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QUERVERWEIS AUF BEZOGENE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0076350 , die am 23. Juni 2014 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit einbezogen wird.
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HINTERGRUND
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Umrichtergehäuse, in welchem verschiedene Schaltvorrichtungen zum Umwandeln eines Wechselstroms (AC) in einen Gleichstrom (DC) oder zum Umwandeln des DC in den AC sowie Kondensatoren installiert sind, und insbesondere auf ein Umrichtergehäuse, das einen hohen Wärmeableit-Wirkungsgrad hat und eine kompakte Größe realisiert.
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2. Diskussion des Standes der Technik
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Ein Umrichter, der ein in einem Fahrzeug installierter Energieumrichter ist, ist zwischen einem Motor und einer Batterie angeordnet und dient zum Umwandeln eines AC in einen DC oder zum Umwandeln des DC in den AC.
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Die 1 und 2 sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Anordnungsstruktur einer Schaltvorrichtung und eines Kondensators in einem herkömmlichen Umrichtergehäuse illustrieren. 3 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Zustand illustriert, in welchem mehrere Schaltvorrichtung und Kondensatoren in dem herkömmlichen Umrichtergehäuse angeordnet sind.
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Wie in den 1 bis 3 illustriert ist, sind verschiedene elektronische Komponenten wie eine Schaltvorrichtung 20 enthaltend einen Feldeffekttransistor (FET) und einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate (IGBT), und ein Kondensator 30 in den herkömmlichen Umrichter 10 eingebaut.
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Jedoch geben unter den verschiedenen elektronischen Komponenten, die in den Umrichter 10 eingebaut sind, die Schaltvorrichtung 20 und der Kondensator 30 übermäßig viel Wärme ab.
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Auch besteht, da verschiedene Wärmeerzeugungsvorrichtungen wie die Schaltvorrichtung 20 und der Kondensator 30 in einem bestimmten Bereich des Umrichters 10 konzentriert sind, das Problem, dass die Wärme nicht gleichmäßig über einen gesamten Bereich verteilt wird, sondern sich in dem bestimmten Bereich sammelt, und somit eine innere Temperatur des Umrichters lokal erhöht wird.
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Wenn die innere Temperatur durch die verschiedenen Wärmeerzeugungsvorrichtungen in dem Umrichter 10 übermäßig ansteigt, können im Normalbetrieb des Umrichters 10 viele Probleme auftreten, und somit kann die Lebensdauer des Umrichters 10 verkürzt werden.
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Weiterhin besteht bei dem herkömmlicher Umrichter 10, da verschiedene eingebaute Vorrichtungen wie die Schaltvorrichtung 20 und der Kondensator 30 an einer Stelle konzentriert sind, eine mangelnde Leistungsfähigkeit hinsichtlich der räumlichen Anordnung der Vorrichtungen, und das gesamte Volumen des Umrichters 10 wird vergrößert, und somit besteht eine Schwierigkeit bei der Realisierung eines Umrichters 10 von kompakter Größe.
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Auch bestehen in dem Fall des herkömmlichen Umrichters 10, da ein separater Erdanschluss 64 zusätzlich zu einem Anschluss 62 an der Außenseite des Umrichtergehäuses 12 vorgesehen sein sollte, Probleme dahingehend, dass das Wasserabdichtungsvermögen beeinträchtigt wird und dessen Größe zunimmt.
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Daher ist es, um eine Zunahme der Temperatur aufgrund der innerhalb des Umrichters erzeugten Wärme zu minimieren und auch das Leistungsvermögen zu optimieren, erforderlich, ein Umrichtergehäuse mit einem optimalen Wärmeableitungs-Wirkungsgrad herzustellen.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist auf eine Umrichtergehäusestruktur gerichtet, bei der mehrere Schaltvorrichtungen in regelmäßigen Abständen in einem Umrichtergehäuse mit einer vorbestimmten Form angeordnet sind, und ein Kondensator ist verteilt in einem Raum zwischen den Schaltvorrichtungen angeordnet, und somit können ein ausgezeichneter Wärmeableit-Wirkungsgrad und eine kompakte Größe erhalten werden.
