DE202015105289U1

DE202015105289U1 - Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul

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Publication number: DE202015105289U1
Application number: DE202015105289.8U
Authority: DE
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2016-01-18
Anticipated expiration: 2025-10-07
Also published as: FR3027186B3; ITUB201579471U1; FR3027186A3; JP3203138U; CN204466125U; RU162623U1; KR20160001282U

Abstract

Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul, umfassend eine Verbindungsreihe ausgerüstet mit einem doppelseitigen schmelzverarbeitbaren Kunststoff-Wärmeableiter, umfassend eine Basis und Rippen, wobei sich die Rippen von der Basis erstrecken und wobei IV) die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs bei Messung mit Hilfe von ASTM 1461 im Bereich von 1 bis 20 W/m·K in der Ebene und im Bereich von 0,5 bis 2,0 W/m·K durch die Ebene hindurch liegt; V) der Schmelzpunkt des Kunststoffs über 200°C liegt; VI) der Kunststoff einen spezifischen Volumenwiderstand bei Messung mit Hilfe von IEC60093 von mindestens 1,0 × 108 Ohm/m aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das Gebrauchsmuster betrifft ein integriertes Kunststoff-Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul, das für die Verwendung mit einem Gleichstrom-Formgehäuse-Stromunterbrecher bzw. Kompaktschutzschalter (MCCB) geeignet ist. Es betrifft ferner einen MCCB, welcher ein solches integriertes Kunststoff-Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul umfasst.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Schutzschalter, wie durch IEC60947 definiert, wird in der Regel zum Leiten oder Unterbrechen eines elektrischen Stroms verwendet, der zum Beispiel von einem dreiphasigen Stromquellen-Terminal erzeugt wird. Ein Vorteil gegenüber der Verwendung von (Schmelz-)Sicherungen ist, dass Sicherungen nur einmal verwendet werden können und ersetzt werden müssen, wenn der Stromkreis unterbrochen wird.
Wenn ein Fehler von dem elektrischen Strom detektiert wird, wird ein Unterbrechungssignal übermittelt, um die Stromzufuhr zu unterbrechen.
Alle Schutzschaltersysteme weisen gemeinsame Merkmale in ihrem Betrieb auf, obwohl Details in Abhängigkeit von der Spannungsklasse, dem Nennstrom und dem Typ des Schutzschalters stark variieren.
Der Schutzschalter muss einen Fehlerzustand detektieren; bei Niederspannungs-Schutzschaltern erfolgt dies in der Regel innerhalb des Unterbrechergehäuses.
Schutzschalter für starke Ströme oder hohe Spannungen sind in der Regel mit Schutzrelais-Pilotvorrichtungen angeordnet, um einen Fehlerzustand zu erspüren und um einen Tripopening- bzw. Auslöse-Öffnungs-Mechanismus zu betreiben. Nachdem ein Fehler detektiert wurde, müssen sich Kontakte innerhalb des Schutzschalters öffnen, um den Stromkreis zu unterbrechen; ein Teil der mechanisch gespeicherten Energie (unter Verwendung von so etwas wie (Druck-)Federn oder Druckluft), die in dem Unterbrecher enthalten sind, wird zum Trennen der Kontakte verwendet, obwohl ein Teil der erforderlichen Energie von dem Fehlerstrom selbst erhalten werden kann. Kleine Schutzschalter können manuell betrieben werden; größere Einheiten weisen Magnetspulen auf, um den Mechanismus auszulösen, und Elektromotoren, um Energie zu den Federn zurückzuführen.
Die Schutzschalterkontakte müssen in der Lage sein, den elektrischen Strom ohne übermäßiges Erhitzen zu befördern, und müssen auch der Hitze des erzeugten Lichtbogens beim Unterbrechen (Öffnen) des Stromkreises widerstehen. Kontakte werden in der Regel aus Kupfer oder Kupferlegierungen, Silberlegierungen und anderen hochleitfähigen Materialien hergestellt.
