Wenn es um das Thermomanagement von Bauteilen geht, beziehen sich die technischen Ziele in erster Linie auf Effizienz, Sicherheit, Zuverlässigkeit, Benutzerfreundlichkeit und Kostensenkung. Darüber hinaus sind bei der Entwicklung aller Arten elektronischer Geräte immer wieder Themen wie die Berücksichtigung von Materialeigenschaften, die Einhaltung des richtigen Stromniveaus und die Vermeidung von thermischer Ermüdung ein wichtiges Thema.

Webinar

Wie die Erstellung eines Multi­physikmodells aussieht und wie sich eine Simulations-Applikation für das eigene Unternehmen praktisch entwickeln lässt, demonstriert Phillip Oberdorfer, Technical Marketing Manager bei Comsol Multiphysics, in dem kostenlosen Webinar „Optimierung der Wärmeleistung resistiver Bauteile mit digitalem Modell“. Moderiert wird das Webinar am 26. November von Dr.-Ing. Nicole Ahner und Alfred Vollmer, die beide im Redaktionsteam von all-electronics arbeiten. Hier gehts zur Anmeldung für das Webinar.

Innentemperaturverteilung eines Hochspannungs-Glimmerkondensators

Schnittbild der Innentemperaturverteilung eines koronafreien Glimmerkondensators (CDE Typ 297) bei 12 kHz, 20 kVrms. Comsol

Comsol Multiphysics unterstützt Studien zum Wärmemanagement in elektromagnetischen Systemen und Geräten, da es die genaue Darstellung multiphysikalischer Phänomene ermöglicht, indem es beispielsweise Strömung, Wärmeübertragung und mechanisches Verhalten richtig koppelt. Solche Simulationen für das Kühl- und Wärmeverhalten lassen sich mit Hilfe mehrerer Zusatzprodukte durchgeführen. Das Heat Transfer Module kann einzeln oder mit dem AC/DC Module zum Einsatz kommen, wobei sich auch der Einfluss des elektrischen Strompegels bewerten lässt. Zusätzlich kann das Heat Transfer Module auch mit dem CFD Module oder dem Pipe Flow Module kombiniert werden, um Strömungen zu analysieren.

Wärmeübertragung tritt oft zusammen mit oder als Folge anderer physikalischer Phänomene auf. Um solche Fälle genau zu simulieren, muss das Modell gekoppelte Effekte und die thermische Abhängigkeit der Materialeigenschaften berücksichtigen. Beispielsweise müssen strukturmechanische Simulationen, bei denen Temperaturschwankungen relevante Verformungen induzieren, thermische Spannungen beinhalten. Solche Verformungen können zum Verziehen oder Brechen kleiner, entscheidender Teile wie Drähte, Bindungen und Stecker führen. Es gibt viele Anwendungen, bei denen die thermische Verformung zu berücksichtigen ist. Dazu gehören eine Reihe von Teiledesigns, Temperaturkontrollverfahren und Herstellungsprozesse.

So ist es beispielsweise notwendig, die thermische Belastung zu berücksichtigen, wenn man die Wärmeabfuhr in kleinen Konsumgütern betrachtet, die thermische Kalibrierung für empfindliche Maschinen kontrolliert oder den Umwandlungswirkungsgrad einer Photovoltaikzelle erhöht. Als ein Beispiel verwenden die Ingenieure von Cornell Dubilier (siehe Bild) die Simulation, um die elektrischen und thermischen Eigenschaften von anwenderspezifischen Kondensatordesigns zu testen und das beste Design für die Anwendung auszuwählen.