WO2023147815A1 - Elektrisches system und elektrische antriebseinheit - Google Patents

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WO2023147815A1
WO2023147815A1 PCT/DE2023/100063 DE2023100063W WO2023147815A1 WO 2023147815 A1 WO2023147815 A1 WO 2023147815A1 DE 2023100063 W DE2023100063 W DE 2023100063W WO 2023147815 A1 WO2023147815 A1 WO 2023147815A1
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electrical
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Johannes Herrmann
Sebastian Jackstädt
Nicolai Gramann
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure

Definitions

  • the invention relates to an electrical system with optimized heat dissipation and an electrical drive unit that includes the electrical system.
  • busbars In electrical systems, in particular in those that are operated with high voltage, current rails, also known as busbars, are often used as current conductors.
  • gap pads that is to say essentially two-dimensional bodies which consist of thermally conductive material in order to create thermal interfaces between electronic components and heat sinks in air gaps.
  • the object of the present invention is to provide an electrical system and an electrical drive unit equipped therewith, which ensure optimized heat dissipation.
  • the invention relates to an electrical system with optimized heat dissipation, comprising a busbar, a housing element and a heat-conducting element which makes thermally conductive contact with the busbar.
  • the housing element On a side facing the busbar, the housing element comprises, at least in regions, a shaped element which protrudes from an outer plane of extent and which forms a contact surface on which the heat-conducting element bears in a thermally conductive manner.
  • the outer extension plane of the housing element is a plane in which the outside of a boundary wall facing the busbar runs, outside of the respective protruding shaped element.
  • the conductor rail also known as a busbar, electrically conductively connects a power module and a capacitor.
  • the power module and the capacitor can be components of power electronics that form a high-voltage intermediate circuit between a battery or an electrical energy store and an electrical drive machine, in particular an electrically drivable motor vehicle.
  • the capacitor can be an element of a converter which is set up to quickly feed direct current or direct current provided by the battery to the power module via the busbar, which converts this into alternating current. Accordingly, heat from the bus bar is transferred from the bus bar to the housing member via the heat conducting element.
  • a heat-conducting element is also referred to as a gap pad or thermal interface material (TIM).
  • the housing element Due to the fact that the housing element is a large-volume component with a greater mass, its specific thermal capacity is high and its surfaces to the ambient air are large, so that the housing element can absorb a lot of heat and/or can release it to the environment via the surfaces via convection. In the case of a thermally conductive connection of the housing element to other units, this effect is further intensified.
  • the heat of the busbar does not have to remain in the busbar or does not have to be dissipated via a somewhat thermally conductive plastic housing.
  • the heat-conducting element has a three-dimensional shape.
  • the three-dimensionality serves in particular to enlarge the surface for the purpose of dissipating heat to the environment by means of convection, and to improve heat transfer to the housing element.
  • the housing element can consist of a material or include such a material that has a thermal conductivity of at least 40 W/mk.
  • the housing element can be made of a metallic material, such as cast steel or cast iron.
  • the heat-conducting element can consist of a material or partially comprise a material that has a thermal conductivity of at least 3 W/mK.
  • a silicone with ceramic and/or glass fiber additives comes into consideration as a material for the heat-conducting element.
  • the material of the heat-conducting element should have an electrically insulating effect due to a dielectric strength of at least 12 kV/mm.
  • the distance between the busbar and the contact surface of the protruding shaped element can be a maximum of 3 mm.
  • the heat-conducting element located between them is designed to be correspondingly thick, with the heat-conducting element being able to be arranged with a slight press fit between the busbar and the contact surface.
  • the distance is not more than 2 mm, optionally not more than 1 mm. This means that a respective protruding shaped element, which forms a so-called plateau as a contact surface, reaches up to a minimal distance from the busbar.
  • the ratio of a distance aE of the outer extension plane of the housing element to the busbar to the distance aS between the busbar and the contact surface of the protruding shaped element is aE/aS > 4 in an advantageous embodiment.
  • a protruding shaped element protrudes relatively far from the outer extension plane in the direction of the conductor rail.
  • a protruding shaped element is also formed through the housing element only at the points of the housing element at which a heat-conducting element is to be arranged.
