CN103003905B - 具有散热装置的开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关设备、特别是的功率开关，具有热释放器（2），在该热释放器上通过触桥支架（3）布置能运动的开关件（4），该能运动的开关件支撑在弹簧体（7）上并且与固定的开关件（8，9）相对地布置。本发明的特征在于，由导热材料构成的散热装置（27，28，29）分别在侧面布置在固定的开关件（8，9）上。

Description

具有散热装置的开关设备

技术领域

本发明涉及一种开关设备、特别是功率开关，具有热释放器(thermischen)，能运动的开关件通过触桥支架布置在该热释放器上，该能运动的开关件支撑在弹簧体上并且与固定的开关件相对地布置。

背景技术

功率开关被以不同的结构尺寸来开发。其中，结构尺寸由具有建立得当的额定电流系列的设备变体组成。随着设备的额定电流升高，其损耗功率额也超出比例地大幅上升。在已有的结构尺寸中具有最高额定电流的设备变体由此决定，即正是对于该电流而言，损耗功率额在已有的壳体容量中尚未对于开关设备的要求在其使用寿命期间造成不利后果。如果想要达到更高的额定电流，则开发更大的构造方式。然而，从客户的角度来看，更希望在结构尺寸内将最大额定电流进一步向上提升。为达到这一点可以采取这些措施，即将从壳体容量向外的热量传输在技术上设计得更高效。

原则上有两种可能性，用于处理保护壳体内部基于不可避免的电损耗功率的高温。一方面可以将所有材料优化至这一程度，即所有材料在高温度水平也满足它们的功能要求。然而，这通常不是经济的解决方案。另一种处理在于，通过技术措施推动将产生的热量强行从壳体中输送出去。对于电子产品而言，借助于壳体通风机、热管-装置或者甚至冷却剂循环回路的主动冷却措施是现有技术。为了由此也能够将局部地产生的巨大的热量导出，借助冷却体将这些热量分散到大的平面上。在此，冷却体热连接在具有很高的电损耗功率的构造部件上，但与其是电绝缘的。此外，完全被动冷却的系统这样构造，即周围空气能够直接流过必要的冷却体。

现有技术的缺陷在于，迄今的散热元件不能够位置最优地布置在开关设备中。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种开关设备，其使位置优化地散热过程成为可能。

根据本发明，该目的通过一种具有热释放器的开关设备、特别是一种功率开关实现，能运动的开关件通过触桥支架布置在该功率开关上，该能运动的开关件支撑在弹簧体上并且与固定的开关件相对地布置。此外，本发明的特别之处在于，由导热材料构成的散热装置分别在侧面布置在固定的开关件上。

如果由主热源、即触桥出发，那么散热问题的解决方案根据本发明，通过开启沿电流路径的第二条值得提及的散热路径实现。除了导入设备中的第一散热方向以外的这个附加的第二路径沿汇流排离开触点平行于灭弧片(Loeschblechen)在端面的方向上导向。迄今为止，导电路径设计方案的终点在热技术上看来是一条死路并且仅用于将短路电弧在灭弧装置的方向上导向。第二热路径的实现能够借助于将大面积的冷却元件、例如冷却片优选地装入开关设备的相位分离壁中而完成。也就是说，这些冷却元件直接地或者间接地例如电绝缘地并且良好导热地与设备的汇流排连接。它们随后平面地在大多由塑料构成的室分离壁中的空洞中延伸。

特别有利的是，这些冷却条继续导入室分离肋的、位于设备主体外部的部分中。这些位于外部的肋迄今为止主要用于扩大绝缘距离，即设备的单独的极之间的空气-和爬电距离。如果导热性差的肋塑料的热量顶盖保持小尺寸，热量便足以能够从中穿过而排放至周围环境中。如果肋附加地延伸超出了整个设备高度，那么周围的空气热量的导出到平面则相对较大。此外，这些肋在布置设备时彼此紧靠地反向于设备侧面地保持未被遮盖并且因此非常有效。通过塑料外壳提供了金属冷却片的电子的操作人员-触摸保护。

