule u. a. zwei breite Seiten und zwei schmale Seiten auf. Der Lufteinlass und Luftauslass ist an den Schmalseiten angeordnet. Die Luftübergabeöffnung und die Luftübernahmeöffnung sind an den breiten Seiten angeordnet. Damit ist die Übergabe der Luftströme von benachbarten Elektronikmodulen aufeinander möglich.
-
Bevorzugt weist jedes Elektronikmodul weiterhin Befestigungsmittel auf, zur unmittelbaren Befestigung des Elektronikmoduls an einem angrenzenden Elektronikmodul. Die Elektronikmodule können somit unmittelbar aneinander befestigt werden. Dadurch kann auf einfache Weise ein Kühlluftkanal gebildet werden, der sich über mehrere Elektronikmodule erstreckt. Ferner wird sichergestellt, dass die Elektronikmodule sicher und stabil miteinander verbunden sind und sich während des Betriebs nicht unkontrolliert gegeneinander verschieben, was die gebildeten Kühlluftkanäle unterbrechen könnte. Mit den Befestigungsmitteln können die Elektronikmodule auf einfache und schnelle Weise, bevorzugt ohne Werkzeugeinsatz, miteinander verbunden und voneinander getrennt werden.
-
Bevorzugt können Elektronikmodule in beliebiger Reihenfolge zueinander angeordnet werden. Die Elektronikmodule sind hinsichtlich der Luftöffnungen und Luftführung zueinander kompatibel und identisch ausgestaltet, so dass sie in dem System in beliebiger Reihenfolge aufeinander gestapelt werden können.
-
Bevorzugt ist das modulare Elektroniksystem mittels Elektronikmodulen beliebig austauschbar und/oder erweiterbar. Eines oder mehrere einzelne Elektronikmodule können einfach und schnell ausgewechselt, in anderer Reihenfolge angeordnet oder zum System hinzugefügt werden, beispielsweise repariert oder durch ein oder mehre neue ersetzt werden. Damit ist das modulare Elektroniksystem beliebig konfigurier und skalierbar.
-
Bevorzugt weisen die Elektronikmodule keinen Lüfter auf. Der Luftstrom innerhalb des kühlenden Elektronikmoduls entsteht rein thermisch. Es sind keine zusätzlichen Lüfter notwendig, die zusätzliche Geräusche und Kosten hervorrufen und die Wartung benötigen.
-
Durch das erfindungsgemäße Elektronikmodul ergeben sich ebenfalls die oben beschriebenen Vorteile eines verbesserten Kühlmanagements eines aus Elektronikmodulen aufgebauten modularen Elektroniksystems. Insbesondere kann somit auf zusätzliche Kühlelemente, wie Lüfter oder Kühlkörper verzichtet werden.
-
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:
-
1: eine geschnittene Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen modularen Elektroniksystems;
-
2: eine geschnittene Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines einzelnen Elektronikmoduls;
-
3: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines einzelnen Elektronikmoduls mit Luftöffnungen und Befestigungsmitteln;
-
4: eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines einzelnen Elektronikmoduls mit Luftöffnungen und Befestigungsmitteln;
-
5A–E: unterschiedliche Ansichten einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen modularen Elektroniksystems in unterschiedlichen Einbaulagen im Raum.
-
5. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben.
-
1 zeigt ein erfindungsgemäßes modulares Elektroniksystem 1 mit einem mehrschichtigen Aufbau aus Elektronikmodulen 10, 20, 30 auf. Im dargestellten Beispiel umfasst das Elektroniksystem 1 fünf Elektronikmodule 10, 20, 30. Jedes der Elektronikmodule 10, 20, 30 weist eine Lufteintrittsöffnung 12, 22, 32 und eine Luftauftrittsöffnung 14, 24, 34 auf.
-
Bevorzugt umfasst ein Elektronikmodul 10, 20, 30 mindestens eine Leiterplatte 17 mit elektronischen Komponenten oder Bauteilen und nicht dargestellten Kontakten zur elektronischen Verbindung.
-
Die Elektronikmodule 10, 20, 30 umfassen weiterhin ein Gehäuse 13, welches die Leiterplatte 17 mit den elektronischen Komponenten umgibt. Die Elektronikmodule 10, 20, 30 sind bevorzugt flach aufgebaut, um wenig Raum einzunehmen. Da die Elektronikmodule 10, 20, 30 im Wesentlichen geometrisch ähnlich gestaltet sind, können sie, wie in 1 dargestellt, übereinander zu einem modularen Elektroniksystem 1 gestapelt sein.
