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Die Erfindung bezieht sich auf einen flüssigkeitsgekühlten Antrieb zum Antrieb einer elektrischen Anwendung, wie z.B. eines Elektromotors. Der Antrieb umfasst eine Kühlplattenbaugruppe zur Kühlung des Antriebs und einer Rückplatte zum Einsetzen von zumindest Teilen der Kühlbaugruppe in den Rest des Antriebs. Die Kühlplattenbaugruppe umfasst einen Einlass- und einen Auslassabschnitt einer Kühlleitung zur Bereitstellung einer Kühlflüssigkeit für den Antrieb und eine Kühlplatte zur Aufnahme der Kühlleitung.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten flüssigkeitsgekühlten Antrieben kann es sich um frequenzvariable Antriebe handeln, die zum Antrieb elektrischer Anwendungen wie Elektromotoren von z.B. Maschinen, Fahrzeugen oder Produktionsanlagen eingesetzt werden. Im Allgemeinen werden entsprechende Antriebe eingebettet in komplexe Kundenprodukte oder Systeme vor Ort eingesetzt.
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Wie bei allen Geräten müssen Antriebe unter Umständen von Servicetechnikern ausgetauscht, repariert oder gewartet werden. Dies kann aufgrund eines Antriebsfehlers, einer Fehlfunktion des Antriebs oder im Rahmen regelmäßiger Wartungsarbeiten erfolgen.
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Es gibt einige Probleme im Zusammenhang mit der derzeitigen Verwendung und Wartung der Antriebe: Die Antriebe können in Bereichen bereitgestellt sein, die von einem Servicetechniker schwer zu erreichen sind. Der Zugang zu den Antriebskomponenten, wie z.B. der Kühlleitung und einer Kühlplatte, kann eingeschränkt oder nicht vorhanden sein, da möglicherweise keine Öffnungen für den Zugang zu diesen Komponenten des Antriebs vorhanden sind. Zusätzlich kann die Ausfallzeit von Kundensystemen, die durch den gewarteten Antrieb gesteuert werden, erhebliche Kosten für den Kunden verursachen, z.B. durch entsprechende Produktionsstopps.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, daher einen verbesserten Antrieb bereitzustellen, der servicefreundlicher ist und damit die oben genannten Probleme reduziert.
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Dieses Ziel wird durch einen flüssigkeitsgekühlten Antrieb nach Anspruch 1 und mit Hilfe der Kühlplattenbaugruppe nach Anspruch 15 erreicht. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 14 beschrieben.
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Gemäß der Erfindung ist ein flüssigkeitsgekühlter Antrieb zum Antreiben einer elektrischen Anwendung vorgesehen. Der Antrieb umfasst eine Kühlplattenbaugruppe zum Kühlen des Antriebs und einer Rückplatte zum Einsetzen von zumindest Teilen der Kühlbaugruppe in den Rest des Antriebs. Die Rückplatte kann einstückig aus einem Teil gefertigt sein oder eine Mehrzahl getrennter Teile umfassen. Die Rückplatte kann ein integraler Bestandteil des Antriebs selbst sein. Die Kühlplatte kann im Inneren des Antriebs befestigt werden und die Rückplatte kann ein Loch umfassen, durch das die Kühlleitung und/oder eine Halteplatte in den übrigen Teil des Antriebs eingeführt werden kann. Die Rückplatte kann aus einem Blech geformt sein. Die Kühlplattenbaugruppe umfasst einen Einlass- und einen Auslassabschnitt einer Kühlleitung zur Bereitstellung einer Kühlflüssigkeit für den Antrieb und eine Kühlplatte zur Aufnahme der Kühlleitung. Das Merkmal der Kühlleitung kann in einem weiten Sinn verstanden werden und kann einen Rohrabschnitt zur Leitung einer Kühlflüssigkeit zum und vom Antrieb umfassen. Der Rohrabschnitt kann ein gerades oder gebogenes Rohr, z.B. aus Kupfer, sein. Zusätzlich oder alternativ kann sich der Begriff Kühlleitung auf Merkmale beziehen, die einen Teil eines Kühlrohrs mit anderen Komponenten des Antriebs verbinden. Beispielsweise kann ein Teil der Kühlplatte, der zur Aufnahme oder zum Halten eines Teils eines Kühlrohrs geeignet ist, als Einlass- oder Auslassteil einer Kühlleitung betrachtet werden. Daher muss ein Kühlrohr nicht unbedingt Teil der Kühlplattenbaugruppe sein. Das Merkmal der Rückplatte kann auch in einem weiten Sinne verstanden werden. Sie kann sich auf jede Platte oder Wand des Antriebs beziehen, durch die die Kühlbaugruppe oder Teile der Kühlbaugruppe wie die Kühlleitung und/oder die Halteplatte und/oder die Kühlplatte in den übrigen Teil des Antriebs eingeführt werden können. Es muss nicht notwendigerweise eine Rückwand sein, die von einigen Steuer- oder Anzeigemitteln des Antriebs abgewandt ist.
