DE102016202734A1 - Electrical device with electrical modules - Google Patents

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DE102016202734A1
DE102016202734A1 DE102016202734.4A DE102016202734A DE102016202734A1 DE 102016202734 A1 DE102016202734 A1 DE 102016202734A1 DE 102016202734 A DE102016202734 A DE 102016202734A DE 102016202734 A1 DE102016202734 A1 DE 102016202734A1
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Daniel Böhme
Thomas Kübel
Steffen Pierstorf
Daniel Schmitt
Frank Schremmer
Torsten Stoltze
Marcus Wahle
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf eine elektrische Einrichtung mit zumindest zwei elektrischen Modulen (1), die jeweils zumindest eine in einem Modulgehäuse (2) untergebrachte elektrische Komponente (3, 4) aufweisen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die äußere Oberfläche der Modulgehäuse (2) jeweils außen ganz oder zumindest überwiegend von einer moduleigenen Folie (100) umgeben ist.The invention relates inter alia to an electrical device having at least two electrical modules (1), each having at least one in a module housing (2) housed electrical component (3, 4). According to the invention, it is provided that the outer surface of the module housing (2) is surrounded on the outside completely or at least predominantly by a module-specific foil (100).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Einrichtungen mit elektrischen Modulen, die jeweils mit mindestens einer in einem Modulgehäuse untergebrachten elektrischen Komponente ausgestattet sind, auf elektrische Module als solche sowie auf ein Verfahren zum Herstellen von Modulen für elektrische Einrichtungen. The invention relates to electrical devices with electrical modules, which are each equipped with at least one accommodated in a module housing electrical component, electrical modules as such and to a method for producing modules for electrical equipment.

Elektrische Module werden beispielsweise bei elektrischen Umrichtern, insbesondere Multilevelumrichtern, eingesetzt, bei denen eine Vielzahl an elektrischen Modulen der beschriebenen Art sehr dicht nebeneinander angeordnet ist. Die Module sind bei solchen Umrichtern häufig unter Bildung von Modulreihenschaltungen elektrisch in Reihe geschaltet. Electrical modules are used for example in electrical converters, in particular multilevel converters, in which a plurality of electrical modules of the type described is arranged very close to each other. The modules are often electrically connected in series with such converters to form module series circuits.

Die Druckschrift WO 2012/156261 A2 beschreibt ein Ausführungsbeispiel für einen Multilevelumrichter, bei dem elektrische Module, wie sie hier nachfolgend beschrieben werden, eingesetzt werden können. The publication WO 2012/156261 A2 describes an exemplary embodiment of a multilevel converter, in which electrical modules, as described below, can be used.

Insbesondere im Bereich der Energieübertragungstechnik werden die beschriebenen elektrischen Module mit sehr großen elektrischen Strömen belastet, so dass im Falle eines Ausfalls einer Komponente bzw. in einem Fehlerfall aufgrund der umgesetzten elektrischen Leistung eine explosionsartige Zerstörung der im Modulgehäuse befindlichen elektrischen Komponente bzw. Komponenten erfolgen kann; weicht Explosionsgas (z. B. metallischer/kohlenstoffhaltiger Staub, Splitter etc.) aus dem Modulgehäuse aus, können benachbarte elektrische Module, die zuvor noch elektrisch einwandfrei arbeiteten, von dem Explosionsgas beeinträchtigt oder zerstört werden (zum Beispiel mittelbar durch Reduktion der Isolierfähigkeit der Luft aufgrund der Verunreinigungen), so dass eine Kettenreaktion auftreten kann, durch die eine Vielzahl an benachbarten elektrischen Modulen zerstört wird. Bei den oben beschriebenen Umrichtern kann dies – insbesondere im Hochspannungsbereich – dramatische Folgen haben. In particular, in the field of energy transmission technology, the described electrical modules are loaded with very large electrical currents, so that in the event of failure of a component or in an error due to the converted electrical power explosion-like destruction of the module housing located in the electrical component or components can be done; If explosive gas (eg metallic / carbonaceous dust, splinters, etc.) deviates from the module housing, adjacent electrical modules, which previously worked in an electrically faultless manner, can be affected or destroyed by the explosion gas (for example indirectly by reducing the insulating capacity of the air due to the impurities), so that a chain reaction may occur which destroys a plurality of adjacent electrical modules. In the case of the converters described above, this can have dramatic consequences, in particular in the high-voltage range.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Einrichtung anzugeben, die sich einfach und kostengünstig fertigen lässt und im Falle eines Fehlers bzw. einer Explosion im Innenraum eines Modulgehäuses einen Gasfluss nach außen bzw. ein Austreten von Explosionsgasen nach außen verhindert, zumindest aber besser als bisher hemmt. The invention has for its object to provide an electrical device that can be easily and inexpensively manufactured and in the event of a fault or explosion in the interior of a module housing prevents gas flow to the outside or escape of explosive gases to the outside, but at least better than so far inhibits.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Einrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Moduls sind in Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by an electrical device with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the module according to the invention are specified in subclaims.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die äußere Oberfläche der Modulgehäuse außen ganz oder zumindest überwiegend jeweils für sich von einer moduleigenen Folie umgeben ist. Thereafter, the invention provides that the outer surface of the module housing is outside completely or at least predominantly surrounded in each case by a module-own film.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Folienumhüllung in überraschender Weise ein Austreten von Explosionsgas nach außen verhindern oder zumindest hemmen kann. Die eingangs beschriebene Gefährdung benachbarter Module wird somit in sehr einfacher Weise vermieden oder aber zumindest signifikant reduziert. A significant advantage of the device according to the invention is that the film wrapping provided according to the invention can surprisingly prevent or at least inhibit the escape of explosive gas to the outside. The risk described at the beginning of adjacent modules is thus avoided in a very simple manner or at least significantly reduced.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist darin zu sehen, dass sich die erfindungsgemäße Folienumhüllung auf den Modulgehäusen einfach und kostengünstig anbringen lässt und die Kosten der Modulmontage bzw. Modulfertigung durch die Folie nicht oder zumindest nicht signifikant erhöht werden. Another significant advantage of the device according to the invention is the fact that the film wrapping according to the invention can be mounted on the module housings simply and inexpensively and the costs of module assembly or module production by the film are not increased or at least not significantly increased.

