DE102022205720A1

DE102022205720A1 - Frequenzumrichterbausatz

Info

Publication number: DE102022205720A1
Application number: DE102022205720.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Flagmeier; Andreas Wempe; Uwe Beilfuss-Spickmann
Original assignee: Lenze SE
Current assignee: Lenze SE
Priority date: 2022-06-03
Filing date: 2022-06-03
Publication date: 2023-12-14
Also published as: WO2023232935A1

Abstract

Frequenzumrichterbausatz, aufweisend:
- Lüfter (1) zur Erzeugung eines Kühlluftstroms,
- Leiterplatten eines ersten Typs, auf denen jeweils erste zu kühlende Bauelemente (3) angeordnet sind,
- Leiterplatten (4) eines zweiten Typs, auf denen jeweils die ersten zu kühlenden Bauelemente (3) angeordnet sind und auf denen jeweils zweite zu kühlende Bauelemente (5) angeordnet sind,
- Luftführungselemente (6),
- die jeweils einen ersten Kühlluftkanal (7) zumindest teilweise begrenzen, wobei der erste Kühlluftkanal (7) dazu ausgebildet ist, einen Teil des Kühlluftstroms zu führen, wobei die ersten zu kühlenden Bauelemente (3) mittels Kühlluft aus dem ersten Kühlluftkanal (7) gekühlt sind, und
- die jeweils einen zweiten Kühlluftkanal (8) zumindest teilweise begrenzen, wobei der zweite Kühlluftkanal (8) dazu ausgebildet ist, einen weiteren Teil des Kühlluftstroms zu führen, wobei die zweiten zu kühlenden Bauelemente (5) mittels Kühlluft aus dem zweiten Kühlluftkanal (8) gekühlt sind,
- Deckelelemente eines ersten Typs, die jeweils derart auf ein jeweiliges Luftführungselement (6) aufsetzbar sind, dass der zweite Kühlluftkanal (8) vom Kühlluftstrom getrennt ist, und
- Deckelelemente (10) eines zweiten Typs, die jeweils derart auf die Luftführungselemente (6) aufsetzbar sind, dass der zweite Kühlluftkanal (8) mit dem Kühlluftstrom verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Frequenzumrichterbausatz, der eine möglichst hohe Flexibilität aufweist.
Der Frequenzumrichterbausatz weist herkömmliche, elektrisch betriebene Lüfter zur Erzeugung eines Kühlluftstroms auf.
Der Frequenzumrichterbausatz weist weiter Leiterplatten eines ersten Typs auf, auf denen jeweils erste zu kühlende Bauelemente angeordnet sind, beispielsweise in Form von Mikroprozessoren, Leistungshalbleitern, usw.
Der Frequenzumrichterbausatz weist weiter Leiterplatten eines zweiten Typs auf, auf denen jeweils die ersten zu kühlenden Bauelemente angeordnet sind und auf denen zusätzlich jeweils zweite zu kühlende Bauelemente angeordnet sind. Die Leiterplatten des zweiten Typs weisen eine größere Fläche auf als die Leiterplatten des ersten Typs. Die Leiterplatten des zweiten Typs können Bereiche aufweisen, die mit Bereichen der Leiterplatten des ersten Typs übereinstimmen. Typisch weisen die Leiterplatten des zweiten Typs bezogen auf die Leiterplatten des ersten Typs einen erweiterten Funktionsumfang auf.
Der Frequenzumrichterbausatz weist weiter Luftführungselemente bzw. Luftführungskörper auf, beispielsweise aus elektrisch isolierendem Kunststoff.
