DE102015016267A1 - Device for cooling an electrically conductive contact element - Google Patents

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Frank Hübner
Christian Häfner
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (17) zum Kühlen eines von einer Stiftwanne (14) umgebenen elektrisch leitfähigen Kontaktelements (12) einer Steckverbindung (10). Die Vorrichtung (17) umfasst eine Wärmeleitvorrichtung (18), welche mit dem elektrisch leitfähigen Kontaktelement (12) gekoppelt ist, wobei eine Verlustwärme von dem Kontaktelement (12) über die Wärmeleitvorrichtung (18) aus der Stiftwanne (14) heraus ableitbar ist.The invention relates to a device (17) for cooling an electrically conductive contact element (12) of a plug connection (10) surrounded by a pin tray (14). The device (17) comprises a heat conducting device (18), which is coupled to the electrically conductive contact element (12), wherein a loss of heat from the contact element (12) via the heat conducting device (18) from the pin tray (14) can be derived out.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines elektrisch leitfähigen Kontaktelements einer Steckverbindung.The invention relates to a device for cooling an electrically conductive contact element of a plug connection.

In stromführenden Kontaktelementen einer Steckverbindung, vor allem an der Kontaktstelle selbst, entsteht aufgrund des elektrischen Widerstands Wärme. Um den elektrischen Widerstand und damit die entstehende Wärme im Betrieb der Steckverbindung zu reduzieren, ist es bekannt, die stromführenden Kontaktelemente der Steckverbindung größer zu dimensionieren.In current-carrying contact elements of a connector, especially at the contact point itself, heat is generated due to the electrical resistance. In order to reduce the electrical resistance and thus the heat generated during operation of the connector, it is known to dimension the current-carrying contact elements of the connector larger.

Handelt es sich bei der Steckverbindung um eine Hochvolt-Steckverbindung, so fließen in dieser Steckverbindung besonders hohe elektrische Ströme. Entsprechend sind derartige Steckverbindungen besonders groß dimensioniert. Dadurch wird nicht nur der Platzbedarf derartiger Steckverbindungen erhöht, sondern sie sind aufgrund der großen Auslegung auch besonders teuer.If the plug connection is a high-voltage plug connection, particularly high electrical currents flow in this plug connection. Accordingly, such connectors are particularly large dimensions. As a result, not only the space requirement of such connectors is increased, but they are also particularly expensive due to the large size.

Anstatt die Dimensionierung derartiger Steckverbindungen zu erhöhen, schlägt die DE 10 2011 013 711 B3 einen Hochstromstecker mit bestrombaren Leitern vor, welche auf einem Träger angeordnet sind. Der Träger ist aus einer wärmeleitenden Keramik gebildet, damit in Überhitzungsabschnitten der Leiter des Hochstromsteckers Wärme an den Träger abgegeben werden kann. Ferner weist der Hochstromstecker ein an dem Träger vorgesehenes Wärmesenkungsmittel auf. Das Wärmesenkungsmittel umfasst dabei Kühlrippen oder ein in einem Schlauchsystem zirkulierendes Fluidkühlmittel oder ein den Träger umgebendes Gehäuse aus Aluminium. Nachteil eines derartigen Hochstromsteckers ist es, dass um die Wärme effektiv von den Leitern abführen zu können, alle Komponenten wärmeleitend ausgebildet sein müssen.Instead of increasing the sizing of such connectors, beats the DE 10 2011 013 711 B3 a high-current plug with energizable conductors, which are arranged on a support. The carrier is formed of a thermally conductive ceramic, so that heat can be delivered to the carrier in overheating sections of the conductors of the high-current connector. Furthermore, the high-current plug has a heat sink means provided on the carrier. The heat-sinking means in this case comprises cooling fins or a fluid coolant circulating in a hose system or a housing of aluminum surrounding the support. Disadvantage of such a high-current connector is that in order to dissipate the heat effectively from the conductors, all components must be formed thermally conductive.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Aufbau einer Vorrichtung zum Kühlen eines Kontaktelements einer Steckverbindung zu vereinfache und die Vorrichtung so weiterzuentwickeln, dass die Wärme besonders effektiv von dem Kontaktelement abgeführt werden kann.The object of the present invention is therefore to simplify the construction of a device for cooling a contact element of a plug connection and to further develop the device so that the heat can be removed from the contact element in a particularly effective manner.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Kühlen eines elektrisch leitfähigen Kontaktelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a device for cooling an electrically conductive contact element having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Kühlen eines von einer Stiftwanne umgebenen elektrisch leitfähigen Kontaktelements einer Steckverbindung. Die Steckverbindung kann bevorzugt Bestandteil einer elektrischen Komponente sein. Bei der elektrischen Komponente kann es sich beispielsweise um einen Inverter und/oder um ein Ladegerät handeln. Die Vorrichtung umfasst eine Wärmeleitvorrichtung, welche mit dem elektrisch leitfähigen Kontaktelement gekoppelt ist, wobei eine Verlustwärme von dem Kontaktelement über die Wärmeleitvorrichtung aus der Stiftwanne heraus ableitbar ist.According to the invention, this object is achieved by a device for cooling an electrically conductive contact element of a plug-and-socket connection surrounded by a pin tray. The connector may preferably be part of an electrical component. The electrical component may be, for example, an inverter and / or a charger. The device comprises a heat conducting device, which is coupled to the electrically conductive contact element, wherein a heat loss from the contact element via the heat conducting device from the pin tray is derivable out.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beispielsweise in einem Motorraum eines Kraftwagens weitere Kraftwagenkomponenten um die Kontaktelemente beziehungsweise Steckverbindungen herum angeordnet sind. Der Motorraum ist besonders beengt ausgelegt, wodurch eine Steckverbindung nicht einfach größer dimensioniert werden kann.The invention is based on the knowledge that further motor vehicle components are arranged around the contact elements or plug connections, for example, in an engine compartment of a motor vehicle. The engine compartment is designed to be particularly cramped, whereby a plug connection can not simply be dimensioned larger.

