CN101257782B - 用于软起动设备的散热装置和软起动设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于软起动设备(200)的设置在壳体(201)中的电气元件的散热装置和软起动设备，所述软起动设备设计成尤其用于起动电动机，其特征在于，所述散热装置具有至少一个风机(220)，该风机倾斜地装入在壳体壁(201)的开口中，从而使所述风机(220)的旋转轴线(α)相对于所述壳体壁(201)的垂直线(S)倾斜。

Description

用于软起动设备的散热装置和软起动设备
技术领域
本发明涉及用于软起动设备的电气元件的散热装置以及软起动设备。 
背景技术
如在图1中所示，现今的软起动设备由用于电动机起动的半导体功率部分和用于在运行阶段导电的桥接部分组成。该桥接部分例如可由机械的接触器实现。通过该桥接部分使运行阶段中的电损耗显著降低，这可实现较小的设备尺寸并且减少由用户采用的散热措施。在较旧的软起动设备中，桥接部分由具有灭弧室的接触器组成。 
在电流从半导体部分变到桥接部分上以及相反时，通过控制部分对半导体部分和桥接部分的适当控制几乎可避免产生电弧。因此，桥接部分也可设计成不具有灭弧室，这明显降低了成本、尺寸和重量。在之前未公开的国际申请PCT/EP2005/012441中详细说明了所提到的设计的实施形式。 
利用至少一个通风机可进一步改进散热效果，该通风机将散热气流吹过电流路径并优选地还吹过散热措施。为了能够产生充足的散热气流，通风机优选足够大。此外，通风机优选这样定位，即气流尽可能最佳地环流电流路径和增大表面的散热措施并且使它们散热。因此，通风机优选地安置在软起动设备的壳体盖B上。 
在出现故障的情况下或者当控制部分对半导体部分的控制不能准确地起作用时，可发生这样的事，即在桥接部分上产生电弧。为了使电弧飞溅不损害通风机，通风机必须远离桥接部分，这增大了设备的体积，尤其是高度。这具有缺点，因为这可降低软起动设备对客户的吸引力。 
发明内容
本发明的目的是，实现对电气设备散热的改进，而不必将该电气设备构造地非常高。 
该目的可利用这样的散热装置来实现，即一种用于软起动设备的设置在壳体中的电气元件的散热装置，所述软起动设备设计成尤其用于起动电动机，所述散热装置具有至少一个风机，该风机倾斜地装入在壳体壁的开口中，从而使所述风机的旋转轴线相对于所述壳体壁的垂直线倾斜。该目的也可以利用这样的软起动设备来实现，即一种软起动设备，具有壳体和在壳体的内部作为热源的电气元件，所述软起动设备具有至少一个用于其电气元件的散热装置，其中所述散热装置具有至少一个风机，所述风机倾斜地装入在壳体壁的开口中，从而使所述风机的旋转轴线相对于所述壳体壁的垂直线倾斜。 
当散热装置或软起动设备具有至少一个风机，该风机倾斜地装入在所述壳体中并且设计成可产生从壳体的外部向待散热的电气元件的流体流，这些电气元件在运行中起到至少潜在的设备内热源的作用时，设备体积的增大通过较大的结构深度而被较好避免。优选地，风机可这样倾斜地安装，即其旋转轴线相对于壳体壁或壳体盖的垂直线倾斜。 
当至少一个潜在的设备内热源包括至少一个接触位置，所述接触位置设计成可切断电流时，所述至少一个接触位置可被散热。有利地，本发明也用至少一个接触位置起作用，该至少一个接触位置设计成可不使用灭弧室地来切断电流。在这种情况下，开关电弧对风机的损害由于倾斜地装入而得到较好的避免。 
特别地，风机可进一步远离所述至少一个接触位置安装，这可实现较小的设备尺寸。当旋转轴线朝向或倾斜于所述接触位置时，散热效果则可被改善。 
当至少一个潜在的设备内热源包括至少一个电流路径时，散热效果可被改善，而不必显著增大电气设备的结构尺寸。 