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Erfindungsgemäß weist die Rückplatte des Antriebs ein Loch auf, durch das die beiden Öffnungen der Kühlleitung in den Rest des Antriebs eingeführt sind. Das Loch und die Einlass- und Auslassabschnitte der Kühlleitung sind so gestaltet, dass die Einlass- und Auslassabschnitte gleichzeitig durch das Loch eingeführt werden können. In einem Ausführungsbeispiel ist die Kühlleitung ein U-förmiges Rohr, durch das eine Kühlflüssigkeit zum und aus dem Antrieb geleitet werden kann. Das Loch in der Rückplatte ist ausreichend breit, um den breitesten Abschnitt des U-förmigen Rohrs in den Rest des Antriebs einführen zu können.
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Wenn ein Servicetechniker auf den Antrieb zugreifen oder ihn austauschen muss, kann der Antrieb leicht von seinem Kühlsystem oder den entsprechenden Leitungen getrennt werden. Es ist nicht mehr notwendig, die im Inneren des Frequenzumrichters vorhandene Kühlleitung von einer Kühlflüssigkeitsquelle zu trennen. Die Erfindung ermöglicht es, alle im montierten Antrieb vorhandenen Kühlflüssigkeitsleitungen herauszunehmen, ohne die Leitungen von einer Kühlflüssigkeitsquelle zu trennen. Ein Antrieb kann daher mit minimalem Aufwand ausgetauscht werden, da der Antrieb einen leichteren Zugang für einen Servicetechniker bietet. Darüber hinaus können Kühlrohre und eine bereits bei einer Kundenkonstruktion vorhandene und zur Kühlung des Antriebs verwendete Halteplatte für einen neuen oder reparierten Antrieb wiederverwendet werden, ohne die Kühlsysteme des Kunden zu stören oder zu unterbrechen. Die Servicefreundlichkeit des Antriebs im Feld wird erleichtert, wodurch die entsprechende Servicezeit reduziert und die Gesamtzuverlässigkeit und Qualität des Antriebs erhöht wird. Da der Antrieb einen besseren Kontakt zwischen der Kühlleitung und der Kühlplatte bietet, wird sein Wirkungsgrad verbessert. Darüber hinaus werden die Gesamtbetriebskosten durch die Servicefreundlichkeit reduziert.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Loch der Rückplatte so dimensioniert, dass der Einlass- und der Auslassabschnitt der Kühlleitung und eine Halteplatte zum Halten der Kühlleitung auf der Kühlplatte durch das Loch in den Rest des Antriebs eingeführt sind. Wenn die Abmessungen des Lochs entsprechend gewählt werden, können daher einige oder alle Teile der Kühlbaugruppe gleichzeitig durch das Loch eingeführt werden, wodurch das An- und Abkoppeln des Antriebs mit seinen Kühlkomponenten vereinfacht wird. Die Halteplatte kann mit anderen Komponenten des Antriebs verbunden werden, nachdem die Halteplatte in den Rest des Antriebs eingeführt wurde. Durch das einfache Einsetzen der gesamten Kühlbaugruppe in den Rest des Antriebs lässt sich leichter sicherstellen, dass nach dem Austausch und/oder der Wartung eines Antriebs die Kühlleitung und die Halteplatte richtig mit der Kühlplatte verbunden sind und das Kältemittel durch die Kühlleitung fließt und die Wärme aus dem Antrieb abzieht.
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In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Loch der Rückplatte so dimensioniert, dass der Einlass- und Auslassabschnitt der Kühlleitung und die Kühlplatte durch das Loch in den Rest des Antriebs eingeführt sind. Daher können nicht nur die Halteplatte, sondern auch andere Komponenten der Kühlbaugruppe gleichzeitig durch das Loch der Rückplatte in den Rest des Antriebs eingeführt werden. Da die gesamte Kühlbaugruppe oder zumindest ein wesentlicher Teil davon vom Antrieb getrennt werden kann, ist es daher nicht erforderlich, die Kühlbaugruppe bei einem Austausch oder einer Wartung des Antriebs auf umständliche Weise zu demontieren. In einem Ausführungsbeispiel ist die Kühlplatte innerhalb des Antriebs befestigt und ersetzt einen Kühlkörper und/oder kann nicht zusammen mit dem Rest der Kühlplattenbaugruppe durch die Bohrung in den Rest des Antriebs eingesetzt werden.