Die Luftführungselemente begrenzen jeweils einen ersten Kühlluftkanal zumindest teilweise, wobei der erste Kühlluftkanal dazu ausgebildet ist, einen Teil des mittels des Lüfters erzeugten Kühlluftstroms zu führen, wobei die ersten zu kühlenden Bauelemente mittels Kühlluft aus dem ersten Kühlluftkanal gekühlt sind.
Die Luftführungselemente begrenzen jeweils einen zweiten Kühlluftkanal zumindest teilweise, wobei der zweite Kühlluftkanal dazu ausgebildet ist, einen weiteren Teil des mittels des Lüfters erzeugten Kühlluftstroms zu führen, wobei die zweiten zu kühlenden Bauelemente, sofern vorhanden, mittels Kühlluft aus dem zweiten Kühlluftkanal gekühlt sind.
Der Frequenzumrichterbausatz weist weiter Deckelelemente bzw. Deckelkörper eines ersten Typs auf, die jeweils derart auf ein jeweiliges Luftführungselement aufsetzbar bzw. aufrastbar sind, dass der zweite Kühlluftkanal vom Kühlluftstrom getrennt ist, d.h. im Wesentlichen kein Kühlluftstrom in den zweiten Kühlluftkanal abgezweigt wird.
Der Frequenzumrichterbausatz weist weiter Deckelelemente bzw. Deckelkörper eines zweiten Typs auf, die jeweils derart auf die Luftführungselemente aufsetzbar bzw. aufrastbar sind, dass der zweite Kühlluftkanal mit dem Kühlluftstrom verbunden ist, d.h. ein Teil des Kühlluftstrom in den zweiten Kühlluftkanal abgezweigt wird.
In einer Ausführungsform ist der erste Kühlluftkanal zumindest abschnittsweise aus einem jeweiligen Luftführungselement und einem jeweiligen Deckelelement des ersten Typs oder einem jeweiligen Deckelelement des zweiten Typs gebildet. In weiteren Bereichen kann der erste Kühlluftkanal zumindest abschnittsweise aus dem Luftführungselement und der Leiterplatte des ersten oder zweiten Typs und gebildet sein.
In einer Ausführungsform ist der zweite Kühlluftkanal zumindest abschnittsweise aus einem jeweiligen Luftführungselement und einem jeweiligen Deckelelement des ersten Typs oder einem jeweiligen Deckelelement des zweiten Typs gebildet. In weiteren Bereichen kann der zweite Kühlluftkanal zumindest abschnittsweise aus dem Luftführungselement und der Leiterplatte des ersten oder zweiten Typs und gebildet sein.
In einer Ausführungsform sind auf den Leiterplatten des zweiten Typs Bauelemente angeordnet, die Funktionen der funktionalen Sicherheit implementieren, beispielsweise gemäß der Norm IEC 62061. Hierbei können beispielsweise verschiedenen Safety Integrity Level (SIL) zwischen 1 und 3 realisiert sein.
In einer Ausführungsform ist ein jeweiliges Luftführungselement mit einem jeweiligen Deckelelement des ersten Typs oder einem Deckelelement des zweiten Typs mittels Rastelementen verbunden.
Aus dem erfindungsgemäßen Frequenzumrichterbausatz können Frequenzumrichter unterschiedlicher Typen gebildet bzw. hergestellt werden. Ein Frequenzumrichter eines ersten Typs weist hierbei einen Lüfter, eine Leiterplatte des ersten Typs, ein Luftführungselement und ein Deckelelement des ersten Typs auf. Ein Frequenzumrichter eines zweiten Typs weist einen Lüfter, eine Leiterplatte des zweiten Typs, ein Luftführungselement und ein Deckelelement des zweiten Typs auf.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Hierbei zeigt:

1 eine perspektivische Darstellung von Komponenten eines Frequenzumrichters eines ersten Typs zusammengesetzt aus einem erfindungsgemäßen Frequenzumrichterbausatz,
2 eine perspektivische Darstellung von Komponenten eines Frequenzumrichters eines zweiten Typs zusammengesetzt aus dem erfindungsgemäßen Frequenzumrichterbausatz,
3 eine perspektivische Darstellung eines Luftführungselements des erfindungsgemäßen Frequenzumrichterbausatzes,
4 eine perspektivische Darstellung eines Deckelelemente eines ersten Typs des erfindungsgemäßen Frequenzumrichterbausatzes, und
5 eine perspektivische Darstellung eines Deckelelemente eines zweiten Typs des erfindungsgemäßen Frequenzumrichterbausatzes.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung von Komponenten eines Frequenzumrichters 100 eines ersten Typs zusammengesetzt aus einem erfindungsgemäßen Frequenzumrichterbausatz.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung von Komponenten eines Frequenzumrichters 101 eines zweiten Typs zusammengesetzt aus dem erfindungsgemäßen Frequenzumrichterbausatz.
In den 1 und 2 sind lediglich die erfindungswesentlichen Komponenten der Frequenzumrichter 100 bzw. 101 dargestellt. Es versteht sich, dass der Frequenzumrichter 100 bzw. 101 weitere, nicht dargestellt Komponenten aufweist, wie beispielsweise ein Gehäuse, Anschlussstecker, usw.
Der erfindungsgemäße Frequenzumrichterbausatz weist unter anderem die in den 1 bis 5 gezeigten Komponenten auf, die dann geeignet zum Aufbau der Frequenzumrichter 100 bzw. 101 ausgewählt werden können.
Der Frequenzumrichter 100 des ersten Typs weist einen Lüfter 1 auf, der herkömmlich einen Kühlluftstrom erzeugt, wobei ein Teil des Kühlluftstroms durch einen Kühlkörper 13 geführt wird.
Der Frequenzumrichter 100 des ersten Typs weist weiter eine Leiterplatte 2 eines ersten Typs auf, auf der erste zu kühlende Bauelemente angeordnet sind, exemplarisch mit dem Bezugszeichen 3 dargestellt.
Der Frequenzumrichter 100 des ersten Typs weist weiter ein Luftführungselement 6 auf, das einen ersten Kühlluftkanal 7 teilweise begrenzt. Der erste Kühlluftkanal 7 ist dazu vorgesehen, einen Teil des Kühlluftstroms zu führen, wobei die ersten zu kühlenden Bauelemente 3 mittels Kühlluft aus dem ersten Kühlluftkanal 7 gekühlt sind. Das Luftführungselement 6 begrenzt teilweise einen zweiten Kühlluftkanal 8, wobei der zweite Kühlluftkanal 8 dazu ausgebildet ist, einen weiteren Teil des Kühlluftstroms zu führen, wobei zweite zu kühlenden Bauelemente 5, sofern vorhanden siehe 2, mittels Kühlluft aus dem zweiten Kühlluftkanal 8 gekühlt sind.
Der Frequenzumrichter 100 des ersten Typs weist weiter ein Deckelelement 9 eines ersten Typs auf, das derart auf das Luftführungselement 6 aufgesetzt ist, dass der zweite Kühlluftkanal 8 vom Kühlluftstrom getrennt ist.
Der erste Kühlluftkanal 7 ist in seinem unteren Abschnitt aus dem Luftführungselement 6 und dem Deckelelement 9 des ersten Typs gebildet. Der erste Kühlluftkanal 7 ist in seinem oberen Abschnitt aus dem Luftführungselement 6 und der Leiterplatte 2 des ersten Typs gebildet.
Das Luftführungselement 6 ist mit dem Deckelelement 9 des ersten Typs mittels Rastelementen 12 verbunden.
Bezugnehmend auf 2 weist der Frequenzumrichter 101 des zweiten Typs den bereits in 1 dargestellten Lüfter 1 auf, der herkömmlich den Kühlluftstrom erzeugt, wobei ein Teil des Kühlluftstroms durch den Kühlkörper 13 geführt wird.
Der Frequenzumrichter 101 des zweiten Typs weist weiter eine Leiterplatte 4 eines zweiten Typs auf, auf der die ersten zu kühlenden Bauelemente 3 angeordnet sind und auf der zusätzlich in einem unteren Bereich zweite zu kühlende Bauelemente angeordnet sind, exemplarisch mit dem Bezugszeichen 5 versehen.
Der Frequenzumrichter 101 des zweiten Typs weist weiter das bereits in 1 dargestellte Luftführungselement 6 auf, das den ersten Kühlluftkanal 7 teilweise begrenzt. Der erste Kühlluftkanal 7 ist dazu vorgesehen, einen Teil des Kühlluftstroms zu führen, wobei die ersten zu kühlenden Bauelemente 3 mittels Kühlluft aus dem ersten Kühlluftkanal 7 gekühlt sind. Das Luftführungselement 6 begrenzt teilweise den bereits in 1 dargestellten zweiten Kühlluftkanal 8, wobei der zweite Kühlluftkanal 8 dazu ausgebildet ist, einen weiteren Teil des Kühlluftstroms zu führen, wobei die zweiten zu kühlenden Bauelemente 5 mittels Kühlluft aus dem zweiten Kühlluftkanal 8 gekühlt sind.
Der Frequenzumrichter 101 des zweiten Typs weist weiter ein Deckelelement 10 eines zweiten Typs auf, das derart auf das Luftführungselement 6 aufgesetzt ist, dass der zweite Kühlluftkanal 8 mit dem Kühlluftstrom verbunden ist.
Der zweite Kühlluftkanal 8 ist in seinem unteren Abschnitt aus dem Luftführungselement 6 und dem Deckelelement 10 des zweiten Typs gebildet. Der zweite Kühlluftkanal 8 ist in seinem oberen Abschnitt aus dem Luftführungselement 6 und der Leiterplatte 4 des zweiten Typs gebildet.
Auf der Leiterplatte 4 des zweiten Typs sind Bauelemente, hier exemplarisch mit dem Bezugszeichen 11 versehen, angeordnet sind, die Funktionen der funktionalen Sicherheit implementieren.
Das Luftführungselement 6 ist mit dem Deckelelement 10 des zweiten Typs mittels Rastelementen 12 verbunden.

