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Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung.
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Aus der
DE 10 2012 013 741 A1 ist ein Elektrogerät mit Wärme erzeugenden Bauteilen bekannt, die mittels eines Kühlkörpers gekühlt werden. Dabei ist der Kühlkörper mit einem ersten Wärme erzeugenden Bauteil wärmeleitend verbunden und ein zweites Wärme erzeugendes Bauteil ragt in einen Kühlkanal des Kühlkörpers hinein.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanordnung für ein Elektrogerät weiterzubilden, wobei die Sicherheit verbessert werden soll.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Kühlanordnung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Kühlanordnung für in einem Gehäuse eines Elektrogerätes, insbesondere eines Frequenzumrichters für einen Elektromotor, angeordnete Wärme erzeugende elektrische Bauteile, ein Gehäuse aufweisend, sind, dass
in dem Gehäuse ein Tragteil angeordnet ist, insbesondere wobei das Gehäuse das Tragteil gehäusebildend umgibt,
wobei das Tragteil lösbar mit dem Gehäuse verbunden ist, insbesondere mittels eines Schraubteils verbunden ist, insbesondere wobei das Tragteil vom Gehäuse gehalten ist,
wobei das Tragteil mit einer ersten Leiterplatte lösbar verbunden ist, insbesondere mittels eines Schraubteils verbunden und/oder klipsverbunden ist, insbesondere wobei die erste Leiterplatte vom Tragteil gehalten ist,
wobei ein erster Luftleitkanal begrenzt ist von dem Tragteil und der ersten Leiterplatte,
wobei zumindest ein auf der ersten Leiterplatte bestücktes erstes Wärme erzeugendes Bauteil in den ersten Luftleitkanal hineinragt,
wobei ein erster Lüfter in dem Tragteil aufgenommen ist, insbesondere wobei der vom ersten Lüfter erzeugbare erste Kühlluftstrom vom ersten Luftleitkanal geführt ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass das Tragteil als zentrales Teil in dem Elektrogerät Bauteile trägt und als Luftleitmittel fungiert. Somit ist die Anzahl der Bauteile in dem Elektrogerät reduzierbar. Das Elektrogerät ist kostengünstig herstellbar und der Umweltschutz ist verbessert.
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Dabei ist das Tragteil vorzugsweise elektrisch isolierend ausgeführt, so dass die Bauteile in einfacher Art und Weise voneinander und relativ zum Gehäuse elektrisch isolierbar sind. Somit ist die Sicherheit des Elektrogerätes verbessert.
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Weiterhin fungiert das Tragteil als schwingungsdämpfendes Mittel für die Bauteile. Somit sind Schwingungen oder Stöße auf das Gehäuse mittels des Tragteils dämpfbar. Außerdem sind beim Betrieb des Lüfters auftretende Schwingungen dämpfbar mittels des Gehäuseteils. Somit ist die Sicherheit des Elektrogeräts weiter verbessert.
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Die Kühlanordnung ist anordenbar in einem Elektrogerät, insbesondere Frequenzumrichter für einen Elektromotor, aufweisend ein Gehäuse, wobei
in dem Gehäuse ein Tragteil angeordnet ist, insbesondere wobei das Gehäuse das Tragteil gehäusebildend umgibt,
wobei das Tragteil lösbar mit dem Gehäuse verbunden ist, insbesondere schraubverbunden ist, insbesondere wobei das Tragteil vom Gehäuse gehalten ist,
wobei das Tragteil mit einer ersten Leiterplatte lösbar verbunden ist, insbesondere schraubverbunden und/oder klipsverbunden ist, insbesondere wobei die erste Leiterplatte vom Tragteil gehalten ist,
wobei ein erster Luftleitkanal begrenzt ist von dem Tragteil und der ersten Leiterplatte,
wobei zumindest ein auf der ersten Leiterplatte bestücktes erstes wärmeerzeugendes Bauteil in den ersten Luftleitkanal hineinragt,
wobei ein erster Lüfter in dem Tragteil aufgenommen ist, insbesondere wobei der vom ersten Lüfter erzeugbare erste Kühlluftstrom vom ersten Luftleitkanal geführt ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass das Tragteil als zentrales Teil in dem Elektrogerät Bauteile trägt und als Luftleitmittel fungiert. Somit ist die Anzahl der Bauteile in dem Elektrogerät reduzierbar. Das Elektrogerät ist kostengünstig herstellbar und der Umweltschutz ist verbessert.
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Dabei ist das Tragteil vorzugsweise elektrisch isolierend ausgeführt, so dass die Bauteile in einfacher Art und Weise voneinander und relativ zum Gehäuse elektrisch isolierbar sind. Somit ist die Sicherheit des Elektrogerätes verbessert.