Mit Blick auf eine besonders gute Dichtwirkung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die moduleigene Folie derart um das Modulgehäuse herum gewickelt ist, dass die Folie ein Auseinanderdrücken oder ein Voneinanderwegbewegen von Gehäuseteilen hemmt oder verhindert. With a view to a particularly good sealing effect, it is considered advantageous if the module-own film is wound around the module housing such that the film inhibits or prevents the housing parts from being pressed apart or moved away from one another.

Die Folie besteht vorzugsweise aus einem elektrisch nichtleitenden Material. The film is preferably made of an electrically non-conductive material.

Mit Blick auf die Gefährdung benachbarter Module im Falle einer Explosion wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die äußeren Modulgehäuse der Module durch die moduleigenen Folien voneinander getrennt sind. With regard to the danger of adjacent modules in the event of an explosion, it is considered advantageous if the outer module housing of the modules are separated by the module-own films.

Vorzugsweise sind die Modulgehäuse mit der moduleigenen Folie – von den Bereichen herausgeführter elektrischer Kontakte abgesehen – vollständig umhüllt. Preferably, the module housing with the module-own film - apart from the areas of electrical contacts - completely enveloped.

Die moduleigene Folie kann eine Haftfolie sein, die außen auf den Modulgehäusen haftet. The module-own foil can be an adhesive foil, which sticks outside on the module housings.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei der moduleigenen Folie um eine Klebefolie, die auf die äußere Oberfläche der Modulgehäuse aufgeklebt ist. Die Klebeschicht der Klebefolie übt in vorteilhafter Weise eine Doppelfunktion aus: Eine Funktion besteht darin, die Folie auf dem Modulgehäuse zu fixieren; eine weitere Funktion besteht darin, Staub oder Partikel des Explosionsgases festzuhalten bzw. zu binden und einen Austritt nach außen zu verhindern. The module-specific film is particularly preferably an adhesive film which is adhesively bonded to the outer surface of the module housing. The adhesive layer of the adhesive film advantageously performs a dual function: one function is to fix the film on the module housing; Another function is to hold dust or particles of the explosion gas or bind and prevent leakage to the outside.

Alternativ kann die moduleigene Folie eine Adhäsionsfolie sein, die auf der äußeren Oberfläche der Modulgehäuse durch Adhäsionskraft haftet. Alternatively, the module-own film may be an adhesive film which adheres to the outer surface of the module housing by adhesive force.

Mit Blick auf einen guten Schutz benachbarter Module wird es als vorteilhaft angesehen, wenn sich die Folie zumindest abschnittsweise überlappt und zumindest abschnittsweise doppellagig oder mehrlagig auf den Modulgehäusen aufliegt. With a view to good protection of adjacent modules, it is considered advantageous if the film overlaps at least in sections and at least partially rests on the module housings in double-layered or multi-layered fashion.

Die Dicke und Dehnbarkeit der Folie und/oder die Anzahl der Folienlagen ist bevorzugt derart bemessen, dass im Falle eines elektrischen Defekts der in den Modulgehäusen untergebrachten elektrische Komponente oder Komponenten, insbesondere im Falle einer Explosion, die Folie dem auf sie einwirkenden Gasdruck standhält. The thickness and extensibility of the film and / or the number of film layers is preferably dimensioned such that in the case of an electrical defect housed in the module housings electrical component or components, especially in the case of an explosion, the film withstands the gas pressure acting on them.

