DE19734270B4 - Luftgekühltes Stromrichtermodul - Google Patents

Luftgekühltes Stromrichtermodul Download PDF

Info

Publication number
DE19734270B4
DE19734270B4 DE1997134270 DE19734270A DE19734270B4 DE 19734270 B4 DE19734270 B4 DE 19734270B4 DE 1997134270 DE1997134270 DE 1997134270 DE 19734270 A DE19734270 A DE 19734270A DE 19734270 B4 DE19734270 B4 DE 19734270B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
converter module
power converter
base plate
air cooled
cooled power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE1997134270
Other languages
English (en)
Other versions
DE19734270A1 (de
Inventor
Wilfried Dipl.-Ing. Kolk
Franz-Peter Dipl.-Ing.(FH) Schiffer
Rainer Dipl.-Phys. Flosky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE1997134270 priority Critical patent/DE19734270B4/de
Publication of DE19734270A1 publication Critical patent/DE19734270A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19734270B4 publication Critical patent/DE19734270B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/209Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure

Abstract

Luftgekühltes Stromrichtermodul (4), wobei wenigstens zwei Leistungshalbleiterschalter (36, 38) elektrisch isolierend und thermisch gut leitend mit einer Rippengrundplatte (6) eines mehrere beabstandete Kühlrippen (8) aufweisenden Kühlprofils (2) verknüpft sind und wobei ein Steuerteil einer mehrteiligen Ansteuereinheit in einem stirnseitigen Randbereich (10) der Rippengrundplatte (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippengrundplatte (6) dieses stirnseitigen Bereichs (10) einen reduzierten Querschnitt aufweist, daß dieser Bereich (10) mit einer eine Grundplatte (46) und eine Trennwand (48) aufweisenden L-förmigen Leiterplattenhalterung (42) zur Aufnahme der mehrteiligen Ansteuereinheit versehen ist und daß dieses Kühlprofil (2) mit einer Haube (24) versehen ist, die derart ausgestaltet ist, daß der Raum oberhalb der Rippengrundplatte (6) in zwei thermisch entkoppelte Räume unterteilt ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein luftgekühltes Stromrichtermodul gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiges luftgekühltes Stromrichtermodul ist aus der technischen Information mit dem Titel "Sechs-Wagen-Zug C 651 der MRTC Singapore" der Firma Siemens, mit der Bestell-Nr. A19100-V500-B208, bekannt.
  • In dem Aufsatz "GTO-Stromrichter für Bahnen", abgedruckt in der DE-Zeitschrift "ZEV-Glas. Ann.", Band 113, 1989, Nr. 6/7 Juni/Juli, Seiten 259 bis 272, werden weitere Stromrichtermodule dargestellt. Diese Stromrichtermodule gibt es in zwei verschiedenen Ausführungsformen, nämlich als Stromrichtermodul mit Siedebadkühlung und als Stromrichtermodul mit direkter Luftkühlung mittels eines potentialfreien Kühlprofils. Der Funktionsinhalt dieser Stromrichtermodule mit GTO-Thyristoren und Siedebadkühlung bzw. Luftkühlung sind identisch. Die Schaltung eines Stromrichtermoduls mit GTO-Thyristoren als Pulswechselrichter-Zweig ist ebenfalls diesem Aufsatz zu entnehmen. Diese Schaltung unterteilt sich in verlustleistungsbehaftete Elemente und Beschaltungselemente. Diese Elemente sind mittels einer niederinduktiven Verschienung mit Leistungsanschlüssen des Moduls elektrisch leitend miteinander verbunden. Das Stromrichtermodul weist ebenfalls eine mehrteilige Ansteuereinheit auf, die ein Steuerteil auf Elektronikspannungspotential und zwei Hochspannungs-Ansteuerteile auf Spannungspotential der Leistungshalbleiterschalter aufweist. Diese Teile der mehrteiligen Ansteuereinheit sind bei den beiden Stromrichtermodulen unterschiedlich untergebracht.
  • Eine weitere Ausführungsform eines luftgekühlten Stromrichtermoduls ist in der technischen Information mit dem Titel "E501 – Die elektrische Ausrüstung für den Elektrischen Triebzug der Japanischen Eisenbahn JR-East" mit der Bestell-Nr. A19100-V600-B151 der Firma Siemens, näher dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch, daß die Teile der mehrteiligen Ansteuereinheit oberhalb der Leistungshalbleiterschalter angeordnet sind.
  • Diese Ausführungsform des luftgekühlten Stromrichtermoduls gibt es auch in Heat-Pipe-Technik. Ein derartiges Stromrichtermodul ist in der technischen Information mit dem Titel "Sechsachsiger Straßenbahn-Gelenktriebwagen mit luftgekühltem Traktionsstromrichter für die Stadt Guadalajara in Mexiko" mit der Bestell-Nr. A19100-V500-B210 der Firma Siemens, näher dargestellt.