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Weiterhin fungiert das Tragteil als schwingungsdämpfendes Mittel für die Bauteile. Somit sind Schwingungen oder Stöße auf das Gehäuse mittels des Tragteils dämpfbar. Außerdem sind beim Betrieb des Lüfters auftretende Schwingungen dämpfbar mittels des Gehäuseteils. Somit ist die Sicherheit des Elektrogeräts weiter verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Tragteil einen Bodenabschnitt auf, der den ersten Luftleitkanal begrenzt, insbesondere wobei das erste Wärme erzeugende Bauteil sich von der ersten Leiterplatte zum Bodenabschnitt des Tragteils erstreckt. Von Vorteil ist dabei, dass das erste Wärme erzeugende Bauteil mittels des Bodenabschnitts begrenzbar ist, somit ist die mechanische Stabilität der bestückten ersten Leiterplatte verbessert. Also ist auch die Sicherheit des Elektrogeräts verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem Bodenabschnitt zumindest eine Zentrieraussparung ausgeführt, wobei das erste Wärme erzeugende Bauteil sich von der ersten Leiterplatte zu der Zentrieraussparung erstreckt, insbesondere wobei das erste Wärme erzeugende Bauteil die Zentrieraussparung berührt. Von Vorteil ist dabei, dass das erste Wärme erzeugende Bauteil mittels der Zentrieraussparung ausrichtbar und stabilisierbar ist. Dabei ist das zweite Wärme erzeugende Bauteil gehalten von der Leiterplatte und dem Bodenabschnitt mit der Zentrieraussparung. Ein Ausbrechen des ersten Wärme erzeugenden Bauteils aus der ersten Leiterplatte ist also verhinderbar. Somit ist die mechanische Stabilität der bestückten ersten Leiterplatte weiter verbessert. Also ist die Sicherheit des Elektrogeräts weiter verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweiter Lüfter in dem Tragteil aufgenommen, wobei der vom zweiten Lüfter erzeugbare zweite Kühlluftstrom an einem Kühlkörper entlanggeführt ist und an einem zweiten Wärme erzeugenden Bauteil, insbesondere Bremswiderstand, entlanggeführt ist, insbesondere wobei das zweite Wärme erzeugende Bauteil und/oder der Kühlkörper Kühlrippen aufweist, welche den zweiten Kühlluftstrom des zweiten Lüfters leiten. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der zwei Lüfter, insbesondere verschieden großer Lüfter, zwei unterschiedliche Temperaturbereiche in dem Elektrogerät kühlbar sind, so dass eine gleichmäßig niedrige Temperatur in dem Elektrogerät erreichbar ist. Dabei strahlt das zweite Wärme erzeugende Bauteil mehr Wärme ab als das erste Wärme erzeugende Bauteil, so dass der zweite Lüfter vorteilhafterweise größer als der erste Lüfter ist. Somit ist also die Sicherheit des Elektrogeräts verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Kühlkörper und dem zweiten Wärme erzeugenden Bauteil das Tragteil, insbesondere ein Trennwandabschnitt des Tragteils, angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der Kühlkörper, insbesondere die mit dem Kühlkörper elektrisch leitend verbundene Leiterplatte, elektrisch isolierbar ist von dem zweiten Wärme erzeugenden Bauteil. Somit sind Spannungsüberschläge verhinderbar und die Sicherheit des Elektrogeräts ist verbessert. Mittels des Trennwandabschnitts ist weiterhin eine Wärmeisolierung zwischen dem Kühlkörper und dem zweiten Wärme erzeugenden Bauteil erreichbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung teilt das Tragteil, insbesondere der Trennwandabschnitt, den zweiten Kühlluftstrom des zweiten Lüfters auf in zwei Teilkühlluftströme. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der zwei Teilkühlluftströme zwei Wärme erzeugende Bauteile auf unterschiedlichem Temperaturniveau kühlbar sind. Dabei ist die Abwärme jedes Wärme erzeugenden Bauteils isolierbar von dem jeweiligen anderen Wärme erzeugenden Bauteil. Somit ist die Sicherheit des Elektrogeräts verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Wärme erzeugende Bauteil mit dem Tragteil, insbesondere mit dem Trennwandabschnitt, lösbar verbunden, insbesondere mittels eines Schraubteils verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass das Tragteil, insbesondere der Trennwandabschnitt, als Haltemittel und als Luftleitmittel fungiert. Somit sind Bauteile einsparbar und der Umweltschutz ist verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt der Kühlkörper in das Tragteil und/oder den zweiten Kühlluftstrom hinein. Von Vorteil ist dabei, dass der Kühlkörper mittels des zweiten Kühlluftstromes kühlbar ist. Dabei ist der Kühlkörper in einfacher Art und Weise in dem zweiten Kühlluftstrom anordenbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste und/oder zweite Lüfter ein als Luftleitteil fungierendes Gehäuse auf, welches ein Lüfterrad mit Lüfterflügeln und einen Motor aufnimmt oder umgibt. Von Vorteil ist dabei, dass der jeweilige Lüfter einfach in das Tragteil eingelegt ist. Das Tragteil benötigt keine zusätzlichen Luftleitteile für die Lüfter, da diese in dem jeweiligen Gehäuse des jeweiligen Lüfters integriert sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste und/oder zweite Lüfter als Axiallüfter ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass der von dem jeweiligen Lüfter geförderte Kühlluftstrom in axialer Richtung des Lüfterrades strömt. Somit ist eine hohe Luftleistung bei geringem Luftdruck ermöglicht. Dabei ist die Sicherheit des Elektrogerätes verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Motor des ersten und/oder zweiten Lüfters innerhalb des Lüfterrades angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der Lüfter kompakt ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein drittes Wärme erzeugendes Bauteil, insbesondere