Wasserkühlung einer Motorsteuerung

[Hellmut]

Hallo Freunde

schaut mal auf den Link zu meiner armseligen Home Page, da könnt ihr einige Aufnahmen meines Bootes im bau sehen, da gibts leider keine metallenen Flächen nach außen zum Wasser.

Wenn ich dich richtig verstehe engineer, würdest du Kupfer empfehlen und als Wärmesenke die Abwärme der IC's auf eine Große Fläche zu verteilen, welche dann ihrerseits mit einer großflächigen Alu-Platte zu verbinden wäre in welcher ich Wasser zum Ableiten der Wärme durchfliessen lasse. Das läßt sich gut machen. Auch die Funktion des Kupfers und der ALU-Platte als passive Wärmesenke überzeugt mich, Hoesenträger und Gürtel!
Nach Aussagen im Forum schiffsmodell.net entsteht durch den Unterdruck beim Fahren selbstätig ein Wasserfluß wenn ich eine Wasserführung mache, wo ich Richtung Bug Im Kiel eine Einlaßöffnung für Wasser einbaue, eine Wasserableitung vor dem Ruder versteckt habe ich sowieso schon vorgesehen, da es im Boot eine Bergungsröhre für einen Spinnaker habe, und da kann schon mal ein ganzer Schwall Wasser eindringen. Ich verwende eine Schaltung die das eingedrungene Wasser erkennt und eine starke Pumpe betätigt bis der Sensor kein wasser in der Bergungsröhre mehr erkennt. Diese Pumpe ist allerdings sehr stark dimensioniert, da ich mit der Möglichkeit rechne das einige Liter Wasser dort plötzlich einschwappen können. Das System ist vollständig nach innen Wasserdicht.

Mir hat aber das hier im Forum gezeigte Prinzip einer Peristaltik-Pumpe gefallen. Ich könnte einen sehr kleinen E-Motor einsetzen der von der RN-Control, wenn diese durch Temperatursensoren an den Motorsteuerungen eine erhöhte Temperatur erkennt, aktiv Wasser pumpt bis die Temperatur wieder Ok ist. Gleichfalls muß ich Vorkehrungen treffen wenn das Boot im Trockenen außerhalb des Wasser ist, dann muß ich eine Alternative schaffen.

Ich möchte hier allen die so aktiv beitragen darauf aufmerksam machen, das mein Modell-Boot, siehe Link, eine Langkielsegelyacht ist. Dort ist eigentlich kein Motor der das Boot antreibt. Die hier von stupsis Motorsteuerung gesteuerten 24V Motoren dienen zur Betätigung der Umfangreichen mechanischen Systeme in meinem Boot. Dabei gibt es ein System welches sehr viel Leistung fordert, aber diese jeweils nur wenige Sekunden lang und andere die zur Betätigung der Segel verwendet die laufend kurze Wege zurücklegen werden. Steuern vom Hauptsegel und dem Genua Vorsegel. Diese Segelbetätigung fndet außer bei den Wenden meistens statt wenn das Boot fährt.

Ich rechne erst einmal damit das meine Motorsteuerungen schon in der Entwicklungsphase intensiv betätigt werden und dort werde ich nach dem was ich hier gelernt habe mit einer externen Eheimpumpe arbeiten. Also großen Eimer mit Wasser und von dort eine Zu- und Ableitung des Wassers. Danke.

[binaer]

So wie ich das verstanden hatte, wollte engineer die Platte ausserhalb des Schiffes, aber egal.
Ob es sich lohnt, da eine Konstruktion aus verschiedenen Metallen zu bauen und einen sauberen Übergang zu gewährleisten, weiss ich nicht, denn es ist ja durchaus auch möglich moderne CPU's nur durch Alukühlkörper zu Kühlen, dann wird man einen Motortreiber wohl auch noch einfach kühlen können.
Zumal ist der Flaschenhals bei einer Wakü meistens der Radiator, welcher in deinem Fall ja entfällt und du dauernd frisches Seewasser hast.
lg binaer

[Hellmut]

Hallo binaer

Nach Auskunft von stupsi, hat seine Steuerung ein kritisches Temperaturverhalten, dabei setzt er schon einen recht massiven Kühlkörper ein. In meinem Modell Segelboot würde ich aber für 3 dieser Steuerungen plus der RN-Motor viel zu viel Platz brauchen, daher die Überlegungen Ich spare hiermit etwa 50% des Raumes und sicher >90% des Gewichtes bei hoffentlich besserer Kühlleistung.

[stupsi]

Hallo,

naja, sooo kritisch ist das Temperaturverhalten auch nicht, Hellmut.
Solch ein SMD-Chip ist nur zum Kühlen ungüstig gebaut. Die direkte Kühlung ist unterhalb des Schips angeordnet und man kommt nur über den indirekten Weg der Chip-Oberseite zum Kühlen ran. Damit geht es auch schon ganz ordentlich.

Hier noch genauere Informationen zum Board:

Das Wärmeproblem besteht bei diesem Board NUR mit den Chips auf der Unterseite.
Der Chip hat einen Betriebs-Widerstand von ca. 0,045 Ohm, damit ergeben sich ca. 3,5W Verluste pro Chip bei 8A.
Der Thermische Widerstand zwischen Chip und Gehäuse ist leider im Datenblatt nicht angegeben;
ich schätze Ihn auf ca. 4...5°/W ein.

Der Kühlkörper auf dem Foto1 hat ein Rth von 1,8°/W.
Der komplette Aufbau wie in Bild 3 hat also ein gesamt-Rth von ca. 7°/W und erreicht damit eine Betriebstemperatur von 50°C bei 8A Dauerleistung. Kurze Überlastungen mit dem doppeltem Strom werden von diesem Aufbau auch noch thermisch aufgefangen.

Somit braucht man keine Hochleistungs-Wasserkühlung, 2 Kupferplatten 15x20x2 mm an ein Kupferröhrchen gelötet könnten auch schon für ausreichende Kühlung sorgen. interessant wäre es hier, Kapilareffekte auszunutzen. Das spart eine Pumpe.

Wird aber mehr Strom benötigt (bei idealer Kühlung sind bis 20A machbar) sind weiterhin gute Ideen gefragt. Dazu müsste ich aber noch etwas zurm Leiterplatten- Layout schreiben, denn nur dort hat man direkten Zugang zur Wärmequelle.

gruß Stupsi

[binaer]

Ja, aber egal wie kritisch dieses Temperaturverhalten auch sein mag, wird es kaum an die Wärmeentwicklung eines modernen CPU's kommen. Denn wenn dies der Fall wäre, wären die Luftkühlkörper dafür anders dimensioniert.
lg binaer

[Hellmut]

Hallo stupsi

Und wie kritisch ist es mit dem Temperaturverhalten der Shunt-Widerstände?

[stupsi]

Hier das Diagramm der Verlustleistungen:

Es sind die Temperaturen in Abhängigkeit vom Strom aufgetragen.
Für dieses Board gelten die 2x10mOhm.
die Kurve des VNH3SP30 gilt hier ohne externen Kühlkörper!
(Die überbreiten Leiterbahnen dienen zur Kühlung)

Gruß Stupsi