  • the heat-conducting element rests with at least one projection element on an outer side surface of the protruding shaped element.
  • a side surface of the protruding shaped element is a surface that realizes the connection in the housing element between the plane in which the outside of a boundary wall facing the busbar runs and the contact surface of the housing element on which the heat-conducting element rests.
  • the protruding shaped element can be designed with an open cavity on the side facing the busbar.
  • the open cavity in the protruding molded element has technological advantages, particularly when the housing element is produced using casting technology, particularly when the housing element is removed from the mold.
  • a protruding shaped element designed with a cavity has a reduced contact surface compared to a protruding shaped element made of solid material and consequently causes increased thermal resistance when heat is conducted into the protruding shaped element, so that the increased contact surface means one or more projection elements of the heat-conducting element in turn a reduction in the thermal resistance is brought about, and so that ultimately a respective protruding shaped element can be optimized in terms of casting and nevertheless sufficient heat conduction into the protruding shaped element or into the housing element is ensured.
  • the electrical system has a converter and that the housing element is the housing or a part of a housing of the converter.
  • a further aspect of the present invention is an electric drive unit, which comprises at least one electric rotary machine and power electronics for controlling and/or power supply of the electric rotary machine, and has an electric system according to the invention as part of the power electronics.
  • FIG. 1 the electrical system in a sectional view
  • FIG. 2 a plan view of the housing element with protruding shaped elements.
  • the conductor rail 1 connects a capacitor 70, which can have a plastic casing, for example, to a power module 60.
  • housing element 20 which forms a housing or part of a housing of a converter 80 of the electrical system.
  • the housing element 20 comprises a shaped element 30 protruding from an outer extension plane 21, which generally forms an outside of the housing element 20.
  • the protruding shaped element 30 forms a contact surface 31, with which the protruding shaped element 30 rests on a heat-conducting element 40 in a thermally conductive manner.
  • the heat-conducting element 40 in turn rests on the first part 11 of the busbar 1 in a thermally conductive manner.
  • heat can be transferred from the conductor rail 1 via the heat-conducting element 40 into the protruding shaped element 30 or into the housing element 20, essentially along the heat flow 90 outlined.
  • the heat-conducting element 40 in the embodiment shown here comprises two projection elements 50 which extend from the plane of the contact surface 31 in the direction of the outer extension plane 21 of the housing element 20.
  • the projection elements 50 each run on the outer side surface 34 of the projecting shaped element 30 in order to likewise transfer heat into the projecting shaped element 30 there.
  • the protruding shaped element 30 is designed with a cavity 32 which forms an opening 33 in the contact surface 31 .
  • at least one projection element could alternatively or additionally be present, which extends along the inner side surface 35 of the projecting shaped element 30 and rests against it in order to introduce heat into the projecting shaped element 30 .
  • the distance aS between the busbar 1 and the contact surface 31 is much smaller than the distance aE between the busbar 1 and the outer extension plane 21 of the housing element 20.
  • the protruding shaped element 30 makes a significantly greater contribution to Bridging the distance between the outer extension plane 21 of the housing element 20 provides as the heat conducting element 40.
  • the elements described here are components of power electronics, in particular power electronics for an electrically driven motor vehicle.
  • FIG. 2 shows the housing element 20 of the converter 80 in a plan view. It is clearly evident here that a respective contact surface 31 has an opening 33 which leads to the cavity 32 arranged inside the protruding shaped element 30 . Although this increases the thermal resistance when heat is introduced into a projecting shaped element 30, due to the described arrangement of projecting elements 50, which are shown in Figure 1, on the other hand, there is sufficient heat conduction into the projecting shaped element 30 or the housing element 20 taken care of.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches System mit optimierter Wärmeableitung und eine elektrische Antriebseinheit, die das elektrische System umfasst. Das elektrische System umfasst eine Stromschiene (1), ein Gehäuseelement (20) sowie ein Wärmeleitelement (40), welches die Stromschiene (1) wärmeleitfähig kontaktiert, wobei das Gehäuseelement (20) an einer der Stromschiene (1) zugewandten Seite zumindest bereichsweise ein von einer äußeren Erstreckungsebene (21) hervorstehendes Formelement (30) umfasst, welches eine Anlagefläche (31) ausbildet, an der das Wärmeleitelement (40) wärmeleitfähig anliegt. Mit dem hier vorgeschlagenen elektrischen System und der damit ausgestatteten elektrischen Antriebseinheit werden Einrichtungen zur Verfügung gestellt, welche eine optimierte Wärmeabfuhr gewährleisten.