Durch die Wärmeleitvorrichtung kann die Verlustwärme besonders effektiv von dem elektrisch leitfähigen Kontaktelement abgeführt werden. Ferner muss das Kontaktelement durch die Wärmeleitvorrichtung zur Wärmeabfuhr nicht größer dimensioniert werden. Die Kühlvorrichtung trägt ferner dazu bei, dass sich die Komponenten in einer näheren Umgebung des Kontaktelements nicht erwärmen.By the heat conducting device, the heat loss can be removed particularly effective from the electrically conductive contact element. Furthermore, the contact element does not have to be dimensioned larger by the heat conduction device for heat dissipation. The cooling device also contributes to the fact that the components do not heat up in a vicinity of the contact element.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Wärmeleitvorrichtung ein erstes wärmeleitendes Element und ein zweites wärmeleitendes und elektrisch isolierendes Element umfasst. Bevorzugt kann das erste wärmeleitende Element eine größere Wärmeleitfähigkeit als das wärmeleitende zweite Element aufweisen. Das zweite wärmeleitende Element kann insbesondere aus einem Kunststoff oder einem keramischen Werkstoff gebildet sein. Beispielsweise kann das zweite wärmeleitende Element ein Silikonkissen mit Keramikpartikeln und/oder ein Wärmeleitpad und/oder eine Wärmeleitpaste umfassen. Da die Wärmeleitfähigkeit des ersten wärmeleitenden Elements größer ausgebildet sein kann, als die des zweiten, kann das erste wärmeleitende Element bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein, insbesondere einem Metall. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise eine Kühlvorrichtung bereitgestellt werden kann, welche die Verlustwärme besonders effektiv von dem Kontaktelement abführen kann.An embodiment of the invention provides that the heat-conducting device comprises a first heat-conducting element and a second heat-conducting and electrically insulating element. The first heat-conducting element may preferably have a greater thermal conductivity than the heat-conducting second element. The second heat-conducting element may in particular be formed from a plastic or a ceramic material. By way of example, the second heat-conducting element may comprise a silicon pad with ceramic particles and / or a heat-conducting pad and / or a heat-conducting paste. Since the thermal conductivity of the first heat-conducting element can be made larger than that of the second, the first heat-conducting element can preferably be formed from an electrically conductive material, in particular a metal. This results in the advantage that in a particularly simple and cost-effective manner, a cooling device can be provided which can dissipate the heat loss from the contact element particularly effective.