Wenn ein Strom unterbrochen wird, wird ein Lichtbogen erzeugt. Dieser Lichtbogen muss in einer kontrollierten Weise beherrscht, gekühlt und gelöscht werden, so dass die Lücke zwischen den Kontakten der Spannung in dem Stromkreis erneut widerstehen kann. Unterschiedliche Schutzschalter verwenden Vakuum, Luft, isolierendes Gas oder Öl als Medium, in dem sich der Lichtbogen bildet.
Mittelspannungs-Schutzschalter können durch Schraubverbindungen in den Stromkreis zum Beispiel mit Sammelschienen oder Verbindungsreihen mit einem Wärmeableiter angeschlossen sein.
Bei der elektrischen Energieverteilung ist eine Sammelschiene ein Streifen oder eine Leiste aus Kupfer, Messing oder Aluminium, der/die Elektrizität innerhalb einer Schalttafel, eines Verteilers, eines Umspannwerks, einer Batteriebank oder einer anderen elektrischen Vorrichtung leitet. Ihr Hauptzweck ist, einen maßgeblichen Elekrizitätsstrom zu leiten, wo ihre Querschnittsgröße die maximale Strommenge bestimmt, die sicher befördert werden kann, und nicht als ein Bauteilelement zu fungieren. Eine Verbindungsreihe ist ein Beispiel einer Sammelschiene, die in einem MCCB verwendet werden kann.
In elektronischen Systemen ist ein Wärmeableiter ein passiver Wärmetauscher, welcher ein Bauelement durch Ableiten von Wärme in das umgebende Medium kühlt. In Computern werden Wärmeableiter zum Kühlen von Zentralprozesseinheiten oder Grafikprozessoren verwendet. Wärmeableiter werden mit Hochleistungs-Halbleiterbauelementen, wie Leistungstransistoren, und Optoelektronik, wie Lasern und lichtemittierenden Dioden (LEDs), verwendet, bei denen die Wärmeableitungsfähigkeit des Grundbauelements unzureichend ist, um dessen Temperatur zu moderieren.
Ein Wärmeableiter ist so ausgelegt, um seinen Oberflächenbereich in Kontakt mit dem diesen umgebenden Kühlmedium, wie der Luft, zu maximieren. Luftgeschwindigkeit, Materialwahl, Auswölbungsdesign und Oberflächenbehandlung sind Faktoren, die die Leistung eines Wärmeableiters beeinflussen. Wärmeableiter umfassen in der Regel eine Basis mit Rippen, die sich von der Basis erstrecken. Es gibt zahlreiche Wege, um einen Wärmeableiter an einer Verbindungsreihe anzubringen, und diese schließen die Verwendung mindestens einer Schraube und/oder eines thermisch leitfähigen Klebstoffs zur Anbringung des Wärmeableiters ein. Thermoklebstoff oder Wärmeleitpaste können die Leistung des Wärmeableiters durch Füllen von Lufthohlräumen zwischen dem Wärmeableiter und dem Bauelement verbessern.
Eine Variante auf dem geradrippigen Wärmeableiter ist ein Wärmeableiter mit winkelförmigen Rippen. Ein Stiftrippen-Wärmeableiter ist ein Wärmeableiter, der Stifte aufweist, die sich von seiner Basis erstrecken. Die Stifte können zylinderförmig, elliptisch oder quadratisch bzw. eckig sein.
Im Allgemeinen gilt, je mehr Oberflächenbereich ein Wärmeableiter hat, umso besser funktioniert er.
Im Allgemeinen gilt, je höher die Wärmeleitfähigkeit, die ein Wärmeableitermaterial besitzt, umso besser funktioniert es.
Herkömmlicherweise bestehen Wärmeableiter aus Aluminium, das gute Wärmeableitungscharakteristika besitzt, und ein solcher Wärmeableiter wird herkömmlicherweise an eine Seite einer Verbindungsreihe angebracht. Wenn ein Wärmeableiter, der an einer Basis angebrachte Rippen umfasst, an eine Seite der Verbindungsreihe geschraubt wird, ist die Verbindung zwischen der Basis und der Verbindungsreihe in der Regel nicht sehr gut und kann die Wärmeableitung reduzieren. Jedoch ist Aluminium ebenfalls elektrisch leitend. Aus diesem Grund, da das Aluminium Elektrizität leitet, bedeutet dies, dass der Wärmeableiter in einem Schutzgehäuse untergebracht werden muss.