  • Bei diesen Stromrichtermodulen verlaufen die beabstandeten Rippen des Kühlprofils räumlich parallel zu den Längsseiten des Moduls. Dadurch werden die Bauelemente der Ansteuereinheit am Ende des Kühlprofils im Ablaufstrom mit der abgeführten Verlustleistung der Leistungshalbleiterschalter belastet. Der Schutzgrad dieser bekannten luftgekühlten Stromrichtermodule entspricht dem Schutzgrad IP 00. Der erforderliche Schutzgrad entsprechend der Einsatzbedingungen wird erst durch den Einbau dieser Stromrichtermodule in einen Stromrichtercontainer erreicht. Diese bekannten luftgekühlten Stromrichtermodule sind derart aufgebaut, daß die Rippengrundplatte des Kühlprofils gleichzeitig eine Dichtfläche zwischen einem staub- und wassergeschützten Raum und einem forciert belüfteten Raum darstellt, wobei die wärmeabgebenden Bauelemente in den geschützten Raum des Stromrichtercontainers und die Kühlrippen des Kühlprofils des Stromrichtermo duls in einen belüfteten Raum des Stromrichtercontainers ragen.
  • Damit die Bauelemente am Ende des Kühlprofils im Ablaufstrom mit der abgeführten Verlustleistung der Leistungshalbleiterschalter nicht zu sehr belastet werden, muß das Kühlprofil eine dementsprechende Gesamtlänge aufweisen. Da die mehrteilige Ansteuereinheit ebenfalls im luftgekühlten Stromrichtermodul montiert ist, werden zumindest die beiden Hochspannungs-Ansteuerteile der Ansteuereinheit über den Leistungshalbleiterschaltern angeordnet. Dadurch erhöht sich einerseits die Höhe des Stromrichtermoduls und andererseits der Aufwand für den Austausch von Leistungshalbleiterschaltern.
  • Aus der DE 40 15 030 C1 ist ein Sicherheitsnetzteil mit einem geschlossenen Gehäuse, einem Primärkreis mit wärmeabgebenden Bauteilen, einem Sekundärkreis mit wärmeabgebenden Bauteilen und mit zwangsbelüfteten Kühleinrichtungen, die einen Lüftungskanal umfassen, bekannt. Dieser Lüftungskanal verläuft im Gehäuse und ist von diesem getrennt angeordnet. Die Kühleinrichtung umfasst zwei von einander elektrisch getrennte Kühlabschnitte, die zur getrennten Befestigung der wärmeabgebenden Bauteile ausgebildet sind. Außerdem sind im Gehäuse Einrichtungen vorgesehen, welche die Luft im Innenraum des Gehäuses umwälzen.
  • Auch ein derartiges Kühlsystem würde ein eingangs genanntes Stromrichtermodul räumlich vergrößern, wobei der Aufwand für den Zusammenbau des Stromrichtermoduls recht hoch erscheint.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein luftgekühltes Stromrichtermodul in kompakter Bauform für einen hohen Schutzgrad anzugeben, dessen Fertigung wesentlich einfacher ist, wodurch sich die Kosten dieses Stromrichtermoduls wesentlich verringern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Durch die Reduzierung des Querschnitts eines stirnseitigen Bereichs der Rippengrundplatte des Kühlprofils wird erreicht, daß der Wärmefluß von den Leistungshalbleiterschaltern zu der stirnseitig angeordneten mehrteiligen Ansteuereinheit wesentlich verhindert wird. Dadurch besteht nun die Möglichkeit, die Gesamtlänge des erfindungsgemäßen luftgekühlten Stromrichtermoduls wesentlich zu verkürzen.
  • Durch die Verwendung einer L-förmigen Leiterplattenhalterung zur Aufnahme der mehrteiligen Ansteuereinheit kann zusätzlich an Bauvolumen eingespart werden, da von den bisherigen Ansteuerteilen der mehrteiligen Ansteuereinrichtung deren Gehäuse nicht mehr benötigt werden. Durch die Verwendung dieser L-förmigen Leiterplattenhalterung können die Leiterplatten der mehrteiligen Ansteuereinheit gemäß ihrer Funktion und ihres Spannungspotentials räumlich getrennt an der L-förmigen Leiterplattenhalterung angebracht werden. Mittels dieser L-förmigen Leiterplattenhalterung kann die Ansteuereinheit und zusätzliche Istwert-Baugruppen zu einer kompakten modular aufgebauten Elektronikeinheit montiert und geprüft werden, die anschließend als Einheit im luftgekühlten Stromrichtermodul montiert wird.
  • Durch die Verwendung der erfindungsgemäß ausgestalteten Haube erhält man einerseits ein Stromrichtermodul mit einem Schutzgrad, der annähernd dem Schutzgrad entsprechend der Einsatzbedingung gleicht. Außerdem wird der Raum oberhalb der Rippengrundplatte des Kühlprofils in zwei thermisch entkoppelte Räume unterteilt, so daß jeder Raum hinsichtlich seiner thermischen Belastung räumlich optimiert werden kann. Somit wird durch diese Gestaltung der Haube die thermische Entkopplung des Leistungsbereichs vom Elektronikbereich weiter verbessert.