Description

Elektrisches System und elektrische Antriebseinheit
Die Erfindung betrifft ein elektrisches System mit optimierter Wärmeableitung und eine elektrische Antriebseinheit, die das elektrische System umfasst.
In elektrischen Systemen, insbesondere in solchen, die mit Hochspannung betrieben werden, kommen als Stromleiter oftmals Stromschienen, auch Busbar genannt, zum Einsatz.
Aufgrund der anliegenden hohen Ströme kommt es häufig zu widerstandsbedingten Erwärmungen, auch der Stromschienen. Um widerstandsbedingte Verluste zu verringern und/oder um die Stromschiene selbst bzw. auch andere, angrenzende Komponenten zu schützen ist es oftmals notwendig bzw. aus Gründen der Sicherheit angebracht, Wärme von der Stromschiene abzuleiten. Insbesondere in Ausgestaltungen, bei denen die Stromschiene mit einem elektrisch leitfähigen Modul gekoppelt ist, welches selbst an seiner Außenseite ein Kunststoffgehäuse aufweist bzw. eine Kunststoff-Ummantelung, ist jedoch eine Wärmeübertragung auf ein derartiges Modul in nur verringerter Weise möglich bzw. ebenfalls mit der Gefähr der Beschädigung des Kunststoffs des Moduls verbunden.
Zur Ableitung von Wärme existieren beispielsweise sogenannte Gap Pads, also im Wesentlichen zweidimensionale Körper, welche aus Wärmeleitmaterial bestehen, um in Luftspalten Wärmeschnittstellen zwischen elektronischen Bauelementen und Kühlkörpern zu realisieren.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches System und eine damit ausgestattete elektrische Antriebseinheit zur Verfügung zu stellen, welche eine optimierte Wärmeabfuhr gewährleisten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das elektrische System gemäß Anspruch 1 sowie durch die elektrische Antriebseinheit gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen des elektrischen Systems sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Erfindung betrifft ein elektrisches System mit optimierter Wärmeableitung, umfassend eine Stromschiene, ein Gehäuseelement sowie ein Wärmeleitelement, welches die Stromschiene wärmeleitfähig kontaktiert. Das Gehäuseelement umfasst an einer der Stromschiene zugewandten Seite zumindest bereichsweise ein von einer äußeren Erstreckungsebene hervorstehendes Formelement, welches eine Anlagefläche ausbildet, an der das Wärmeleitelement wärmeleitfähig anliegt.
Die äußere Erstreckungsebene des Gehäuseelements ist eine Ebene, in der die Außenseite einer der Stromschiene zugewandten Begrenzungswand verläuft, außerhalb des jeweiligen hervorstehenden Formelements.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Stromschiene, auch Busbar genannt, ein Leistungsmodul sowie einen Kondensator elektrisch leitfähig verbindet. Das Leistungsmodul und der Kondensator können Bestandteile einer Leistungselektronik sein, die einen Hochvolt-Zwischenkreis ausbildet zwischen einer Batterie bzw. einem elektrischen Energiespeicher und einer elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs. Der Kondensator kann dabei ein Element eines Umrichters sein, der dazu eingerichtet ist, von der Batterie bereitgestellte Gleichspannung bzw. Gleichstrom schnell dem Leistungsmodul über die Stromschiene zuzuführen, welches diese in Wechselspannung umwandelt. Wärme von der Stromschiene wird entsprechend von der Stromschiene über das Wärmeleitelement in das Gehäuseelement übertragen. Ein derartiges Wärmeleitelement wird auch als Gap Pad oder als Thermal Interface Material (TIM) bezeichnet. Auf Grund dessen, dass das Gehäuseelement ein großvolumiges Bauteil größerer Masse ist, ist dessen spezifische Wärmekapazität hoch und seine Flächen zur Umgebungsluft sind groß, so dass das Gehäuseelement viel Wärme aufnehmen kann und/ oder über die Flächen über Konvektion an die Umgebung abgeben kann. Bei wärmeleitfähiger Verbindung des Gehäuseelements mit weiteren Aggregaten wird dieser Effekt weiter verstärkt.