Aus diesem Grund ist ein zusätzliches Belüftungsgehäuse erforderlich, das über der herkömmlichen Wärmeableit-Verbindungsreihenanordnung angebracht wird.
Der Industriestandard IEC2006 verlangt, dass, wenn der Schutzschalter in Betrieb ist, der Temperaturunterschied zwischen der Verbindungsreihe und der Umgebungsluft weniger als 80K beträgt, so dass nicht jedes Material für die Verwendung als ein Wärmeableiter geeignet ist.
GEBRAUCHSMUSTERINHALT
Das vorliegende Gebrauchsmuster stellt ein integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul bereit, das eine Verbindungsreihe umfasst, die mit einem doppelseitigen schmelzverarbeitbaren Kunststoff-Wärmeableiter ausgerüstet ist, welcher eine Basis und Rippen umfasst, wobei die Rippen sich von der Basis erstrecken, und wobei

I) die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs bei Messung mit Hilfe von ASTM 1461 im Bereich von 1 bis 20 W/m·K in der Ebene und im Bereich von 0,5 bis 2,0 W/m·K durch die Ebene hindurch liegt;
II) der Schmelzpunkt des Kunststoffs über 200°C liegt;
III) der Kunststoff einen spezifischen Volumenwiderstand bei Messung mit Hilfe von IEC60093 von mindestens 1,0 × 10⁸ Ohm/m aufweist.

Der doppelseitige Wärmeableiter ist in zwei Teile geteilt, einen auf jeder Seite der Verbindungsreihe.
Der Wärmeableiterteil ist an der Verbindungsreihe mittels mindestens einer Schraube angebracht. Der Wärmeableiterteil ist an der Verbindungsreihe mittels eines thermisch leitfähigen Klebstoffs angebracht. Der doppelseitige Wärmeableiter ist auf die Verbindungsreihe überspritzt. Das integrierte Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul ist für die Verwendung mit einem Formgehäuse-Stromunterbrecher geeignet. Der Kunststoff ist ein halbkristalliner Kunststoff. Der Kunststoff ist ein Polyamid. Der Kunststoff umfasst 0,1 bis 50 Gew.-% thermisch leitende und elektrisch isolierende Füllstoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Die Rippen sind gerade Rippen. Die Rippen sind nach außen erweiterte Rippen. Die Rippen sind Stiftrippen. Das vorliegende Gebrauchsmuster stellt einen Formgehäuse-Schutzschalter mit einem integrierten Verbindungsreihenmodul bereit. Das vorliegende Gebrauchsmodell stellt einen Schutzschalter bereit, bei dem, wenn er in Betrieb ist, der Temperaturunterschied zwischen der Verbindungsreihe und der Umgebungsluft weniger als 80K beträgt.
Ein allgemein anerkanntes Problem ist, dass, wenn ein Stromkreis unterbrochen ist, die Energie so schnell wie möglich überführt bzw. weggeführt werden muss, um ein Überhitzen, besonders des Schutzschalters, zu vermeiden.
In einem herkömmlichen MCCB ist ein extrudierter Aluminium-Wärmeableiter mit geraden Rippen an einer Seite einer Verbindungsreihe mit einer Schraube angebracht. Der Wärmeableiter kann durch Extrudieren von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wie im Fachbereich allgemein bekannt, hergestellt werden. Die Verwendung einer Schraube zum Verbinden des Wärmeableiters bedeutet, die Verbindung und damit die Wärmeableitung ist nicht sehr gut, da die Verwendung von Schrauben die Dichtheit der Verbindung beschränkt. Die Verwendung von Schrauben nimmt auch Raum ein, der von einer Rippe eingenommen werden könnte. Darüber hinaus ist das Aluminium elektrisch leitend, so dass eine Kunststoffabdeckung mit Belüftungsöffnungen erforderlich ist, um den Wärmeableiter zu bedecken. Zudem ist eine Seite der Verbindungsreihe exponiert, so dass die Bedeckung auch zum Schützen von Menschen vor elektrischem Strom, der durch die Verbindungsreihe fließt, benötigt wird.