In vorteilhafter Weise ist das erste wärmeleitende Element als Heatpipe ausgebildet. Bei einer Heatpipe handelt es sich bevorzugt um ein Wärmerohr, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert. Zur Abfuhr der Verlustwärme von dem Kontaktelement wird die Verlustwärme an das Arbeitsmedium der Heatpipe übertragen. Durch den Wärmeeintrag verdampft das Arbeitsmedium in der Heatpipe. Dadurch wird der Druck in der Heatpipe lokal erhöht, was zu einem geringen Druckgefälle innerhalb der Heatpipe führt. Der entstandene Dampf strömt deswegen zu einer Stelle mit niedrigerer Temperatur, wo er kondensiert. An dieser Stelle erhöht sich die Temperatur durch die frei werdende Kondensationswärme. Die zuvor aufgenommene Verlustwärme wird an eine Umgebung der Heatpipe abgegeben. Das nun flüssige Arbeitsmedium kehrt durch Kapillarkräfte wieder zurück zu der Stelle, an der die Verlustwärme eingeleitet wird. Bevorzugt ist die Heatpipe als flexibles oder biegbares Wärmerohr ausgebildet. Die Heatpipe hat den Vorteil, dass sie einen geringen thermischen Widerstand besitzt und somit besonders gut die Verlustwärme von dem Kontaktelement abführen kann.Advantageously, the first heat-conducting element is designed as a heat pipe. A heat pipe is preferably a heat pipe in which a working medium circulates. To dissipate the heat loss from the contact element, the heat loss is transferred to the working fluid of the heat pipe. Due to the heat input, the working medium evaporates in the heat pipe. This increases the pressure in the heat pipe locally, resulting in a low pressure gradient within the heat pipe leads. The resulting vapor therefore flows to a lower temperature location where it condenses. At this point, the temperature increases due to the released heat of condensation. The previously recorded heat loss is delivered to an environment of the heat pipe. The now liquid working medium returns by capillary forces back to the point at which the heat loss is initiated. Preferably, the heat pipe is designed as a flexible or flexible heat pipe. The heat pipe has the advantage that it has a low thermal resistance and thus can dissipate particularly well the heat loss from the contact element.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung ferner eine Wärmeabfuhrvorrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, ein Kühlmittel zu fördern, wobei die Wärmeleitvorrichtung mit der Wärmeabfuhrvorrichtung gekoppelt ist und die Verlustwärme an die Wärmeabfuhrvorrichtung überträgt. Mit „gekoppelt” ist insbesondere gemeint, dass die Wärmeleitvorrichtung die Wärmeabfuhrvorrichtung kontaktiert. Bei der Wärmeabfuhrvorrichtung kann es sich bevorzugt um einen Kühlkreislauf eines Kraftwagens handeln. Bei dem Kühlmittel handelt es sich bevorzugt um Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch. Durch die Wärmeabfuhrvorrichtung, welche bevorzugt als Kühlkreislauf des Kraftwagens ausgebildet ist, ist keine zusätzliche Einrichtung notwendig, um die von dem Kontaktelement aufgenommene Verlustwärme abführen zu können. Dadurch können Kosten eingespart werden.A further embodiment of the invention provides that the device further comprises a heat removal device which is adapted to convey a coolant, wherein the heat conduction device is coupled to the heat removal device and transmits the lost heat to the heat removal device. By "coupled" is meant in particular that the heat conducting device contacts the heat dissipation device. The heat removal device may preferably be a cooling circuit of a motor vehicle. The coolant is preferably water or a water-glycol mixture. By the heat removal device, which is preferably designed as a cooling circuit of the motor vehicle, no additional device is necessary in order to dissipate the heat absorbed by the contact element can heat loss. This can save costs.

In vorteilhafter Weise ist das elektrische Kontaktelement mit einem elektrischen Verbindungselement gekoppelt, welches insbesondere als Stromschiene ausgebildet ist, zum elektrischen Verbinden des elektrisch leitenden Kontaktelements mit einem weiteren elektrischen Element. Um die Wärmeabfuhr der Verlustwärme zu begünstigen, kann die Wärmeleitvorrichtung bevorzugt mit dem elektrischen Verbindungselement gekoppelt sein.Advantageously, the electrical contact element is coupled to an electrical connection element, which is designed in particular as a busbar, for electrically connecting the electrically conductive contact element with a further electrical element. In order to promote the heat dissipation of the heat loss, the heat conducting device may preferably be coupled to the electrical connection element.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Kontaktelement als Teil einer Heatpipe mit einer elektrisch leitfähigen Mantelfläche ausgebildet ist und der übrige Teil der Heatpipe die Wärmeleitvorrichtung bildet. Die Heatpipe erfüllt also bevorzugt eine Doppelfunktion, nämlich die des elektrisch leitenden Kontaktelements und die der Wärmeleitvorrichtung. Durch eine derartige Ausführungsform können Komponenten und damit Kosten eingespart werden.A further embodiment of the invention provides that the contact element is formed as part of a heat pipe with an electrically conductive jacket surface and the remaining part of the heat pipe forms the heat-conducting device. The heat pipe thus preferably fulfills a double function, namely that of the electrically conductive contact element and that of the heat conducting device. By such an embodiment components and thus costs can be saved.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Kühlen eines elektrisch leitfähigen Kontaktelements, welches von einer Stiftwanne umgeben ist, 1 1 is a schematic representation of an embodiment of a device for cooling an electrically conductive contact element, which is surrounded by a pin tray,