Induktivität, insbesondere Drossel, mit dem Tragteil lösbar verbunden, insbesondere mittels eines Schraubteils verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass das dritte Wärme erzeugende Bauteil von dem Tragteil gehalten ist, somit sind Bauteile einsparbar und der Umweltschutz ist verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Hülse, insbesondere Innengewindehülse, im Tragteil, insbesondere in einem Befestigungsabschnitt des Tragteils, angeordnet zur Verbindung mit dem dritten Wärme erzeugenden Bauteil. Von Vorteil ist dabei, dass der Befestigungsabschnitt mittels der Hülse stabilisierbar ist. Dabei ist die Hülse vorzugsweise aus festerem Material als das Tragteil, so dass das Gewinde in der Hülse weniger leicht ausbricht. Somit sind auch verhältnismäßig große und schwere Bauteile sicher verbindbar mit dem Tragteil.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hülse im Tragteil umspritzt angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Hülse in einfacher Art und Weise in das Tragteil einbringbar ist. Mittels des Umspritzens ist eine sichere Verbindung der Hülse mit dem Tragteil ermöglicht.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Schraubteil durch das dritte Wärme erzeugende Bauteil hindurchgeführt und mit der Hülse schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass das dritte Wärme erzeugende Bauteil in einfacher Art und Weise sicher mit dem Tragteil verbindbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem ersten Luftleitkanal zumindest ein erster Domabschnitt angeordnet, insbesondere wobei der zumindest eine erste Domabschnitt einstückig und/oder einteilig mit dem Tragteil ausgeführt ist, wobei sich der zumindest eine erste Domabschnitt vom Bodenabschnitt des ersten Luftleitkanals zu der ersten Leiterplatte erstreckt, wobei die erste Leiterplatte mit dem zumindest einen ersten Domabschnitt lösbar verbunden ist, insbesondere mittels eines Schraubteils verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die erste Leiterplatte in einfacher Art und Weise mit dem Tragteil verbindbar ist. Vorteilhafterweise ist der erste Domabschnitt einstückig mit dem Tragteil ausführbar, so dass Bauteile einsparbar sind. Somit ist der Umweltschutz verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeweils ein Schraubteil durch eine jeweilige Bohrung in der ersten Leiterplatte geführt und mit einem Innengewinde in dem jeweiligen ersten Domabschnitt schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die erste Leiterplatte in einfacher Art und Weise mit dem Tragteil verbindbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine weitere Innengewindehülse in dem jeweiligen ersten Domabschnitt angeordnet, insbesondere umspritzt angeordnet, zur Verbindung mit dem jeweiligen Schraubteil. Von Vorteil ist dabei, dass der jeweilige erste Domabschnitt stabilisierbar ist mittels der weiteren Innengewindehülse. Somit ist die Sicherheit verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Tragteil mittels zumindest eines aus dem Tragteil auskragenden Befestigungsabschnitts mit dem Gehäuse verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass das Tragteil mittels des auskragenden Befestigungsabschnitts schwingungsgedämpft mit dem Gehäuse verbindbar ist. Somit ist die Sicherheit des Elektrogerätes verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeweils ein Schraubteil durch eine jeweilige Bohrung in dem Gehäuse geführt und mit einem in dem jeweiligen Befestigungsabschnitt angeordneten Innengewinde schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass das Tragteil in einfacher Art und Weise mit dem Gehäuse verbindbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeweils eine weitere Innengewindehülse in dem jeweiligen Befestigungsabschnitt angeordnet, insbesondere umspritzt angeordnet, zur Verbindung mit dem jeweiligen Schraubteil. Von Vorteil ist dabei, dass der jeweilige Befestigungsabschnitt mittels der jeweiligen Innengewindehülse stabilisierbar ist. Vorteilhafterweise ist die Innengewindehülse härter ausführbar als das Tragteil, so dass ein Ausbrechen des Innengewindes vermeidbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Tragteil einen ersten und einen zweiten Lüfteraufnahmeabschnitt auf, insbesondere wobei der erste und/oder zweite Lüfteraufnahmeabschnitt jeweils taschenförmig ausgeführt ist und jeweils eine Führung für den jeweiligen Lüfter aufweist, wobei der erste Lüfter im ersten Lüfteraufnahmeabschnitt aufgenommen ist, wobei der zweite Lüfter im zweiten Lüfteraufnahmeabschnitt aufgenommen ist, wobei das Gehäuse ein Gehäusedeckelteil aufweist, wobei der erste Lüfter begrenzt ist von dem ersten Lüfteraufnahmeabschnitt und dem Gehäusedeckelteil, insbesondere wobei der erste Lüfter in den ersten Lüfteraufnahmeabschnitt eingeführt ist, wobei der zweite Lüfter begrenzt ist von dem zweiten Lüfteraufnahmeabschnitt und dem Gehäusedeckelteil, insbesondere wobei der zweite Lüfter in den zweiten Lüfteraufnahmeabschnitt eingeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass der jeweilige Lüfteraufnahmeabschnitt den jeweiligen Lüfter aufnimmt und begrenzt. Vorteilhafterweise sind die Lüfteraufnahmeabschnitte an einer Seite offen ausgeführt. Somit ist der jeweilige Lüfter in einfacher Art und Weise einführbar in den jeweiligen Lüfteraufnahmeabschnitt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäusedeckelteil zumindest einen Vorsprung und/oder eine Verdickung auf zur Begrenzung des ersten und/oder zweiten Lüfters. Von Vorteil ist dabei, dass Bauteile einsparbar sind. Somit ist der Umweltschutz verbessert. Des Weiteren sind die zweite