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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Kühlung
eines Elektrolytkondensators, der ein Gehäuse aufweist, das ein kapazitives
Element umgibt.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf
einen Elektrolytkondensator, der ein Gehäuse aufweist, das ein kapazitives
Element umgibt.
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Mit der zunehmenden Leistungsdichte
von elektrischen Komponenten sind erhöhte Anforderungen an die Kühlung verbunden.
Die erhöhte
Verlustleistung und die von der Betriebsumgebung gestellten hohen
Anforderungen haben die Hersteller in manchen Fällen veranlasst, Anordnungen
mit Flüssigkeitskühlung einzusetzen.
Eine Komponente, die bei Flüssigkeitskühlung Probleme
mit sich bringt, ist der Elektrolytkondensator.
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Im Stand der Technik werden mehrere
alternative Anordnungen zur Kühlung
von Elektrolytkondensatoren über
das Aussengehäuse
mitgeteilt. Eine Anordnung bezieht sich auf Kühlung des Kondensators über die
Bodenplatte (ACW6XX Drives Hardware Manual, 3AFY64314149). In diesem
Fall muss die Bodenplatte auf irgendeine Weise vom Kühlkreislauf
isoliert werden, da das Gehäuse
in elektrischem Kontakt mit der Kathode des Kondensators steht. Diese
Isolierung verursacht Probleme sowohl bei der Montage als auch bei
der Wärmeübertragung.
Eine solche isolierende Schicht soll leicht montierbar sein und
sie sollte neben den elektrisch isolierenden Eigenschaften eine
ziemlich gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen,
die mit der oben erwähnten
Anordnung nach dem Stand der Technik sehr schwierig zu erreichen
ist.
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Kühlung
kann auch im Inneren der Elektrolytkondensatoren angeordnet sein,
da sich in der Mitte des Kondensators ein Zapfen befindet, und die
Anoden- und Kathodenfolien und die isolierende Schicht um den Zapfen
herum gewickelt werden. Weiterhin dient der Mittelzapfen auch als
Teil der Außenbefestigung.
Dieser Zapfen kann durch eine Kühlanordnung
ersetzt werden. Die Veröffentlichung
JP 1.1329899 offenbart ein kapazitives Element, wobei eine Metallfolie
und ein isolierendes Material um ein Wärmerohr gewickelt sind, das
auch als Kern oder Mittelzapfen dient. Das Wärmerohrende, das sich außerhalb
des kapazitiven Elements befindet, ist mit Kühlrippen versehene, so dass
Kühlmittel
im Wärmerohr
in Umlauf gebracht werden kann. Somit wird das Kühlmittel in diesem Fall an
dem Ende, das sich innerhalb des kapazitiven Elements befindet,
verdampft und am anderen, außerhalb
des kapazitiven Elements befindlichen Ende wieder in eine Flüssigkeit
kondensiert. Da das Wärmerohr
an sich bekannt ist, wird seine Funktion hierin nicht genauer beschrieben.
Ein mit der Anordnung gemäß der oben
erwähnten
JP-Veröffentlichung
verbundenes Problem ist, dass sie nur Wärmeenergie vom Kern des kapazitiven
Elements entfernt, während
die vom Wärmerohr abgegebene
Wärmeenergie
weiter aus dem System heraus geführt
werden muss, um die anderen darin befindlichen Komponenten nicht
zu heizen.
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EP
0 780 855 offenbart einen Elektrolytkondensator, der ein
Rohr oder einen Kühlkanal
aufweist, der sich durch den Kondensator in der Mitte eines kapazitiven
Elements erstreckt. Kühlmittel,
zum Beispiel Luft, kann dazu gebracht werden, dass es durch das
Rohr strömt,
Da das Rohr gar nicht vom Elektrolytkondensator isoliert ist, kann
das Kühlmittel in
dieser bekannten Anordnung nicht flüssig, zum Beispiel Wasser,
sein. Ein anderes Problem bei der Anordnung gemäß der EP-Veröffentlichung
ist dadurch bedingt, dass sich das Rohr durch den gesamten Elektrolytkondensator
erstreckt, weshalb der Aufbau des Kondensatordeckels wegen der im
Deckel für
das Rohr bereitzustellenden Öffnung
geändert werden
muss. Das Rohr und der Deckel werden mit einer Dichtungsfuge verbunden,
die die Bereitstellung der elektrischen Isolierung erschwert und
die Struktur mit einer zusätzlichen
Fuge versieht, durch die elektrolytische Flüssigkeit ausströmen kann.
Ein herkömmlicher
Elektrolytkondensator weist, eine Fuge zwischen dem Außengehäuse und
dem Deckel auf. Es ist schwierig, zwei auf derselben Ebene liegende
Fugen dicht zu verbinden, und die Abdichtung dieser zwei Fugen setzt
voraus, dass die Fugen genau auf derselben Ebene nach dem Verbinden
sein müssen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Kühlung
eines Elektrolytkondensators und einen Elektrolytkondensator bereitzustellen, um
die oben erwähnten
Probleme zu lösen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch
ein Verfahren erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das
Gehäuse
mit einem Hohlraum versehen ist, ein aus einem e lektrisch isolierenden
Material hergestelltes Kühlelement
in den Hohlraum gesetzt wird, welches zumindest einen Kanal für Kühlmittel
aufweist, und Kühlmittel
in den Kanal geführt
wird.
