DE202013007444U1 - Electronic module and modular electronic system - Google Patents
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Abstract
Modulares Elektroniksystem (150) für mittlere oder hohe Spannungen, umfassend: – einen Schrank (160) mit einer Anzahl von in einem Array angeordneten Schlitzen (120), – mindestens ein in einem Schlitz (120) des Schranks vorgesehenes Elektronikmodul (100), wobei das Modul umfasst: – ein Gehäuse (10) mit einer dreidimensionalen Form mit einer Gehäusewand (30), die ein dielektrisches Material umfasst, und einer an eine Seite (70) der Gehäusewand (30) angrenzenden feldformenden leitfähigen Schicht (60), – eine elektronische Einrichtung (20), die sich in dem Gehäuse (10) befindet; wobei die feldformende leitfähige Schicht (60) elektrisch mit einem vordefinierten elektrischen Potential (P) verbindbar ist, das in einem Betriebszustand des modularen Elektroniksystems (150) anwesend ist.A modular medium or high voltage modular electronics system (150) comprising: - a cabinet (160) having a plurality of slots (120) arranged in an array, - at least one electronics module (100) provided in a slot (120) of the cabinet; the module comprises: - a housing (10) having a three-dimensional shape with a housing wall (30) comprising a dielectric material and a field-forming conductive layer (60) adjacent to one side (70) of the housing wall (30) electronic device (20) located in the housing (10); wherein the field-forming conductive layer (60) is electrically connectable to a predefined electrical potential (P) that is present in an operating state of the modular electronic system (150).
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung betrifft Elektronikmodule und -systeme und insbesondere die Isolation von Elektronikmodulen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein modulares elektrisches und/oder elektronisches System mit Modulen, die Komponenten aufweisen, die sich in mindestens einem Gehäuse befinden.The present disclosure relates to electronic modules and systems, and more particularly to the isolation of electronic modules. In particular, the invention relates to a modular electrical and / or electronic system with modules having components located in at least one housing.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Leistungselektronik-Baublöcke (PEBB) werden in vielfältigen Anwendungen verwendet, zum Beispiel bei der Spannungsumwandlung. Dabei ist es insbesondere im Mittel- bis Hochspannungsbereich eine schwierige Aufgabe, die beteiligten auf Halbleitern basierenden Schaltkreise platzsparend zu integrieren und gleichzeitig die Anforderungen in Bezug auf Wärmeableitung, d. h. Kühlung, und Sicherheit vor dem Problem von Teilentladungen zu erfüllen.Power electronics building blocks (PEBB) are used in a variety of applications, such as voltage conversion. It is a difficult task, in particular in the medium to high voltage range, to integrate the semiconductor-based circuits involved in a space-saving manner while at the same time meeting the requirements with regard to heat dissipation, ie. H. Cooling, and safety to meet the problem of partial discharges.
Es erfolgten einige Versuche, derartige PEBB durch feste Materialien, z. B. durch Verwendung von dielektrischen Gehäusen, zu isolieren. Beispiele für solche Konzepte finden sich in
Angesichts des Obigen werden Leistungselektronikmodule und -systeme benötigt, die die Nachteile der bekannten Lösungen vermeiden.In view of the above, power electronics modules and systems are needed that avoid the disadvantages of the known solutions.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die oben erwähnten Probleme werden durch ein modulares Elektroniksystem nach Anspruch 1 mindestens teilweise gelöst.The above-mentioned problems are at least partially solved by a modular electronic system according to claim 1.
In einem ersten Aspekt wird ein modulares Elektroniksystem für mittlere und hohe Spannungen bereitgestellt. Das System umfasst einen Schrank mit einer Anzahl von in einem Array angeordneten Schlitzen, mindestens ein in einem Schlitz des Schranks vorgesehenes Elektronikmodul, wobei das Modul ein Gehäuse mit einer dreidimensionalen Form umfasst, das eine Gehäusewand aufweist, die ein festes dielektrisches Material umfasst, und eine feldformende leitfähige Schicht, die an eine Seite der Gehäusewand angrenzt, und eine elektronische Einrichtung, die sich in dem Gehäuse befindet, wobei die feldformende leitfähige Schicht in einem Betriebszustand des modularen Elektroniksystems elektrisch mit einem vordefinierten elektrischen Potential verbindbar ist.In a first aspect, a modular medium and high voltage electronics system is provided. The system comprises a cabinet having a number of slots arranged in an array, at least one electronic module provided in a slot of the cabinet, the module comprising a housing with a three-dimensional shape having a housing wall comprising a solid dielectric material and a housing field-forming conductive layer adjacent to one side of the housing wall and an electronic device located in the housing, wherein the field-forming conductive layer in an operating state of the modular electronic system is electrically connectable to a predefined electrical potential.