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Auch ist die vorliegende Erfindung auf eine Umrichtergehäusestruktur gerichtet, in der ein Umrichtergehäuse elektrisch geerdet ist, und ein separater Erdanschluss muss auf der Außenseite des Umrichtergehäuses nicht vorgesehen werden, und somit kann eine kompakte Gestaltung mit einer verringerten Gesamtgröße erhalten werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Umrichtergehäuse vorgesehen, enthaltend einen Körper mit einer Plattenform; mehrere Kondensator-Einfügungsbereiche, die so gebildet sind, dass sie in ersten Richtung des Körpers vertieft sind, so dass Kondensatoren in diese eingefügt und integral so angeordnet sind, dass sie gegenseitige Abstände voneinander aufweisen; mehrere Schaltvorrichtungs-Installationsbereiche, die als Räume konfiguriert sind, in denen Schaltvorrichtungen installiert und zwischen den Kondensatoreinfügungsbereichen in einer zweiten Richtung des Körpers entgegengesetzt zur ersten Richtung angeordnet sind; und mehrere Wärmableitungsrippen, die in der ersten Richtung des Körpers installiert sind, um den Schaltvorrichtungen mit dem dazwischen angeordneten Körper zugewandt zu sein.
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Der Körper kann die Form einer kreisförmigen Platte haben, und die Kondensatoreinfügungsbereiche und die Schaltvorrichtungs-Installationsbereiche können abwechselnd in einer Kreisform entlang der inneren Kante des Körpers mit der kreisförmigen Plattenform angeordnet sein.
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Das Umrichtergehäuse kann weiterhin einen Ventilator enthalten, der konfiguriert ist, eine Strömung zu einer Mitte des Körpers, in der die Kondensatoreinfügungsbereiche und die Wärmeableitungsrippen installiert sind, hin zu liefern.
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Die Wärmeableitungsrippen können radial angeordnet sein.
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Das Umrichtergehäuse kann weiterhin eine Ventilatorführung enthalten, die so gebildet ist, dass die Mitte des Körpers, auf dem die Wärmeableitungsrippen installiert sind, vorsteht.
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Der Körper enthaltend die Kondensatoreinfügungsbereiche und die Wärmeableitungsrippen kann geerdet sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann ersichtlicher durch detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen von dieser unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine Draufsicht ist, die schematisch eine Anordnungsstruktur einer Schaltvorrichtung und eines Kondensators in einem herkömmlichen Umrichtergehäuse illustriert;
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2 eine Querschnittsansicht ist, die schematisch die Anordnungsstruktur der Schaltvorrichtung und des Kondensators in dem herkömmlichen Umrichtergehäuse illustriert;
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3 eine Draufsicht ist, die schematisch einen Zustand illustriert, in welchem mehrere Schaltvorrichtungen und Kondensatoren in dem herkömmlichen Umrichtergehäuse installiert sind;
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4 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Struktur eines Umrichtergehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
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5 eine perspektivische Rückansicht ist, die eine Struktur einer Rückfläche des in 4 illustrierten Umrichtergehäuses illustriert;
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6 eine Ansicht ist, die einen Benutzungszustand illustriert, in welchem eine Schaltvorrichtung und ein Kondensator an dem in 4 illustrierten Umrichtergehäuse installiert sind;
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7 eine begriffliche Ansicht ist, die schematisch einen Zustand illustriert, in welchem mehrere Schaltvorrichtungen und Kondensatoren verteilt in dem Umrichtergehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sind;
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8 eine begriffliche Ansicht ist, die einen Zustand illustriert, in welchem ein Ventilator in einem Bereich installiert ist, der einen Abstand von einer Mitte des Umrichtergehäuses aufweist, um eine erzwungene Strömung zu erzeugen, gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9 eine begriffliche Ansicht ist, die einen Prozess illustriert, in welchem eine Strömung sich radial von der Mitte des Umrichtergehäuses ausbreitet, wenn die erzwungene Strömung durch den Ventilator erzeugt wird, und somit eine Wärmeableitung stattfindet; und
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10 eine begriffliche Ansicht ist, die eine Ventilatorführung illustriert, die in der Mitte des Umrichtergehäuses so gebildet ist, dass die Strömung zu einer Wärmeableitungsrippe geführt wird, wenn die erzwungene Strömung durch den Ventilator nach 8 erzeugt wird.