-
Ein erstes (unteres) angrenzendes Elektronikmodul 20 grenzt an eine erste, untere Seite 16 eines zu kühlenden (mittleren) Elektronikmoduls 10 an. Ein zweites (oberes) angrenzendes Elektronikmodul 30 grenzt an eine zweite, obere Seite 18 des zu kühlenden (mittleren) Elektronikmoduls 10 an.
-
Die Anordnung, insbesondere die Reihenfolge der Elektronikmodule 10, 20, 30 kann verändert werden, da die Elektronikmodule 10, 20, 30 hinsichtlich ihrer Luftöffnungen im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Beispielsweise kann das zu kühlende (mittlere) Elektronikmodul 10 mit dem angrenzenden (oberen) Elektronikmodul 30 getauscht werden. Dadurch wird das neue mittlere Elektronikmodul 30 zum zu kühlenden Elektronikmodul. Selbstverständlich ist in dem dargestellten Elektroniksystem 1 jedes zwischen zwei angrenzenden Elektronikmodulen befindliche Elektronikmodul ein zu kühlendes Elektronikmodul im Sinne dieser Erfindung.
-
Wie in 1 durch den Luftstrom bzw. Luftweg 40 exemplarisch dargestellt, sind die Elektronikmodule 10, 20, 30 so ausgestaltet, dass kühle Luft aus der Umgebung in das erste angrenzende Elektronikmodul 20 eintreten kann. Diese Luft tritt dann in den Luftraum 11 des zu kühlenden Elektronikmoduls 10 ein und bildet dort einen Luftstrom 40 zur Kühlung der elektronischen Komponenten 17. Die erwärmte Luft wird dann an das zweite angrenzende Elektronikmodul 30 übergeben und tritt von diesem wieder in die Umgebung aus. Hierbei ergibt sich eine mittlere Höhendifferenz Δhd der Luft, die in das untere Elektronikmodul 20 eintritt und aus dem oberen Elektronikmodul 30 austritt. Somit erhöht sich die Höhendifferenz Δhd des Luftwegs 40 verglichen mit einem einzelnen Elektronikmodul im Mittel auf das Doppelte und maximal auf das Dreifache. Durch diese signifikante Vergrößerung der Höhendifferenz Δhd des Luftwegs 40 durch die Elektronikmodule 10, 20, 30 und durch die erhöhte Temperatur innerhalb des zu kühlenden Elektronikmoduls 10 bildet sich eine thermische Strömung aus, die das Elektronikmodul 10 sicher kühlt. Hierbei steigt die Luft von unten nach oben an, indem sie in das untere angrenzende Elektronikmodul 20 eintritt, das zu kühlende Elektronikmodul 10 durchströmt und durch das obere Elektronikmodul 30 austritt.
-
2 zeigt eine geschnittene Vorderansicht des zu kühlenden (mittleren) Elektronikmoduls 10. Das Elektronikmodul 10 weist insgesamt bevorzugt sechs verschiedene Luftöffnungen auf: Ein Lufteinlass 52 an der Schmalseite des Elektronikmoduls 10 dient der Aufnahme von kühler Frischluft aus der Umgebung. Diese kühle Frischluft wird über eine Luftübergabeöffnung 54 an der oberen breiten Seite 18 des Elektronikmoduls 10 an ein darüber liegendes Elektronikmodul weitergeleitet. Hierzu weist das Elektronikmodul 10 eine bevorzugt geschwungene Luftleitfläche 15 auf, die die Luft entsprechend von dem Lufteinlass 52 an die Luftübergabeöffnung 54 weiterleitet.
-
Weiterhin weist das Elektronikmodul 10 eine Luftübernahmeöffnung 56 an der unteren breiten Seite 16 auf, die zur Übernahme von angewärmter Luft von einem angrenzenden Elektronikmodul dient. Diese wird durch eine weitere Luftleitfläche 19 zu einem Luftauslass 58 geleitet, von wo sie an die Umgebung abgegeben wird.