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In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Halteplatte mit der Kühlplatte verschraubt und/oder die Halteplatte in die Kühlplatte eingeschoben. Die Halteplatte wird an der Kühlplatte befestigt, um die Kühlleitung an Ort und Stelle zu halten oder zu fixieren und dadurch die Kühlleitung in Kontakt mit der Kühlplatte zu halten. Die Kühlplatte wird durch die Flüssigkeit gekühlt, die durch die Kühlleitung geleitet wird. Die Kühlplatte steht in thermischem Kontakt mit einem heißen Bereich des Antriebs, der beim Betrieb des Antriebs Wärme erzeugt und daher gekühlt werden muss. Die Schraubenköpfe der Schrauben zur Verschraubung der Halteplatte mit der Kühlplatte können an der Halteplatte positioniert werden. Dementsprechend können die Schrauben durch die Halteplatte in die Kühlplatte eingeführt werden, und Innengewinde können an der Kühlplatte statt an der Halteplatte vorgesehen sein. Die Schraube kann vor dem Einsetzen der Kühlbaugruppe in den Rest des Antriebs oder nach dem Einsetzen der Kühlbaugruppe in den Rest des Antriebs eingeschraubt werden. Im Antrieb können Durchgangslöcher zum Einbringen der Schrauben in die Kühlplatte und die Halteplatte vorgesehen werden. Die Halteplatte kann dünner als die Kühlplatte sein und lässt sich daher leichter durch das Loch der Rückplatte einführen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Halteplatte mit der Kühlplatte verschraubt, und diese Teile der Kühlplattenbaugruppe werden in der Montagephase des Antriebs selbst am Antrieb befestigt. Insbesondere kann die Kühlplatte mit der Rückplatte und der Kühlleitung durch das Loch der Rückplatte und die Halteplatte innen mit der Kühlplatte befestigt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Kühlplatte dauerhaft an der Rückplatte befestigt werden und/oder die Kühlleitung kann durch das Loch in der Kühlplatte in den Rest des Antriebs eingeführt sein und/oder die Halteplatte kann im Inneren des Antriebs an der Kühlplatte befestigt sein. Dieses Ausführungsbeispiel kann daher nicht das Einsetzen der Kühlplattenbaugruppe in den Rest des Antriebs umfassen.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Kühlplatte eine oder zwei Nuten umfassen, in die die Halteplatte eingeschoben werden kann, um die Halteplatte an der Kühlplatte zu befestigen. Insbesondere können zwei Randbereiche der Halteplatte in die Nuten geschoben werden, wenn die Halteplatte in die Kühlplatte eingeführt wird und/oder wenn die Halteplatte in den Rest des Antriebs eingeführt wird. Die Nuten der Kühlplatte und die Ränder der Halteplatte können so gestaltet werden, dass die zwischen der Kühlplatte und der Halteplatte vorgesehene Kühlleitung gegen die Kühlplatte gedrückt wird. Die Verbindung zwischen der Kühlplatte und der Halteplatte kann vor dem Einsetzen von Teilen der Kühlbaugruppe in den Rest des Antriebs oder nach dem vollständigen Einsetzen der Kühlbaugruppe in den Rest des Antriebs hergestellt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Kühlplatte im Inneren des Antriebs befestigt sein. Die Kühlleitung kann durch das Loch in der Rückplatte eingeführt werden, und die Halteplatte kann in Nuten der Kühlplatte gleiten, wodurch die Kühlleitung gegen die Kühlplatte gedrückt wird.
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Die Kühlplatte kann als Teil der Kühleinheit betrachtet werden oder nicht, abhängig z.B. davon, ob die Kühlbaugruppe durch das Loch der Rückplatte eingeführt werden kann oder nicht.
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In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Halteplatte mit Hilfe eines ersten spitzwinkligen Abschnitts der Halteplatte auf die Kühlplatte gepresst. Der erste spitzwinklige Abschnitt der Halteplatte kann an der Vorderkante der Halteplatte positioniert sein, d.h. an der Kante der Halteplatte, die beim Einführen der Halteplatte in den restlichen Antrieb zuerst in den restlichen Antrieb eintritt. Der spitzwinklige Abschnitt der Halteplatte kann durch Falten der Vorderkante der Halteplatte um mehr als 90° gebildet werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste spitzwinklige Abschnitt der Halteplatte dementsprechend an einer Position der Halteplatte vorgesehen, die am weitesten innerhalb des Antriebs liegt. Die Position der Halteplatte ist in einem Zustand zu verstehen, in dem die Halteplatte innerhalb des Antriebs positioniert ist.
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In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein zweiter spitzwinkliger Abschnitt am Antrieb vorgesehen, der mit dem ersten spitzwinkligen Abschnitt der Halteplatte in einem Zustand in Kontakt steht, in dem die Halteplatte vollständig in den Rest des Antriebs eingesetzt ist. Der zweite spitzwinklige Abschnitt des Antriebs wechselwirkt mit dem ersten spitzwinkligen Abschnitt der Halteplatte, um das Einführen der Halteplatte in den Rest des Antriebs zu erleichtern und eine Kraft auszuüben, die die Kühlleitung gegen die Kühlplatte drückt.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der zweite spitzwinklige Abschnitt in Bezug auf die Kühlplatte fixiert und/oder der zweite spitzwinklige Abschnitt ist einstückig mit der Kühlplatte ausgebildet. Um die Halteplatte in Bezug auf die Kühlplatte zu führen und zu halten, muss der zweite spitzwinklige Abschnitt in Bezug auf die Kühlplatte stationär sein. In einem Ausführungsbeispiel sind der zweite spitzwinklige Abschnitt und die Kühlplatte ein einstückig geformter Teil, wobei der zweite spitzwinklige Abschnitt auf der Seite der Kühlplatte positioniert ist, die in Kontakt mit der Kühlleitung und der Halteplatte steht. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite spitzwinklige Abschnitt Teil einer anderen Struktur des Antriebs sein, wobei dieser andere Teil in Bezug auf die Kühlplatte stationär ist.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Loch der Rückplatte ein Langloch, dessen Längsseite entlang einer Längsseite der Rückplatte ausgerichtet ist. In einer einfachen Variante sind sowohl das Loch als auch die Rückplatte von länglicher, insbesondere rechteckiger Form.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Kühlplatte eine Aussparung, in die die Kühlleitung eingepasst ist. Die Aussparung kann so ausgebildet werden, dass die Kontaktfläche zwischen der Kühlleitung und der Kühlplatte maximiert wird, wodurch die Wärmeübertragung zwischen der Kühlplatte und der Kühlleitung erhöht wird.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Aussparung eine Form, die der Form der Kühlleitung entspricht und/oder zumindest teilweise U-förmig ist. Wenn die Kühlleitung durch die Halteplatte gegen die Kühlplatte gedrückt wird, kann die Kühlleitung daher fast vollständig in die Kühlplatte eintauchen, wodurch die Wärmeübertragung zwischen der Kühlplatte und der Kühlleitung weiter maximiert wird.