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Der erfindungsgemäße Elektrolytkondensator ist
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einem Hohlraum versehen
ist, ein aus einem elektrisch isolierenden Material hergestelltes
Kühlelement
in den Hohlraum gesetzt wird, welches Kühlelement zumindest einen Kanal
für Kühlmittel
aufweist, und Kühlmittel
in den Kanal geführt
werden kann.
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Die vorteilhaften Ausführungsformen
der Erfindung bilden den Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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In der erfindungsgemäßen Anordnung
zirkuliert ein Kühlmittel,
zum Beispiel Wasser, durch einen im Gehäuse gebildeten Hohlraum, der
sich vorteilhaft bis zum Kern des Elektrolytkondensators erstreckt. Der
Hohlraum ist vorteilhaft derart konstruiert, dass sie einen Mittelzapfen
bildet, der von einem kapazitiven Element umgegeben wird. Ein aus
Kunststoff oder einem anderen ähnlichen
isolierenden Material hergestelltes Kühlelement wird in die Höhlung bzw, den
Hohlraum gesetzt, welches Kühlelement
zumindest einen Kanal für
das Kühlmittel
aufweist.
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Da das Gehäuse eine Höhlung aufweist, braucht der
Kondensatordeckel nicht mit einer Öffnung versehen zu sein, wie
zum Beispiel in der Anordnung gemäß
EP 0 780 855 . Die dadurch ausgebildete
Konstruktion ist einfacher und kann leichter abgedichtet werden.
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Da das in den Hohlraum gesetzte Kühlelement
aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, kann
das Kühlmittel
flüssig,
z.B. Wasser, sein.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung
ist, dass das vom kapazitiven Element geheizte Kühlmittel leicht auf eine erwünschte Stelle
zum Kühlen übertragen
werden kann. Das ist vorteilhaft in Systemen mit einer großen Anzahl
Komponenten, die Wärmeenergie
erzeugen, und/oder Komponenten, die nicht durch die von anderen
Komponenten erzeugten Wärmeenergie
geheizt werden sollen. Außerdem
ist es leicht, Kühlmittel
im kapazitiven Element zuzuführen,
falls das System andere mit dem Kühlmittel zu kühlende Komponenten
aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die Erfindung wird im folgenden in
Zusammenhang mit vorteilhaften Ausführungsformen und unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
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1 einen
Schnitt eines Elektrolytkondensators, der mit einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung
versehen ist,
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2 einen
teilweise demontierten Elektrolytkondensator, der mit einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung
versehen ist, und
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3 ein
Kühlelement.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Figur 1 zeigt einen Elektrolytkondensator, der
ein Gehäuse 1 aufweist,
das ein kapazitives Element 2 umgibt.
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Das Gehäuse 1 ist mit einer
Höhlung
bzw. einem Hohlraum 3 versehen, der ein aus einem elektrisch
isolierenden Material hergestelltes Kühlelement 4 aufweist.
Das Kühlelement 4 umfasst
zumindest einen Kanal 5 für Kühlmittel (nicht in den Figuren gezeigt),
das vorteilhaft eine Kühlflüssigkeit,
zum Beispiel Wasser, ist.
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Der Kanal 5 ist vorteilhaft
mit Anschlüssen 6 und 7 versehen,
die den Kanal 5 an Kühlmittelrohre (nicht
in den Figuren gezeigt) oder ein Kühlmittelsystem (nicht in den
Figuren gezeigt) anschließen.
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Mehrere eine Höhlung 3 aufweisende
Elektrolytkondensatoren können
auch auf eine Kühlplatte (nicht
in den Figuren gezeigt) gestellt werden, die Kanäle für Kühlmittel (nicht in den Figuren
gezeigt) aufweist, wobei sich mehrere Kühlelemente 4 mit Kanälen für Kühlmittel
auf der Kühlplatte
befinden.
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In den Figuren ist das Gehäuse 1 des
Elektrolytkondensators im wesentlichen zylindrisch, d.h. die Querschnittsform
des Gehäuses
ist im wesentlichen rund. Der in den Figuren gezeigte Elektrolytkondensator
weist einen Boden 18 und einen Deckel 19 auf.
Der Deckel 19 ist mit Anschlüssen (nicht in den Figuren
gezeigt) zum Anschließen
des Elektrolytkondensators versehen. Im Elektrolytkondensator gemäß der Figuren
ist die Höhlung 3 am
Boden 18 des Elektrolytkondensators ausgebildet.
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Die Höhlung ist vorteilhaft derart
gestaltet, dass sie zumindest teilweise vom kapazitiven Element 2 umgegeben
wird. In 1 ist die Höhlung 3 derart
gestaltet, dass sie den Mittelzapfen des Elektrolytkondensators
ausbildet.