Leiterplatte und das zweite Wärme erzeugende Bauteil beabstandbar von dem Gehäusedeckelteil. Es sind also Spannungsüberschläge vermeidbar und die Sicherheit des Elektrogerätes ist verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Elektrogerät eine zweite Leiterplatte auf, auf der ein viertes Wärme erzeugendes Bauteil, insbesondere ein Leistungsmodul, bestückt ist, wobei das vierte Wärme erzeugende Bauteil mit dem Kühlkörper wärmeleitend und/oder lösbar verbunden ist, insbesondere mittels eines Schraubteils verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass das vierte Wärme erzeugende Bauteil in sicherer Art und Weise mittels des Kühlkörpers kühlbar ist. Dabei ist der zweite Kühlluftstrom von dem vierten Wärme erzeugenden Bauteil beabstandbar, so dass in dem Kühlluftstrom enthaltene Verunreinigungen, insbesondere Staubpartikel, von dem vierten Wärme erzeugenden Bauteil fernhaltbar sind. Somit ist die Sicherheit des Elektrogeräts verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das vierte Wärme erzeugende Bauteil zwischen der zweiten Leiterplatte und dem Kühlkörper zwischengeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das vierte Wärme erzeugende Bauteil zwischen dem Kühlkörper und der zweiten Leiterplatte einklemmbar ist. Somit ist ein sicherer wärmeleitender Kontakt des vierten Wärme erzeugenden Bauteils mit dem Kühlkörper ermöglicht.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kühlkörper zwischen dem zweiten Wärme erzeugenden Bauteil und der zweiten Leiterplatte angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass von dem zweiten Wärme erzeugenden Bauteil abgestrahlte Wärme von der zweiten Leiterplatte isolierbar ist. Somit ist ein Überhitzen des vierten Wärme erzeugenden Bauteils vermeidbar und die Sicherheit verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuse Lüftungsöffnungen auf. Von Vorteil ist dabei, dass Luft in das Gehäuse zuführbar ist durch die Lüftungsöffnungen. Somit ist Luft ansaugbar von den Lüftern. Auf der zweiten Leiterplatte bestückte Bauteile, die von dem Tragteil beabstandet sind, sind konvektiv kühlbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuse ein erstes und ein zweites Gehäuseteil mit Lüftungsöffnungen auf. Von Vorteil ist dabei, dass das erste und zweite Gehäuseteil in einfacher Art und Weise als Lochblechteile ausführbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil das Tragteil angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der erste und zweite Kühlluftstrom durch das erste Gehäuseteil in das Gehäuse einströmen, an dem Tragteil entlang strömen und durch das zweite Gehäuseteil aus dem Gehäuse ausströmen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Kühlluftstrom des zweiten Lüfters durch das erste Gehäuseteil, an dem dritten Wärme erzeugenden Bauteil vorbei, durch den zweiten Lüfter, entlang der Kühlrippen des zweiten Wärme erzeugenden Bauteils beziehungsweise entlang der Kühlrippen des Kühlkörpers und durch das zweite Gehäuseteil geführt. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des einen zweiten Lüfters mehrere Bauteile auf verschiedenen Temperaturniveaus kühlbar sind. Somit sind Bauteile einsparbar und der Umweltschutz ist verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Kühlluftstrom mittels des Trennwandabschnitts aufgeteilt zwischen den Kühlrippen des zweiten Wärme erzeugenden Bauteils und den Kühlrippen des Kühlkörpers. Von Vorteil ist dabei, dass der eine zweite Lüfter zur Kühlung des Kühlkörpers und des zweiten Wärme erzeugenden Bauteils verwendbar ist. Vorteilhafterweise sind dabei der Kühlkörper und das zweite Wärme erzeugende Bauteil voneinander thermisch isolierbar. Somit ist die Kühlung verbessert, wodurch die Sicherheit des Elektrogeräts verbessert ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Kühlluftstrom des ersten Lüfters durch das erste Gehäuseteil, durch den ersten Lüfter, an dem zumindest einen ersten Wärme erzeugenden Bauteil entlang und durch das zweite Gehäuseteil geführt. Von Vorteil ist dabei, dass das zumindest eine erste Wärme erzeugende Bauteil unabhängig von den weiteren Wärme erzeugenden Bauteilen kühlbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Tragteil zumindest einen zweiten Domabschnitt auf, insbesondere wobei der jeweilige zweite Domabschnitt am Tragteil einstückig und/oder einteilig ausgeformt ist, wobei der jeweilige zweite Domabschnitt sich von dem Bodenabschnitt zu der zweiten Leiterplatte erstreckt, insbesondere wobei der Bodenabschnitt beabstandet ist von der zweiten Leiterplatte mittels des zumindest einen zweiten Domabschnitts. Von Vorteil ist dabei, dass der erste und/oder zweite Luftleitkanal in einfacher Art und Weise beabstandbar sind von der zweiten Leiterplatte. Vorteilhafterweise sind die auf der zweiten Leiterplatte bestückten Bauteile auf einem niedrigeren Temperaturniveau haltbar wie die Kühlluftströme. Durch die einstückige Ausführung des Tragteils mit dem zweiten Domabschnitt sind Bauteile einsparbar, somit ist der Umweltschutz verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Tragteil mittels zumindest eines zwischen dem Bodenabschnitt und der zweiten Leiterplatte angeordneten Bolzens lösbar verbunden mit der zweiten Leiterplatte. Von Vorteil ist dabei, dass das Tragteil in einfacher Art und Weise beabstandbar ist von der zweiten Leiterplatte.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeweils ein Schraubteil durch eine Bohrung in dem Tragteil beziehungsweise durch eine Bohrung in der zweiten Leiterplatte geführt und mit einem jeweiligen Innengewinde in dem Bolzen schraubverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass das Tragteil in einfacher Art und Weise beabstandbar ist von der zweiten Leiterplatte.