Dies bedeutet, dass viele Bearbeitungsschritte erforderlich sind. Darüber hinaus ist eine Menge mehr an Platz erforderlich, um den MCCB unterzubringen.
Dies ist in dem vorliegenden Gebrauchsmuster durch Verwenden von Kunststoff, insbesondere durch Verwenden eines doppelseitigen, schmelzverarbeitbaren Kunststoff-Wärmeableiters, welcher eine Basis und Rippen umfasst, gelöst worden, wobei die Rippen sich von der Basis, die zum Beispiel durch Spritzgießen hergestellt wird, erstrecken. Ein Extrusionsverfahren ist ebenfalls geeignet.
Der Wärmeableiter wird daher an beiden Seiten der Verbindungsreihe angebracht, entweder in der Form von zwei getrennten Teilen oder durch Überspritzen des Wärmeableiters auf die Verbindungsreihe.
Ein Vorteil von diesem Design ist, dass keine Bedeckung für das integrierte Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul erforderlich ist. Das integrierte Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul, das eine Verbindungsreihe und einen schmelzverarbeitbaren Kunststoff-Wärmeableiter umfasst, kann zusammen mit der MCCB-Einheit vorgesehen werden oder kann in geeigneter Weise getrennt für Retrofit- bzw. Nachrüstungsreparaturen vorgesehen werden.
Vorzugsweise ist der schmelzverarbeitbare Kunststoff ein spritzfähiger Kunststoff. Vorzugsweise ist der schmelzverarbeitbare Kunststoff thermisch leitend und elektrisch isolierend.
Thermisch leitende Polymerzusammensetzungen umfassen typischerweise ein organisches Polymer und darin dispergierten, thermisch leitenden Füllstoff. Jedoch weisen thermisch leitende Füllstoffe, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen, oft auch eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Aus diesem Grund muss, wenn die thermisch leitende Polymerzusammensetzung elektrisch isolierend sein muss, die Verwendung von elektrisch leitenden Füllstoffen eingeschränkt oder ausgeschlossen werden und muss durch elektrisch isolierende Füllstoffe ersetzt werden.
Für den schmelzverarbeitbaren Kunststoff werden in der Regel thermoplastische Polymere verwendet, die hohe Temperaturen aushalten können, wie Polyamide, Polyphenylensulfide, Polyphenylenoxide, Polysulfone, Polyarylate, Polyetheretherketone und Polyetherimide. Repräsentative Beispiele schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf, Homopolyamide wie Polyamid 6, Polyamid 46, Polyamid 56, Polyamid 66, Polyamid 410, Polyamid 510, Polyamid 610, Polyamid 6T, Polyamid 8T, Polyamid 9T, Polyamid 10T und Copolyamide davon, Copolyamide von Polyamid 6T, Polyamid 8T, Polyamid 9T und Polyamid 10T mit anderem Polyamid, wie Polyamid 4T, Polyamid 5T, Polyamid 7T, Polyamid 12T, Polyamid 46 und Polyamid 66, sowie Terpolymere wie Polyamid 6T/4T/46, [bei dem es sich um ein Copolyamid von Polyamid 6T, Polyamid 4T und Polyamid 46 handelt] Polyamid 6T/66/46 [Copolyamid von Polyamid 6T, Polyamid 66 und Polyamid 46], Polyamid 6T/5T/56 [Copolyamid von Polyamid 6T, Polyamid 57 und Polyamid 56] und Polyamid 6T/66/56 [Copolyamid von Polyamid 6T, Polyamid 66 und Polyamid 56].
Vorzugsweise sind die Polyamide halbkristalline oder halbaromatische Polyamide. Polyamide können zum Beispiel auf 1,4-Diaminobutan (Symbol 4), 1,6-Hexandiamin (Symbol 6), Terephthalsäure (Symbol T) und Adipinsäure (Symbol 6) basieren.
Stärker bevorzugt ist das Polyamid ein Terpolymer von 3 Polyamiden, wobei das erste Polyamid aus der Gruppe gewählt ist, die aus Polyamid 6T, Polyamid 8T, Polyamid 9T, Polyamid 10T und 12T besteht, das zweite Polymer ist aus der Gruppe gewählt, die aus Polyamid 66, Polyamid 86, Polyamid 96, Polyamid 106 und Polyamid 126 besteht, und das dritte Polyamid ist aus der Gruppe gewählt, die aus Polyamid 4T und Polyamid 5T besteht.