  • Durch die Kombination dieser einzelnen Merkmale des Anspruchs 1 erhält man ein kompaktes, luftgekühltes Stromrichtermodul, dessen installierte Leistung pro Volumeneinheit wesentlich erhöht ist. Dadurch verkleinert sich der Raumbedarf für einen Stromrichtercontainer, so daß die Gestaltung von schienengebundenen Fahrzeugen variabler wird. Außerdem erhält man ein modular aufgebautes Stromrichtermodul, dessen Fertigung sich wesentlich vereinfacht, wodurch sich die Kosten des erfindungsgemäßen Moduls gegenüber den bekannten luftgekühlten Stromrichtermodulen wesentlich verringern.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen luftgekühlten Stromrichtermoduls weist der Rippengrundplatte mit reduziertem Querschnitt eine Ausnehmung auf. Dadurch ent steht in Verbindung mit der Haube des Stromrichtermoduls ein Luftkreislauf innerhalb des Elektronikbereichs dieses Stromrichtermoduls. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Bauvolumen dieses Elektronikbereichs noch weiter zu erniedrigen, ohne daß die Elektronikbaugruppen sich zu sehr aufwärmen und infolge einer zu großen Erwärmung Fehlfunktionen aufweisen bzw. ausfallen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Haube und des Kühlprofils sind den abhängigen Ansprüchen 3 bis 12 zu entnehmen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der L-förmigen Leiterplattenhalterung sind den abhängigen Ansprüchen 13 bis 19 zu entnehmen.
  • Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen luftgekühlten Stromrichtermoduls wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht ist.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform des Kühlprofils des erfindungsgemäßen Stromrichtermoduls, in der
  • 2 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromrichtermoduls dargestellt, die
  • 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Stromrichtermodul gemäß 2, in der
  • 4 ist eine Ausschnittsvergrößerung des Längsschnitts gemäß 3 dargestellt, in den
  • 5 und 6 ist jeweils eine Ausführungsform einer L-förmigen Leiterplattenhalterung dargestellt, die
  • 7 zeigt ein geöffnetes erfindungsgemäßes luftgekühltes Stromrichtermodul, wobei in den
  • 8 und 9 jeweils eine weitere Ausführungsform der Haube des erfindungsgemäßen Stromrichtermoduls dargestellt ist und wobei in der
  • 10 eine Leiterplattenklammer veranschaulicht ist.
  • In der 1 ist eine Ausführungsform eines Kühlprofils 2 eines erfindungsgemäßen luftgekühlten Stromrichtermoduls 4 näher dargestellt. Dieses Kühlprofil 2 weist eine Rippengrundplatte 6 und mehrere beabstandete Kühlrippen 8 auf. Diese Kühlrippen 8 verlaufen räumlich parallel zu den Stirnseiten des Kühlprofils 2. Ein stirnseitiger Randbereich 10 der Rippengrundplatte 6 weist eine Ausnehmung 12 auf, die beispielsweise pyramidstumpfförmig ausgestaltet ist. Die Ausnehmung 12 erstreckt sich über den stirnseitigen Randbereich 10 mit Ausnahme eines Bereichs 14, der mit einer Bohrung 16 versehen ist. Durch die Einbringung der Ausnehmung 12 in den stirnseitigen Randbereich 10 der Rippengrundplatte 6 wird dessen Querschnitt vermindert. Durch die Reduzierung des Querschnitts der Rippengrundplatte 6 wird der Wärmefluß in Längsrichtung des Kühlprofils eingeschränkt. Außerdem ist dieser Ausführungsform des Kühlprofils 2 zu entnehmen, daß die Längsseite mit einer Nut 18 und die Stirnseite beim Randbereich 10 mit einem Griffelement 20 versehen ist. Mittels der Nuten 18 kann das luftgekühlte Stromrichtermodul 4 auf Führungsschienen eines Stromrichtercontainers in diesen geschoben werden. In dieser Darstellung ist das Griffelement 20 stoffschlüssig mit der Rippengrundplatte 6 des Kühlprofils 2 verbunden. Das Griffelement 20 kann auch lösbar mit dem Kühlprofil 2 verbunden werden. Da die Oberfläche 22 der Rippengrundplatte 6 als Montagefläche für die Bauelemente des Stromrichtermoduls 4 dient, ist die Rippengrundplatte 6 mit mehreren Gewindebohrungen versehen.