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Leiterplatte zwischen dem Tragteil und einem dritten Gehäuseteil angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass das Elektrogerät kompakt ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der zweiten Leiterplatte und dem dritten Gehäuseteil zumindest eine Abstandshülse angeordnet, durch die ein Schraubteil hindurchgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die zweite Leiterplatte in einfacher Art und Weise beabstandbar ist von dem dritten Gehäuseteil.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Leiterplatte mittels der zumindest einen Abstandshülse beabstandet von dem dritten Gehäuseteil. Von Vorteil ist dabei, dass die konvektive Kühlung der zweiten Leiterplatte verbessert ist, dadurch dass die zweite Leiterplatte von allen Seiten von einem konvektiven Kühlluftstrom umströmbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Tragteil mit dem Trennwandabschnitt und/oder dem Bodenabschnitt und/oder dem zumindest einen ersten Domabschnitt und/oder dem zumindest einen zweiten Domabschnitt und/oder dem Befestigungsabschnitt und/oder dem ersten Lüfteraufnahmeabschnitt und/oder dem zweiten Lüfteraufnahmeabschnitt einstückig und/oder einteilig ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des einen einstückigen Tragteils eine Vielzahl an Bauteilen einsparbar ist. Somit ist also der Umweltschutz verbessert. Des Weiteren ist die Montagezeit des Elektrogeräts deutlich verringerbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Tragteil als ein Kunststoffteil ausgeführt, insbesondere als ein Kunststoffspritzgussteil, insbesondere mittels thermoplastischen Schaumspritzguss hergestellt. Von Vorteil ist dabei, dass das Tragteil elektrisch isolierend ausführbar ist. Somit sind zusätzliche Isoliermittel einsparbar und das Risiko von Spannungsüberschlägen innerhalb des Elektrogerätes ist reduzierbar.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist ein Tragteil ein Elektrogerät mit einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung in Schrägansicht gezeichnet.
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2 zeigt das Tragteil mit zwei in dem Tragteil eingelegten Lüftern und mit mit dem Tragteil verbundenen Wärme erzeugenden Bauteilen, insbesondere eine Drossel und ein Bremswiderstand, und mit einer mit dem Tragteil verbundenen Leiterplatte in Schrägansicht.
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In der 3 ist das Elektrogerät mit dem Tragteil und einem das Tragteil gehäusebildend umgebenden mehrstückigen Gehäuse in Schrägansicht gezeichnet.
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4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Tragteils des Elektrogerätes in Schrägansicht.
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In der 5 ist eine Unterseite des zweiten Ausführungsbeispiels des Tragteils in Schrägansicht dargestellt.
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In der 6 ist das zweite Ausführungsbeispiel des Tragteils mit zwei in dem Tragteil eingelegten Lüftern und mit mit dem Tragteil verbundenen Wärme erzeugenden Bauteilen, insbesondere eine Drossel und ein Bremswiderstand und einer mit dem Tragteil verbundenen Leiterplatte in Schrägansicht gezeichnet.
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7 zeigt das Elektrogerät mit dem zweiten Ausführungsbeispiel des Tragteils und dem das Tragteil gehäusebildend umgebenden mehrstückigen Gehäuse mit Gehäuseteilen in Schrägansicht.
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In der 8 ist das Elektrogerät mit dem zweiten Ausführungsbeispiel des Tragteils und dem das Tragteil gehäusebildend umgebenden mehrstückigen Gehäuse mit einem Gehäusedeckelteil in Schrägansicht dargestellt.
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Das Elektrogerät, insbesondere ein Frequenzumrichter für einen Elektromotor, weist das in 1 dargestellte Tragteil 1 auf. Das Tragteil 1 weist einen ersten Lüfteraufnahmeabschnitt 9 und einen zweiten Lüfteraufnahmeabschnitt 6 auf. Der erste und zweite Lüfteraufnahmeabschnitt (9, 6) sind taschenförmig ausgeführt und weisen eine Führung auf zum Einführen eines jeweiligen ersten oder zweiten Lüfters (24, 22). Dabei weist der erste und/oder zweite Lüfteraufnahmeabschnitt (9, 6) in axialer Richtung des jeweiligen ersten oder zweiten Lüfters (24, 22) Öffnungen auf. In radialer Richtung des jeweiligen ersten oder zweiten Lüfters ist der jeweilige Lüfteraufnahmeabschnitt an drei Seiten geschlossen und an einer Seite offen ausgeführt zum Einführen des jeweiligen ersten oder zweiten Lüfters (24, 22).
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Der erste und/oder zweite Lüfter (24, 22) ist also begrenzt mittels des ersten beziehungsweise zweiten Lüfteraufnahmeabschnitts (9, 6). Zusätzlich begrenzt ein Gehäusedeckelteil 180 den ersten und/oder zweiten Lüfter (24, 22). Vorzugsweise weist das Gehäusedeckelteil 180 zumindest einen Vorsprung auf, der sich in das Gehäuseinnere erstreckt und den ersten und/oder zweiten Lüfter (24, 22) begrenzt und/oder fixiert.
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Der erste und/oder zweite Lüfter (24, 22) weisen ein als Luftleitteil fungierendes Gehäuse auf, welches ein Lüfterrad mit Lüfterflügeln und einen Motor aufnimmt oder umgibt. Vorzugsweise sind der erste und/oder zweite Lüfter (24, 22) als Axiallüfter ausgeführt. Dabei ist der Motor des ersten und/oder zweiten Lüfters (24, 22) innerhalb des Lüfterrades angeordnet.