Noch stärker bevorzugt ist das Copolyamid ein Terpolymer, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Terpolymeren von Polyamid 6T, Polyamid 66 und Polyamid 4T; Polyamid 8T, Polyamid 86 und Polyamid 4T; Polyamid 9T, Polyamid 96 und Polyamid 4T; und Polyamid 10T, Polyamid 106 und Polyamid 4T besteht. Es wird darauf hingewiesen, dass Terpolymer auf verschiedene Weise benannt werden können, je nach dem Anteil der jeweils in den Polyamiden verwendeten Monomere. Zum Beispiel könnte Polyamid 6T/66/4T, d.h. das Copolyamid Polyamid 6T, Polyamid 66 und Polyamid 4T, ebenfalls Polyamid 6T/6T/46 oder Polyamid 6T/4T/46 genannt werden, je nachdem, ob entweder der Gehalt von Polyamid 66 höher oder niedriger als der Polyamid 4T-Gehalt ist.
Geeignete thermisch leitfähige und elektrisch isolierende Füllstoffe schließen Bornitrid ein, da es eine relativ hohe intrinsische Wärmeleitfähigkeit besitzt und elektrisch isolierend ist. Das Bornitrid kann kubisches Bornitrid, hexagonales Bornitrid, amorphes Bornitrid, rhombohedrisches Bornitrid oder ein anderes Allotrop sein. Es kann als Pulver, Agglomerate oder Fasern verwendet werden. Beispielhafte Bornitride sind PT350, PT360 und PT370, die kommerziell von General Electrics Advanced materials erhältlich sind.
Ein weiterer thermisch leitfähiger Füllstoff schließt Ruß und Graphit ein. Der Ruß ist ein amorphes partikelförmiges Kohlenstoffmaterial, das zum Beispiel durch Oxidation von Öl erzeugt werden kann. Der Füllstoff als solcher ist nicht elektrisch isolierend, und wenn dieser in großen Mengen verwendet wird, kann dies zu thermisch leitenden Zusammensetzungen führen, die unzureichend elektrisch isolieren. Wenn dieser dagegen in niedrigeren Mengen in Kombination mit anderen thermisch leitenden und elektrisch isolierenden Füllstoffen verwendet wird, kann er die Wärmeleitfähigkeit der Zusammensetzungen erheblich steigern, während dennoch elektrisch isolierende Eigenschaften beibehalten werden.
Andere geeignete Beispiele von thermisch leitenden, elektrisch isolierenden Füllstoffen schließen beschichtete Metallkugeln, Aluminiumoxid, (AI203), Aluminiumnitrid (ALN), Siliziumkarbid (SiC) und Diamant ein.
Vorzugsweise umfasst der schmelzverarbeitbare, thermisch leitende und elektrisch isolierende Kunststoff 0,1 bis 50 Gew.-% thermisch leitende und elektrisch isolierende Füllstoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Am meisten bevorzugt umfasst der schmelzverarbeitbare, thermisch leitende und elektrisch isolierende Kunststoff 15 bis 40 Gew.-% Bornitrid und 0,01 bis 10 Gew.-% Ruß, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Neben Bornitrid und Ruß kann jedes Material, das in dem organischen Polymer dispergiert werden kann und das die Wärmeleitfähigkeit der Polymerzusammensetzung verbessert, verwendet werden. Typischerweise weist ein solches Material eine intrinsische Wärmeleitfähigkeit von mindestens 2,5 W/m–K auf.
Neben den thermisch leitfähigen, elektrisch isolierenden Füllstoffen kann die elektrisch isolierende Zusammensetzung auch thermisch leitfähige, elektrisch leitende Füllstoffe umfassen, mit der Maßgabe, dass deren Menge gering genug ist, um die verlangten elektrisch isolierenden Eigenschaften der Zusammensetzung beizubehalten.