-
Schließlich weist das Elektronikmodul an seiner unteren breiten Seite 16 eine Lufteintrittsöffnung 12 auf, durch die kühle Frischluft von der Luftübergabeöffnung 54 eines darunter befindlichen angrenzenden Elektronikmoduls in den Luftraum 11 innerhalb des Gehäuses 13 des Elektronikmoduls 10 eintreten kann. Die Frischluft durchströmt den Luftraum 11, in dem sich die elektronischen Komponenten 17 befinden, und wärmt sich dabei auf. Die so aufgewärmte Luft tritt auf der anderen Seite des Luftraums 11 durch eine Luftaustrittsöffnung 14 an der oberen breiten Seite 18 des Elektronikmoduls 10 aus und in die Luftübernahmeöffnung 56 eines darüber befindlichen Elektronikmoduls ein. Durch die bevorzugte Anordnung der Luftöffnungen wird die Konvektion der Luft durch die Elektronikkomponenten optimiert.
-
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines zu kühlenden (mittleren) Elektronikmoduls 10, wobei die darin befindlichen Leiterplatten 17 mit den entsprechenden elektronischen Komponenten gestrichelt dargestellt sind. Das Elektronikmodul 10 weist ein flaches Gehäuse 13 auf. Auf der oberen breiten Seite des Gehäuses 13 befinden sich Befestigungsmittels 62, 64. Mittels der Befestigungsmittel 62, 64 können die einzelnen Elektronikmodule 10, 20, 30 werkzeuglos miteinander verbunden und wieder voneinander getrennt werden. Den Befestigungsmitteln 62, 64 entsprechende Befestigungsmittel (nicht dargestellt) befinden sich an der unteren breiten Seite eines jeden Elektronikmoduls 10, 20, 30. Mittels schienenartiger Befestigungsmittel 62, 64 und entsprechender Befestigungsmittel auf der Unterseite können die Elektronikmodule 10, 20, 30 aufeinander aufgeschoben werden und sind so mechanisch miteinander verbunden. Insbesondere grenzen dann die Elektronikmodule unmittelbar aneinander an, so dass die Luftübergabeöffnungen 54 den Lufteintrittsöffnungen 12 sowie die Luftaustrittsöffnungen 14 den Luftübernahmeöffnungen 56 entsprechend angrenzender Elektronikmodule unmittelbar gegenüberliegen. Die Ober- und Unterseiten 16, 18 der Elektronikmodule sind im Wesentlichen eben ausgebildet, so dass die Spalte zwischen den Elektronikmodulen 10, 20, 30 minimiert werden. Somit wird der Luftaustausch zwischen den Luftöffnungen 12, 14, 54, 56 optimiert.
-
4 zeigt im Vergleich zu 3 eine Ausführungsform eines Elektronikmoduls 10 bei dem der Lufteinlass 52 baulich nicht von der Luftübergabeöffnung getrennt ist. Gleichfalls ist die Luftübernahmeöffnung 56 nicht vom Luftauslass 58 getrennt. Damit wird der Querschnitt des Lufteinlasses 52 und des Luftauslasses 58 maximiert.
-
Weiterhin zeigt 5A die Schichtstruktur des modularen Elektroniksystems 1 aus drei Elektronikmodulen 10, 20, 30 in einer dreidimensionalen Ansicht, wobei die und die jeweiligen Seiten des Elektroniksystems 1 durch ihre Flächennormalen A, B, C und D bezeichnet sind. Diese Bezeichnung der Seiten wird in den 5A–E beibehalten.
-
Die 5B zeigt eine Vorderansicht dieses modularen Elektroniksystems 1, wobei die Elektronikmodule vertikal im Raum angeordnet sind. Der Luftweg zur Kühlung des Elektronikmoduls 10 ist durch aufsteigende Pfeile angedeutet. Auch in dieser räumlichen Anordnung bildet sich durch natürliche Konvektion ein kühlender Luftstrom durch die Elektronikmodule 10, 20, 30 aus, wobei die kühle Luft in das erste angrenzende Elektronikmodul 20 eintritt, das zu kühlende Elektronikmodul 10 durchströmt und aus dem zweiten angrenzenden Elektronikmodul 30 erwärmt austritt.
-
Die 5C zeigt dasselbe modulare Elektroniksystem 1 um 90° im Raum gedreht und in 5D um –90° gedreht. In beiden Lagen ergibt sich durch die mittlere Höhendifferenz Δhd und die erhöhte Temperatur im Elektronikmodul 10 eine natürliche Konvektion, die durch die Pfeile illustriert ist.