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Vorzugsweise ist das Gehäuse des ersten und/oder zweiten Lüfters (24, 22) quaderförmig ausgeführt. Somit ist der jeweilige Lüfter in einfacher Art und Weise ausrichtbar in dem jeweiligen Lüfteraufnahmeabschnitt (9, 6).
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In dem ersten Lüfteraufnahmeabschnitt 9 ist der erste Lüfter 24 aufgenommen, insbesondere eingelegt. Ein von dem ersten Lüfter 24 erzeugter erster Kühlluftstrom ist von einem ersten Luftleitkanal 13 geführt. Der erste Luftleitkanal 13 ist dabei teilweise begrenzt von dem Tragteil 1. Zumindest ein einstückig mit dem Tragteil 1 ausgeführter erster Domabschnitt 2 erstreckt sich von dem Tragteil in den ersten Luftleitkanal 13 hinein. Vorzugsweise erstrecken sich mehrere erste Domabschnitte 2 in den ersten Luftleitkanal 13 hinein.
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In einem den ersten Luftleitkanal 13 teilweise begrenzenden Bodenabschnitt 10 des Tragteils 1 ist zumindest eine Zentrieraussparung 3 ausgeführt. Vorzugsweise weist die jeweilige Zentrieraussparung 3 einen kreisförmigen Umriss auf. Mittels der jeweiligen Zentrieraussparung 3 ist ein jeweiliges sich in den ersten Luftleitkanal 13 erstreckendes erstes Wärme erzeugendes Bauteil 160 ausrichtbar relativ zum Tragteil 1. In dem Bodenabschnitt 10 sind Bohrungen ausgeführt zur Verbindung des Tragteils 1 mit dem Gehäuse.
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An einer von dem ersten Luftleitkanal 13 abgewandten Wandung des Tragteils 1 ist ein Halteabschnitt 8 für ein drittes Wärme erzeugendes Bauteil 23, insbesondere eine Induktivität, insbesondere eine Drossel, einstückig mit dem Tragteil 1 ausgeformt. In dem Halteabschnitt 8 ist eine Hülse 7 angeordnet, vorzugsweise ist die Hülse 7 in das Tragteil 1 eingespritzt. Dabei ist die Hülse 7 als Innengewindehülse ausgeführt, in welche ein Schraubteil zur Verbindung mit dem dritten Wärme erzeugenden Bauteil 23 einschraubbar ist.
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Vorzugsweise ist das dritte Wärme erzeugende Bauteil 23 derart an dem Tragteil 1 angeordnet, dass die von dem zweiten Lüfter 22 angesogene Luft an dem dritten Wärme erzeugenden Bauteil 23 entlang strömt und das dritte Wärme erzeugende Bauteil 23 kühlt.
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Eine Außenwandung des Tragteils 1 weist zumindest eine Vertiefung 11 auf, insbesondere wobei die Vertiefung 11 als Einkerbung in die Außenwandung ausgeführt ist. Dabei fungiert die Vertiefung 11 als Freisparung für ein Schraubteil, insbesondere eine Einpressmutter in dem Gehäusedeckelteil 180.
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In den zweiten Lüfteraufnahmeabschnitt 6 ist der zweite Lüfter 22 eingelegt. Ein von dem zweiten Lüfter 22 erzeugter zweiter Kühlluftstrom ist von einem zweiten Luftleitkanal 12 geleitet. Der zweite Luftleitkanal ist teilweise begrenzt von dem Tragteil 1. Dabei teilt ein einstückig in dem Tragteil 1 ausgeführter Trennwandabschnitt 4 den zweiten Kühlluftstrom in zwei Teilkühlluftströme.
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Das Tragteil 1 weist zumindest einen einstückig und/oder einteilig mit ihm ausgeführten Befestigungsabschnitt 5, insbesondere einen Anschraubdomabschnitt, auf. Dabei kragt der Befestigungsabschnitt 5 aus dem Tragteil 1 aus. Vorzugsweise ist in dem jeweiligen Befestigungsabschnitt 5 eine Innengewindehülse angeordnet, insbesondere eingespritzt. Mittels eines in den Befestigungsabschnitt 5 einschraubbaren Schraubteils ist das Tragteil 1 mit dem Gehäuse verbindbar. Dabei ist das Tragteil 1 von dem Gehäuse gehalten.
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2 zeigt eine erste Leiterplatte 20, die mit dem Tragteil 1 lösbar verbunden ist. Dazu ist jeweils ein Schraubteil durch eine jeweilige Bohrung in der ersten Leiterplatte 20 hindurchgeführt und schraubverbunden mit dem zumindest einen ersten Domabschnitt 2. Auf der ersten Leiterplatte 20 ist zumindest ein erstes Wärme erzeugendes Bauteil 160, insbesondere ein Kondensator, bestückt. Dabei erstreckt sich das erste Wärme erzeugende Bauteil 160 von der ersten Leiterplatte 20 zu dem Tragteil 1 und ragt in den ersten Luftleitkanal 13 hinein. Vorzugsweise ist das jeweilige erste Wärme erzeugende Bauteil 160 mittels der jeweiligen Zentrieraussparung 3 in dem Tragteil 1 ausrichtbar. Vorteilhafterweise ist das jeweilige erste Wärme erzeugende Bauteil 160 beabstandet von dem Tragteil 1.