2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zum Kühlen des elektrisch leitfähigen Kontaktelements, 2 a schematic representation of another embodiment of the device for cooling the electrically conductive contact element,

3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zum Kühlen des elektrisch leitfähigen Kontaktelements, und 3 a schematic representation of another embodiment of the device for cooling the electrically conductive contact element, and

4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zum Kühlen des elektrisch leitfähigen Kontaktelements. 4 a schematic representation of another embodiment of the device for cooling the electrically conductive contact element.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

In den 1 bis 4 ist jeweils eine Steckverbindung 10 mit einem elektrisch leitenden Kontaktelement 12 gezeigt. Die Steckverbindung 10 kann Teil einer elektrischen Komponente sein. Bei der elektrischen Komponente kann es sich beispielsweise um einen Inverter und/oder um ein Ladegerät handeln. Die Steckverbindung 10 ist zumindest teilweise von einem Gehäuse 13 umgeben. Das Gehäuse 13 ist bevorzugt aus einem wärmeleitenden Material gebildet. Das Kontaktelement 12 der Steckverbindung 10 ist von einer Stiftwanne 14 umgeben. Mit anderen Worten ist das Kontaktelement 12 in der Stiftwanne 14 angeordnet. Das Kontaktelement 12 ist insbesondere bolzenförmig ausgebildet. Die Stiftwanne 14 ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet. An einem Ende des Kontaktelements 12, welches insbesondere einem Gegenkontaktelement (in Figuren nicht gezeigt) zugeordnet ist, ist ein Schirmkontakt 16 angeordnet. Der Schirmkontakt 16 weist eine hohlzylindrische Form auf, welcher das Kontaktelement 12 an dem einen Ende bereichweise umgibt. Der Schirmkontakt 16 ist dazu eingerichtet, elektrische und/oder magnetische Felder abzuschirmen.In the 1 to 4 is each a plug connection 10 with an electrically conductive contact element 12 shown. The plug connection 10 can be part of an electrical component. The electrical component may be, for example, an inverter and / or a charger. The plug connection 10 is at least partially of a housing 13 surround. The housing 13 is preferably formed of a thermally conductive material. The contact element 12 the connector 10 is from a pin tray 14 surround. In other words, the contact element 12 in the pen tray 14 arranged. The contact element 12 is in particular bolt-shaped. The pen tray 14 is preferably formed of an electrically insulating material. At one end of the contact element 12 , which is associated in particular with a mating contact element (not shown in figures), is a shield contact 16 arranged. The shield contact 16 has a hollow cylindrical shape, which is the contact element 12 at one end surrounds areas. The shield contact 16 is designed to shield electrical and / or magnetic fields.

Ist das Kontaktelement 12 mit dem Gegenkontaktelement gekoppelt, so erwärmt sich das Kontaktelement 12 gerade an dem einen Ende im Bereich des Schirmkontaktes. Um diese Wärme, eine sogenannte Verlustwärme, von dem Kontaktelement 12 und aus der Stiftwanne 14 abführen zu können, ist das Kontaktelement 12 mit einer Vorrichtung 17 zum Kühlen des Kontaktelements 12 gekoppelt.Is the contact element 12 coupled to the mating contact element, the contact element heats up 12 just at one end in the area of the shield contact. To this heat, one so-called heat loss, from the contact element 12 and from the pen tray 14 to be able to dissipate, is the contact element 12 with a device 17 for cooling the contact element 12 coupled.