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[Detaillierte Beschreibung von Hauptelementen]
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Umrichtergehäuse
- 110
- Körper
- 120
- Kondensator
- 130
- Kondensatoreinfügungsbereich
- 140
- Schaltvorrichtung
- 150
- Schaltvorrichtungs-Installationsbereich
- 160
- Wärmeableitungsrippe
- 170
- Ventilator
- 180
- Ventilatorführung
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Einzelnen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Umrichtergehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, 5 ist eine perspektivische Rückansicht, die eine Struktur einer Rückfläche des in 4 illustrierten Umrichtergehäuses illustriert. 6 ist eine Ansicht, die einen Benutzungszustand illustriert, in welchem eine Schaltvorrichtung und ein Kondensator in dem in 4 illustrierten Umrichtergehäuse installiert sind, und 7 ist eine begriffliche Ansicht, die schematisch einen Zustand illustriert, in welchem mehrere Schaltvorrichtungen und Kondensatoren verteilt in dem Umrichterhäuse gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sind.
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Gemäß den 4 bis 7 enthält das Umrichtergehäuse 100 nach der vorliegenden Erfindung einen Körper 110 mit einer Plattenform, Einfügungsbereiche 130, die auf einer Seite des Körpers 110 in regelmäßigen gegenseitigen Abständen so angeordnet sind, dass Kondensatoren 120 in diese eingesetzt werden können, Schaltvorrichtungs-Installationsbereiche 150, die zwischen den Einfügungsbereichen 130 so angeordnete Räume des Körpers 110 sind, dass Schaltvorrichtungen 140 darauf installiert werden können, und mehrere Wärmeableitungsrippen 160, die so installiert sind, dass sie den Schaltvorrichtungen 140 mit dem dazwischen angeordneten Körper 110 zugewandt sind.
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Der Körper 110 ist als eine kreisförmige Platte gebildet, und mehrere Kondensatoreinfügungsbereiche 130, in die die Kondensatoren 120 einzusetzen sind, sind auf einer Innenseite des Körpers 110 so gebildet, dass sie in regelmäßigen gegenseitigen Abständen und in einer Kreisform angeordnet werden.
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Jeder der Kondensatoreinfügungsbereiche 130 hat eine zylindrische Form, wobei dessen obere Oberfläche offen ist und dessen untere Oberfläche geschlossen ist, so dass der Kondensator 120 in diesen eingesetzt werden kann, und der integral so gebildet ist, dass er mit einer vorbestimmten Breite in einer ersten Richtung (einer Richtung nach unten) des Körpers 110 vertieft ist.
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Daher sind die Kondensatoren 120 durch äußere Wände der Kondensatoreinfügungsbereiche 130 gegenüber den Schaltvorrichtung 140 isoliert, während sie in die Kondensatoreinfügungsbereiche 130 eingesetzt werden.
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Wenn die in den Kondensatoreinfügungsbereichen 130 installierten Kondensatoren 120 Wärme erzeugen, wird die Wärme durch die die Kondensatoren 120 umgebenden Kondensatoreinfügungsbereiche 130 abgeleitet, und es wird verhindert, dass die Temperatur übermäßig ansteigt.
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Die Schaltungsvorrichtungs-Installationsbereiche 150 sind Installationsräume, auf denen die Schaltvorrichtungen 140 direkt installiert sind, und die in einer zweiten Richtung (einer Richtung nach oben) des Körpers 110 entgegengesetzt zu der ersten Richtung (der Richtung nach unten) des Körpers 110 angeordnet sind.
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Zu dieser Zeit sind die Schaltvorrichtungs-Installationsbereiche 150 zwischen den benachbarten Kondensatoreinfügungsbereichen 130 so angeordnet, dass die Kondensatoreinfügungsbereiche 130 und die Schaltvorrichtungs-Installationsbereiche 150 abwechselnd an einer inneren Kante des kreisförmigen Körpers 110 angeordnet sind.
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Da die Schaltvorrichtungen 140 mehr Wärme als die Kondensatoren 120 erzeugen, sind die mehreren Wärmeableitungsrippen 160 so installiert, dass sie den Schaltvorrichtungen 140 zugewandt sind, wobei der kreisförmige Körper 110 sich zwischen diesen in der ersten Richtung D des Körpers 110 befindet.