  • 2 zeigt ein montiertes luftgekühltes Stromrichtermodul 4, das neben dem Kühlprofil 2 gemäß 1 und seinen Bauelementen eine Haube 24 aufweist. Diese Haube 24 ist mit der Oberfläche 22 der Rippengrundplatte 6 lösbar befestigt, wobei ein Dichtring als Zwischenlage eingesetzt ist. Dadurch sind die Bauelemente des Stromrichtermoduls 4 weitgehend staub- und spritzwassergeschützt. Diese Haube 24 weist Längs- und Quer rippen 26 und 28, eine parallel zur Stirnseite verlaufende Einstülpung 30 und mehrere Einstülpungen 32 und 34 auf. Mittels der parallel zur Stirnseite verlaufenden Einstülpung 30 ist die Haube 24 in zwei Teile unterteilt. In dem einen Teil, der den Leistungsbereich des Stromrichtermoduls abdeckt, sind die Längs- und Querrippen 26 und 28 angeordnet, wogegen in dem anderen Teil, der den Elektronikbereich des Stromrichtermoduls 4 abdeckt, die Einstülpungen 32 und 34 angeordnet sind. Mittels der Längs- und Querrippen 26 und 28 wird einerseits die Oberfläche dieses Teils der Haube 24 vergrößert und andererseits wird eine Längsströmung im zugehörigen Raum veranlaßt. Diese Längsströmung verläuft senkrecht zur Kühlluftströmung zwischen den Kühlrippen 8. Somit können keine lokalen Wärmenester in den von diesem Haubenteil abgedeckten Raum entstehen. Beim frontseitigen Haubenteil unterstützt die Einstülpungen 34 einerseits eine Luftströmung innerhalb des Elektronikbereichs und andererseits werden diese zur Lagefixierung von Elektronikkomponenten verwendet. Die Einstülpungen 32 dienen ebenfalls zur Lagefixierung von Elektronikkomponenten des Stromrichtermoduls 4.
  • In der 3 ist ein Längsschnitt III-III gemäß der 2 des luftgekühlten Stromrichtermoduls 4 dargestellt. Auf der Oberfläche 22 der Rippengrundplatte 6 sind wenigstens zwei Leistungshalbleiterschalter 36 und 38 angeordnet und mit der Rippengrundplatte 6 verschraubt. Diese Leistungshalbleiterschalter 36 und 38 sind mittels einer niederinduktiven Verschienung 40 miteinander und mit Leistungsanschlüssen P, N und L des Stromrichtermoduls 4 elektrisch leitend verbunden. Im stirnseitigen Randbereich 10, der mit der Ausnehmung 12 versehen ist, ist eine L-förmige Leiterplattenhalterung 42 angeordnet, die mit mehreren bestückten Leiterplatten 44 versehen sind. In dieser Schnittdarstellung ist recht gut die Funktion der Einstülpungen 30, 32 und 34 zu erkennen. Außerdem erkennt man in dieser Darstellung die Zweiteilung des Raumes oberhalb der Oberfläche 22 der Rippengrundplatte 6 des Kühlprofils 2 in einen Leistungsbereich und einen Elektronikbereich. Da die Leistungsanschlüsse P, N und L aus diesem Stromrichtermodul 4 herausragen, ist die rückseitige Stirnseite des Stromrichtermoduls 4 nicht ganz staub- und spritzwassergeschützt. Dieser Schutzgrad wird erreicht, sobald das Stromrichtermodul 4 in einen Stromrichtercontainer eingeschoben und verriegelt ist.
  • Die 4 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung des Längsschnitts III-III gemäß 3. Diese Ausschnittsvergrößerung bezieht sich auf den Elektronikbereich des luftgekühlten Stromrichtermoduls 4. Der Elektronikbereich wird bestimmt durch die L-förmige Leiterplattenhalterung 42 (5, 6), die mit mehreren bestückten Leiterplatten 44 versehen ist. Die L-förmige Leiterplattenhalterung weist eine Grundplatte 46 und eine Trennwand 48 auf. Die Grundplatte 46 deckt die Ausnehmung 12 im stirnseitigen Randbereich 10 der Rippengrundplatte 6 größtenteils ab und ist beidseitig mit Leiterplatten des Steuerteils (Elektronikpotential) der mehrteiligen Ansteuereinrichtung versehen. Die Trennwand 48 verläuft senkrecht zur Grundplatte 46 und trennt den Elektronikbereich vom Leistungsbereich des Stromrichtermoduls ab. Auch diese Trennwand 48 ist beidseitig mit Leiterplatten 44 der beiden Hochspannungs-Ansteuerteile der mehrteiligen Ansteuereinheit versehen, die räumlich voneinander getrennt sind. Die Grundplatte 46 der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 ist lösbar mit der Rippengrundplatte 6 des Kühlkörpers 2 verbunden. Damit die Trennwand 48 ebenfalls in seiner Lage fixiert ist, ist die Haube 24 mit den bereits schon erwähnten Einstülpungen 30 und 32 versehen. Durch die Bohrung 16 der querschnittsreduzierten Rippengrundplatte 6 ist ein mehrpoliger Elektronikanschluß 50 geführt, der mit einer Leiterplatte 44 der Grundplatte 46 der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 verbunden ist.