另一个提高效率的可替换方案在于，并非受到触摸保护地在塑料肋条内部使用冷却条，而是使其直接接触空气。在这种情况下，必须通过汇流排和冷却片之间电绝缘的、但是导热性良好的中间层，例如从半导体-功率模块技术中已知的导热膜或者陶瓷片保证必要的操作人员-触摸保护。

根据本发明的散热装置的优点在于，为了能够将较大的损失功率传导出去，得出第二条有效的汇流排-散热路径，因此导出较高的损耗功率，从而使设备在不变的结构容量中的额定电流密度可能更高。

结构上的优点在于，散热面能够不被阻隔以及不被盖住。由此能够实现有效的散热。基于从触点来看的、导入冷却面中的第二条散热路径，实现热释放器、例如双金属材料与接触过渡点在热技术方面的波动的有利分离。由此有利地影响设备的触发行为。通过根据本发明的散热装置，由此不仅实现了温度水平的降低，而且实现了边界电流触发行为的改进。

在一个特别有利的实施方式中提出，散热装置由一种导热材料、特别是散热片构成。这些大散热片可以实现的是，通过相对较大的冷却-以及热分散面，将迄今在开关装置内部或多或少点状地在汇流排中存在的热量更好地传导出去。这些冷却片在有利的方式中也设计为冷却肋，冷却肋同样可以实现有效的热输送。

在根据本发明的散热装置的一个有利的变体中提出，散热装置布置在固定开关件以及热释放器的连接舌上。根据本发明的散热装置的这种在侧面的定位使位置优化的布置成为可能，位置优化的布置可以实现有效的热输送。

此外，以有利的方式提出，散热装置布置在开关设备的室分离壁中。根据本发明的冷却面以这种方式绝缘并且位置优化地定位在开关设备的相位分离壁之间。此外，如果冷却面布置在这些相位之间，那么冷却面便能够越过设备主体，单侧或者两侧地延伸进入位于外部的、可能的绝缘肋中。优点在于，通过这些位于外部的大面积的肋的热传导，由于与周围空气的直接接触而非常有效。

为了可将较大的损耗功率导出，通过开关设备的、特别是用于功率开关的、在这里提出的根据本发明的散热设备，使第二条有效的汇流排-散热路径成为可能，由此在不变的结构容量中使设备的额定电流密度较高。其中，散热面以冷却片的形式这样位置优化地集成在开关设备中，即平面既不被阻隔也不被盖住。基于从触点来看的导入冷却片的第二条散热路径，以有利的方式实现热释放器与接触过渡点在热技术方面的波动的有利分离，由此也有利地影响开关设备的触发行为。通过这里说明的、位置优化的散热装置由此不仅能够总体上降低温度水平，而且也能够改进边界电流触发行为。

附图说明

以下根据实施例并根据附图说明本发明的其它优点和设计方案。在此示意性地示出：

图1在剖面图中示出开关设备，特别是具有在开关过程之后示出的热导出行为的功率开关；

图2在剖面图中示出在具有热导出行为的开关过程之后的、根据本发明的、具有散热装置的开关设备；

图3在透视图中示出具有由冷却片构成的散热装置的开关设备；

图4在透视图中示出根据图3的开关设备，其中，冷却片越过开关基体以绝缘肋的形式延伸；

图5在透视图中示出根据本发明的、具有冷却面的散热装置的另一个实施方式，这些冷却面布置在相位分离的壳体中间壁中。

具体实施方式

图1示出开关设备1、特别是具有热释放器2的功率开关，在该热释放器上通过触桥支架3布置能运动的开关件4。该能运动的开关件4设计为具有两个触点5，6的触桥。该能运动的开关件4安装在触桥支架3中的弹簧元件7上、并且与固定的开关件8，9相对地布置。固定的开关件8，9布置在触桥支架3的左侧以及右侧并且分别具有触点10，11，这些触点在开关过程中触碰能运动的开关件4的触点5，6。