In 1 umfasst die Vorrichtung 17 eine Wärmeleitvorrichtung 18. Die Wärmeleitvorrichtung 18 umfasst ein wärmeleitendes und elektrisch isolierendes Element 20, welches außerhalb der Stiftwanne 14 positioniert ist. Das Kontaktelement 12 ist über ein erstes wärmeleitendes elektrisches Verbindungselement 22 und ein zweites wärmeleitendes elektrisches Verbindungselement 24 mit dem elektrisch isolierenden Element 20 gekoppelt. Das erste 22 und das zweite Verbindungselement 24 können als Einheit als ein wärmeleitendes Element angesehen werden. Das erste Verbindungselement 22 ist von dem Kontaktelement 12 ausgehend, aus der Stiftwanne 14 geführt. Das zweite Verbindungselement 24 ist als Stromschiene zum elektrischen Verbinden des Kontaktelements 12 mit weiteren elektrischen Komponenten (in Figuren nicht gezeigt) ausgebildet. Das zweite Verbindungselement 24 ist mit dem ersten Verbindungselement 22 über ein Koppelelement 26, welches beispielsweise als Bolzen ausgebildet ist, elektrisch leitend verbunden.In 1 includes the device 17 a heat conducting device 18 , The heat conducting device 18 comprises a heat-conducting and electrically insulating element 20 which is outside the pen tray 14 is positioned. The contact element 12 is via a first thermally conductive electrical connection element 22 and a second thermally conductive electrical connection element 24 with the electrically insulating element 20 coupled. The first 22 and the second connecting element 24 may be considered as a unit as a heat-conducting element. The first connection element 22 is from the contact element 12 starting from the pen tray 14 guided. The second connection element 24 is as a busbar for electrically connecting the contact element 12 with further electrical components (not shown in figures) is formed. The second connection element 24 is with the first connector 22 via a coupling element 26 , which is designed for example as a bolt, electrically conductively connected.

In 1 sind aufeinander folgend das Kontaktelement 12, das erste Verbindungselement 22, das zweite Verbindungselement 24 und das elektrisch isolierende Element 20 aneinander angeordnet. Die Vorrichtung 17 umfasst ferner eine Wärmeabfuhrvorrichtung 28. Die Wärmeabfuhrvorrichtung 28 ist an dem elektrisch isolierenden Element 20 angeordnet. Bei der Wärmeabfuhrvorrichtung 28 handelt es sich beispielsweise um einen Kühlkreislauf, insbesondere um einen Kühlkreislauf eines Kraftwagens, in dem die Steckverbindung 10, beispielsweise in einem Motorraum, angeordnet ist. Durch die in 1 gezeigte Vorrichtung 17 wird die Verlustwärme von dem Kontaktelement 12 über das erste Verbindungselement 22, das zweite Verbindungselement 24 und das wärmeleitende und elektrisch isolierende Element 20 an die Wärmeabfuhrvorrichtung 28 abgegeben. In der Wärmeabfuhrvorrichtung 28 wird bevorzugt ein Kühlmittel gefördert. Bei dem Kühlmittel kann es sich um Wasser oder um ein Wasser-Glykol-Gemisch handeln. Bei der Übertragung der Verlustwärme an die Wärmeabfuhrvorrichtung 28 wird die Verlustwärme bevorzugt von dem Kühlmittel aufgenommen.In 1 are successively the contact element 12 , the first connecting element 22 , the second connecting element 24 and the electrically insulating element 20 arranged together. The device 17 further comprises a heat dissipation device 28 , The heat dissipation device 28 is on the electrically insulating element 20 arranged. In the heat removal device 28 it is, for example, a cooling circuit, in particular a cooling circuit of a motor vehicle, in which the connector 10 , For example, in an engine room, is arranged. By the in 1 shown device 17 the heat loss from the contact element 12 over the first connection element 22 , the second connecting element 24 and the thermally conductive and electrically insulating element 20 to the heat removal device 28 issued. In the heat removal device 28 a coolant is preferably conveyed. The coolant may be water or a water-glycol mixture. In the transmission of heat loss to the heat dissipation device 28 the heat loss is preferably absorbed by the coolant.