Auch kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Dicke und Dehnbarkeit der Folie und/oder die Anzahl der Folienlagen derart bemessen ist, dass im Falle eines elektrischen Defekts der in den Modulgehäusen untergebrachten elektrische Komponente oder Komponenten, insbesondere im Falle einer Explosion, sich die Folie abschnittsweise von ihrem Modulgehäuse ablösen und sich unter Vergrößerung des von der Folie eingeschlossenen Innenvolumens – ohne zu reißen – dehnen kann. Bei einer solchen Ausgestaltung wird durch das Dehnen und die Volumenvergrößerung in vorteilhafter Weise ein Energieabbau des Explosionsgases erreicht. Im Falle einer Klebefolie kann die Klebeschicht in dem gedehnten Volumenbereich Partikel des Explosionsgases binden. It can also be provided in an advantageous manner that the thickness and extensibility of the film and / or the number of film layers is dimensioned such that in the case of an electrical defect housed in the module housings electrical component or component, in particular in the event of an explosion, the Partially peel off the film from its module housing and expand under magnification of the inner volume enclosed by the film, without tearing. In such an embodiment, an energy reduction of the explosion gas is achieved by stretching and increasing the volume in an advantageous manner. In the case of an adhesive film, the adhesive layer in the expanded volume region can bind particles of the explosion gas.

Mit Blick auf die gewünschte Stabilität der Folie wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Folie zumindest eine Folienschicht aus Polyurethan (PUR) mit einer Dicke zwischen 0,1 und 1 mm und eine Klebstoffschicht aus Acrylat oder Kautschuk oder aus zumindest acrylat- oder kautschukhaltigem bzw. -basiertem Klebstoff aufweist. In view of the desired stability of the film, it is considered advantageous if the film at least one film layer of polyurethane (PUR) with a thickness between 0.1 and 1 mm and an adhesive layer of acrylate or rubber or of at least acrylate or rubberhaltigem or . -based adhesive.

Die Folie kann auch durch ein Mehrschichtlaminat mit einer Vielzahl an miteinander verklebten Folienschichten gebildet sein. The film may also be formed by a multi-layer laminate having a multiplicity of film layers bonded to one another.

Als Folie kann beispielsweise die Folie des Typs PU 8592 E der Firma 3M®, Polyurethan Klebebandfolie des Typs 8560, 8561 und 8562 der Firma 3M oder Sicherheitsfolie des Typs PROFILON® ER1 der Firma Haverkamp eingesetzt werden. As a foil, for example, the film of the type PU may E 8592 from 3M ®, polyurethane adhesive film of the type 8560, 8561 and 8562 from 3M or safety film of the type PROFILON ® be used ER1 the company Haverkamp.

Die elektrische Einrichtung bildet vorzugsweise einen Umrichter, insbesondere Multilevelumrichter, mit einer Vielzahl an ganz oder abschnittsweise mit Folie umhüllten Modulen. Die Module sind vorzugsweise jeweils mit einem oder mehreren anderen Modulen elektrisch in Reihe geschaltet. The electrical device preferably forms a converter, in particular multilevel converter, with a plurality of completely or partially covered with foil modules. The modules are preferably each electrically connected in series with one or more other modules.

Die Modulgehäuse können jeweils zumindest zwei Gehäuseteile aufweisen, die aufeinander liegen und allein oder gemeinsam mit einem oder mehreren weiteren Gehäuseteilen des jeweiligen Modulgehäuses den Innenraum des Modulgehäuses begrenzen. Eines der zwei Gehäuseteile bildet vorzugsweise eine die elektrische Komponente tragende Kühlplatte und das andere der zwei Gehäuseteile ein ringförmiges Rahmenelement. Alternativ können beide Gehäuseteile jeweils ringförmige Rahmenelemente sein. The module housings can each have at least two housing parts which lie on one another and, alone or together with one or more further housing parts of the respective module housing, bound the interior of the module housing. One of the two housing parts preferably forms a cooling plate carrying the electrical component and the other of the two housing parts forms an annular frame element. Alternatively, both housing parts may each be annular frame members.

Vorzugsweise umfasst das Modulgehäuse zumindest eines der Module der Einrichtung folgende Modulgehäuseteile:

  • – eine untere Kühlplatte, die eine untere elektrische Komponente, vorzugsweise ein Halbleiterschaltelement, insbesondere ein einen Transistor aufweisendes Halbleiterschaltelement, trägt,
  • – ein unteres ringförmiges Rahmenelement, das auf der unteren Kühlplatte aufliegt,
  • – ein mittleres ringförmiges Rahmenelement, das auf dem unteren Rahmenelement aufliegt, wobei zwischen dem unteren und dem mittleren ringförmigen Rahmenelement zumindest zwei Kontaktschienen zur Kontaktierung der unteren elektrischen Komponente aus dem Modulgehäuse herausgeführt sind,
  • – ein oberes ringförmiges Rahmenelement, das auf dem mittleren ringförmigen Rahmenelement aufliegt, wobei zwischen dem mittleren und dem oberen ringförmigen Rahmenelement zumindest zwei Kontaktschienen zur Kontaktierung einer oberen elektrischen Komponente, vorzugsweise eines Halbleiterschaltelements, insbesondere eines einen Transistor aufweisenden Halbleiterschaltelements, aus dem Modulgehäuse herausgeführt sind, und
  • – eine obere Kühlplatte, die auf dem oberen ringförmigen Rahmenelement aufliegt und die obere elektrische Komponente trägt.
The module housing of at least one of the modules of the device preferably comprises the following module housing parts:
  • A lower cooling plate, which carries a lower electrical component, preferably a semiconductor switching element, in particular a transistor element having a semiconductor switching element,
  • A lower annular frame member resting on the lower cooling plate,
  • A middle ring-shaped frame element which rests on the lower frame element, wherein at least two contact rails for contacting the lower electrical component are brought out of the module housing between the lower and the middle ring-shaped frame element,
  • An upper ring-shaped frame element which rests on the central annular frame element, wherein at least two contact rails for contacting an upper electrical component, preferably a semiconductor switching element, in particular of a transistor having a semiconductor switching element are led out of the module housing, between the middle and the upper annular frame member, and
  • - An upper cooling plate, which rests on the upper annular frame member and carries the upper electrical component.

Die Kühlplatten bestehen vorzugsweise aus einem leitenden Material, beispielsweise Metall; die ringförmigen Rahmenelemente bestehen vorzugsweise aus einem nicht- oder schlechtleitenden Material und bilden vorzugsweise einen Isolator. The cooling plates are preferably made of a conductive material, for example metal; the annular frame members are preferably made of a non- or poorly conductive material and preferably form an insulator.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein elektrisches Modul mit zumindest einer in einem Modulgehäuse untergebrachten elektrischen Komponente, insbesondere für den Einsatz in einem Umrichter. The invention also relates to an electrical module having at least one electrical component accommodated in a module housing, in particular for use in a converter.

Erfindungsgemäß ist bezüglich eines solchen Moduls vorgesehen, dass die äußere Oberfläche des Modulgehäuses außen ganz oder zumindest überwiegend von einer moduleigenen Folie umgeben ist. According to the invention, it is provided with respect to such a module that the outer surface of the module housing is externally completely or at least predominantly surrounded by a module-specific film.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Moduls sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Einrichtung verwiesen. With regard to the advantages of the module according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the device according to the invention.

Vorzugsweise ist die moduleigene Folie derart um das Modulgehäuse herumgewickelt, dass die Folie ein Auseinanderdrücken oder ein Voneinanderwegbewegen von Gehäuseteilen hemmt oder verhindert. Preferably, the module-own foil is wrapped around the module housing in such a way that the foil inhibits or prevents the housing parts from being pressed apart or moving away from one another.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Moduls mit zumindest einer in einem Modulgehäuse untergebrachten elektrischen Komponente, insbesondere für den Einsatz in einem Umrichter. The invention also relates to a method for producing an electrical module with at least one accommodated in a module housing electrical component, in particular for use in a converter.

Erfindungsgemäß ist bezüglich eines solchen Verfahrens vorgesehen, dass die äußere Oberfläche des Modulgehäuses außen ganz oder zumindest überwiegend mit einer moduleigenen Folie umhüllt wird. According to the invention, it is provided with respect to such a method that the outer surface of the module housing is enveloped on the outside entirely or at least predominantly with a module-specific foil.

Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Einrichtung verwiesen. With regard to the advantages of the method according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the device according to the invention.

Vorzugsweise wird im Rahmen des Verfahrens eine elektrische Einrichtung mit zumindest zwei Modulen hergestellt. Vorteilhaft ist es bei einer solchen Verfahrensvariante, wenn die äußere Oberfläche der Modulgehäuse ganz oder zumindest überwiegend jeweils für sich mit einer moduleigenen Folie umhüllt, insbesondere beklebt oder eingewickelt, wird. Preferably, in the context of the method, an electrical device is produced with at least two modules. It is advantageous in such a variant of the method, when the outer surface of the module housing completely or at least predominantly in each case wrapped with a module-specific film, in particular glued or wrapped, is.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft The invention will be explained in more detail with reference to embodiments; thereby show by way of example

1 ein Ausführungsbeispiel für ein elektrisches Modul vor dem Aufbringen einer äußeren Folie, 1 an embodiment of an electrical module before the application of an outer film,

2 das Modul gemäß 1 in einer dreidimensionalen Darstellung schräg vor der Seite, ebenfalls vor dem Aufbringen einer äußeren Folie, 2 the module according to 1 in a three-dimensional representation obliquely in front of the side, also before the application of an outer film,

3 einen Ausschnitt des Moduls gemäß 1 in einer vergrößerten Darstellung im Falle einer Explosion im Innenraum des Modulgehäuses, 3 a section of the module according to 1 in an enlarged view in the event of an explosion in the interior of the module housing,

4 das Modul gemäß 1 vor dem Aufbringen der äußeren Folie in einer Seitenansicht, 4 the module according to 1 before applying the outer film in a side view,

5 das Modul gemäß 1 nach dem Aufbringen der äußeren Folie in derselben Seitenansicht wie in 4, 5 the module according to 1 after applying the outer film in the same side view as in 4 .