  • Um die Wärmeverteilung konstant über den Elektronikbereich zu verteilen und damit über die Haube 24 und der querschnittsreduzierten Rippengrundplatte 6 und aus diesem Elektronikbereich abführen zu können, wird ein Luftkreislauf erzwungen. Dieser Luftkreislauf ist durch Pfeile gekennzeichnet. Zwischen der Ausnehmung 12 und dem Bereich unter der Haube 24 stellt sich ein Temperaturunterschied von >10 K ein. Dieser Temperaturunterschied treibt den Luftkreislauf an. Dieser Luftkreislauf wird ferner durch verlustbehaftete Bauelemente der Leiterplatten 44 der Trennwand 48 angetrieben. Da diese Leiterplatten 44 zur Trennwand 48 beabstandet angeordnet sind, sind Luftkanäle entstanden, die die Luftströmungsgeschwindigkeit erhöhen. Die Einstülpungen 34 kanalisieren die Luftströmung entlang des stirnseitigen Bereichs der Haube 24, wobei diese Luft durch Öffnungen in der Grundplatte 46 in die Ausnehmung 12 strömen kann. Von dort steigt die Luft wieder ebenfalls durch Öffnungen in der Grundplatte 46 in Richtung Haube 24 auf. Diese aufsteigende erwärmte Luft kühlt sich an der Innenseite der Haube 24 ab, wobei die stirnseitigen Einstülpungen 34 (Vergrößerung der Innenseite der Haube 24) diesen Vorgang wesentlich unterstützen. An der querschnittsreduzierten Rippengrundplatte 6 sind entsprechend des noch vorhandenen Wärmeflusses aus dem Leistungsbereich des Stromrichtermoduls 4 noch einige Kühlrippen 8 angeordnet, damit dieser restliche Wärmefluß vom Elektronikbereich ferngehalten werden kann.
  • In der 5 ist eine erste Ausführungsform der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 im einzelnen dargestellt. Wie schon erwähnt, weist diese L-förmige Leiterplattenhalterung 42 eine Grundplatte 46 und eine Trennwand 48 auf. Mittels mehrerer Zwischenwände 52 und zweier Seitenwände 54 ist die L-förmige Leiterplattenhalterung 42 in einzelne Baugruppen-Aufnahmebereiche 56 unterteilt. Damit die einzelnen bestückten Leiterplatten 44 beidseitig der Trennwand 48 beabstandet fixiert sind, weisen diese Zwischenwände 52 und die beiden Seitenwände 54 jeweils Führungsnuten 58 auf, die jeweils parallel zur Vorder- bzw. Rückseite der Trennwand 48 verlaufen. Die Grundplatte 46 weist zwei Führungselemente 60 auf, die jeweils mit Führungsnuten versehen sind, die beidseitig der Grundplatte 46 in den Führungselementen 60 eingebracht sind. Die Länge dieser Führungselemente 60 wird bestimmt von der Breite der zu führenden Leiterplatten 44. Die Grundplatte 46 ist außerdem mit vier Buchsen 62 versehen, die im Bereich 14 der Bohrung 16 des stirnseitigen Randbereichs 10 des Rippengrundplattees 6 angeordnet sind. Diese Buchsen 62 dienen als Befestigungen für den mehrpoligen Elektronikanschluß 50, wodurch die Leiterplatte 44, auf der der mehrpolige Elektronikanschluß 50 eingeschwallt ist, kräftefrei ist. Ferner weist diese L-förmige Leiterplattenhalterung 42 noch eine Befestigungswand 64 auf, die beabstandet parallel zur Trennwand 48 verläuft. Diese Befestigungswand 64 wird ebenfalls mittels der Zwischenwände 52 und der beiden Seitenwände 54 in mehrere Baugruppen-Aufnahmebereiche 66 unterteilt. Der obere Bereich der Befestigungswand 64 jedes Baugruppen-Aufnahmebereichs 66 weist eine Abkantung 68 auf, die jeweils durch eine Quernut 70 elastisch ausgebildet ist. Mittels dieser elastischen Abkantung 68 können Leiterplatten 44 kraftschlüssig mit der Befestigungswand 64 verbunden werden. Die Grundplatte 46 weist zwischen der Befestigungswand 64 und der Trennwand 48 eine rechteckförmige Ausnehmung auf, die in dieser Darstellung nicht erkennbar ist.
  • In der 6 ist eine zweite Ausführungsform der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 dargestellt. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 dadurch, daß die Seitenwände 54, die Zwischenwände 62 und die Befestigungswand 64 einfacher ausgeführt sind. In Verbindung mit dieser aufwandsärmeren Ausgestaltung der L-förmigen Leiterplattenhalte rung 42 benötigt die Haube 24 keine Einstülpungen 30 und 32 zur Fixierung der Leiterplatten 44 mehr, wodurch die Haube 24 toleranzfreier hergestellt werden kann. Die bestückten Leiterplatten 44 werden nun mit Hilfe von Leiterplattenklammern 72 fixiert, die in der 10 im einzelnen dargestellt ist. Durch die vereinfachte Ausführungsform der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 bietet sich hier an, diese L-förmige Leiterplattenhalterung 42 als Spritzgußteil herzustellen.