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Das heißt, mehrere Wärmeableitungsrippen 160 sind so installiert, dass sie eine Gruppe auf dem Körper 110 bilden, die sich auf einer jedem der Schaltvorrichtungs-Installationsbereiche 150 gegenüberliegenden Seite befindet, wodurch ermöglicht wird, dass eine Wärmeableitungsfunktion stattfindet, wenn die Schaltvorrichtungen 140 Wärme erzeugen.
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Wie vorstehend beschrieben ist, sind die mehreren Kapazitätseinfügungsbereiche 130, die in regelmäßigen gegenseitigen Abständen angeordnet sind und in die die Kondensatoren 120 in den kreisförmigen Körper 110 eingesetzt sind, angeordnet. Auch ist jede der Schaltvorrichtungen 140 an einem Raum zwischen den Kondensatoreinfügungsbereichen 130 angeordnet, und die mehreren Wärmeableitungsrippen 160 sind auf der zu der Seite, auf der die Schaltvorrichtungen 140 befestigt sind, entgegengesetzten Seite des Körpers 110 installiert, und die Schaltvorrichtungen 140 und die Kondensatoren 120 sind gleichförmig verteilt und so angeordnet, dass sie einen Abstand voneinander aufweisen, und somit wird die Wärmeableitungsfunktion durch die Wärmeableitungsrippen 160 und die Wandoberflächen der Kondensatoreinfügungsbereiche 130, die gleichförmig verteilt sind, durchgeführt, und eine Wärmeableitungswirkung in dem Umformer kann beträchtlich erhöht werden.
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Weiterhin sind die verschiedenen Wärmeerzeugungsvorrichtung wie die Schaltvorrichtung 140 und der Kondensator 120, die eine relativ große Wärmemenge erzeugen, gleichförmig in der Form eines Kreises auf dem kreisförmigen Körper 110 verteilt. Die gesamte Größe des Umformers kann erheblich verringert werden im Vergleich zu einer herkömmlichen rechteckigen Umrichterstruktur, und somit kann der Umrichter eine kompakte Größe haben.
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Weiterhin sollten der Körper 110, die Kondensatoreinfügungsbereiche 130 und die Wärmeableitungsrippen 160 elektrisch geerdet sein.
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Mit anderen Worten, bei der herkömmlichen Umrichterstruktur ist ein separater Erdanschluss an der Außenseite des Umrichtergehäuses vorgesehen. Da jedoch das Umrichtergehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung geerdet ist, ist der separate Erdanschluss auf der Außenseite des Umrichtergehäuses 100 nicht erforderlich.
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Daher kann die Gesamtgröße des Umrichters verringert werden, und somit kann der Umrichter kompakt gestaltet sein. Zusätzlich kann ein vorhandenes Problem, bei dem das Wasserabdichtungsvermögen aufgrund des auf der Außenseite des Umrichtergehäuses installierten Erdanschlusses beeinträchtigt wird, grundsätzlich gelöst werden.
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8 ist eine begriffliche Ansicht, die einen Zustand illustriert, in welchem ein Ventilator in einem Bereich, der einen Abstand von der Mitte des Umrichtergehäuses aufweist, gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung installiert ist, um eine erzwungene Strömung zu erzeugen. 9 ist eine begriffliche Ansicht, die einen Prozess illustriert, in welchem eine Strömung sich von der Mitte C des Umrichtergehäuses radial ausbreitet, wenn die erzwungene Strömung durch den Ventilator erzeugt wird, und somit findet eine Wärmeableitung statt.
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Gemäß den 8 und 9 ist in dem Umrichtergehäuse 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Ventilator 170 zusätzlich in der ersten Richtung D des Körpers 110 so installiert, dass die erzwungene Strömung zu dem Körper 110, in welchem die Schaltvorrichtungen 140 und die Kondensatoren 120 angeordnet sind, hin erzeugt wird, und somit kann die Wärmeableitungswirkung weiter erhöht werden.
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Der Ventilator 170 befindet sich in einem Raum in der ersten Richtung D in einem vorbestimmten Abstand von dem Körper 110, und somit wird die Strömung zu der Mitte C des Körpers 110, in welchem die Kondensatoreinfügungsbereiche 130 und die Wärmeableitungsrippen 160 installiert sind, gerichtet.
