CN103797900B - 用于冷却自动化系统或控制系统的部件的组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却自动化系统或控制系统的部件的组件，其中，这些部件分别包括带有布置在其上的不同温度敏感性的电子构件(5,6,7,8)的至少一个电路板(LP)。电路板(LP)具有用于温度敏感的构件(6,8)的至少一个第一子区域和用于温度不敏感的产生废热的构件的至少一个第二子区域。在第一区域与第二子区域之间布置有间隙，其分别形成隔热沟。此外设置有器件，其在温度敏感的构件(6,8)上以合适的方式使热量远离且将废热在其到达温度敏感的构件(6,8)之前从电路板(LP)导出。

Description

用于冷却自动化系统或控制系统的部件的组件
技术领域
本发明涉及一种用于冷却自动化系统或控制系统的部件的组件、也称为冷却装置，其尤其被用于控制和/或监控户外设备、例如风力设备。例如中央单元、通讯模块或联结器、总线模块和输入/输出单元属于上述自动化装置。
背景技术
用于控制技术过程的自动化系统包括大量部件或装置，属于其的通常有中央控制单元(也称中央单元)、通讯模块和输入/输出单元。
如例如在文件EP 2187279 A1中所说明的那样，自动化系统的部件由电路板来构建，在电路板上布置有不同的电子构件，如处理器、存储器模块以及另外的主动的和被动的电子构件。
部件的运行由于布置在其上的电流流经的构件的功率损耗导致部件或者布置在其上的构件的加热。
尤其处理器在其运行期间生成不可忽略的废热，其会破坏相邻的温度敏感的构件、如存储器模块。
因为用于技术装置的电气标准构件仅具有受限地允许的工作温度范围，所以通过冷却装置来冷却其。这些冷却装置例如是通风机，其在壳体中构建围绕或者流经电气构件和部件的空气流动且因此引起所产生的损耗功率或热量的导出。
对于特别的应用情况、例如对于在极端天气条件下被使用的控制部，这些措施常常不足以确保装置的可支持的使用寿命或防止构件在允许的环境温度范围中的不允许的运行。也不总是存在例如以合适的方式装配通风机的可能性。为了在特别恶劣的环境条件中运行控制系统，应用在所使用的部件中的标准构件(其大多仅满足工业标准且设置用于直至大约60ºC的温度)被成本集中的然而经受住恶劣的环境条件的构件(其在大约70ºC的温度下也不被破坏)代替。
发明内容
本发明目的在于说明一种用于冷却尤其适合户外的自动化系统或控制系统的部件的组件，其考虑布置在电路板上的不同形式的电子构件的不同废热且保护温度敏感的构件免于其它构件的废热，以便由此尤其在恶劣的天气条件下避免部件的失效或破坏。此外，根据本发明的用于冷却部件的组件使得能够于在极端天气条件下工作的自动化系统或控制系统的部件中使用标准构件且避免使用特殊的成本集中的温度不敏感的构件。
该目的根据本发明通过一种带有在权利要求1中所说明的特征的用于冷却自动化系统或控制系统的部件的组件来实现且尤其适合于在户外设备中被用于控制和/或监控的部件。例如中央单元、通讯模块或联结器、总线模块和输入/输出单元(其由所谓的标准构件(例如CPU、RAM和闪存)来构建)属于这些部件。
根据本发明的用于冷却自动化系统或控制系统的部件的组件的有利的设计方案和改进方案在另外的权利要求中和在说明书中来说明。
根据本发明的用于冷却自动化系统或控制系统的部件的组件设置用于尤其适合户外的自动化系统或控制系统的部件。这些部件由带有布置在其上的不同温度敏感性和废热辐射的电子构件的至少一个电路板来构建，其中，电路板具有用于温度敏感的构件的至少一个第一子区域和用于温度不敏感的以不可忽略的程度发出废热的构件的至少一个第二子区域。
根据本发明设置有接下来所列举的器件，其以合适的方式使由于电流流经的构件的功率损耗而产生的热量远离布置在电路板上的温度敏感的构件。
第一器件涉及在第一子区域与第二子区域之间的间隙的形成或布置，其中，间隙分别形成隔热沟(Waermeisoliergraben)。例如，该器件形成为布置在第一与第二子区域之间的热屏障，其形成在子区域之间的热绝缘。
优选地在电路板上制造隔离沟，例如通过表面的“切入”，由此通过铜的隔开实现热隔离。