Mit einer elektrisch isolierenden Zusammensetzung wird hierin eine Zusammensetzung mit einem spezifischen Volumenwiderstand bei Messung durch das Verfahren gemäß ASTM D257 von mindestens 10⁵ Ohm·m verstanden. Für die Tests des spezifischen Volumenwiderstands werden Testexemplare von 80 × 80 × 2 mm verwendet. Testexemplare werden bei 23°C und 50% relativer Feuchtigkeit 40 Stunden lang vor dem Testen konditioniert. Vorzugsweise weist die in der Erfindung verwendete thermisch leitende, elektrisch isolierende Zusammensetzung einen spezifischen Volumenwiderstand von mindestens 10⁸ Ohm·m auf.
Der schmelzverarbeitbare Kunststoff sowie die Zusammensetzung, die den schmelzverarbeitbaren Kunststoff umfasst, sind hervorragend zur Formung von Produkten aus der Schmelzmasse geeignet, zum Beispiel mittels Spritzgießen, Extrusion, Blasformen oder Formpressen.
Eine Zusammensetzung, welche den schmelzverarbeitbaren Kunststoff umfasst, kann Additive einschließen, die bei Fachleuten auf dem Gebiet der Herstellung von solchen Formmassen bekannt sind. Geeignete Additive sind zum Beispiel Stabilisatoren, wie UV-Stabilisatoren, Wärmestabilisatoren und Antioxidantien, Färbemittel, Verarbeitungshilfsstoffe, zum Beispiel Formtrennmittel und gleitfähig machende Mittel, Fließhilfsmittel, wie Polyamidoligomere, Mittel zur Verbesserung der Stossfestigkeit, Füllstoffe, Verstärkungsmittel, wie Kohlefasern und Glasfasern, und Flammschutzmittel, wie halogenhaltige Flammschutzmittel, halogenfreie Flammschutzmittel und flammhemmende Synergisten. Die Zusammensetzung kann optional auch andere Polymere als Polyamide enthalten.
Am meisten bevorzugt umfasst der schmelzverarbeitbare, thermisch leitende, elektrisch isolierende Kunststoff Stanyl^TM (verfügbar von DSM) mit spezifischen Güteklassen, inklusive TC153, TC155, TC154 und TC168. Arnite^TM XLT Akulon^TM TC185, TC186. Andere Beispiele von temperaturbeständigem Kunststoff schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf, PA6 (von BASF, EMS, Lanxess, Solvay, KingFa), PA66 (von BASF, Dupont, Lanxess, Solvay, SABIC, Asahi, KingFa), PA 9T (von Kururay), Zytel HTN (PA6T/66 HTN von DuPont), PA6T (von Solvay) PA6T/10T und PA10T/6T (von EMS und KingFa).
Ein Vorteil der Verwendung eines Materials, wie Stanyl^TM, ist, dass es nicht nur hohe Wärmeableitungseigenschaften, eine gute Temperaturbeständigkeit besitzt, elektrisch isolierend ist, sondern auch eine hohe Flammbeständigkeit besitzt sowie leicht ist und daher auch zur Reduzierung der Dicke der Rippen verwendet werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 zeigt die Technologie im Stand der Technik. In der 1 besteht der Wärmeableiter aus Aluminium und ist mit einer Seite der Verbindungsreihe mit Schrauben verbunden.
Die 2 zeigt die Technologie im Stand der Technik. In der 2 besteht der Wärmeableiter aus Aluminium und ist mit einer Seite der Verbindungsreihe mit Schrauben verbunden.
Die 3 zeigt die Ausführungsform 1, die einen doppelseitigen Wärmeableiter und ein Verbindungsreihenmodul mit einem zweiteiligen Wärmeableiter umfasst, wobei jeder Wärmeableiter gerade Rippen aufweist, die sich von einer Basis erstrecken.
Die 4 zeigt die Ausführungsform 2, die einen doppelseitigen Wärmeableiter und ein Verbindungsreihenmodul mit einem überspritzten Wärmeableiter mit geraden Rippen, die sich von einer Basis erstrecken, umfasst.
Die 5 zeigt die Ausführungsform 3, die einen Wärmeableiter umfasst, der für die Verwendung als ein doppelseitiger Wärmeableiter mit nach außen erweiterten bzw. weisenden Rippen, die sich von einer Basis erstrecken, geeignet ist.