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Das Kühlelement 4 wird vorteilhaft
aus Kunststoff oder einem anderen elektrisch isolierenden Material
hergestellt.
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In der Figur entsprechen die Dimensionen und
die Form des Kühlelements 4 im
wesentlichen denen der Höhlung 3.
Hierdurch wird Wärmeenergie effektiv
vom Elektrolytkondensator zum Kühlmittel übertragen.
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In der einfachsten Gestaltung ist
der Kanal 5 lediglich eine Höhlung, die Kühlmittel
empfängt.
Der Kanal 5 weist vorteilhaft einen Anfang und ein Ende auf.
Kühlmittel
kann dem Kanal 5 am Anfang zugeführt werden und es kann aus
dem Kanal über
das Ende entfernt werden.
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Die Figur zeigt ein Kühlelement
5,
das aus einem kegelförmigen
Rohr mit einer Trennwand
8 besteht. Das Rohr weist ein
geschlossenes Ende
9 und ein offenes En
de
10 auf. In der Nähe des geschlossenen
Endes
9 des Rohrs ist die Trennwand
8 mit einer Öffnung
11 zum
Führen
von Kühlmittel
durch die Trennwand
8 versehen. Kühlmittel kann somit ins Rohr über dessen
offenes Ende
10 von der ersten Seite
12 der Trennwand
8 geführt werden,
und das vom Elektrolytkondensator geheizte Kühlmittel kann aus dem Rohr über dessen
offenes Ende
10 von der zweiten Seite
13 der Trennwand
8 entfernt
werden.
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Die Figuren zeigen einen Elektrolytkondensator,
in dem die Höhlung 3 im
wesentlichen kegelförmig
ist. Das Kühlelement 4,
dessen Dimensionen und Form im wesentlichen denen der Höhlung 3 bei
der Anordnung gemäß 1 entsprechen, ist im wesentlichen
auch kegelförmig.
Alternativ können
die Höhlung 3 und/oder
das Kühlelement 4 im
wesentlichen zylindrisch sein. Wegen einer zylindrischen oder kegelförmigen Konstruktion
ist das Kühlelement äußerst druckfest,
weshalb die erfindungsgemäße Anordnung
auch in Vorrichtungen eingesetzt werden kann, wo das Kühlmittel
hohen Druck aufweist. Ein Vorteil bei hohem Druck ist, dass er das
Kühlelement 4 fest
an die Wände
der Höhlung 3 drückt, wobei
ein guter thermischer Kontakt zwischen dem Kühlelement 4 und den
Wänden
der Höhlung 3 entsteht.
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Das in den Figuren gezeigte Kühlelement
4 weist
Außengewinde
14 auf,
die angeordnet sind, mit in der Höhlung
3 angeordneten
Innengewinden
15 zusammenzuwirken. Das Kühlelement
4 kann
in den Elektrolytkondensator anhand der Außengewin
de
14 und der Innengewinde
15 geschraubt
werden.
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1 zeigt
auch eine Platte 16, an der der Elektrolytkondensator anhand
des Kühlelements 4 befestigt
wird. Die in der Figur gezeigte Platte ist ziemlich klein, und nur
ein Elektrolytkondensator ist daran befestigt. Alternativ kann die
Platte 16 ein Teil einer größeren Konstruktion sein, so
dass zum Beispiel mehrere Elektrolytkondensatoren an derselben Platte
befestigt sein können. 1 zeigt auch eine Mutter 17 zum
Befestigen des Elektrolytkondensators an der Platte 16.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf
ein Verfahren zur Kühlung
eines Elektrolytkondensators, der ein Gehäuse 1 aufweist, das
ein kapazitives Element 2 umgibt und mit einer Höhlung 3 versehen
ist. Die Höhlung 3 ist
mit einem von einem elektrisch isolierenden Material hergestellten
Kühlelement 4 versehen,
das zumindest einen Kanal 5 aufweist, der angeordnet ist,
Kühlmittel
zu empfangen.
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Es ist dem Fachmann offenbar, dass
während
sich die Technologie entwickelt, die Grundidee der Erfindung auf
mehrere Weisen verwirklicht werden kann. Die Erfindung und ihre
Ausführungsformen sind
somit nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern
können
im Rahmen der Patentansprüche
variieren.
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Zusammenfassung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Kühlung
eines Elektrolytkondensators, der ein Gehäuse (1) aufweist,
das ein kapazitives Element (2) umgibt, und auf einen Elektrolytkondensator.
Das Gehäuse
(1) ist mit einer Höhlung
(3) versehen, und ein aus einem elektrisch isolierenden
Material hergestelltes Kühlelement
(4) wird in die Höhlung
(3) gesetzt, welches Kühlelement
zumindest einen Kanal (5) aufweist, der angeordnet werden
kann, Kühlmittel zu
empfangen. Da das in die Höhlung
gesetzte Kühlelement
aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, kann
das Kühlmittel
flüssig,
zum Beispiel Wasser, sein.