  • Durch die erfindungsgemäße L-förmige Leiterplattenhalterung 42 sind die einzelnen bestückten Leiterplatten 44 gut zugänglich, so daß sich die Montage wesentlich erleichtert. Außerdem gewährleistet diese L-förmige Leiterplattenhalterung 42 eine kurze übersichtliche, leicht zugängliche Leitungsführung. Ferner ist die bekannte mehrteilige Ansteuereinheit modular ausgeführt, wodurch die kleinste Einheit eine Baugruppe mit einer Funktion ist. Dadurch benötigt man bei einem luftgekühlten Stromrichtermodul 4 gemäß der 7 mit vier Leistungshalbleiterschaltern 36, 38 vier Hochspannungs-Ansteuerteile, ein Steuerteil und zwei Einrichtungen für die Ermittlung des Modul-Ausgangsstromes und der Spannung an einem Leistungshalbleiterschalter 36 bzw. 38. Somit nimmt die L-förmige Leiterplattenhalterung 42 sieben Baugruppen auf, von denen sechs jeweils aus zwei bestückten Leiterplatten 44 bestehen. Bei diesem in der 7 dargestellten Stromrichtermodul 4 handelt es sich um ein montiertes Modul hoher Leistung, bei dem die Haube 24 entfernt ist. Die vier Leistungshalbleiterschalter 36 und 38 sind unterhalb der niederinduktiven Verschienung 40 mit der Rippengrundplatte 6 des Kühlprofils 2 lösbar befestigt. Diese niederinduktive Verschienung 40 ist an der rückseitigen Stirnseite des Stromrichtermoduls 4 mit den Leistungsanschlüssen P, N und L versehen.
  • In den 8 und 9 sind weitere Ausführungsformen der Haube 24 des erfindungsgemäßen luftgekühlten Stromrichtermoduls 4 näher dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäß 8 ist die parallel zur Stirnseite geführte Einstülpung 30 wesentlich tiefer als bei der Ausführungsform der Haube 24 gemäß 2. Außerdem sind gegenüber der 2 wesentlich mehr stirnseitig angeordnete Einstülpungen 34 vorgesehen. Durch die Erhöhung der Anzahl dieser Einstülpungen 34 wird die Fläche der Innenseite der Haube 24 im Elektronikbereich erhöht. Durch die wesentlich tiefere Einstülpung 30 wird die thermische Entkopplung des Leistungsbereichs vom Elektronikbereich dieses Stromrichtermoduls 4 wesentlich verbessert.
  • Bei der Ausführungsform der Haube 24 gemäß 9 ist der Teil der Haube 24, der den Leistungsbereich abdeckt, hinsichtlich der thermischen Entwärmung des Raumes des Leistungsbereichs optimiert. Um möglichst eine große Entwärmung des Raumes des Leistungsbereichs über die Innenseite der Haube 24 zu erreichen, muß die Fläche dieser Innenseite dieser Haube 24 möglichst groß sein. Dies wird erreicht mit einer noppenförmigen Ausgestaltung dieses Teils der Haube 24.
  • In der 10 ist eine Leiterplattenklammer 72 näher dargestellt, die in Verbindung mit der Ausführungsform der Leiterplattenhalterung 42 gemäß 6 benutzt wird. Diese Klammer 72 weist einen Bügel 74 auf, der gemäß der Kontur der Stirnseite der Zwischenwände 52 der Leiterplattenhalterung 42 gemäß 6 verläuft. Außerdem sind am Bügel 74 Querführungen 76 angeordnet. Die Anzahl dieser Querführungen 76 entspricht der Anzahl der Leiterplatten 44, die in einem Baugruppen-Aufnahmebereich 56 und 66 angeordnet sind. Der Bügel 74 dieser Leiterplattenklammer 72 ist elastisch ausgeführt, damit dieser leicht über die Stirnseite der Zwischenwände 52 gestülpt werden kann, wobei die Enden 78 dieses Bügels 72 jeweils mit einer Rastnase 80 (6) verrasten. Dabei hintergreift jeweils ein Ende 78 des Bügels 72 eine Rastnase 80 der Zwischenwände 52. Bei dieser Anbringung der Leiterplatten klammern 72 greifen die Leiterplatten 44 in die Querführungen 76 ein und sind bei einer verspannten Leiterplattenklammer 72 in seiner Lager kraftschlüssig fixiert. Mit dieser Leiterplattenklammern 72 kann die Leiterplattenhalterung 42 vollständig montiert und geprüft werden, wobei keine Gefahr besteht, daß Leiterplatten 44 bei dieser Prüfung aus dieser Leiterplattenhalterung 42 herausfallen können. Dadurch vereinfacht sich der Umgang dieser vormontierten Ansteuereinheit, so daß sich die Montage eines luftgekühlten Stromrichtermoduls 4 noch vereinfacht.
  • Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung eines bekannten luftgekühlten Stromrichtermoduls 4 erhält man ein Stromrichtermodul 4, das montagetechnisch optimiert ist und das den Elektronikbereich thermisch vom Leistungsbereich dieses Stromrichtermoduls 4 entkoppelt. Dadurch können beide thermisch entkoppelte Bereiche hinsichtlich der ihrer Wärmeentwicklung getrennt optimiert werden, so daß das Stromrichtermodul 4 ein möglichst kleines Volumen benötigt. Durch die Verwendung einer Haube 24 für das Stromrichtermodul 4 erhält dieses Stromrichtermodul 4 bereits einen partiellen Schutzgrad. Außerdem vereinfacht sich die Montage eines Traktionsstromrichters, da nun das erfindungsgemäße luftgekühlte Stromrichtermodul 4 eine handelbare Einheit bildet.