6 das Modul gemäß 1 nach dem Aufbringen der äußeren Folie in einer dreidimensionalen Darstellung schräg vor der Seite und 6 the module according to 1 after applying the outer film in a three-dimensional representation obliquely in front of the side and

7 ein Ausführungsbeispiel für ein elektrisches Modul mit einer mehrlagigen äußeren Folienbeschichtung. 7 an embodiment of an electrical module with a multilayer outer film coating.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet. For the sake of clarity, the same reference numerals are always used in the figures for identical or comparable components.

Die 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel für ein elektrisches Modul 1, das ein nach außen verschlossenes Modulgehäuse 2 umfasst. Das elektrische Modul 1 bildet ein Umrichtermodul für den Einsatz in einem Umrichter, beispielsweise einem Multilevelumrichter, insbesondere für den Einsatz in Hochspannungsanlagen. The 1 and 2 show an embodiment of an electrical module 1 , which is an externally closed module housing 2 includes. The electrical module 1 forms an inverter module for use in a converter, for example a multilevel converter, in particular for use in high-voltage systems.

Innerhalb des Modulgehäuses 2 befinden sich ein in der 1 unteres Halbleiterschaltelement 3 und ein in der 1 oberes Halbleiterschaltelement 4. Bei den Halbleiterschaltelementen 3 und 4 handelt es sich beispielsweise um Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode. Zur Kontaktierung der beiden Halbleiterschaltelemente 3 und 4 sind Kontaktschienen 5 vorhanden, die seitlich aus dem Modulgehäuse 2 herausgeführt sind. Inside the module housing 2 are located in the 1 lower semiconductor switching element 3 and one in the 1 upper semiconductor switching element 4 , In the semiconductor switching elements 3 and 4 For example, these are insulated gate bipolar transistors. For contacting the two semiconductor switching elements 3 and 4 are contact rails 5 present, the side of the module housing 2 led out.

Das Modulgehäuse 2 umfasst zur Kühlung des unteren Halbleiterschaltelements 3 eine in der 1 untere Kühlplatte 21, auf der ein in der 1 unteres ringförmiges Rahmenelement 22 aufliegt. Auf dem unteren ringförmigen Rahmenelement 22 befindet sich ein mittleres ringförmiges Rahmenelement 23, auf dem wiederum ein in der 1 oberes ringförmiges Rahmenelement 24 aufliegt. Nach oben hin wird das Modulgehäuse 2 von einer oberen Kühlplatte 25 abgeschlossen, die auf dem oberen ringförmigen Rahmenelement 24 aufliegt und zur Kühlung des Halbleiterschaltelements 4 dient. Die Kontaktschienen 5 sind zwischen dem mittleren ringförmigen Rahmenelement 23 und dem unteren ringförmigen Rahmenelement 22 bzw. zwischen dem mittleren ringförmigen Rahmenelement 23 und dem oberen ringförmigen Rahmenelement 24 seitlich herausgeführt. The module housing 2 comprises for cooling the lower semiconductor switching element 3 one in the 1 lower cooling plate 21 on the one in the 1 lower annular frame element 22 rests. On the lower annular frame element 22 there is a middle annular frame element 23 , on the turn a in the 1 upper annular frame element 24 rests. At the top, the module housing 2 from an upper cooling plate 25 completed on the upper annular frame element 24 rests and for cooling the semiconductor switching element 4 serves. The contact rails 5 are between the middle annular frame member 23 and the lower annular frame member 22 or between the middle annular frame member 23 and the upper annular frame member 24 led out laterally.

Die Kühlplatten 21 und 25 bestehen vorzugsweise aus einem leitenden Material, beispielsweise Metall; die ringförmigen Rahmenelemente 22–24 bestehen vorzugsweise aus einem nichtleitenden bzw. elektrisch isolierenden Material. The cooling plates 21 and 25 are preferably made of a conductive material, such as metal; the annular frame members 22 - 24 are preferably made of a non-conductive or electrically insulating material.

Im Falle eines elektrischen Fehlers und im Falle einer Explosion im Innenraum 2a des Modulgehäuses 2 kann ein sehr hoher Gasdruck entstehen, durch den die Modulgehäuseteile nach außen gedrückt werden; die Kraftwirkung durch den Innendruck im Innenraum 2a ist in der 1 durch Pfeile mit dem Bezugszeichen F gekennzeichnet. In case of an electrical fault and in case of an explosion in the interior 2a of the module housing 2 can create a very high gas pressure, through which the module housing parts are pressed outwards; the force due to the internal pressure in the interior 2a is in the 1 marked by arrows with the reference F.