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Dabei teilt das zumindest eine auf der ersten Leiterplatte 20 bestückte erste Wärme erzeugende Bauteil 160 den ersten Luftleitkanal 13 in mehrere Luftleitkanäle auf.
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Vorzugsweise fungiert der Kondensator als Zwischenkreiskondensator eines Frequenzumrichters für einen Elektromotor. Insbesondere sind mehrere Kondensatoren parallel geschaltet angeordnet. Dabei ist die Kapazität der Kondensatoren derart groß gewählt, dass bei generatorischem Betrieb des Elektromotors erzeugte elektrische Energie in den Kondensatoren zwischenspeicherbar ist, die später zum Antreiben des Elektromotors verwendbar ist.
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Ein zweites Wärme erzeugendes Bauteil 21, insbesondere ein Bremswiderstand, ist in dem zweiten Luftleitkanal 12 angeordnet. Dabei ist das zweite Wärme erzeugende Bauteil 21 lösbar mit dem Tragteil 1, insbesondere dem Trennwandabschnitt 4 verbunden. Vorzugsweise ist zumindest ein Schraubteil durch eine jeweilige Bohrung in dem Trennwandabschnitt 4 geführt und in das zweite Wärme erzeugende Bauteil 21 eingeschraubt.
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Vorzugsweise wird generatorisch erzeugte Energie, die die Kapazität des/der Kondensatoren überschreitet mittels des Bremswiderstandes in Wärmeenergie umgewandelt.
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Das zweite Wärme erzeugende Bauteil 21 weist Kühlrippen auf, die als Luftleitmittel für den zweiten Kühlluftstrom fungieren. Somit wird also der zweite Kühlmediumstrom entlang der Kühlrippen geführt und kühlt so das zweite Wärme erzeugende Bauteil 21.
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Ein Bremswiderstand ist dabei ein stromdurchflossener Draht der mit einem Kühlkörper mit Kühlrippen wärmeleitend und elektrisch isolierend verbunden ist und elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt.
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Das in 3 dargestellte Elektrogerät weist ein mehrstückiges Gehäuse auf, welches das Tragteil 1 gehäusebildend umgibt. Dabei ist das Tragteil 1 lösbar mit dem Gehäuse verbunden, insbesondere mittels eines Schraubteils verbunden.
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Das Gehäuse weist ein erstes, zweites, drittes, viertes und fünftes Gehäuseteil (31, 34, 33, 30, 182) und das Gehäusedeckelteil 180 auf. Dabei weisen das erste und zweite Gehäuseteil (31, 34) Lüftungsöffnungen auf. Dabei strömen der erste und zweite Kühlluftstrom durch das erste Gehäuseteil 31 in das Gehäuseinnere ein und durch das zweite Gehäuseteil 34 aus dem Gehäuse heraus. Vorzugsweise sind das erste und zweite Gehäuseteil (31, 34) als Lochblechteile, insbesondere als gestanzte Lochblechteile, ausgeführt.
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Eine zweite Leiterplatte 32 ist in dem Gehäuse angeordnet und mit dem dritten Gehäuseteil 33 lösbar verbunden, insbesondere mittels eines Schraubteils verbunden. Dabei ist die zweiter Leiterplatte 32 beabstandet von dem dritten Gehäuseteil 33 angeordnet. Vorzugsweise ist zwischen dem dritten Gehäuseteil 33 und der zweiten Leiterplatte 32 eine in der 3 nicht dargestellte Abstandshülse 181 angeordnet.
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Zwischen der zweiten Leiterplatte 32 und dem Tragteil 1, insbesondere dem Bodenabschnitt 10 des Tragteils 1, ist zumindest ein Bolzen 35 angeordnet. Dabei sind die zweite Leiterplatte 32 und das Tragteil 1 mittels des zumindest einen Bolzens 35 voneinander beabstandet. Vorzugsweise sind zwei oder mehr Bolzen 35 zwischen der zweiten Leiterplatte 32 und dem Tragteil 1 angeordnet.
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Dabei weist der jeweilige Bolzen 35 ein Innengewinde auf, mit welchem ein durch eine Bohrung in dem Tragteil 1 geführtes Schraubteil schraubverbunden ist. Ein weiteres durch eine Bohrung in dem dritten Gehäuseteil 33 geführtes Schraubteil ist ebenfalls mit dem Innengewinde des jeweiligen Bolzens 35 schraubverbunden.
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Auf der zweiten Leiterplatte 32 ist ein viertes Wärme erzeugendes Bauteil angeordnet, insbesondere ein Leistungsmodul, insbesondere ein IGBT-Modul des Frequenzumrichters. Das vierte Wärme erzeugende Bauteil ist wärmeleitend mit einem Kühlkörper verbunden, insbesondere wobei Wärmeleitpaste zwischen den vierten Wärme erzeugenden Bauteil und dem Kühlkörper angeordnet ist. Vorzugsweise ist das vierte Wärme erzeugende Bauteil lösbar mit dem Kühlkörper verbunden. Dazu ist ein Schraubteil durch eine Bohrung in der zweiten Leiterplatte 32 und eine Bohrung in dem vierten Wärme erzeugenden Bauteil geführt und mit dem Kühlkörper schraubverbunden.