In 2 weist die Steckverbindung 10 den gleichen Aufbau, d. h. die aufeinanderfolgende Anordnung des Kontaktelements 12 und dem ersten 22 und zweiten Verbindungselement 24 auf. Nur sind die jeweiligen Elemente der Steckverbindung 10 nicht in einem rechten Winkel zueinander angeordnet, sondern linear aneinander in einer Haupterstreckungsrichtung des Kontaktelements 12.In 2 has the plug connection 10 the same structure, ie the successive arrangement of the contact element 12 and the first 22 and second connecting element 24 on. Only the respective elements of the plug connection 10 not arranged at a right angle to each other, but linearly to each other in a main extension direction of the contact element 12 ,

Die Wärmeleitvorrichtung 18 ist in 2 im Gegensatz zu 1 direkt mit dem Kontaktelement 12 gekoppelt. Ferner umfasst die Wärmeleitvorrichtung 18 neben dem elektrisch isolierenden Element 20 noch ein wärmeleitendes Element 30. Das wärmeleitende Element 30 ist bevorzugt aus Metall gebildet. Wie 2 zu entnehmen ist, ist das wärmeleitende Element 30 als rechteckiger Metallblock ausgebildet. In 2 ist das elektrisch isolierende Element 20 der Wärmeleitvorrichtung 18 an dem Kontaktelement 12 angeordnet. Zwischen dem elektrisch isolierenden Element 20 und der Wärmeabfuhrvorrichtung 28 ist das wärmeleitende Element 30 angeordnet. Die Wärmeleitvorrichtung 18, welche das wärmeleitende Element 30 und das wärmeleitende und elektrisch isolierende Element 20 umfasst, ist bereichsweise an dem Kontaktelement 12 angeordnet, d. h. die Wärmeleitvorrichtung 18 und das Kontaktelement 12 bilden eine gemeinsame Kontaktfläche aus. Je größer die Kontaktfläche, desto geringer ist der thermische Widerstand und desto besser kann die Verlustwärme von dem Kontaktelement 12 abgeführt werden. Das elektrisch isolierende Element 20 dient dazu, dass das Kontaktelement 12 elektrisch nicht mit der Wärmeabfuhrvorrichtung 28 gekoppelt wird. Anstelle einer Anordnung der Wärmeleitvorrichtung 18, wie sie in 2 gezeigt ist, kann auch das wärmeleitende Element 30 an dem Kontaktelement 12 und das elektrisch isolierende Element 20 an der Wärmeabfuhrvorrichtung 28 angeordnet sein.The heat conducting device 18 is in 2 in contrast to 1 directly with the contact element 12 coupled. Furthermore, the heat-conducting device comprises 18 next to the electrically insulating element 20 still a thermally conductive element 30 , The heat-conducting element 30 is preferably formed of metal. As 2 it can be seen, is the heat-conducting element 30 designed as a rectangular metal block. In 2 is the electrically insulating element 20 the heat conducting device 18 on the contact element 12 arranged. Between the electrically insulating element 20 and the heat dissipation device 28 is the heat-conducting element 30 arranged. The heat conducting device 18 which is the heat-conducting element 30 and the thermally conductive and electrically insulating element 20 includes, is partially on the contact element 12 arranged, ie the heat conducting device 18 and the contact element 12 form a common contact surface. The larger the contact area, the lower the thermal resistance and the better the heat loss from the contact element 12 be dissipated. The electrically insulating element 20 serves to make the contact element 12 not electrically with the heat dissipation device 28 is coupled. Instead of an arrangement of the heat conducting device 18 as they are in 2 can also be shown, the heat-conducting element 30 on the contact element 12 and the electrically insulating element 20 at the heat dissipation device 28 be arranged.

In 3 ist das wärmeleitende Element 30 anstelle als Metallblock, wie in 2, als Heatpipe ausgebildet. Der Vorteil der Heatpipe besteht darin, dass dadurch die Vorrichtung 17 zur Kühlung flexibler ausgestaltet werden kann. Wie in 3 gezeigt ist, ist die Heatpipe besonders flexibel ausgebildet und kann je nach Entfernung des Kontaktelements 12 von der Wärmeabfuhrvorrichtung 28 in ihrer Länge variiert werden. Ferner hat die Heatpipe im Gegensatz zu einem Metallblock den Vorteil, dass die Kontaktfläche zu dem Element, von dem die Verlustwärme abgeführt werden soll, also dem Kontaktelement 12, kleiner ausgelegt werden kann. Wie bereits zu 2 erläutert, kann auch in 3 bei der Anordnung der Wärmeleitvorrichtung 18, entweder das elektrisch isolierende Element 20 oder die Heatpipe das Kontaktelement 12 kontaktieren, solange das elektrisch isolierende Element 20 zwischen der Wärmeabfuhrvorrichtung 28 und dem Kontaktelement 12 angeordnet ist, damit die Wärmeabfuhrvorrichtung 28 und das Kontaktelement nicht elektrisch leitend verbunden sind.In 3 is the heat-conducting element 30 instead of a metal block, as in 2 , designed as a heat pipe. The advantage of the heat pipe is that thereby the device 17 can be made more flexible for cooling. As in 3 is shown, the heat pipe is particularly flexible and can depending on the distance of the contact element 12 from the heat dissipation device 28 be varied in length. Furthermore, the heat pipe, in contrast to a metal block has the advantage that the contact surface to the element from which the heat loss is to be dissipated, so the contact element 12 , can be designed smaller. As already too 2 can also be explained in 3 in the arrangement of the heat conducting device 18 , either the electrically insulating element 20 or the heat pipe the contact element 12 Contact as long as the electrically insulating element 20 between the heat dissipation device 28 and the contact element 12 is arranged so that the heat dissipation device 28 and the contact element are not electrically connected.