Claims (19)

  1. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4), wobei wenigstens zwei Leistungshalbleiterschalter (36, 38) elektrisch isolierend und thermisch gut leitend mit einer Rippengrundplatte (6) eines mehrere beabstandete Kühlrippen (8) aufweisenden Kühlprofils (2) verknüpft sind und wobei ein Steuerteil einer mehrteiligen Ansteuereinheit in einem stirnseitigen Randbereich (10) der Rippengrundplatte (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippengrundplatte (6) dieses stirnseitigen Bereichs (10) einen reduzierten Querschnitt aufweist, daß dieser Bereich (10) mit einer eine Grundplatte (46) und eine Trennwand (48) aufweisenden L-förmigen Leiterplattenhalterung (42) zur Aufnahme der mehrteiligen Ansteuereinheit versehen ist und daß dieses Kühlprofil (2) mit einer Haube (24) versehen ist, die derart ausgestaltet ist, daß der Raum oberhalb der Rippengrundplatte (6) in zwei thermisch entkoppelte Räume unterteilt ist.
  2. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei die Rippengrundplatte (6) mit reduziertem Querschnitt eine Ausnehmung (12) aufweist.
  3. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei die Haube (24) eine parallel zu seiner Stirnseite verlaufenden Einstülpung (30) aufweist, die sich im montierten Zustand der Haube (24) auf die Trennwand (48) der L-förmigen Leiterplattenhalterung (42) abstützt.
  4. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 3, wobei die Einstülpung (30) der Haube (24) im montierten Zustand dieser Haube (24) annähernd bis zur Rippengrundplatte (6) des Kühlprofils (2) reicht.
  5. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei der Teil der Haube (24), der den Leistungsbereich abdeckt, mit Rippen (26, 28) versehen ist.
  6. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei der Teil der Haube (24), der den Elektronikbereich abdeckt, mit stirnseitigen Einstülpungen (34) versehen ist.
  7. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei der Teil der Haube (24), der den Leistungsbereich abdeckt, noppenförmig ausgestaltet ist.
  8. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei die Rippengrundplatte (6) mit reduziertem Querschnitt eine Bohrung (16) aufweist.
  9. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei die beabstandeten Kühlrippen (8) des Kühlprofils (2) räumlich parallel zu den Stirnseiten des Kühlprofils (2) angeordnet sind.
  10. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei die Stirnseite der Rippengrundplatte (6) mit reduziertem Querschnitt mit einem Griffelement (20) versehen ist.
  11. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 10, wobei das Griffelement (20) geteilt ist.
  12. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei die Haube (24) Einstülpungen (32) zur Fixierung der Leiterplattenhalterung (42) aufweist.
  13. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei die Trennwand (48) der L-förmigen Leiterplattenhalterung (42) mittels mehrerer Zwischenwände (52) und zweier Seiten wände (54) in einzelne Baugruppen-Aufnahmebereiche (56, 66) unterteilt ist.
  14. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 13, wobei die Zwischenwände (52) und die Seitenwände (54) jeweils mit parallel zur Trennwand (48) der L-förmigen Leiterplattenhalterung (42) verlaufenden Führungsnuten (58) versehen sind.
  15. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei die Grundplatte (46) der L-förmigen Leiterplattenhalterung (42) zwei Führungselemente (60) aufweist, die jeweils mit zwei Führungsnuten (58) versehen sind.
  16. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1 und 14, wobei die L-förmige Leiterplattenhalterung (42) eine Befestigungswand (64) aufweist, die räumlich beabstandet parallel zu Trennwand (48) verläuft.
  17. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1 und 8, wobei die Grundplatte (46) im Bereich der Bohrung (16) der Rippengrundplatte (6) mit reduziertem Querschnitt wenigstens drei Buchsen (62) aufweist.
  18. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei jeder Teil der mehrteiligen Ansteuereinheit jeweils zwei Leiterplatten (44) aufweist, die von der Trennwand (48) und/oder der Grundplatte (46) der L-förmigen Leiterplattenhalterung (42) gehalten werden.
  19. Luftgekühltes Stromrichtermodul (4) nach Anspruch 1, wobei die mehrstückige L-förmige Leiterplattenhalterung (42) als Spritzgußteil ausgeführt ist.
DE1997134270 1997-08-07 1997-08-07 Luftgekühltes Stromrichtermodul Expired - Lifetime DE19734270B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997134270 DE19734270B4 (de) 1997-08-07 1997-08-07 Luftgekühltes Stromrichtermodul