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In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt die Halteplatte an einer flachen oder gekrümmten Oberfläche der Kühlplatte an. Der daraus resultierende Kontakt zwischen der Kühlplatte und der Halteplatte kann die Wärmeübertragung zwischen der Kühlplatte und der Halteplatte erhöhen. Infolgedessen kann Wärme von der Halteplatte auf die Kühlleitung übertragen werden, wodurch die Wärmeübertragung weg von der Kühlplatte weiter erhöht wird. Die größte Wärmeübertragung findet nach wie vor nur direkt zwischen der Kühlplatte und der Kühlleitung statt. Die Wärmeübertragung zwischen der Halteplatte und der Kühlleitung ist im Vergleich zur direkten Wärmeübertragung zwischen der Kühlplatte und der Kühlleitung wesentlich geringer oder minimal. Um die Wärmeübertragung von der Halteplatte zur Kühlleitung zu erhöhen, kann die Halteplatte so geformt werden, dass die Kontaktfläche zwischen der Halteplatte und der Kühlleitung vergrößert wird. Insbesondere kann an der Halterplatte eine Vertiefung oder ein Vorsprung gebildet werden, welche der Form und Größe der Kühlleitung entsprechen.
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In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Halteplatte ein L-förmiges Profil. Eine der Seiten der Halteplatte kann auf die Kühlleitung und die andere Seite der Halteplatte auf eine externe Stützstruktur ausgerichtet sein, die den Antrieb trägt. Beide Seiten der Halteplatte können in einem rechteckigen Winkel zueinander angeordnet sein, was das Einführen der Halteplatte und damit der Kühlbaugruppe in den Rest des Antriebs erleichtert.
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In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Kühlleitung teilweise oder vollständig zwischen der Halteplatte und der Kühlplatte umschlossen. Je vollständiger die Kühlleitung von den beiden Platten umschlossen ist, desto besser kann die Kühlleitung gegen die Kühlplatte gedrückt und die Wärmeübertragung von der Kühlplatte weg entsprechend maximiert werden. Da die Kühlleitung außerdem sowohl mit der Kühlplatte als auch mit der Halteplatte in Kontakt sein kann, kann die Wärmeübertragung direkt von der Kühlplatte zur Kühlleitung und indirekt von der Kühlplatte durch die Halteplatte und in die Kühlleitung erfolgen, wodurch die gesamte Wärmeübertragung weg von der Kühlplatte weiter maximiert wird.
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Die Erfindung richtet sich ferner auf eine Kühlplattenbaugruppe für einen flüssigkeitsgekühlten Antrieb nach Anspruch 15 und umfasst mindestens einen Einlass- und einen Auslassabschnitt einer Kühlleitung zur Bereitstellung einer Kühlflüssigkeit für den Antrieb und eine Halteplatte zum Halten der Kühlleitung auf einer Kühlplatte des Antriebs. Eine Kühlplatte kann auch Teil der Kühlplattenbaugruppe sein und kann zusammen mit der Kühlleitung und der Halteplatte in den Rest des Antriebs einsetzbar sein. Alternativ dazu kann die Kühlplatte im Inneren des Antriebs befestigt und erst dann mit dem Rest der Kühlplattenbaugruppe verbunden werden, wenn die Halteplatte und die Kühlleitung in den Rest des Antriebs eingeführt worden sind. Die Kühlleitung und die Halteplatte werden durch das Loch in der hinteren Platte in den Antrieb eingeführt. In diesem Fall wird die Kühlplatte erst dann mit dem Rest der Kühlplattenbaugruppe verbunden, wenn die Halteplatte und die Kühlleitung in den Rest des Antriebs eingeführt worden sind.
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Weitere Merkmale, Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Anspruchssatz, der vorliegenden Beschreibung und den Figuren:
- 1: Perspektivische Ansicht eines flüssigkeitsgekühlten Antriebs vor der Installation;
- 2a, 2b: Installierter Antrieb mit und ohne kundenseitige Montagehalterung;
- 3a: Kühlplatte und Halteplatte nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3b: Kühlplattenbaugruppe nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3c: Rückplatte nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3d: Antrieb mit eingesetzter Kühlplattenbaugruppe nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 4a: Kühlplattenbaugruppe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 4b: Rückplatte nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 4c: Stützwinkel;
- 5a: Kühlplattenbaugruppe nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 5b: Rückplatte nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 6a-6e: Details eines Antriebs mit einer eingesetzten Kühlplattenbaugruppe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
- 7a-7c: Details zur Anwendung von thermischem Schnittstellenmaterial an einer Kühlplattenbaugruppe; und
- 8a-8d: Details zum Austausch eines Antriebs.