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Die durch den Ventilator 170 erzeugte erzwungene Strömung kollidiert mit der Mitte C des Körpers 110 des Umrichtergehäuses 100 und bewegt sich radial entlang des Körpers 110, und sie führt dann einen Wärmübertragungsvorgang mit den Kondensatoreinfügungsbereichen 130 und den Wärmeableitungsrippen 160 durch die Strömung durch.
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Da die Wärmeableitungsrippen 160 relativ zu der Mitte C des Körpers 110 radial angeordnet sind, kann die Wärmeableitung gemäß einer Bewegung der Strömung effektiver durchgeführt werden.
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Wie vorstehend beschrieben ist, kann, da der Ventilator 170 in der Mitte C des Körpers 110 des Umrichtergehäuses 100 installiert ist, um die erzwungene Strömung von außerhalb des Körpers 110 zuzuführen, kann die Wärmeableitungswirkung weiter erhöht werden, und wenn eine Installationsstruktur des Ventilators 170 angewendet wird, ist es sehr vorteilhaft bei der Herstellung eines motorintegrierten (ein Dreiphasenmotor oder dergleichen) Umrichters.
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Auch ist, wie in 10 illustriert ist, eine Ventilatorführung 180, die so gebildet ist, dass die Mitte C des Körpers 110 des Umrichtergehäuses 100 konvex vorsteht, installiert, und somit kann die erzwungene Strömung, die von dem Ventilator 170 zugeführt ist, zu den Wärmeableitungsrippen 160 geführt werden. Eine Form der Ventilatorführung 180 kann in verschiedener Weise gemäß einer Größe des Körpers 100 und einer Größe und einer Form von jeder Wärmeableitungsrippe 160 gebildet sein.
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Zusätzlich ist nicht erforderlich, da der Körper 110 des Umrichtergehäuses 100 elektrisch geerdet ist, dass der separate Erdanschluss auf der Außenseite des Umrichtergehäuses installiert ist, und somit kann eine Höhe des Umrichtergehäuses verringert werden und eine kompakte Größe von diesem kann realisiert werden.
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Da auch der separate Erdanschluss nicht installiert werden muss und die Höhe des Umrichtergehäuses verringert ist, können im Vergleich zu dem Stand der Technik die Herstellungskosten herabgesetzt werden.
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Gemäß einer Struktur des Umrichtergehäuses nach der vorliegenden Erfindung sind, wie vorstehend beschrieben ist, die mehreren Schaltvorrichtungen in dem Umrichtergehäuse so angeordnet, dass sie regelmäßige gegenseitige Abstände aufweisen, und die mehreren Wärmableitungsrippen sind auf der Oberfläche des Umrichtergehäuses installiert, die der Oberfläche, auf der die Schaltvorrichtungen angeordnet sind, entgegengesetzt ist. Die isolierten Kondensatoreinfügungsbereiche, in die die Kondensatoren eingesetzt sind, sind integral zwischen den Schaltvorrichtungen gebildet, und die Kondensatoren sind jeweils so in die Kondensatoreinfügungsbereiche eingesetzt, dass sie von den Schaltvorrichtungen isoliert sind, und somit kann die Wärmeableitungswirkung bemerkenswert durch die Isolation und die verteilte Anordnung der Schaltvorrichtungen und der Kondensatoren erhöht werden, und auch die Lebensdauer des Umrichters kann verlängert werden. Da die verschiedenen Wärmeerzeugungsvorrichtungen gleichförmig verteilt sind, kann die Gesamtgröße des Umrichters verringert werden, und eine kompakte Größe von diesem kann realisiert werden. Auch ist nicht erforderlich, da das Umrichtergehäuse elektrisch geerdet ist, dass der getrennte Erdanschluss auf der Außenseite des Umrichtergehäuses vorgesehen ist, und somit kann die Gesamtgröße des Umrichters verringert werden und dieser kann kompakt gestaltet werden, und auch das Problem des Wasserabdichtungsvermögens aufgrund der Bildung des Erdanschlusses kann gelöst werden.
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Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikation bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Geist oder den Bereich der Erfindung zu verlassen. Somit ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung alle derartigen Modifikationen abdeckt, vorausgesetzt, dass sie sich innerhalb des Bereichs der angefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente befinden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2014-0076350 [0001]
