Schwerpunkte

Leergehäuse für die Tragschiene

Ausweg aus dem Kühlungsdilemma

28. April 2020, 07:08 Uhr   |  Corinna Puhlmann-Hespen

Ausweg aus dem Kühlungsdilemma
© Phoenix Contact

Tragschienen-Gehäuse: Kundenspezifisch angepasste Kühlkörper sorgen für eine zuverlässige Gehäuse-Entwärmung.

Erstmals bietet Phoenix Contact für seine modularen Tragschienen-Gehäuse ein umfassendes, passives Kühlkörperkonzept an. Das ist in dieser Art einzigartig auf dem Markt.

Seit rund eineinhalb Jahren verkauft Phoenix Contact erfolgreich seine Gehäuse-Familie ICS (Industrial Case System). Dabei handelt es sich um Elektronik-Leergehäuse für Tragschienen, die bis zu vier Leiterplatten aufnehmen können. Ein achtpoliger Tragschienenbus mit parallelen und/oder seriellen Kontakten bietet die Möglichkeit, die Gehäuse untereinander zu verbinden.

Phoenix Contact liefert diese Gehäuse »ready to assemble«. Das heißt, die Anschlusstechnik ist bereits applikationsspezifisch im Gehäuse integriert. Der Kunde kann – je nach Anwendung und regionaler Präferenz – auf Schraub- und Federsteckanschluss zurückgreifen. Des Weiteren verfügen die Gehäuse über Anschlussblenden für unterschiedliche Datenschnittstellen, z.B. für RJ45-, LWL- oder USB-Anschluss.

Dank Kühlung noch größere Einsatzmöglichkeiten

Ein neues thermisches Konzept soll nun nochmals – die ohnehin schon sehr vielfältigen – Einsatzmöglichkeiten der ICS-Gehäuse erweitern. »Die thermische Auslegung ist für unsere Kunden aktuell ein sehr zentrales Thema«, unterstreicht Dr. Thomas Beier, Leiter der Business Unit Device Connector Solutions, die Bedeutung der Entwicklung. Dank einer maßgeschneiderten Kühlkörpertechnologie ist zum Beispiel der Geräteeinsatz in thermisch anspruchsvollen Applikationen möglich. Dazu gehört zum die Integration von Embedded Systemen und Leistungselektronik für Motorsteuerungen mit hoher Wärmeentwicklung.

Neuartige Führungs- und Einschubtechnik

Das ICS-Gehäuse-Konzept mit passiver Kühlung basiert auf einer neuartigen Führungs- und Einschubtechnik. Die bestückte Leiterplatte, auf der die erforderliche Anschlusstechnik aufgebracht ist, wird mittels systemeigener Führungstechnik einfach und schnell in das offene Gehäuseunterteil eingeschoben und verrastet. Dieses Montagesystem begünstigt die Integration des Kühlkörpers, der in der maximalen Gehäusebreite direkt auf der Leiterplatte platziert und mit dem zu kühlenden Bauelement thermisch leitend verbunden wird. Anschließend wird die bestückte Leiterplatte mit dem festmontierten Kühlkörper als Gesamtpaket in das Gehäuse eingeschoben.

Auf diese Weise kann man durch die Wärmetransport-Mechanismen Leitung, Konvektion und Strahlung ein Vielfaches an Leistung abführen, im Vergleich zu einer Anwendung ohne Kühlkörper.

Die Angaben von Phoenix Contact zur Entwärmung mittels Kühlkörper sind wie folgt:

  • Bei einer Wärmequelle mit 85 °C auf einer Leiterplatte und thermischer Kopplung mit einem Kühlkörper aus Aluminium kann bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C eine Verlustleistung von maximal 28 W abgeführt werden. Bei 40 °C sind es maximal 15 W und bei 60 °C immerhin noch maximal 6 W. Für eine gute Wärme-Abgabe sollte der Hot Spot am Kühlkörper möglichst mittig platziert sowie thermisch optimal angebunden sein.
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1. Ausweg aus dem Kühlungsdilemma
2. Teil 2, die thermische Simulation

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