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997134270 DE19734270B4 (de) 1997-08-07 1997-08-07 Luftgekühltes Stromrichtermodul

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19734270A1 DE19734270A1 (de) 1999-02-11
DE19734270B4 true DE19734270B4 (de) 2006-02-23

Family

ID=7838308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1997134270 Expired - Lifetime DE19734270B4 (de) 1997-08-07 1997-08-07 Luftgekühltes Stromrichtermodul

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19734270B4 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE519876C2 (sv) * 1999-03-29 2003-04-15 Bombardier Transp Gmbh Anordning och förfarande för kylning av kapslad elektronik i spårbundet fordon
DE102006044321A1 (de) * 2006-09-18 2008-03-27 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Elektrisches Schalt- und Steuergerät, insbesondere für Lokomotiven
CN101667733B (zh) * 2009-09-28 2012-03-07 常州市默顿电气有限公司 电容补偿投切开关
CN102208814B (zh) * 2011-05-17 2013-08-28 林洁 电容补偿投切开关
JP5749192B2 (ja) * 2012-02-13 2015-07-15 株式会社東芝 車両用駆動制御装置
DE102019200096A1 (de) * 2019-01-07 2020-07-09 Zf Friedrichshafen Ag Elektronisches Gerät und Verfahren zum Zusammenbau eines elektronischen Geräts

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4015030C1 (de) * 1990-05-10 1991-11-21 Bicc-Vero Elektronics Gmbh, 2800 Bremen, De
DE4305793A1 (de) * 1993-02-25 1994-09-01 Telefunken Microelectron Leistungsmodul
JPH10150284A (ja) * 1996-11-20 1998-06-02 Yaskawa Electric Corp 制御ユニット

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4015030C1 (de) * 1990-05-10 1991-11-21 Bicc-Vero Elektronics Gmbh, 2800 Bremen, De
DE4305793A1 (de) * 1993-02-25 1994-09-01 Telefunken Microelectron Leistungsmodul
JPH10150284A (ja) * 1996-11-20 1998-06-02 Yaskawa Electric Corp 制御ユニット

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z:" ZEV-Glas. Ann.", 113 (1989) Nr. 6/7, S. 259-272 *
Tech. Inf. E 501 - Die elektrische Ausrüstung für den Elektrischen Triebzug der Japanischen Eisen- bahn JR-East", Fa.Siemens, Best.-Nr. A19100-V600- B151 *
Tech. Inf."Sechsachsige Straßenbahn-Gelenktrieb- wagen mit Luftgekühltem Traktionsstromrichter für die Stadt Guadalajara in Mexiko", Fa. Siemens, Best. Nr. A19100-V500-B210 *
Tech. Inf."Sechs-Wagon-Zug C 651 der MRTC Singa- pore" Firma Siemens, Best.-Nr. A19100-V500-B208 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19734270A1 (de) 1999-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1119899B1 (de) Anordnung eines mehrphasigen umrichters
DE3041656C2 (de)
DE102006058327B3 (de) Stromschienenpaket
EP1327079A1 (de) Lüfteranlage
DE19913450A1 (de) Leistungselektronik zum Steuern einer elektrischen Maschine
DE112017000907B4 (de) Elektrische Vorrichtung
DE3638251C1 (de) Rueckwand fuer ein Gehaeuse zur Aufnahme elektrischer Baugruppen
DE19845821B4 (de) Stromrichtereinheit in Modulbauweise, insbesondere für Schienenfahrzeuge
DE102021109353B3 (de) Batterieeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer Batterieeinrichtung
DE102012022140A1 (de) Verteilerplatte für elektrische Energie, die eine geschützte Verteilungsschiene umfasst
DE19734270B4 (de) Luftgekühltes Stromrichtermodul
DE112012004517T5 (de) Umsetzungssystem für elektrische Leistung
DE102019111111A1 (de) Leistungselektronik mit hohl ausgebildeten Stromschienen zur direkten Kondensatorkühlung; sowie Elektromotor
DE102017127895A1 (de) Wechselrichter für Elektromotor
DE4338277C2 (de) Flüssigkeitsgekühltes Stromrichtermodul mit Beschaltungsbauelementen für abschaltbare Leistungshalbleiter
DE102019133377A1 (de) Wechselrichter mit kompakter bauform
DE102019120031A1 (de) Kontrolleinrichtung
DE2718967A1 (de) Stromrichterbaueinheit
DE102019219777A1 (de) Kühler, leistungselektrische Vorrichtung mit einem Kühler
DE102022206604B4 (de) Einzelphasenmodul eines Inverters, Inverter und Leistungselektronik
DE112019005172T5 (de) Schaltungsbaugruppe und elektrische Anschlussdose
DE102022206606B4 (de) Einzelphasenmodul eines Inverters, Inverter und Leistungselektronik
DE102020216305B4 (de) Elektrische Schaltvorrichtung
DE19935803A1 (de) Schaltanlage mit Stromschiene und Wärmeableitvorrichtung
DE10163926B4 (de) Elektronische Baugruppe

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right