Erfindungsgemäß kann also erreicht werden, dass die Wärme der Stromschiene nicht in der Stromschiene verbleiben muss bzw. nicht über ein wenig thermisch leitfähiges Kunststoffgehäuse abgeführt werden muss.
Dadurch ergibt sich eine konstruktiv optimierte Entwärmung der Stromschiene.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des elektrischen Systems ist vorgesehen, dass das Wärmeleitelement dreidimensional geformt ist. Die Dreidimensionalität dient insbesondere zur Vergrößerung der Oberfläche zwecks Abgabe von Wärme an die Umgebung mittels Konvektion, sowie zur Verbesserung der Wärmeübertragung an das Gehäuseelement.
Das Gehäuseelement kann dabei aus einem Material bestehen oder ein solches Material umfassen, welches eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 40 W/mk aufweist. Insbesondere kann das Gehäuseelement aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein, wie z.B. Stahlguss oder Gusseisen.
Das Wärmeleitelement kann aus einem Material bestehen oder anteilig ein Material umfassen, welches eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 3 W/mK aufweist.
Insbesondere kommt als Werkstoff für das Wärmeleitelement ein Silikon mit Keramik- und/ oder Glasfaserzusätzen in Frage.
Gleichzeitig sollte das Material des Wärmeleitelements eine elektrisch isolierende Wirkung auf Grund einer Durchschlagfestigkeit von mindestens 12 kV/mm aufweisen. Des Weiteren kann der Abstand zwischen der Stromschiene und der Anlagefläche des hervorstehenden Formelements maximal 3 mm betragen. Entsprechend dick ist das dazwischen befindliche Wärmeleitelement ausgeführt, wobei das Wärmeleitelement mit einer leichten Presspassung zwischen der Stromschiene und der Anlagefläche angeordnet sein kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abstand nicht mehr als 2 mm, gegebenenfalls nicht mehr als 1 mm beträgt. Das bedeutet, dass sich ein jeweiliges hervorstehendes Formelement, welches als Anlagefläche ein sogenanntes Plateau ausführt, bis auf eine minimale Distanz zur Stromschiene an diese heranreicht.
Das Verhältnis eines Abstandes aE der äußeren Erstreckungsebene des Gehäuseelements zur Stromschiene zum Abstand aS zwischen der Stromschiene und der Anlagefläche des hervorstehenden Formelements ist in einer vorteilhaften Ausführungsform aE/aS > 4.
Das bedeutet, dass ein hervorstehendes Formelement von der äußeren Erstreckungsebene relativ weit in Richtung auf die Stromschiene vorsteht. In dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass lediglich an den Stellen des Gehäuseelements, an denen ein Wärmeleitelement anzuordnen ist, auch ein hervorstehendes Formelement durch das Gehäuseelement ausgebildet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des elektrischen Systems ist vorgesehen, dass das Wärmeleitelement mit wenigstens einem Auskragungselement an einer äußeren Seitenfläche des hervorstehenden Formelements anliegt. Eine Seitenfläche des hervorstehenden Formelements ist dabei eine Fläche, die im Gehäuseelement die Verbindung zwischen der Ebene, in der die Außenseite einer der Stromschiene zugewandten Begrenzungswand verläuft, und der Anlagefläche des Gehäuseelements, an dem das Wärmeleitelement anliegt, realisiert.