Weitere Aspekte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor.Other aspects, advantages, and features of the present invention will become apparent from the dependent claims, the description, and the accompanying drawings.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Im Rest der Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eine volle und befähigende Offenbarung einschließlich der besten Art davon für Durchschnittsfachleute genauer dargelegt.Throughout the remainder of the description, a full and enabling disclosure, including the best mode thereof, will be more particularly apparent to those of ordinary skill in the art, with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Es wird nun im Einzelnen auf verschiedene Ausführungsformen Bezug genommen, wofür ein oder mehrere Beispiele in jeder Figur dargestellt sind. Jedes Beispiel wird zur Erläuterung angegeben und ist nicht als Beschränkung gedacht. Zum Beispiel können als Teil einer Ausführungsform dargestellte oder beschriebene Merkmale auf oder in Verbindung mit anderen Ausführungsformen verwendet werden, um noch weitere Ausführungsformen zu ergeben. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung solche Modifikationen und Abwandlungen einschließt.Reference will now be made in detail to various embodiments, for which one or more examples are shown in each figure. Each example is given by way of illustration and is not intended to be limiting. For example For example, features illustrated or described as part of one embodiment may be used on or in conjunction with other embodiments to yield still further embodiments. It is intended that the present disclosure include such modifications and variations.
Innerhalb der folgenden Beschreibung der Zeichnungen beziehen sich dieselben Bezugszahlen auf dieselben Komponenten. Im Allgemeinen werden nur die Unterschiede mit Bezug auf die einzelnen Ausführungsformen beschrieben. Wenn in einer Figur mehrere identische Posten oder Teile erscheinen, tragen nicht alle der Teile Bezugszahlen, um das Erscheinungsbild zu vereinfachen.Within the following description of the drawings, the same reference numerals refer to the same components. In general, only the differences will be described with reference to the individual embodiments. If several identical items or parts appear in a figure, not all of the parts bear reference numbers to simplify the appearance.
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren sind nicht auf die beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, sondern es können Komponenten der Systeme und/oder Schritte der Verfahren unabhängig und getrennt von anderen Komponenten und/oder Schritten, die hier beschrieben werden, benutzt werden. Stattdessen kann die beispielhafte Ausführungsform in Verbindung mit vielen anderen Anwendungen implementiert und verwendet werden.The systems and methods described herein are not limited to the specific embodiments described, but components of the systems and / or steps of the methods may be used independently and separately from other components and / or steps described herein. Instead, the exemplary embodiment may be implemented and used in conjunction with many other applications.
Obwohl in bestimmten Zeichnungen und nicht in anderen spezifische Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sein können, dient dies lediglich der Zweckmäßigkeit. Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann ein beliebiges Merkmal einer Zeichnung in Kombination mit einem beliebigen Merkmal irgendeiner anderen Zeichnung erwähnt und/oder beansprucht werden.Although specific features of various embodiments of the invention may be shown in certain drawings and not in others, this is for convenience only. In accordance with the principles of the invention, any feature of a drawing may be mentioned and / or claimed in combination with any feature of any other drawing.
Im Allgemeinen betreffen Ausführungsformen der Erfindung modulare Elektroniksysteme, die eine Vielzahl von Elektronikmodulen aufweisen. Die Module umfassen Gehäuse und Mittel- bis Hochspannungs-Elektronikschaltungen, d. h. Leistungsschalter, die zusammen ein Elektronikmodul, zum Beispiel ein PEBB, bilden. Die Gehäuse umfassen ein dielektrisches Material, das entweder auf einer Innen- oder einer Außenseite eine leitfähige Schicht aufweist. Es können mehrere Gehäuse in einem Array, zum Beispiel einer m×n-Matrix (d. h. einer m-mal-n-Matrix) angeordnet werden. Dabei können die Gehäuse so angeordnet werden, dass sie jeweils über Anbringungselemente an den äußeren Seiten der Gehäuse aneinander angebracht eingefügt werden können. Bei Ausführungsformen können die Gehäuse ziehbar in einem Rack oder Schrank montiert sein, sodass die elektrischen Kontakte (Betriebsspannung, Masse usw.) typischerweise auf der Rückseite der Module vorgesehen sind. Die Ausdrücke Schrank und Rack werden hier austauschbar verwendet, wobei sie nicht unbedingt geschlossene Körper sind; sie können auch selbst geformte Elemente zum Einfügen von Elektronikmodulen sein. Der oben erwähnte Ausdruck „Mittelspannung” wird als eine Nennspannung von etwa 1000 Volt bis zu etwa 36000 Volt (Gleichstrom oder im Fall von Wechselstrom Effektivspannung) verstanden. Eine Spannung, die höher als diese ist, wird im Folgenden als „Hochspannung” betrachtet. Man muss beachten, dass die Geräte in der Lage sein müssen, Impulsspannungen (z. B. einem Blitzimpuls) widerstehen zu können, die typischerweise viel größer sind (z. B. über 100 kV), selbst für MV-Geräte. Es wird z. B. auf
Das dielektrische Material des Gehäuses genügt den Normen bezüglich fester Isolation gegenüber benachbarten Gehäusen bzw. Modulen. Die Dicke des Dielektrikums ist gemäß der Durchschlagstärke des Materials, den angelegen Spannungen und der individuellen Konfiguration des Systems dimensioniert. Dabei ist die Seite mindestens eines mit einer leitfähigen Schicht beschichteten Gehäuses in einem Betriebszustand des jeweiligen Elektronikmoduls mit einem definierten Potential verbunden, sodass die leitfähige Schicht effektiv eine feldformende leitfähige Schicht ist.The dielectric material of the housing meets the standards with respect to solid insulation with respect to adjacent housings or modules. The thickness of the dielectric is dimensioned according to the thickness of the material, the voltages and the individual configuration of the system. In this case, the side of at least one housing coated with a conductive layer is connected to a defined potential in an operating state of the respective electronic module, so that the conductive layer is effectively a field-forming conductive layer.