在本发明的一有利的实施形式中，第一子区域通过电路板材料的横向铣削或通过导体线路(Leiterbahn)的针对性的中断与第二区域分离，以便由此在电路板上形成热分离的区域。
此外，所设置的隔热沟可以是未填充的或以热绝缘的填充材料来填充或者构造为凹部或凹槽(Senke)。
在根据本发明的用于冷却自动化系统或控制系统的部件的组件的另一有利的实施形式中，该器件由至少一个第一冷却体(其冷却元件直接布置在温度敏感的构件上)和由至少一个第二冷却体(其布置在产生废热的温度不敏感的构件上)形成，其中，冷却体以合适的方式将在相应的构件上积聚的废热导出。
分别实施为单独的零件的冷却体的冷却面相应地如此匹配于在相应的构件上积聚的废热，从而使在相应的构件上的废热能够充分导出。
第一冷却体优选地是冷却片，其冷却面直接处于温度敏感的构件上或附近。冷却片以优选的方式由与用于冷却片的其它材料相比较轻的且成本有利的铝制成。然而如果部件被使用在离岸风力设备中，由铜制造冷却片证实为有利的，因为铜对盐具有更好的抗性。前述措施也可在第二冷却体上来实现。
第二冷却体(其例如布置在处理器上且吸收其废热)具有在其上布置有突起(例如冷却肋)的冷却面。
在一有利的实施形式中，冷却体实施为所谓的冷却块(Kuehlblock)，其带有布置在其上的凹槽或凹部以更好地导出由处理器发出的热量。
由此避免温度敏感的构件由于邻近的构件的废热被破坏，因为实施为单独的部分的第二冷却体避免与覆盖温度敏感的构件的冷却片的直接连接。
第一冷却体(其在温度敏感的构件之上延伸)借助于至少两个、然而优选地多个导热的元件或接触件与电路板LP相间隔。导热的接触件由连接元件和推到其上的间隔块形成。
优选地，借助于合适的胶粘剂将第二冷却体与电路板相连接。
除了在电路板上形成的不同的温度范围(其通过隔热沟彼此分离)之间，通过在带有不同地发出的废热的电路板的区域上不同冷却体的组合利用导出热量的接触件(其在电路板上以限定的间距保持冷却体且由此确保最佳的热量导出)实现废热在其到达温度敏感的构件之前从电路板的导出。因此根据本发明的用于冷却在户外条件下工作的自动化系统或控制系统中的部件的组件使能够由标准构件构建部件且避免使用特殊的成本集中的温度不敏感的构件。
附图说明
应根据在下面的附图中示出的可户外使用的通讯模块来详细阐述和说明根据本发明的冷却装置以及本发明的有利的设计方案、改进方案和另外的优点。
图1显示了带有根据本发明的冷却装置的适合户外的通讯模块的一示例性的实施形式，根据本发明的冷却装置使由标准构件所实施的通讯模块能够应用在直至大约70ºC的温度范围的户外设备中。
具体实施方式
通讯模块由电路板LP来构建，在电路板LP上布置有对于其功能必需的电子构件，例如处理器5、存储元件6、插拔连接器7和电压供应部8。如果将通讯模块置于运行中，一些构件以不可忽略的程度发出废热。尤其处理器5在其运行期间生成不可忽略的废热，其尤其地会破坏布置在处理器5附近的闪存6。
为了避免这设置有一组件，其在电路板LP上实现不同的温度范围。这通过电路板LP划分成至少两个子区域来实现，其中，发出较高废热的构件(例如处理器)布置在第一子区域中而仅发出少量废热的构件(例如闪存)布置在第二子区域中。
在具有不同温度敏感性的构件的子区域之间设置有所谓的隔热沟，其延伸到电路板LP的深度中且其未被填充或以热绝缘的填充材料、即高热阻的材料来填充，以便由此将产生废热的构件与热敏感的构件分离。由此可在热上使装备有产生废热的构件的电路板区域与装备有热敏感的且仅发出较少废热的构件的电路板区域分离。
此外，用于导出在通讯模块的运行中所产生的废热的组件包括优选地实施为冷却片1的第一冷却体1和第二冷却体2。
冷却片1在温度敏感的构件6、8之上延伸且借助于至少两个、然而优选地多个导热的元件或接触件3、4固定在电路板LP上。导热的接触件3、4优选地由螺栓4形成，其首先被引导通过设置在电路板LP中的开口9.1。间隔块3推到螺栓4上。冷却片1借助于为此所设置的另外的开口9.2施加到螺栓4和被推到其上的间隔块3上且以合适的方式来固定。由此经由由导热的金属材料构成的接触件、尤其经由金属的间隔套(Distanzhuelse)将热量从电路板LP直接传递到第一冷却体1上。