Die 6 zeigt die Ausführungsform 4, die einen Wärmeableiter umfasst, der für die Verwendung als ein doppelseitiger Wärmeableiter mit Stiftrippen, die sich von einer Basis erstrecken, geeignet ist.
AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der 1 ist ein integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul (1) gezeigt, das eine Verbindungsreihe (2) und einen einteiligen Wärmeableiter (3), der aus Aluminium besteht, mit geraden Rippen (5) umfasst, wobei der Wärmeableiter auf einer Seite mit Schrauben (9) angebracht ist.
In der 2 ist ein integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul (1) gezeigt, das eine Verbindungsreihe (2) und einen einteiligen Wärmeableiter (3), der aus Aluminium besteht, mit geraden Rippen (5) umfasst, wobei der Wärmeableiter auf einer Seite mit Schrauben (9) angebracht ist.
In der 3 ist ein integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul (1) gezeigt, das eine Verbindungsreihe (2) und einen doppelseitigen zweiteiligen schmelzverarbeitbaren Kunststoff-Wärmeableiter (3) (4) mit geraden Rippen (5) umfasst, wobei der Wärmeableiter angebracht wird, ohne dass Schrauben benötigt werden, jedoch unter Verwendung eines thermisch leitenden Klebstoffs (nicht gezeigt). Im Folgenden wird dies Ausführungsform 1 genannt.
In der 4 ist ein integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul (1) gezeigt, das eine Verbindungsreihe (2) und einen doppelseitigen überspritzten, schmelzverarbeitbaren Kunststoff-Wärmeableiter (6) mit geraden Rippen (5) umfasst. Im Folgenden wird dies Ausführungsform 2 genannt.
In der 5 ist ein schmelzverarbeitbarer Kunststoff-Wärmeableiter (3) mit nach außen erweiterten Rippen (7), die sich von einer Basis (10) erstrecken, gezeigt, der für die Verwendung als ein doppelseitiger Wärmeableiter geeignet ist. Im Folgenden wird dies Ausführungsform 3 genannt.
In der 6 ist ein schmelzverarbeitbarer Kunststoff-Wärmeableiter (3) mit Stiftrippen (8), die sich von einer Basis (10) erstrecken, gezeigt, der für die Verwendung als ein doppelseitiger Wärmeableiter geeignet ist. Im Folgenden wird dies Ausführungsform 4 genannt.
Ausführungsform 1
Ein Wärmeableiter wurde durch Spritzgießen von Stanyl^TM TC155-Polyamid, erhältlich von DSM, unter Anwendung von standardmäßigen Kompoundierungs- und Formungsbedingungen für PA46-Verbindungen hergestellt. Die Form war ein Gehäuse, das einen Hauptkörper und nach innen vorspringende gerade Rippenelemente auf einer Seite des Körpers umfasst. Zwei solche Wärmeableiter wurden dann, einer auf jeder Seite einer Standardverbindungsreihe, die aus Aluminium hergestellt war, mit leitfähigem Klebstoff ST0802, der von Silanex verfügbar ist, angebracht, um einen doppelseitigen Wärmeableiter zu ergeben.
Bei Verwendung ist das integrierte Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul (1) mit einem MCCB verbunden. Wenn der Schutzschalter in Betrieb war, betrug der Temperaturunterschied zwischen der Verbindungsreihe und der Umgebungsluft weniger als 70K. Der spezifische Volumenwiderstand betrug bei Messung mit Hilfe von IEC60093 mehr als 1,0 × 10⁸ Ohm/m.
Ausführungsform 2.
Ein Wärmeableiter wurde durch Überspritzen von Akulon^TM TC 186-Polyamid, verfügbar von DSM, unter Anwendung von standardmäßigen Kompoundierungs- und Formungsbedingungen für PA46-Verbindungen hergestellt. Die Form war ein Gehäuse, das einen Hauptkörper und nach innen vorspringende gerade Rippenelemente auf beiden Seiten des Hauptkörpers umfasst. Das Überspritzen führte zu einem doppelseitigen Wärmeableiter, der an der Verbindungsreihe bei vollständigem Kontakt zwischen der Verbindungsreihe und dem Wärmeableiter angebracht ist.
