Temperatur

Die Temperatur und die Temperaturentwicklung bestimmen die Abmessungen passiver und die Lebensdauer aktiver elektrischer Komponenten. Wir bieten Lösungen für die Entwärmung auch bei kompakter Bauweise und Leichtbau.

In der Produkt-Entwicklung überzeugen wir durch Kompetenz in Berechnung/Simulation und Messtechnik, gepaart mit über die Jahre aufgebautem Know-How. Beispielsweise in Bereichen elektro-mechanischer Antriebe, Hochstrom-Verbindungen und Thermomanagement. Unsere Kenntnisse der mechanischen Kontakte helfen auch beim Verständnis der elektrischen Kontakte. Es gibt identische Verschleiß- und Versagensmechanismen, wie z.B. Adhäsion/Fretting und Korrosion. Wesentlicher Unterschied ist jedoch der Verzicht auf Schmierstoffe und die enorme Bedeutung der Temperaturentwicklung bzw. Entwärmung. Von großer Bedeutung ist die Wahl der Werkstoffe und der Beschichtungen. So beachten wir Werkstoffe und Trends in der Elektro-Mobilität und solaren Energiegewinnung.

Wir helfen Ihnen bei der Entwicklung eines ganzheitlichen Produktes, Normen-Konform, bei der Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen, der Betriebsbelastungen, jedoch auch der Belastungen bei Fehlerfällen und die Bedingungen bis zum Auslösen des Überstromschutzes. Dabei kennen wir die Herausforderungen wie Kondenswasserbildung bei Kühlkörpern oder Tendenzen zur Verschmutzung, anhaftende Partikel bei Luftströmungen/forced air cooling und erarbeiten Lösungen.

 

Die Temperatur ist begrenzt durch die Temperatur-Grenzen von Bauteilen wie Kabeln, Isolationswerkstoffen oder Strukturbauteilen (z.B. Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe/GFK/CFK). Temperatur bestimmt maßgeblich die Lebensdauer z.B. von Halbleiter-Bauteilen, Schaltern, Connectoren. So werden erhöhte Temperaturen für zeitgeraffte/beschleunigte Untersuchungen/Lebensdauertests eingesetzt. Für die Berechnung bieten wir vereinfachende Ersatzmodelle oder FEM-Simulationen.

 

Elektrische Verbindungen und Kontakte werden unterschieden in lösbare und unlösbare Verbindungen.

Lösbare Verbindungen sind bspw.
  • Connectors/Steckverbindungen
  • elektr. Schraub-Verbindungen
unlösbare Verbindungen sind bspw.
  • Laserschweißen (Schweißbarkeit, Prozess-Sicherheit) auch von Trendwerkstoffen, mikrolegierte Werkstoffen, Aluminium, Aluminium-Kupfer-Verbund-Werkstoffen.
  • Duchsetzverbindungen und Toxverbindungen
  • Heißcrimpverbindungen (z.B. etabliert bei isolierten Motordrähten, bei Kupferlackdraht/CuL)
  • Ultraschallschweißen

Die unlösbaren Verbindungen überzeugen durch sehr gute Übergangswiderstände über Lebenszeit, sie sind jedoch nicht lösbar.

 

Bereits durchgeführte Berechnungen und FEM-Simulationen

  • Berechnung durch zeiteffiziente analytische Kontaktmodelle bis zu FEM-Simulationen/numerische Simulationen. Neben CFD- und FEM-Simulationen werden auch numerische Optimierungsalgorithmen angewendet, um effizient unterschiedlichste Design- und Anwendungsvarianten zu prüfen.
  • Entwärmung durch Luftströmung/forced air cooling
  • Entwärmung durch Kühlmedien und Kühlkörper, Werkstoffwahl, Oberfläche, Geometrie und Befestigung
  • Optimierung von Topografien durch Mikrostrukurierung, der Kühlkörper durch die Freiheitsgrade und Möglichkeiten der additiven Fertigung
  • Optimierung der Strömungsführung für einen minimalem Druckverlust und beste Entwärmungsergebnisse
  • Wärmeübergang von der Kühlkörperoberfläche zum Kühlmedium/Fluid inkl. Messmethoden zur Verifizierung
  • Berechnung und Messsystem zur Charakterisierung der Wärmeübergänge, des vollständigen Wärmepfads.
  • Thermomanagement von Leistungselektronik und Contactors/Relais
  • Wärmeübergänge und thermische Kontakte inkl. Hilfsmittel wie Gap Filler/Wärmeleitpasten

 

Temperatur Entwämung Thermomanagement Wärmeübergang Topografien additive Fertigung Thermal Interface Material

Einfaches Beispiel einer 2-dimensionalen Wärmeleitung. Ein 100 °C heißer Leiter, in einer 0 °C kalten Umgebung, mit einer Wärmeleitfähigkeit von 2 W/mK.

Bereits durchgeführte experimentelle Untersuchungen

  • Charakterisierung von thermischen Stoffwerten, Lebensdaueranalysen von Thermal Interface Material (TIM) sowie von gesamtheitlichen, elektronischen Bauteilen.
  • Präzise Messung von thermischen Widerständen, Druckverlust und Massestrom als Grundlage für die Auslegung der Kühlung
  • Untersuchung der mechanischen Belastung, hervorgerufen durch hochfrequente Schwingungen und die daraus resultierende Änderung der Oberfläche und des thermischen Widerstandes.

Für Ihre Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung. Rufen Sie an. Weitere Details erläutern wir Ihnen gerne in einem persönlichen Gespräch
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