第二冷却体2具有带有布置在其上的突起2.1(例如冷却肋)的冷却面，由此使第二冷却体2的冷却面增大。在一有利的实施形式中，冷却体2实施为所谓的冷却块，其带有布置在其上的凹槽或凹部以更好地导出由处理器5所发出的热量。
通过第二冷却体2的上述的结构上的设计方案和第二冷却体2实施为单独的零件，避免温度敏感的构件6、8由于废热的破坏和与覆盖温度敏感的构件6、8的冷却片1的直接连接。
通过在带有不同地发出的废热的电路板LP的区域上不同形式地设计的冷却体1、2的组合利用导出热量的接触件4、5(其在电路板LP上以限定的间距保持冷却体1、2且由此确保最佳的热量导出)将废热在其到达温度敏感的构件6、8之前从电路板LP导出且由此在温度敏感的构件6、8上以合适的方式使由处理器5发出的热量远离。
由此可在热上使装备有产生废热的构件的电路板区域与装备有温度敏感的构件的电路板区域分离。

Claims (12)

1.一种用于冷却户外自动化系统或控制系统的部件的组件，其中，所述部件分别包括带有布置在其上的不同温度敏感性的电子构件(5,6,7,8)的至少一个电路板(LP)，所述电路板(LP)具有用于温度敏感的构件(6,8)的至少一个第一子区域，所述电路板(LP)具有用于温度不敏感的产生废热的构件的至少一个第二子区域，其特征在于，在第一子区域与所述第二子区域之间布置有间隙，其分别形成隔热沟，此外设置有在温度敏感的所述构件(6,8)上以合适的方式使热量远离的器件且所述器件将废热在其到达温度敏感的所述构件(6,8)之前从所述电路板(LP)导出；
其中，所述器件由至少一个第一冷却体(1)和至少一个第二冷却体(2)形成，其中，所述第一冷却体(1)的冷却面布置在温度敏感的所述构件(6,8)上，而所述第二冷却体(2)布置在产生废热的温度不敏感的所述构件上，并且所述冷却体(1)、(2)以合适的方式导出在相应的所述构件上积聚的废热；
其中，用于温度敏感的构件的所述至少一个第一子区域和用于温度不敏感的构件的所述至少一个第二子区域布置在所述电路板的第一侧；并且
其中，所述第一冷却体(1)经由导出热量的接触件(3,4)与所述电路板(LP)相连接，以便由此将所述热量从所述电路板(LP)直接传递到所述冷却体上。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述器件由布置在所述第一子区域与第二子区域之间的热屏障构成，其在所述第一子区域与所述第二子区域之间形成热绝缘。
3.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述第一子区域通过电路板材料的横向铣削或通过导体线路的针对性的中断与所述第二子区域分离。
4.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述隔热沟未被填充或以热绝缘的填充材料来填充。
5.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述隔热沟构造为凹部或凹槽。
6.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一冷却体(1)实施为冷却片。
7.根据权利要求1或6所述的组件，其特征在于，所述第二冷却体(2)为了增大所述冷却面具有突起(2.1)。
8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述突起(2.1)为冷却肋。
9.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第二冷却体(2)实施为冷却块，其带有布置在其上的凹槽或凹部以更好地导出由所述构件发出的热量。
10.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，导出热量的所述接触件(3,4)分别由金属的间隔套和连接元件形成。
11.根据权利要求10所述的组件，其特征在于，所述连接元件为螺栓(4)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的组件的一种应用，其用于控制和/或监控户外设备的部件。
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