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1 ist eine perspektivische Übersicht über einen flüssigkeitsgekühlten Antrieb 1 vor seiner Installation am Standort der elektrischen Anwendung eines Kunden, die durch den Antrieb gesteuert wird. Die elektrische Anwendung ist nicht dargestellt. Eine Kühlplattenbaugruppe 10 ist außerhalb des Antriebs 1 dargestellt. Die Kühlplattenbaugruppe 10 kann eine Kühlleitung 13, eine Kühlplatte 14, eine Halteplatte 15 und zusätzliche Komponenten oder nur eine Teilmenge der oben genannten Komponenten umfassen. Die Kühlplattenbaugruppe 10 kann außerhalb des Antriebs 1, innerhalb des Antriebs 1 oder teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Antriebs 1 montiert werden. Der Antrieb 1 ist bereit zur Befestigung an einer kundenseitigen Montagehalterung 20, z.B. mittels einer Anzahl Schrauben 30, und die Kühlplatte 14 der Kühlplattenbaugruppe 10, die in 1 nicht sichtbar ist, kann bereits innerhalb des Antriebs 1 vorhanden sein. Die Halteplatte 15 und die Kühlleitung 13 der Kühlplattenbaugruppe 10 sind außerhalb des Antriebs 1 dargestellt. Die Kühlplattenbaugruppe 10 kann auch mit Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln an der kundenseitigen Halterung 20 befestigt werden. Die Kühlplattenbaugruppe 10 und der Antrieb 1 sind so konstruiert, dass die Kühlplattenbaugruppe 10 nach der Befestigung des Antriebs 1 an der kundenseitigen Montagehalterung 20 in den Rest des Antriebs 1 eingesetzt werden kann. Bei der kundenseitigen Montagehalterung 20 kann es sich um jede beliebige Halterung oder Stützkonstruktion handeln, die beim Kunden vor Ort vorhanden ist und sich normalerweise in der Nähe einer elektrischen Anwendung befindet, die vom Antrieb 1 angetrieben wird.
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2a ist eine perspektivische Rückansicht eines installierten flüssigkeitsgekühlten Antriebs 1. Die kundenseitigen Montagehalterung 20 ist in 2a zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Kühlplattenbaugruppe 10 reicht durch ein Loch einer Rückplatte 11 und in das Innere des Antriebs 1.
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2b zeigt den gleichen Antrieb 1 wie 2a, enthält jedoch die kundenseitige Montagehalterung 20. Zumindest einige Teile der Kühlplattenbaugruppe 10, die in den folgenden Figuren detaillierter dargestellt ist, können durch die in 2a sichtbare Rückplatte 11 in den Rest des Antriebs 1 eingesetzt werden. Insbesondere die Kühlleitung 13 und die Halteplatte 15 können durch die Rückplatte 10 in den Rest des Antriebs 1 eingeführt werden, während eine Kühlplatte 14, die in den 2a und 2b nicht dargestellt ist, bereits im Inneren des Antriebs 1 und an der Rückplatte 10 befestigt sein kann. Der Antrieb 1 und die kundenseitige Montagehalterung 20 können an einem Kundensystem montiert werden, und der Kunde kann die Kühlleitung 13 an das Kühlsystem des Kunden anlöten. Sobald die Kühlleitung 13 und die Kühlplattenbaugruppe 10 am Kundenstandort installiert sind, kann ein Austausch des Antriebs 1 durchgeführt werden, ohne dass die Kühlleitung 13 und die Kühlplattenbaugruppe 10 deinstalliert und neu installiert werden müssen. Die Kühlleitung 13 kann durch CNC-Biegen und Formen einer Leitung wie z.B. eines Kupferrohrs hergestellt werden.
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Die 3a bis 3d beziehen sich auf ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3a zeigt eine Kühlplatte 14, die an einer Halteplatte 15 befestigt ist. Die Kühlplatte 14 kann stranggepresst und anschließend maschinell bearbeitet sein, wodurch bessere Toleranzen und eine bessere Oberflächengüte, insbesondere im Kontaktbereich zwischen der Kühlplatte 14 und der in der folgenden 3b gezeigten Kühlleitung 13, erzielt werden. Als Bearbeitungsverfahren kann das Fräsen verwendet werden, um die gewünschte Oberflächengüte zu erzielen.
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Die Halteplatte 15 kann wesentlich kleiner sein als die Kühlplatte 14. Die Kühlplatte 14 umfasst eine Aussparung 141, in die eine Kühlleitung 13 eingesetzt werden kann, wie in 3b dargestellt. Die Aussparung 141 kann eine mäanderförmige Form haben, wie in den 3a und 3b dargestellt. Die Halteplatte 15 kann an die Kühlplatte 14 geschraubt werden, wodurch die Kühlleitung 13 an der Kühlplatte 14 befestigt werden kann.