Das hervorstehende Formelement mit einer an der der Stromschiene zugewandten Seite offenen Kavität ausgeführt sein. Die offene Kavität in dem hervorstehenden Formelement hat insbesondere bei Herstellung des Gehäuseelements in Gusstechnik technologische Vorteile, insbesondere bei der Entformung des Gehäuseelements. In dieser Ausführungsform ist es möglich, dass das Wärmeleitelement mit wenigstens einem Auskragungselement an einer inneren, die Kavität begrenzenden Seitenfläche des hervorstehenden Formelements anliegt. Obwohl also ein hervorstehendes Formelement bei Ausgestaltung mit Kavität eine im Vergleich zu einem aus Vollmaterial hergestellten hervorstehenden Formelement verringerte Anlagefläche aufweist und demzufolge einen erhöhten thermischen Widerstand bei einer Wärmeleitung in das hervorstehende Formelement bewirkt, sodass durch die vergrößerte Anlagefläche mittels eines oder mehrerer Auskragungselemente des Wärmeleitelements wiederum eine Verringerung des thermischen Widerstandes bewirkt wird, und sodass letztendlich ein jeweiliges hervorstehendes Formelement gusstechnisch optimiert sein kann und trotzdem für eine ausreichende Wärmeleitung in das hervorstehende Formelement bzw. in das Gehäuseelement gesorgt ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des elektrischen Systems ist vorgesehen, dass das elektrische System einen Umrichter aufweist, und dass das Gehäuseelement das Gehäuse oder ein Teil eines Gehäuses des Umrichters ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Antriebseinheit, die wenigstens eine elektrische Rotationsmaschine und eine Leistungselektronik zur Steuerung und/ oder Stromversorgung der elektrischen Rotationsmaschine umfasst, sowie ein erfindungsgemäßes elektrisches System als Bestandteil der Leistungselektronik aufweist.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
Figur 1 : das elektrische System in einer Schnittansicht, Figur 2: eine Draufsicht auf das Gehäuseelement mit hervorstehenden Formelementen.
Das in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße elektrische System umfasst eine Stromschiene 1 , die aus einem ersten Teil 11 der Stromschiene 1 sowie aus einem zweiten Teil 12 der Stromschiene 1 zusammengesetzt ist. Insbesondere sind diese beiden Teile 11 ,12 der Stromschiene 1 miteinander verschweißt.
Die Stromschiene 1 verbindet einen Kondensator 70, der beispielsweise eine Kunststoff-Ummantelung aufweisen kann, mit einem Leistungsmodul 60.
Unterhalb der Stromschiene 1 befindet sich ein Gehäuseelement 20, welches ein Gehäuse oder einen Teil eines Gehäuses eines Umrichters 80 des elektrischen Systems ausbildet.
Das Gehäuseelement 20 umfasst ein von einer äußeren Erstreckungsebene 21 , welche generell eine Außenseite des Gehäuseelements 20 ausbildet, hervorstehendes Formelement 30. Das hervorstehende Formelement 30 bildet eine Anlagefläche 31 aus, mit der das hervorstehende Formelement 30 an einem Wärmeleitelement 40 wärmeleitfähig anliegt. Das Wärmeleitelement 40 wiederum liegt am ersten Teil 11 der Stromschiene 1 wärmeleitfähig an.
Entsprechend lässt sich Wärme von der Stromschiene 1 über das Wärmeleitelement 40 in das hervorstehende Formelement 30 bzw. in das Gehäuseelement 20, im Wesentlichen entlang des skizzierten Wärmeflusses 90, übertragen.
Um die Wärmeleitung von der Stromschiene 1 in das Gehäuseelement 20 zu verbessern umfasst das Wärmeleitelement 40 in der hier dargestellten Ausführungsform zwei Auskragungselemente 50, die sich von der Ebene der Anlagefläche 31 in Richtung auf die äußere Erstreckungsebene 21 des Gehäuseelements 20 erstrecken.
In der hier dargestellten Ausführungsform verlaufen die Auskragungselemente 50 jeweils an der äußeren Seitenfläche 34 des hervorstehenden Formelements 30, um dort ebenfalls Wärme in das hervorstehende Formelement 30 zu übertragen.
Das hervorstehende Formelement 30 ist mit einer Kavität 32 ausgestaltet, die in der Anlagefläche 31 eine Öffnung 33 ausbildet. Entsprechend könnte alternativ oder hinzukommend auch wenigstens ein Auskragungselement vorhanden sein, welches sich entlang der inneren Seitenfläche 35 des hervorstehenden Formelements 30 erstreckt und an dieser anliegt, um Wärme in das hervorstehende Formelement 30 einzuleiten.