Bei Verwendung ist das integrierte Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul (1) mit einem MCCB verbunden. Wenn der Schutzschalter in Betrieb war, betrug der Temperaturunterschied zwischen der Verbindungsreihe und der Umgebungsluft weniger als 70K. Der spezifische Volumenwiderstand betrug bei Messung mit Hilfe von IEC60093 mehr als 1,0 × 10⁸ Ohm/m.
Ausführungsform 3.
Ein Wärmeableiter mit nach außen erweiterten Rippen, der für die Verwendung als doppelseitiger Wärmeableiter geeignet ist, wurde durch Spritzgießen von Stanyl^TM TC155-Polyamid, verfügbar von DSM, unter Anwendung von standardmäßigen Kompoundierungs- und Formungsbedingungen für PA46-Verbindungen hergestellt. Die Form war ein Gehäuse, das einen Hauptkörper und nach innen vorspringende, nach außen erweiterte Rippenelemente umfasst. Der spezifische Volumenwiderstand betrug bei Messung mit Hilfe von IEC60093 mehr als 1,0 × 10⁸ Ohm/m.
Ausführungsform 4.
Der Wärmeableiter mit Stiftrippen, der für die Verwendung als ein doppelseitiger Wärmeableiter geeignet ist, wurde durch Spritzgießen von Akulon^TM TC 186-Polyamid, verfügbar von DSM, unter Anwendung von standardmäßigen Kompoundierungs- und Formungsbedingungen für PA46-Verbindungen hergestellt. Die Form war ein Gehäuse, das einen Hauptkörper und nach innen vorspringende Stiftelemente umfasst. Der spezifische Volumenwiderstand betrug bei Messung mit Hilfe von IEC60093 mehr als 1,0 × 10⁸ Ohm/m.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC60947 [0002]
IEC2006 [0018]
ASTM 1461 [0019]
IEC60093 [0019]
ASTM D257 [0040]
IEC60093 [0058]
IEC60093 [0060]
IEC60093 [0061]
IEC60093 [0062]

Claims

Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul, umfassend eine Verbindungsreihe ausgerüstet mit einem doppelseitigen schmelzverarbeitbaren Kunststoff-Wärmeableiter, umfassend eine Basis und Rippen, wobei sich die Rippen von der Basis erstrecken und wobei IV) die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs bei Messung mit Hilfe von ASTM 1461 im Bereich von 1 bis 20 W/m·K in der Ebene und im Bereich von 0,5 bis 2,0 W/m·K durch die Ebene hindurch liegt; V) der Schmelzpunkt des Kunststoffs über 200°C liegt; VI) der Kunststoff einen spezifischen Volumenwiderstand bei Messung mit Hilfe von IEC60093 von mindestens 1,0 × 10⁸ Ohm/m aufweist.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1, wobei der doppelseitige Wärmeableiter in zwei Teile geteilt ist, einer auf jeder Seite der Verbindungsreihe.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 2, wobei der Wärmeableitteil an die Verbindungsreihe mittels mindestens einer Schraube angefügt ist.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 2, wobei der Wärmeableitteil an die Verbindungsreihe mittels eines thermisch leitfähigen Klebstoffs angefügt ist.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1, wobei der doppelseitige Wärmeableiter auf die Verbindungsreihe überspritzt ist.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1, das für die Verwendung mit einem Kompaktschutzschalter geeignet ist.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1, wobei der Kunststoff ein halbkristalliner Kunststoff ist.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1, wobei der Kunststoff ein Polyamid ist.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1, wobei der Kunststoff 0,1 bis 50 Gew.-% thermisch leitende und elektrisch isolierende Füllstoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, umfasst.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1, wobei die Rippen gerade Rippen sind.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1, wobei die Rippen sich nach außen erstreckende Rippen sind.
Integriertes Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1, wobei die Rippen Stiftrippen sind.
Kompaktschutzschalter mit einem integrierten Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1.
Kompaktschutzschalter mit einem integrierten Wärmeableit-Verbindungsreihenmodul gemäß Anspruch 1, wobei bei Betrieb des Schutzschalters der Temperaturunterschied zwischen der Verbindungsreihe und der Umgebungsluft weniger als 80 K beträgt.