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3b zeigt eine Kühlplattenbaugruppe 10 einschließlich der Halteplatte 15, der Kühlplatte 14 und zusätzlich der Kühlleitung 13. Die Kühlleitung 13 hat eine mäanderförmige und/oder gebogene Form mit z.B. drei U-förmigen Abschnitten, die in Längsrichtung der Kühlleitung 13 nebeneinander angeordnet sind. Die Kühlleitung 13 wird zumindest teilweise in eine Aussparung 141 der Kühlplatte 14 eingesetzt. Die Aussparung 141 der Kühlplatte 14 kann drei U-förmige Abschnitte umfassen, die der Form der Kühlleitung 13 entsprechen. Die Kühlplattenbaugruppe 10 umfasst einen Einlassabschnitt 12 und einen Auslassabschnitt 12', durch die eine Kühlflüssigkeit durch die Kühlplattenbaugruppe 10 fließen kann. Die Einlass- und Auslassabschnitte 12, 12' können Teil der Kühlleitung 13 sein, die wiederum ein Rohr, z.B. ein Kupferrohr, umfassen oder aus einem solchen hergestellt sein kann. Die Kühlleitung 13 kann ferner einen Teil der Kühlplatte 14 umfassen, durch den eine Kühlflüssigkeit fließen kann. Je nach Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Kühlplattenbaugruppe 10 verschiedene Komponenten umfassen und in einem vollständig oder teilweise zusammengebauten Zustand in den Rest des Antriebs 1 einsetzbar sein. Wird die Kühlplattenbaugruppe 10 nur teilweise zusammengebaut in den Rest des Antriebs 1 eingesetzt, so kann der komplette Zusammenbau der Kühlplattenbaugruppe 10 im Inneren des Antriebs 1 erfolgen.
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3c zeigt eine Rückplatte 11 mit einem Loch 11' in der Rückplatte 11, durch das zumindest Teile der Kühlplattenbaugruppe 10 in den Rest des Antriebs 1 eingeführt werden können oder durch das nur die Ein- und Auslassabschnitte 12, 12' der Kühlplattenbaugruppe 10 hindurchgeführt werden können, nachdem der Rest der Kühlplattenbaugruppe 10 innerhalb des Antriebs 1 vorgesehen wurde, wie in 3d dargestellt. Da dieses Ausführungsbeispiel so konstruiert sein kann, dass nicht die gesamte Kühlplattenbaugruppe 10 durch das Loch 11' in der Rückwand der Platte geführt werden kann und/oder die Halteplatte 15 an die Kühlplatte 14 im Inneren des Antriebs 1 geschraubt werden kann, kann dieses Ausführungsbeispiel nicht als eine einsteckbare Ausführungsform der Erfindung angesehen werden. Insbesondere können nur der Einlassabschnitt 12 und der Auslassabschnitt 12' der Kühlleitung 13 gleichzeitig durch die Rückplatte 11 eingeführt werden. Die Kühlleitung 13 kann Verbinder enthalten, um den Anschluss der Kühlleitung 13 an eine Kühlflüssigkeitsquelle zu erleichtern.
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Die 4a und 4b beziehen sich auf ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Kühlplattenbaugruppe 10 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst eine Halteplatte 15, die breiter ist als die in 3a gezeigte Halteplatte 15 und die die Kühlleitung 13 zwischen der Kühlplatte 14 und der Halteplatte 15 vollständig umschließt. Die Halteplatte 15 kann mit Schrauben 30 an der Kühlplatte 14 befestigt werden, zum Beispiel mit vier M4-Schrauben. Die Schrauben 30 können durch die Halteplatte 15 und in die an der Kühlplatte 14 vorgesehenen Innengewinde eingeführt werden. Die Halteplatte 15 kann eine ebene Struktur haben, wie in 4a gezeigt, oder sie kann eine profilierte Oberfläche umfassen, um die Kontaktfläche zwischen der Halteplatte 15 und der Kühlleitung 13 zu vergrößern.
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4b zeigt eine zweite Verkörperung einer Rückplatte 11 mit einem Loch 11' in der Rückplatte zum Einsetzen der Kühlplattenbaugruppe 10 aus 4a in den Rest des Antriebs. Bei diesem Ausführungsbeispiel tritt die Kühlleitung 13 in das Loch 11' der Rückplatte zur Montage mit der Kühlplatte 14 ein. Die Halteplatte 15 ist zum Montieren der Kühlplattenbaugruppe 10 an die Kühlplatte 14 geschraubt. Das Loch 11' in der Rückplatte kann nach dem zweiten Ausführungsbeispiel eine weniger längliche Form haben als bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
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4c zeigt einen Stützwinkel 40 zur Abstützung des Antriebs 1 auf einer kundenseitigen Montagehalterung 20. Der Stützwinkel 40 kann im Inneren des Antriebs 1 und an einem Rahmen und/oder der in 6b gezeigten kundenseitigen Montagehalterung 20 befestigt sein. Die Verwendung des Stützwinkels 40 wird in den 6b bis 6e detaillierter dargestellt, und der Stützwinkel 40 darf nicht mit der Kühlplattenbaugruppe 10 verbunden oder ihr zugehörig sein.