Um die Wärmeabfuhr der Verlustwärme zu verbessern beziehungsweise um das Kontaktelement 12 noch besser kühlen zu können, kann die Wärmeleitvorrichtung 18 auch zweimal vorgesehen sein. So kann die Wärmeleitvorrichtung 18 in den 2 und 3 an dem Kontaktelement 12 und an dem zweiten Verbindungselement 24 angeordnet sein. Wobei beide Wärmeleitvorrichtungen 18 die Verlustwärme an die Wärmeabfuhrvorrichtung 28 übertragen.In order to improve the heat dissipation of the heat loss or to the contact element 12 To be able to cool even better, the heat conducting device 18 also be provided twice. So can the heat conduction 18 in the 2 and 3 on the contact element 12 and on the second connecting element 24 be arranged. Both heat conduction devices 18 the heat loss to the heat removal device 28 transfer.

In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 17 zum Kühlen des Kontaktelements 12 gezeigt. Dabei bildet eine Heatpipe das Kontaktelement 12 und einen Teil der Wärmeleitvorrichtung 18 aus. Die Heatpipe ist mit einer elektrisch leitfähigen Mantelfläche ausgebildet. Über das elektrisch isolierende Element 20 der Wärmeleitvorrichtung 18 ist die Heatpipe mit der Wärmeabfuhrvorrichtung 28 gekoppelt. An der Heatpipe ist ferner das zweite Verbindungselement 24 angeordnet.In 4 is another embodiment of the device 17 for cooling the contact element 12 shown. A heat pipe forms the contact element 12 and a part of the heat conducting device 18 out. The heat pipe is formed with an electrically conductive lateral surface. About the electrically insulating element 20 the heat conducting device 18 is the heat pipe with the heat dissipation device 28 coupled. On the heat pipe is also the second connecting element 24 arranged.

Insgesamt ist somit eine gekühlte Kontaktierung beschrieben.Overall, therefore, a cooled contact is described.

In den stromführenden Elementen eines Steckverbinders, vor allem an der Kontaktstelle selbst, entsteht aufgrund des elektrischen Widerstands Wärme. Ein großer Querschnitt der stromführenden Teile verbessert die Wärmeabfuhr und reduziert den elektrischen Widerstand der stromführenden Teile. Aufgrund der hohen zu übertragenden Ströme fallen deshalb vor allen Hochvolt-Steckverbinder besonders groß und damit teuer aus.In the current-carrying elements of a connector, especially at the contact point itself, heat is generated due to the electrical resistance. A large cross-section of the current-carrying parts improves the heat dissipation and reduces the electrical resistance of the current-carrying parts. Due to the high currents to be transmitted therefore fall in front of all high-voltage connectors particularly large and therefore expensive.

Eine indirekte Kühlung durch thermische Anbindung der Stromschiene an ein Kühlsystem (z. B. durch eine Wärmeleitmatte) kann durch eine direkte Kühlung durch Anbindung der Kontaktierung an ein Kühlsystem erfolgen. Die direkte Kontaktierung kann dabei durch die Nutzung einer Heatpipe erfolgen, indem die Heatpipe die Verlustwärme von dem Kontaktelement des Steckverbinders abführt. Das Kontaktelement kann zur direkten Kühlung aber auch selbst als Heatpipe ausgebildet sein.Indirect cooling by thermal connection of the busbar to a cooling system (eg by a heat conduction mat) can be effected by direct cooling by connecting the contacting to a cooling system. The direct contact can be done by using a heat pipe by the heat pipe dissipates the heat loss from the contact element of the connector. The contact element may be designed for direct cooling but also itself as a heat pipe.