如果风机安装在壳体盖B中(如在图1中标识出的)以便直接从上面使至少一个电流路径散热时，壳体高度必须提高。如果风机以平行于至少一个电流路径延伸的旋转轴线安装在壳体壁C中(如在图1中标识出的)时，设备高度可能也必须被提高，因为除了风机之外必要时可能存在使软起动设备电连接到可能的用电设备或电流供给的另外的位置需求。 
当风机远离所述至少一个电流路径设置时，或者当旋转轴线朝向或倾斜于至少一个电流路径时，由于可能在别处出现的开关电弧沿着至少一个电流路径窜出的运动，对风机的可能的损害可被较好地避免。 
当至少一个电流路径具有表面并且旋转轴线这样选定，即在运行中所述风机产生沿所述表面的流体流时，电流路径的散热效果还可被改进，尤其是当所述表面基本上是平的时，因为那样可更好地形成不受阻挡的流体流。 
电气设备优选地是软起动设备，该软起动设备具有至少一个半导体功率部分和至少一个不具有灭弧室的桥接部分。在这种情况下，所述桥接部分形成至少一个潜在的设备内热源。利用根据本发明的实施形式可避免因在常见的结构尺寸下出现大的短路电流而需要费事的接地和风机的金属屏蔽，这可节省消耗和成本。此外可避免风机以大的间距直接安装在待散热的部位的上面，由此也可避免设备的结构深度不希望的增大。 
附图说明
下面借助于图1至4中的实施例详细说明本发明。附图表示： 
图1现有技术中的软起动设备； 
图2不具有灭弧室的桥接部分； 
图3电气设备的立体视图；以及 
图4图3中所示的电气设备的纵截面。 
在所有附图中，同一参考标记指代相同的结构特征。 
具体实施方式
图1示出用于三相电流应用场合的软起动设备200。该软起动设备封装在壳体201中并且用电流输入端102连接到电流供给以及用电流输出端101连接到一个或多个用电设备，例如电动机。 
壳体201的背面优选地固定到壁上，壳体201的正面或壳体盖B则由此优选平行于该壁延伸。在装好的状态中，电流输入端102 显示为向上而具有电流输出端101的下侧C显示为向下。于是，侧壁A优选地保持垂直于地面。 
软起动设备200具有半导体功率部分、控制部分203和桥接部分。控制部分203控制在半导体功率部分和桥接部分之间的转换，从而用半导体功率部分控制起动和减速停机，而在停止时以及运行时通过桥接部分导电。半导体部分用通风机210直接通风，该通风机的吹送方向优选从下到上延伸。 
原则上，为了保持壳体实施形式的变化尽可能小，人们力求采用用于尽可能宽的电流范围的单个桥接部分。 
图2示出一种可能的桥接部分100，该桥接部分的最大允许电流通过用于导电的金属部件(也称作电流路径115、125)的最大允许温升确定。可动的接触块104由安装在管座210中的驱动机构这样控制，即它们朝向或远离固定的接触块103运动并且由此导电地连接或者隔开电流路径115、125。 
因为该桥接部分100不具有灭弧室，所以可以在满足最大允许温升的情况下通过改进电流路径115、125的散热来提高最大允许电流。于是，增大表面的措施110能够靠近固定的接触块103地装入。 
例如，考虑将增大表面的金属板或散热片作为可能的增大表面的措施110，这些金属板或散热片优选利用至少一个固定元件111(例如，螺钉或螺栓)固定在电流路径115、125上。对于这种散热措施的一些实施方案已在DE10 2006 057 814.7中被详细描述。 
在运行中，可动的或固定的接触块103、104和汇流排115、125变热。可选择装入的散热措施110在运行中也变热。因此，可动的 或固定的接触块103、104，汇流排115、125以及选择的散热措施110起到设备内部的热源的作用。 
图3示出软起动设备200的立体视图，该软起动设备具有图2中的桥接部分100和用于桥接部分的风机220。图4示出软起动设备的侧视图。不仅在图3中而且在图4中，侧壁A都已被取下。 
倾斜装入的风机220优选将风直接吹送到输出端侧的电流接线头101的汇流排115上。风机220的旋转轴线α并不垂直于壳体盖B或者壳体壁，而是与垂直线S倾斜。 