Die 3 zeigt den in der 1 mit gestrichelten Linien markierten Abschnitt des Modulgehäuses 2 in einer vergrößerten Darstellung näher im Detail, wenn im Falle einer Explosion im Innenraum 2a des Modulgehäuses 2 die untere Kühlplatte 21 von dem unteren ringförmigen Rahmenelement 22 weggedrückt wird. Es lässt sich erkennen, dass zwischen den zwei Modulgehäuseteilen 21 und 22 ein Spalt S entsteht, durch den ein Gasstrom G aus dem Innenraum 2a entweichen kann. Ein solches Entweichen von heißem Gas nach außen ist unerwünscht, da dieses andere elektrische Module, die in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet sind, ebenfalls zerstören bzw. in Mitleidenschaft ziehen könnte. The 3 shows the in the 1 with dashed lines marked portion of the module housing 2 in an enlarged view closer in detail, if in the event of an explosion in the interior 2a of the module housing 2 the lower cooling plate 21 from the lower annular frame member 22 is pushed away. It can be seen that between the two module housing parts 21 and 22 a gap S is formed, through which a gas flow G from the interior 2a can escape. Such escape of hot gas to the outside is undesirable because it could also destroy other electrical modules located in the immediate vicinity.

Um das Problem eines unerwünschten Gasstromes G nach außen im Falle einer Explosion im Innenraum 2a zu vermeiden, wird außen auf das Modulgehäuse eine äußere Folie aufgebracht, die die Gehäuseteile von außen zusammenhält und eine Abdichtung des Innenraums 2a des Modulgehäuses 2 ermöglicht. Die Folie kann zusätzlich zu weiteren mechanischen Mitteln zum Zusammenhalten der Gehäuseteile, wie beispielsweise Schrauben, oder alternativ zu diesen eingesetzt werden. To the problem of an undesirable gas flow G outward in the event of an explosion in the interior 2a To avoid, on the outside of the module housing, an outer film is applied, which holds the housing parts from the outside and a seal of the interior 2a of the module housing 2 allows. The film may be used in addition to other mechanical means for holding the housing parts, such as screws, or alternatively to these.

Die 4 zeigt das elektrische Modul 1 gemäß 1 vor dem Aufbringen einer äußeren Folie und die 5 nach dem Aufbringen einer äußeren Folie 100. Es lässt sich erkennen, dass sich die äußere Folie 100 in einem Überlappungsabschnitt 110 überlappt, um ein Auftrennen der Folienbeschichtung im Falle einer Explosion im Inneren des Modulgehäuses zu verhindern. The 4 shows the electrical module 1 according to 1 before applying an outer foil and the 5 after applying an outer film 100 , It can be seen that the outer film 100 in an overlap section 110 overlaps to prevent separation of the foil coating in the event of an explosion inside the module housing.

Die 6 zeigt das mit der Folie 100 umwickelte bzw. von außen umklebte Modul 1 in einer dreidimensionalen Sicht schräg von der Seite. The 6 shows that with the foil 100 wrapped or externally glued module 1 in a three-dimensional view obliquely from the side.

Die 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein mit einer äußeren Folie 100 beschichtetes elektrisches Modul 1. Es lässt sich erkennen dass, dass die äußere Folie 100 mehrfach um das Modulgehäuse 2 herumgewickelt ist und zumindest drei oder mehr aufeinander liegende Folienschichten vorhanden sind. The 7 shows a further embodiment of one with an outer film 100 coated electrical module 1 , It can be seen that the outer foil 100 several times around the module housing 2 is wound around and at least three or more superimposed film layers are present.

Die im Zusammenhang mit den 1 bis 7 erläuterten Ausführungsbeispiele können je nach konkreter Ausgestaltung einen, mehrere oder alle der folgenden Vorteile aufweisen:

  • – Die Folie 100 gewährleistet eine großflächige und gleichmäßige Kraftaufnahme und verhindert ein Durchbiegen von Gehäuseteilen im Falle einer Explosion.
  • – Kabel- oder Kontaktdurchführungen können im Rahmen des Aufbringens der Folie 100 durch zusätzlichen Klebstoff aufwandsarm mit abgedichtet werden.
  • – Der Fertigungsprozess wird im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden vereinfacht.
The in connection with the 1 to 7 Depending on the specific embodiment, embodiments explained may have one, several or all of the following advantages:
  • - The foil 100 ensures a large and uniform force absorption and prevents bending of housing parts in the event of an explosion.
  • - Cable or contact bushings can in the context of applying the film 100 be sealed with little effort by additional adhesive.
  • - The manufacturing process is simplified compared to traditional manufacturing methods.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Modul module
2 2
Modulgehäuse module housing
2a 2a
Innenraum inner space
3 3
unteres Halbleiterschaltelement lower semiconductor switching element
4 4
oberes Halbleiterschaltelement upper semiconductor switching element
5 5
Kontaktschienen contact bars
21 21
untere Kühlplatte lower cooling plate
22 22
unteres ringförmiges Rahmenelement lower annular frame element
23 23
mittleres ringförmiges Rahmenelement middle annular frame element
24 24
oberes ringförmiges Rahmenelement upper annular frame element
25 25
obere Kühlplatte upper cooling plate
100 100
Folie foil
110 110
Überlappungsabschnitt overlapping portion
F F
Pfeile arrows
G G
Gasstrom gas flow
S S
Spalt gap