Es ist ersichtlich, dass der Abstand aS zwischen der Stromschiene 1 und der Anlagefläche 31 sehr viel geringer ist als der Abstand aE zwischen der Stromschiene 1 und der äußeren Erstreckungsebene 21 des Gehäuseelements 20. Das bedeutet, dass das hervorstehende Formelement 30 einen deutlich größeren Beitrag zur Überbrückung der Distanz zwischen der äußeren Erstreckungsebene 21 des Gehäuseelements 20 liefert als das Wärmeleitelement 40.
Die hier beschriebenen Elemente sind Bestandteile einer Leistungselektronik, insbesondere einer Leistungselektronik für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug.
Figur 2 zeigt das Gehäuseelement 20 des Umrichters 80 in Draufsicht. Deutlich ersichtlich ist hier, dass eine jeweilige Anlagefläche 31 eine Öffnung 33 aufweist, die zur im Inneren des hervorstehenden Formelement 30 angeordneten Kavität 32 führt. Obwohl sich dadurch der thermische Widerstand bei der Einleitung von Wärme in ein hervorstehendes Formelement 30 vergrößert, ist jedoch aufgrund der beschriebenen Anlage von Auskragungselementen 50, die in Figur 1 dargestellt sind, andererseits für eine ausreichende Wärmeleitung in das hervorstehende Formelement 30 bzw. das Gehäuseelement 20 gesorgt.
Mit dem hier vorgeschlagenen elektrischen System und der damit ausgestatteten elektrischen Antriebseinheit werden Einrichtungen zur Verfügung gestellt, welche eine optimierte Wärmeabfuhr gewährleisten.
Bezuqszeichenliste
1 Stromschiene
11 Erster Teil der Stromschiene
12 Zweiter Teil der Stromschiene
20 Gehäuseelement
21 äußere Erstreckungsebene
30 hervorstehendes Formelement
31 Anlagefläche
32 Kavität
33 Öffnung
34 äußere Seitenfläche des hervorstehenden Formelements
35 innere Seitenfläche des hervorstehenden Formelements
40 Wärmeleitelement
50 Auskragungselement
60 Leistungsmodul
70 Kondensator
80 Umrichter
90 Wärmefluss aS Abstand zwischen der Stromschiene und der Anlagefläche aE Abstand zwischen der Stromschiene und der äußeren Erstreckungsebene

Claims

Patentansprüche Elektrisches System mit optimierter Wärmeableitung, umfassend eine Stromschiene (1 ), ein Gehäuseelement (20) sowie ein Wärmeleitelement (40), welches die Stromschiene (1 ) wärmeleitfähig kontaktiert, wobei das Gehäuseelement (20) an einer der Stromschiene (1 ) zugewandten Seite zumindest bereichsweise ein von einer äußeren Erstreckungsebene (21 ) hervorstehendes Formelement (30) umfasst, welches eine Anlagefläche (31 ) ausbildet, an der das Wärmeleitelement (40) wärmeleitfähig anliegt. Elektrisches System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (40) dreidimensional geformt ist. Elektrisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (20) aus einem Material besteht, welches eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 40 W/mk aufweist. Elektrisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (40) aus einem Material besteht, welches eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 3 W/mK aufweist. Elektrisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (aS) zwischen der Stromschiene (1 ) und der Anlagefläche (31 ) des hervorstehenden Formelements (30) maximal 3 mm beträgt. Elektrisches System nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (40) mit wenigstens einem Auskragungselement (50) an einer äußeren Seitenfläche (34) des hervorstehenden Formelements (30) anliegt.
7. Elektrisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hervorstehende Formelement (30) mit einer an der der Stromschiene (1 ) zugewandten Seite offenen Kavität (32) ausgeführt ist.
8. Elektrisches System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement 40 mit wenigstens einem Auskragungselement (50) an einer inneren Seitenfläche (35) des hervorstehenden Formelements (30), die die Kavität (32) begrenzt, anliegt.
9. Elektrisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische System einen Umrichter (80) aufweist, und dass das Gehäuseelement (20) das Gehäuse oder ein Teil eines Gehäuses des Umrichters (80) ist.
10. Elektrische Antriebseinheit, umfassend wenigstens eine elektrische Rotationsmaschine und eine Leistungselektronik zur Steuerung und/ oder Stromversorgung der elektrischen Rotationsmaschine, sowie ein elektrisches System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 als Bestandteil der Leistungselektronik.
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