固定的开关件8优选地设计为U-形并且具有朝向连接端子13导向的突起12。固定的开关件9同样设计为U-形，并具有长的和短的支脚，其中，较短的支脚经过突起14朝向热释放器2导向。连接舌15从热释放器12导向另一个连接端子16。

此外在图1中还示出了在开关过程之后的热导出行为17，18。在开关过程之后首先在固定的开关件8，9的自由支脚21，22上形成大的热区域19，20，这些自由支脚并不朝向连接端子13导向，而是朝向热释放器2导向。其它的略次于热区域19，20的热区域23，24位于固定的开关件8，9的另外两个支脚25，26上。在这些不太显著的热区域23，24之后，热量在连接端子13的方向上以及经过热释放器2被进一步朝向连接端子16导向。

图2示出根据图1的示意图，其中，在固定的开关件8，9的自由支脚21，22上布置有散热装置27，28。这些散热装置27，28可以例如设计为冷却片或者冷却肋。从图2中进一步得出，热区域19，20通过根据本发明的散热装置27，28设计地明显更小。

图3中示出根据本发明的散热装置27，28的一个特别有利的实施方式。在该实例中，散热装置27，28作为冷却片29示出。冷却片29优选地彼此平行对齐并且布置在固定的开关件8，9上以及连接舌15上。

图4中示出了图3中的示意图，其中，冷却片29超出开关基体轮廓以绝缘的、可能集成在壳体中的肋30的形式向外延伸。

图5示出根据本发明的冷却片29的另一个位置优化的壳体装置。在这里，冷却面优选地布置在相位分离的壳体中间壁中。

为了可将较大的损耗功率导出，通过开关设备的、特别是用于功率开关的、在这里提出的根据本发明的散热设备，使第二条有效的汇流排-散热路径成为可能，由此在不变的结构容量中使设备的额定电流密度较高。其中，散热面以冷却片的形式这样位置优化地集成在开关设备中，即平面既不被阻隔也不被盖住。基于从触点来看的导入冷却片的第二条散热路径，以有利的方式实现热释放器与接触过渡点在热技术方面的波动的有利脱离，由此也有利地影响开关设备的触发行为。通过这里说明的、位置优化的散热装置由此不仅能够总体上降低温度水平，而且也能够改进边界电流触发行为。

Claims (8)

1.一种开关设备，具有热释放器(2)，能运动的开关件(4)通过触桥支架(3)布置在所述热释放器上，所述能运动的开关件支撑在弹簧体(7)上并且与固定的开关件(8，9)相对地布置，其特征在于，由导热材料构成的散热装置(27，28，29)分别在侧面布置在所述固定的开关件(8，9)上，并且所述固定的开关件位于所述散热装置和所述触桥支架之间，其中所述散热装置布置在相位分离的壳体中间壁(31)中以形成第二热路径，其中所述散热装置随后平面地在相位分离的所述壳体中间壁中的空洞中延伸，并且在之后所述散热装置继续导入所述壳体中间壁的、位于设备主体外部的部分中。

2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，所述开关设备是功率开关。

3.根据权利要求1或2所述的开关设备，其特征在于，由导热材料构成的所述散热装置(27，28，29)设计为冷却片。

4.根据权利要求3所述的开关设备，其特征在于，所述冷却片设计为冷却肋。

5.根据权利要求1或2所述的开关设备，其特征在于，所述散热装置(27，28，29)布置在所述固定的开关件(8，9)上以及所述热释放器(2)的连接舌(15)上。

6.根据权利要求4所述的开关设备，其特征在于，所述散热装置(27，28，29)布置在所述固定的开关件(8，9)上以及所述热释放器(2)的连接舌(15)上。

7.根据权利要求3所述的开关设备，其特征在于，所述冷却片以绝缘肋的形式布置越过开关两侧的连接端子。

8.根据权利要求6所述的开关设备，其特征在于，所述冷却片以绝缘肋的形式布置越过开关两侧的连接端子。