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2012/156261 A2 [0003] WO 2012/156261 A2 [0003]

Claims (14)

Elektrische Einrichtung mit zumindest zwei elektrischen Modulen (1), die jeweils zumindest eine in einem Modulgehäuse (2) untergebrachte elektrische Komponente (3, 4) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche der Modulgehäuse (2) jeweils außen ganz oder zumindest überwiegend von einer moduleigenen Folie (100) umgeben ist. Electrical device with at least two electrical modules ( 1 ), each at least one in a module housing ( 2 ) accommodated electrical component ( 3 . 4 ), characterized in that the outer surface of the module housing ( 2 ) in each case completely or at least predominantly from a module-specific foil ( 100 ) is surrounded. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die moduleigene Folie (100) derart um ihr zugeordnetes Modulgehäuse (2) herumgewickelt ist, dass die Folie (100) ein Auseinanderdrücken oder ein Voneinanderwegbewegen von Gehäuseteilen (21–25) des jeweiligen Modulgehäuses (2) hemmt oder verhindert. Device according to claim 1, characterized in that the module-own foil ( 100 ) module housing associated therewith ( 2 ) is wrapped around, that the film ( 100 ) pushing apart or a Voneinanderwegbewegen housing parts ( 21 - 25 ) of the respective module housing ( 2 ) inhibits or prevents. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulgehäuse (2) der Module durch die moduleigenen Folien (100) voneinander getrennt sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the module housing ( 2 ) of the modules through the module-specific foils ( 100 ) are separated from each other. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulgehäuse (2) mit der moduleigenen Folie (100) – von den Bereichen herausgeführter elektrischer Kontakte (5) abgesehen – vollständig umhüllt sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the module housing ( 2 ) with the module-specific foil ( 100 ) - of the areas of electrical contacts ( 5 ) - are completely wrapped. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die moduleigene Folie (100) eine elektrisch isolierende Klebefolie ist, die auf die äußere Oberfläche der Modulgehäuse (2) aufgeklebt ist oder – die moduleigene Folie (100) eine elektrisch isolierende Adhäsionsfolie ist, die auf der äußeren Oberfläche der Modulgehäuse (2) durch Adhäsionskraft haftet. Device according to one of the preceding claims, characterized in that - the module-own foil ( 100 ) is an electrically insulating adhesive film, which on the outer surface of the module housing ( 2 ) or - the module-own foil ( 100 ) is an electrically insulating adhesive film, which on the outer surface of the module housing ( 2 ) adheres by adhesion force. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Folie (100) zumindest abschnittsweise überlappt und zumindest abschnittsweise doppellagig oder mehrlagig auf einem der beiden Modulgehäuse oder auf beiden Modulgehäusen aufliegt. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the film ( 100 ) at least partially overlapped and rests at least partially double-layered or multi-layered on one of the two module housing or on both module housings. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke und Dehnbarkeit der Folie (100) und/oder die Anzahl der Folienlagen derart bemessen ist, dass im Falle eines elektrischen Defekts der in den Modulgehäusen untergebrachten elektrische Komponente (3, 4) oder Komponenten (3, 4), insbesondere im Falle einer Explosion, die Folie (100) dem auf sie einwirkenden Gasdruck standhält. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness and extensibility of the film ( 100 ) and / or the number of film layers is dimensioned such that in the case of an electrical defect housed in the module housings electrical component ( 3 . 4 ) or components ( 3 . 4 ), especially in the case of an explosion, the film ( 100 ) withstands the gas pressure acting on it. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke und Dehnbarkeit der Folie (100) und/oder die Anzahl der Folienlagen derart bemessen ist, dass im Falle eines elektrischen Defekts der in den Modulgehäusen untergebrachten elektrische Komponente (3, 4) oder Komponenten (3, 4), insbesondere im Falle einer Explosion, sich die Folie (100) abschnittsweise von ihrem Modulgehäuse (2) ablösen und sich unter Vergrößerung des von der Folie (100) eingeschlossenen Innenvolumens – ohne zu reißen – dehnen kann. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness and extensibility of the film ( 100 ) and / or the number of film layers is dimensioned such that in the case of an electrical defect housed in the module housings electrical component ( 3 . 4 ) or components ( 3 . 4 ), especially in the case of an explosion, the film ( 100 ) in sections from its module housing ( 2 ) and, under magnification of the film ( 100 ) enclosed inner volume - without tearing - can stretch. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Folie (100) zumindest eine Folienschicht aus Polyurethan mit einer Dicke zwischen 0,1 und 1 mm und eine Klebstoffschicht aus Acrylat oder Kautschuk oder aus zumindest acrylat- oder kautschukhaltigem bzw. -basiertem Klebstoff aufweist und/oder – die Folie (100) durch ein Mehrschichtlaminat mit einer Vielzahl an miteinander verklebten Folienschichten gebildet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that - the film ( 100 ) has at least one film layer of polyurethane with a thickness between 0.1 and 1 mm and an adhesive layer of acrylate or rubber or of at least acrylate- or rubber-containing or -basiertes adhesive and / or - the film ( 100 ) is formed by a multi-layer laminate having a plurality of film layers bonded together. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulgehäuse (2) der Module jeweils folgende Modulgehäuseteile umfassen: – eine untere Kühlplatte (21), die eine untere elektrische Komponente (3), vorzugsweise ein Halbleiterschaltelement, insbesondere ein einen Transistor aufweisendes Halbleiterschaltelement, trägt, – ein unteres ringförmiges Rahmenelement (22), das auf der unteren Kühlplatte (21) aufliegt, – ein mittleres ringförmiges Rahmenelement (23), das auf dem unteren Rahmenelement (22) aufliegt, wobei zwischen dem unteren und dem mittleren ringförmigen Rahmenelement zumindest zwei Kontaktschienen (5) zur Kontaktierung der unteren elektrischen Komponente (3) aus dem Modulgehäuse (2) herausgeführt sind, – ein oberes ringförmiges Rahmenelement (24), das auf dem mittleren ringförmigen Rahmenelement (23) aufliegt, wobei zwischen dem mittleren und dem oberen ringförmigen Rahmenelement zumindest zwei Kontaktschienen (5) zur Kontaktierung einer oberen elektrischen Komponente (4), vorzugsweise eines Halbleiterschaltelements, insbesondere eines einen Transistor aufweisenden Halbleiterschaltelements, aus dem Modulgehäuse (2) herausgeführt sind, und – eine obere Kühlplatte (25), die auf dem oberen ringförmigen Rahmenelement (24) aufliegt und die oberen elektrische Komponente (4) trägt. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the module housing ( 2 ) of the modules each comprise the following module housing parts: a lower cooling plate ( 21 ) comprising a lower electrical component ( 3 ), preferably a semiconductor switching element, in particular a transistor having a semiconductor switching element, carries, - a lower annular frame member ( 22 ) located on the lower cooling plate ( 21 ) rests, - a middle ring-shaped frame element ( 23 ) located on the lower frame element ( 22 ) rests, wherein between the lower and the middle annular frame member at least two contact rails ( 5 ) for contacting the lower electrical component ( 3 ) from the module housing ( 2 ), - an upper annular frame element ( 24 ) mounted on the central annular frame member ( 23 ) rests, wherein between the middle and the upper annular frame member at least two contact rails ( 5 ) for contacting an upper electrical component ( 4 ), preferably a semiconductor switching element, in particular of a transistor having a semiconductor switching element, from the module housing ( 2 ), and - an upper cooling plate ( 25 ) mounted on the upper annular frame member ( 24 ) and the upper electrical component ( 4 ) wearing. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Umrichter, insbesondere Multilevelumrichter, mit einer Vielzahl an jeweils ganz oder abschnittsweise mit Folie (100) umhüllten Modulen (1) ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is a converter, in particular multilevel converter, with a plurality of each completely or partially with foil ( 100 ) wrapped modules ( 1 ). Elektrisches Modul (1) mit zumindest einer in einem Modulgehäuse (2) untergebrachten elektrischen Komponente (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche des Modulgehäuses (2) außen ganz oder zumindest überwiegend von einer moduleigenen Folie (100) umgeben ist. Electric module ( 1 ) with at least one in a module housing ( 2 ) accommodated electrical component ( 3 . 4 ), characterized in that the outer surface of the module housing ( 2 ) outside entirely or at least predominantly from a module-specific film ( 100 ) is surrounded. Modul (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die moduleigene Folie (100) derart um das Modulgehäuse (2) herumgewickelt ist, dass die Folie (100) ein Auseinanderdrücken oder ein Voneinanderwegbewegen von Gehäuseteilen (21–25) des Modulgehäuses (2) hemmt oder verhindert. Module ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the module-own foil ( 100 ) in such a way around the module housing ( 2 ) is wrapped around, that the film ( 100 ) pushing apart or a Voneinanderwegbewegen housing parts ( 21 - 25 ) of the module housing ( 2 ) inhibits or prevents. Verfahren zum Herstellen eines elektrisches Moduls (1) mit zumindest einer in einem Modulgehäuse (2) untergebrachten elektrischen Komponente (3, 4), insbesondere für den Einsatz in einem Umrichter, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche des Modulgehäuses (2) außen ganz oder zumindest überwiegend mit einer moduleigenen Folie (100) umhüllt wird. Method for producing an electrical module ( 1 ) with at least one in a module housing ( 2 ) accommodated electrical component ( 3 . 4 ), in particular for use in an inverter, characterized in that the outer surface of the module housing ( 2 ) on the outside completely or at least predominantly with a module-specific foil ( 100 ) is wrapped.
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