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Unter wärmeleitend verbunden wird hierbei verstanden, dass der Wärmeübergangswiderstand zwischen dem vierten Wärme erzeugenden Bauteil und dem Kühlkörper kleiner ist als der Wärmeübergangswiderstand über jeden sonstigen vorhandenen Wärmeleitpfad, insbesondere kleiner ist als über die Luft. Somit fließt die Wärme des vierten Wärme erzeugenden Bauteils in den Kühlkörper und ist im Kühlkörper aufgespreizt.
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Der Kühlkörper ist im zweiten Kühlluftstrom angeordnet. Dabei ist der Kühlkörper beabstandet von dem zweiten Wärme erzeugenden Bauteil 21 angeordnet. Zwischen dem Kühlkörper und dem zweiten Wärme erzeugenden Bauteil 21 ist der Trennwandabschnitt 4 angeordnet.
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Des Weiteren sind auf der zweiten Leiterplatte 32 Bauteile der Leistungselektronik und der Signalelektronik des Frequenzumrichters angeordnet, wie Kondensatoren und ein Mikrocontroller. Diese Bauteile werden vorzugsweise konvektiv durch die Lüftungsöffnungen in dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil (31, 34) gekühlt.
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In den 4 bis 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Tragteils 101 gezeigt.
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Das in 4 dargestellte Tragteil 101 weist einen einzigen ersten Domabschnitt 2 zur Verbindung mit der ersten Leiterplatte 20 auf. Zusätzlich weist das Tragteil 101 dem ersten Luftleitkanal 113 zugewandte Auflagerabschnitte 141 auf. Vorzugsweise ist der jeweilige Auflagerabschnitt 141 als Verdickung des Tragteils 1 ausgeführt. In dem jeweiligen Auflagerabschnitt 141 ist ein Spaltabschnitt 142 ausgeführt als Führung zum Einschieben der ersten Leiterplatte 20. Vorzugsweise sind jeweils zwei gegenüberliegende Auflagerabschnitte 141 in der Wandung des Tragteils 1 ausgeführt.
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Das Tragteil 101 weist zumindest einen der zweiten Leiterplatte 32 zugewandten zweiten Domabschnitt 140 auf. Dabei ist ein Bodenabschnitt 110 des Tragteils 101 mittels des zweiten Domabschnitts 140 beabstandet von der zweiten Leiterplatte 32. In den jeweiligen zweiten Domabschnitt 140 ist ein Schraubteil 161 einführbar und durch eine Bohrung im zweiten Domabschnitt hindurchführbar zur Verbindung mit dem Gehäuse. Dabei erstreckt sich der zweite Domabschnitt 140 von dem Bodenabschnitt 4 zu der zweiten Leiterplatte 32.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel ist zwischen der zweiten Leiterplatte 32 und dem dritten Gehäuseteil 33 zumindest ein Bolzen angeordnet. Dabei weist der Bolzen ein Innengewinde auf, wobei ein durch die Bohrung im zweiten Domabschnitt 140 und eine Bohrung in der zweiten Leiterplatte 32 geführtes Schraubteil und ein durch eine Bohrung in dem dritten Gehäuseteil 33 mit dem zumindest einen Bolzen schraubverbunden sind.
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Ein Trennwandabschnitt 104 des Tragteils 101 weist zumindest eine dem Kühlkörper 170 zugewandte Auskragung 150 auf. Vorzugsweise umgibt die jeweilige Auskragung 150 eine Bohrung zur Verbindung des zweiten Wärme erzeugenden Bauteils 21 mit dem Tragteil 101. Vorzugsweise ist die jeweilige Auskragung kreisförmig ausgeführt, wobei ein das zweite Wärme erzeugende Bauteil 21 mit dem Tragteil 101 verbindendes Schraubteil radial innerhalb der Auskragung angeordnet ist. Vorzugsweise ist also der Kühlkörper 170 elektrisch isolierbar von dem zweiten Wärme erzeugenden Bauteil 21 mittels der zumindest einen Auskragung 150.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tragteil
- 2
- erster Domabschnitt
- 3
- Zentrieraussparung
- 4
- Trennwandabschnitt
- 5
- Befestigungsabschnitt
- 6
- zweiter Lüfteraufnahmeabschnitt
- 7
- Hülse
- 8
- Halteabschnitt
- 9
- erster Lüfteraufnahmeabschnitt
- 10
- Bodenabschnitt
- 11
- Vertiefung, insbesondere Auflageabschnitt, insbesondere Einkerbung
- 12
- zweiter Luftleitkanal
- 13
- erster Luftleitkanal
- 20
- erste Leiterplatte
- 21
- zweites Wärme erzeugendes Bauteil, insbesondere Bremswiderstand
- 22
- zweiter Lüfter
- 23
- drittes Wärme erzeugendes Bauteil, insbesondere Induktivität, insbesondere Drossel
- 24
- erster Lüfter
- 30
- viertes Gehäuseteil
- 31
- erstes Gehäuseteil
- 32
- zweite Leiterplatte
- 33
- drittes Gehäuseteil
- 34
- zweites Gehäuseteil
- 35
- Bolzen
- 101
- Tragteil
- 102
- erster Domabschnitt
- 110
- Bodenabschnitt
- 113
- erster Luftleitkanal
- 140
- zweiter Domabschnitt
- 141
- Auflagerabschnitt
- 142
- Spaltabschnitt
- 150
- Auskragung
- 160
- erstes Wärme erzeugendes Bauteil, insbesondere Kondensator
- 161
- Schraubteil
- 170
- Kühlkörper
- 180
- Gehäusedeckelteil
- 181
- Abstandshülse
- 182
- fünftes Gehäuseteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012013741 A1 [0002]