Der Einsatz einer Heatpipe erscheint besonders vorteilhaft, da sie bei geringem thermischem Widerstand den Weg zur Kühlung, beispielsweise einem Kühlsystem eines Kraftwagens, innerhalb der Komponente überbrücken kann.The use of a heat pipe appears to be particularly advantageous because it can bridge the path for cooling, for example, a cooling system of a motor vehicle, within the component with low thermal resistance.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Steckverbindungconnector
1212
Kontaktelementcontact element
1313
Gehäusecasing
1414
Stiftwannepin header
1616
Schirmkontaktscreen contact
1717
Vorrichtungcontraption
1818
Wärmeleitvorrichtungheat conducting
2020
elektrisch isolierendes Elementelectrically insulating element
2222
Verbindungselementconnecting element
2424
Verbindungselementconnecting element
2626
Koppelelementcoupling element
2828
WärmeabfuhrvorrichtungHeat dissipation device
3030
wärmeleitendes Elementthermally conductive element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011013711 B3 [0004] DE 102011013711 B3 [0004]

Claims (7)

Vorrichtung (17) zum Kühlen eines von einer Stiftwanne (14) umgebenen elektrisch leitfähigen Kontaktelements (12) einer Steckverbindung (10), wobei die Vorrichtung (17) eine Wärmeleitvorrichtung (18) umfasst, welche mit dem elektrisch leitfähigen Kontaktelement (12) gekoppelt ist, wobei eine Verlustwärme von dem Kontaktelement (12) über die Wärmeleitvorrichtung (18) aus der Stiftwanne (14) heraus ableitbar ist.Contraption ( 17 ) for cooling one of a pin tray ( 14 ) surrounded electrically conductive contact element ( 12 ) of a plug connection ( 10 ), the device ( 17 ) a heat conducting device ( 18 ), which with the electrically conductive contact element ( 12 ), wherein a loss of heat from the contact element ( 12 ) via the heat conducting device ( 18 ) from the pen tray ( 14 ) is derivable. Vorrichtung (17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitvorrichtung (18) ein erstes wärmeleitendes Element (30) und ein zweites wärmeleitendes und elektrisch isolierendes Element (20) umfasst.Contraption ( 17 ) according to claim 1, characterized in that the heat conducting device ( 18 ) a first thermally conductive element ( 30 ) and a second thermally conductive and electrically insulating element ( 20 ). Vorrichtung (17) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste wärmeleitende Element (30) aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere Metall, gebildet ist.Contraption ( 17 ) according to claim 2, characterized in that the first thermally conductive element ( 30 ) is formed of an electrically conductive material, in particular metal. Vorrichtung (17) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste wärmeleitende Element (30) als Heatpipe ausgebildet ist.Contraption ( 17 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the first heat-conducting element ( 30 ) is designed as a heat pipe. Vorrichtung (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (17) ferner eine Wärmeabfuhrvorrichtung (28) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, ein Kühlmittel zu fördern, wobei die Wärmeleitvorrichtung (18) mit der Wärmeabfuhrvorrichtung (28) gekoppelt ist und die Verlustwärme an die Wärmeabfuhrvorrichtung (28) überträgt.Contraption ( 17 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 17 ) a heat removal device ( 28 ), which is adapted to convey a coolant, wherein the heat conducting device ( 18 ) with the heat removal device ( 28 ) and the heat loss to the heat removal device ( 28 ) transmits. Vorrichtung (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Kontaktelement (12) mit einem elektrischen Verbindungselement (24) gekoppelt ist, welches insbesondere als Stromschiene ausgebildet ist, zum elektrischen Verbinden des elektrisch leitenden Kontaktelements (12) mit einem weiteren elektrischen Element.Contraption ( 17 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical contact element ( 12 ) with an electrical connection element ( 24 ), which is designed in particular as a busbar, for electrically connecting the electrically conductive contact element ( 12 ) with another electrical element. Vorrichtung (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (12) als Teil einer Heatpipe mit einer elektrisch leitfähigen Mantelfläche ausgebildet ist und der übrige Teil der Heatpipe die Wärmeleitvorrichtung (18) bildet.Contraption ( 17 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element ( 12 ) is formed as part of a heat pipe with an electrically conductive jacket surface and the remaining part of the heat pipe is the heat conducting device ( 18 ).
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