由于风机220的倾斜安置，在运行中气流通过增大表面的措施110和汇流排115、125到达用于输入端侧的电流接线头102的汇流排。受热的空气通过穿孔的输入端侧的设备壁D向外溢出并且由此确保软起动设备200中的桥接部分100的损耗热被带走。由于风机220负责散热，下侧C可设计成不具有穿孔170。 
为了避免对风机220可能的损害并且为了不增大设备尺寸H、H′，风机220优选地要直接这样倾斜地设置，即它的最上面的棱边260不高于控制部分203的最高位置，也就是说，对于装配角图4中的尺寸K是决定性的。 
侧向设置在桥接部分100上的导风板270避免，气流的部分还没有环流汇流排115、125和散热器110并且未充分散热就朝向输入端侧的接线头的汇流排102流动。代替一个导风板270，也可以使用两个或多个导风板，也尽可能设置在桥接部分100的两侧。 
由于风机220倾斜地装入到壳体盖B中，风机220可以充分的间距c相对于桥接部分100定位，从而避免或降低电弧飞溅到风机220上的危险。 
风机这样定位时，可以获得这样好的散热效果，即对于桥接部分100可以获得约20-40％的电流升高，在具体情况下未25％。在这种情况下，设备高度H不会偏离不具有附加的风机的软起动设备的旧尺寸很多。 
软起动设备 
尽管用实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员应当明白，本发明并不局限于此。更确切地说，本发明借助于权利要求书来进行解释。特别地，风机可以设计成通风机，也可以使用另一种适当的流体作为散热介质来代替空气。 

Claims (7)

1.一种用于软起动设备(200)的设置在壳体(201)中的电气元件的散热装置，所述软起动设备设计成用于起动电动机，其特征在于，所述散热装置具有至少一个风机(220)，该风机倾斜地装入在壳体壁的开口中，从而使所述风机(220)的旋转轴线(α)相对于所述壳体壁的垂直线(S)倾斜，其中待散热的电气元件包括接触块(103、104)，其中，所述接触块(103、104)设计成不使用灭弧室地切断电流。
2.一种软起动设备(200)，具有壳体(201)和在壳体(201)的内部作为潜在的设备内热源的待散热的电气元件(103、104、110、115、125)，其特征在于，所述软起动设备(200)具有用于其电气元件的至少一个散热装置，其中所述散热装置具有至少一个风机(220)，所述风机倾斜地装入在壳体壁的开口中，从而使所述风机(220)的旋转轴线(α)相对于所述壳体壁的垂直线(S)倾斜，所述作为潜在的设备内热源的待散热的电气元件(103、104、110、115、125)包括至少一个接触块(103、104)，其中，所述接触块(103、104)设计成不使用灭弧室地切断电流。
3.根据权利要求2所述的软起动设备(200)，其特征在于，所述风机(220)远离所述至少一个接触块(103、104)安置。
4.根据权利要求2或3所述的软起动设备(200)，其特征在于，所述旋转轴线(α)倾斜地朝向所述至少一个接触块(103、104)。 
5.根据权利要求4所述的软起动设备(200)，其特征在于，所述软起动设备具有至少一个汇流排(115、125)，所述汇流排具有表面，所述旋转轴线(α)这样选定，即在运行中所述风机(220)产生沿所述表面的流体流。
6.根据权利要求5所述的软起动设备(200)，其特征在于，所述表面基本上是平的。
7.根据权利要求6所述的软起动设备(200)，其特征在于，所述软起动设备(200)具有至少一个半导体功率部分、一个控制部分(203)和至少一个不具有灭弧室的桥接部分(100)，其中，所述桥接部分(100)具有待散热的电气元件，在运行中所述待散热的电气元件起到潜在的设备内热源(103、104、110、115、125)的作用。 
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