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Die 5a und 5b beziehen sich auf eine drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Kühlplatte 14 zwei Nuten zum Einsetzen der Halteplatte 15 umfasst. Die Nuten sind parallel zu einer Ebene ausgerichtet, die durch die U-förmige Kühlleitung 13 definiert ist. Die Halteplatte 15 nach dem dritten Ausführungsbeispiel kann ein L-förmiges Profil haben, dessen längere Seite in die Nuten der Halteplatte 15 eingeschoben ist. Die längere Seite der Halteplatte 15 kann in die Nuten der Kühlplatte 14 geschoben werden, bis die kürzere Seite der Halteplatte 15 an der Kühlplatte 14 anliegt. Zur Befestigung der Halteplatte 15 an der Kühlplatte 14 können zusätzliche Schrauben vorgesehen werden, wie in den obigen Beispielen gezeigt. Die Kühlplatte 14 kann ein T-förmiges Profil haben.
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Die Rückplatte 11 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel und wie in 5b dargestellt, umfasst ein T-förmiges Loch 11', durch das die Halteplatte 15, die Kühlplatte 14 und die Kühlleitung 13 gleichzeitig in den Rest des Antriebs 1 eingeführt werden können. Alternativ kann die Kühlplatte 14 an der Rückplatte 10 und im Inneren des Antriebs 1 befestigt bleiben, während die Kühlleitung 13 und die Halteplatte 15 durch das Loch 11' der Rückplatte in den Rest des Antriebs eingeführt werden können.
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Die 6a bis 6e beziehen sich auf eine dritte Verkörperung der vorliegenden Erfindung, bei der ein erster spitzwinkliger Abschnitt 15' an der Vorderkante der Halteplatte 15 vorgesehen ist. 6a zeigt eine Detailansicht des ersten spitzwinkligen Abschnitts 15' der Halteplatte 15 in einem Zustand, in dem die Halteplatte 15 vollständig in Kontakt mit der Kühlplatte 14 steht und vollständig in den Rest des Antriebs 1 eingeführt sein kann. Der erste spitzwinklige Abschnitt 15' kann durch Biegen der Halteplatte 15 um mehr als 90° gebildet werden.
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Der erste spitzwinklige Abschnitt 15' der Halteplatte 15 steht in Kontakt mit dem zweiten spitzwinkligen Abschnitt 14' der Kühlplatte 14. Der zweite spitzwinklige Abschnitt 14' kann einstückig mit der Kühlplatte 14 geformt oder direkt oder indirekt durch Schrauben, Schweißen oder andere starre Verbindungsmittel an der Kühlplatte 14 befestigt sein. Der erste spitzwinklige Abschnitt 15' kann etwas größer sein oder einen größeren Winkel als der zweite spitzwinklige Abschnitt 14' aufweisen, so dass der erste spitzwinklige Abschnitt 15' beim Einsetzen in den zweiten spitzwinkligen Abschnitt 14' elastisch verformt wird, um eine Kraft zu erzeugen, die die Kühlleitung 13 in die Kühlplatte 14 drückt. Die Kühlleitung 13 ist zwischen der Kühlplatte 14 und der Halteplatte 15 eingeschlossen, wobei die Halteplatte 15 die Kühlleitung 13 in die Kühlplatte 14 drückt. Alternativ oder zusätzlich kann die Kühlleitung 13 in die Aussparung 141 der Kühlplatte 14 eingepresst sein.
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6b zeigt weitere Elemente der Erfindung in einer Draufsicht und ohne dass der gesamte Antrieb 1 mit seiner Kühlplattenbaugruppe 10 verbunden ist. Insbesondere wird die Positionierung des Stützwinkels 40 in Bezug auf die Kühlplattenbaugruppe 10 gezeigt. Die restlichen Komponenten des Antriebs 1 können um die Kühlplattenbaugruppe 10 herum positioniert sein, sind aber zur besseren Übersichtlichkeit nicht gezeigt. Wenn der Antrieb 1 an die kundenseitige Montagehalterung 20 anstößt, kann der Antrieb 1 wie in 1 gezeigt an die kundenseitige Montagehalterung 20 geschraubt sein.
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Die Halteplatte 15 kann drei verschiedene Teilen umfassen, die alle gebogen und zueinander abgewinkelt sind: den oben erwähnten ersten spitzwinkligen Abschnitt 15', einen mittleren Abschnitt, der an der Kühlplatte 14 ausgerichtet ist, und einem Befestigungsabschnitt, der an der kundenseitigen Montagehalterung 20 befestigt ist. Der Befestigungsabschnitt kann im rechten Winkel zum mittleren Abschnitt der Halteplatte 15 stehen, und sowohl der spitzwinklige Abschnitt 15' als auch der Befestigungsabschnitt können in die gleiche Richtung in Bezug auf den mittleren Abschnitt der Halteplatte 15 gebogen sein.
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Die 6c bis 6e zeigen, wie der Antrieb 1 mit seiner Kühlplattenbaugruppe 10 verbunden sein kann, indem die Kühlleitung 13 und die Halteplatte 15 in den Rest des Antriebs geschoben sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Verbindung zwischen der Kühlleitung 13 und der Kühlplatte 14 erst hergestellt, nachdem die Kühlleitung und die Halteplatte 15 in den Rest des Antriebs 1 eingeführt wurden. Die Kühlplattenbaugruppe 10 umfasst daher die Kühlplatte 14 erst dann, wenn der Antrieb 1 vollständig mit der Kühlleitung 13 und der kundenseitigen Montagehalterung 20 verbunden ist.