Claims

Frequenzumrichterbausatz, aufweisend: - Lüfter (1) zur Erzeugung eines Kühlluftstroms, - Leiterplatten (2) eines ersten Typs, auf denen jeweils erste zu kühlende Bauelemente (3) angeordnet sind, - Leiterplatten (4) eines zweiten Typs, auf denen jeweils die ersten zu kühlenden Bauelemente (3) angeordnet sind und auf denen jeweils zweite zu kühlende Bauelemente (5) angeordnet sind, - Luftführungselemente (6), - die jeweils einen ersten Kühlluftkanal (7) zumindest teilweise begrenzen, wobei der erste Kühlluftkanal (7) dazu ausgebildet ist, einen Teil des Kühlluftstroms zu führen, wobei die ersten zu kühlenden Bauelemente (3) mittels Kühlluft aus dem ersten Kühlluftkanal (7) gekühlt sind, und - die jeweils einen zweiten Kühlluftkanal (8) zumindest teilweise begrenzen, wobei der zweite Kühlluftkanal (8) dazu ausgebildet ist, einen weiteren Teil des Kühlluftstroms zu führen, wobei die zweiten zu kühlenden Bauelemente (5) mittels Kühlluft aus dem zweiten Kühlluftkanal (8) gekühlt sind, - Deckelelemente (9) eines ersten Typs, die jeweils derart auf ein jeweiliges Luftführungselement (6) aufsetzbar sind, dass der zweite Kühlluftkanal (8) vom Kühlluftstrom getrennt ist, und - Deckelelemente (10) eines zweiten Typs, die jeweils derart auf die Luftführungselemente (6) aufsetzbar sind, dass der zweite Kühlluftkanal (8) mit dem Kühlluftstrom verbunden ist.
Frequenzumrichterbausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Kühlluftkanal (7) zumindest abschnittsweise aus einem jeweiligen Luftführungselement (6) und einem jeweiligen Deckelelement (9) des ersten Typs oder einem jeweiligen Deckelelement (10) des zweiten Typs gebildet ist.
Frequenzumrichterbausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - auf den Leiterplatten (4) des zweiten Typs Bauelemente (11) angeordnet sind, die Funktionen der funktionalen Sicherheit implementieren.
Frequenzumrichterbausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - ein jeweiliges Luftführungselement (6) mit einem jeweiligen Deckelelement (9) des ersten Typs oder einem Deckelelement (10) des zweiten Typs mittels Rastelementen (12) verbunden ist.
Frequenzumrichter unterschiedlicher Typen gebildet aus einem Frequenzumrichterbausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Frequenzumrichter (100) eines ersten Typs aufweist: - einen Lüfter (1), - eine Leiterplatte (2) des ersten Typs, - ein Luftführungselement (6), und - ein Deckelelement (9) des ersten Typs, und - ein Frequenzumrichter (101) eines zweiten Typs aufweist: - einen Lüfter (1), - eine Leiterplatte (4) des zweiten Typs, - ein Luftführungselement (6), und - ein Deckelelement (10) des zweiten Typs.