-
In 5C tritt die kühle Luft in das erste angrenzende Elektronikmodul 20 ein, durchströmt das zu kühlende Elektronikmodul 10 und tritt aus dem zweiten angrenzenden Elektronikmodul 30 erwärmt aus.
-
In 5D tritt die kühle Luft hingegen in das zweite angrenzende Elektronikmodul 30 ein, durchströmt das zu kühlende Elektronikmodul 10 und tritt aus dem ersten angrenzenden Elektronikmodul 20 erwärmt aus. Hierbei sind die Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnungen bezüglich der Einbaulage der 5B und 5C vertauscht. Je nach Einbaulage können daher die Lufteintrittsöffnungen zu Luftaustrittsöffnungen werden und die Luftaustrittsöffnungen zu Lufteintrittsöffnungen.
-
Die 5E zeigt das gleiche modulare Elektroniksystem 1 in einer Einbaulage, die im Raum um 180° bezüglich 5B gedreht ist, wie durch die Flächennormalen A, B, C und D ersichtlich. In dieser Einbaulage tritt die kühle Luft in das zweite angrenzende Elektronikmodul 30 ein, durchströmt das zu kühlenden Elektronikmodul 10 und tritt aus dem ersten angrenzenden Elektronikmodul 20 erwärmt aus. Somit stellt sich in jeder Einbaulage allein aufgrund der thermischen Konvektion ein ausreichender Kühlluftstrom durch das zu kühlenden Modul 10 ein.
-
Durch die oben beschriebene Ausgestaltung der Elektronikmodule 10, 20, 30 ergibt sich ein Verfahren zur Kühlung eines modularen Elektroniksystems, das die folgenden Schritte aufweist:
- a. Eintreten von Luft in das erste angrenzende Elektronikmodul 20; (in 5D und 5E in das zweite angrenzende Elektronikmodul 30)
- b. Übergeben der Luft vom ersten angrenzenden Elektronikmodul 20 (in 5D und 5E vom zweiten angrenzende Elektronikmodul 30) an das zu kühlenden Elektronikmodul 10;
- c. Ausbilden eines Luftstroms 40 zur Kühlung innerhalb des Luftraums 11 des zu kühlenden Elektronikmoduls 10;
- d. Übergeben der erwärmten Luft vom zu kühlenden Elektronikmodul 10 an das zweite angrenzenden Elektronikmodul 30 (in 5D und 5E an das erste angrenzende Elektronikmodul 20); und
- e. Ausgeben von Luft aus dem zweiten angrenzenden Elektronikmodul 30 (in 5D und 5E aus dem ersten angrenzende Elektronikmodul 30).
-
Durch dieses Verfahren wird die natürliche Konvektion optimiert und kann somit zur alleinigen Kühlung eines Elektronikmoduls verwendet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Modulares Elektroniksystem
- 10
- zu kühlendes Elektronikmodul
- 11
- Luftraum
- 12
- Lufteintrittsöffnung (Luftaustrittsöffnung in anderer Einbaulage)
- 13
- Gehäuse
- 14
- Luftaustrittsöffnung (Lufteintrittsöffnung in anderer Einbaulage)
- 15
- Luftleitfläche
- 16
- erste Seite des Elektronikmoduls
- 17
- elektronische Komponenten, Leiterplatte
- 18
- zweite Seite des Elektronikmoduls
- 19
- Luftleitfläche
- 20
- ein erstes angrenzendes Elektronikmodul
- 22
- Lufteintrittsöffnung (Luftaustrittsöffnung in anderer Einbaulage)
- 24
- Luftaustrittsöffnung (Lufteintrittsöffnung in anderer Einbaulage)
- 30
- zweites angrenzendes Elektronikmodul
- 32
- Lufteintrittsöffnung (Luftaustrittsöffnung in anderer Einbaulage)
- 34
- Luftaustrittsöffnung (Lufteintrittsöffnung in anderer Einbaulage)
- 40
- Luftstrom
- 52
- Lufteinlass
- 54
- Luftübergabeöffnung (Luftübernahmeöffnung in anderer Einbaulage)
- 56
- Luftübernahmeöffnung (Luftübergabeöffnung in anderer Einbaulage)
- 58
- Luftauslass
- 62, 64
- Befestigungsmittel