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Wenn die Halteplatte 15 und die Kühlleitung 13 in den Antrieb 1 eintreten (6c), kommen sie mit dem zweiten spitzwinkligen Abschnitt 14' der Kühlplatte 14 in Kontakt (6d). Der Kontakt zwischen dem zweiten spitzwinkligen Abschnitt 14' und dem ersten spitzwinkligen Abschnitt 15' schiebt die Halteplatte 15 und zusammen mit ihr die Kühlleitung 13 in Richtung oder in die Kühlplatte 14. Nach dem vollständigen Einsetzen der Halteplatte 15 und der Kühlleitung 13 in den Rest des Antriebs 1 ist die Kühlleitung 13 in einer Aussparung 141 in der Kühlplatte 14 in ihren Platz gedrückt (6e), und die Rückplatte 11 stößt an die kundenseitige Montagehalterung 20, so dass der gesamte Antrieb 1 wie in 1 dargestellt an die kundenseitige Montagehalterung 20 geschraubt werden kann.
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Die 7a bis 7c zeigen eine Methode zum Aufbringen von thermischem Schnittstellenmaterial an einer Kühlplattenbaugruppe 10, wobei die Kühlleitung 13 in eine an der Kühlplatte 14 ausgebildete Aussparung 141 eingesetzt wird. Eine Wärmeleitpaste kann zwischen der Kühlleitung 13 und der Kühlplatte 14 und/oder der Halteplatte 15 aufgetragen werden, bevor die Kühlleitung 13 zwischen der Kühlplatte 14 und der Halteplatte 15 eingeschlossen wird. Die Wärmeleitpaste kann mit Hilfe eines Schabers 50 aufgetragen werden. Eine Schablone kann zum Auftragen der Paste oder eines anderen thermischen Schnittstellenmaterials auf z.B. Kupferrohren der Kühlleitung 13 vor dem Einführen in die Kühlplatte 14 verwendet werden. Sobald die Wärmeleitpaste die Kühlleitung 13 thermisch mit der Kühlplatte 14 verbindet, kann die Halteplatte 15 mit der Kühlplatte 14 in Kontakt gebracht werden.
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Die 8a bis 8d zeigen, wie ein erfindungsgemäßer Antrieb 1 gegen einen anderen Antrieb 1 ausgetauscht werden kann. In 8a wird der Antrieb von der kundenseitigen Montagehalterung 20 abgeschraubt, an der es mit Schrauben 30 befestigt war.
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Sobald der Antrieb 1 abgeschraubt ist, kann er, wie in 8b gezeigt, in einer Richtung senkrecht zur kundenseitige Montagehalterung 20 vom dieser weg- und herausgezogen werden.
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8c zeigt, dass die freiliegende kundenseitige Montagehalterung 20, die Halteplatte 15 und die Kühlleitung 13 der Kühlplattenbaugruppe 10 fest miteinander verbunden bleiben. 8d zeigt die umgekehrte Situation von 8a. Hier wird ein neuer Antrieb 1 an der kundenseitigen Montagehalterung 20 befestigt, indem der Antrieb 1 in senkrechter Richtung auf die kundenseitige Montagehalterung 20 zu bewegt wird, die Halteplatte 15 und die Kühlleitung 13 der Kühlplattenbaugruppe 10 in den Rest des Antriebs 1 eingeführt werden und Schrauben 30 in den Rest des Antriebs 1 und die kundenseitige Montagehalterung 20 eingeschraubt werden, um sie aneinander zu befestigen. Wie aus den 8a bis 8d ersichtlich ist, kann die Kühlleitung 13 an eine Kühlflüssigkeitsversorgung angeschlossen bleiben, während der Antrieb 1 ausgetauscht wird. Die Wartung des Antriebes 1 wird dadurch erheblich vereinfacht.
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Wie aus den verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ersichtlich ist, kann die Kühlplatte 14 beim Anschluss des Antriebs 1 an ein Kühlsystem in den Rest des Antriebs 1 eingesetzt werden. Alternativ kann die Kühlplatte 14 dauerhaft an und in dem Antrieb 1 befestigt sein und somit beim Anschluss des Antriebs 1 an ein Kühlsystem nicht in den Rest des Antriebs 1 eingefügt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in vielfältiger Weise variiert werden. Insbesondere können Merkmale der oben genannten Ausführungsbeispiele in jeder logisch möglichen Weise kombiniert werden. Alle Merkmale und Vorteile einschließlich Konstruktionsdetails und räumlichen Konfigurationen, die in den Ansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren offenbart sind, können sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander wesentlich für die Erfindung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antrieb
- 10
- Kühlplattenbaugruppe
- 11
- Rückplatte
- 11'
- Loch in Rückplatte
- 12
- Einlassabschnitt
- 12'
- Auslassabschnitt
- 13
- Kühlungsleitung
- 14
- Kaltplatte
- 14'
- zweiter spitzwinkliger Abschnitt
- 141
- Aussparung
- 15
- Halteplatte
- 15'
- erster spitzwinkliger Abschnitt
- 20
- kundenseitige Montagehalterung
- 30
- Schrauben
- 40
- Stützwinkel
- 50
- Schaber