Typischerweise wird das Gehäuse so gebildet, dass die leitfähige Schicht, die sich auf der Innenseite oder Außenseite des Gehäuses befindet, eine glatte Oberfläche aufweist und im Wesentlichen frei von scharfen Kanten ist, um so lokale Spitzenwerte zu vermeiden, die Teilentladung fördern könnten. Die leitfähige Schicht bedeckt entweder die gesamte äußere oder innere Oberfläche der Gehäusewand oder bedeckt in anderen Fällen mehrere Bereiche der Gehäusewand, die sich um Kantenteile des Gehäuses herum befinden, wobei Bereiche auf den Seiten des Gehäuses nicht durch die leitfähige Schicht bedeckt werden. Falls das Gehäuse eine Kastenform aufweist, kann daher die leitfähige Schicht nur Bereiche um die Kantenteile herum bedecken, sodass die leitfähige Schicht eine Gesamtform eines Kastenrahmens aufweist, während das dielektrische Gehäuse im Wesentlichen ein geschlossener Kasten mit Ventilationsöffnungen vorne und hinten sein kann. Außerdem kann das dielektrische Gehäuse dieselbe Kastenrahmenform wie die oben beschriebene leitfähige Schicht aufweisen, sodass bestimmte oder alle Seiten des Kastens bzw. Cuboids ausgelassen werden. Außerdem können eine oder mehrere der Seitenoberflächen (das heißt, alle sechs Seiten eines Cuboids) einzeln mit einer leitfähigen Schicht beschichtet sein, sodass die leitfähige Schicht mindestens einen Oberflächenbereich bedeckt, der einen Zwischenteil zwischen Kantenteilen der dielektrischen Gehäusewand bildet.Typically, the housing is formed such that the conductive layer located on the inside or outside of the housing has a smooth surface and is substantially free of sharp edges so as to avoid localized peaks that could promote partial discharge. The conductive layer covers either the entire outer or inner surface of the housing wall or, in other cases, covers multiple areas of the housing wall that are around edge portions of the housing, with areas on the sides of the housing not covered by the conductive layer. Therefore, if the housing has a box shape, the conductive layer may cover only areas around the edge portions, so that the conductive layer has an overall shape of a box frame, while the dielectric housing may be substantially a closed box with front and rear ventilation holes. In addition, the dielectric housing may have the same box frame shape as the conductive layer described above, so that any or all sides of the box or cuboid are omitted. In addition, one or more of the side surfaces (ie, all six sides of a cuboid) may be individually coated with a conductive layer such that the conductive layer covers at least a surface area that forms an intermediate portion between edge portions of the dielectric housing wall.
Durch Verbinden der leitfähigen Schicht, zum Beispiel auf der Innenseite der Gehäusewand, mit einem Potential, das mit dem Potential der elektronischen Schaltung in dem Modul identisch ist, kann eine Homogenisierung des elektrischen Felds in dem Luftspalt zwischen angrenzenden bzw. benachbarten Modulen erzielt werden.By connecting the conductive layer, for example on the inside of the housing wall, with a potential that matches the potential of the electronic circuit in the module is identical, a homogenization of the electric field in the air gap between adjacent or adjacent modules can be achieved.
Aufgrund des homogenisierten elektrischen Felds in dem Luftspalt kann ferner ein schmalerer Luftspalt konzipiert werden, als mit einem herkömmlichen dielektrischen Gehäuse möglich wäre.Furthermore, due to the homogenized electric field in the air gap, a narrower air gap can be designed than would be possible with a conventional dielectric housing.
Ferner kann eine leitfähige Schicht auf der Innenseite des Gehäuses von der elektronischen Schaltung isoliert werden und potentialfrei sein, oder die leitfähige Schicht kann mit Masse verbunden werden.Further, a conductive layer on the inside of the housing may be isolated from the electronic circuit and be floating, or the conductive layer may be connected to ground.
Bei Ausführungsformen bedeckt die leitfähige Schicht (die hier auch als feldformende leitfähige Schicht bezeichnet wird) mindestens 30 bis 40% der Gesamt-Innenseite der Gehäusewand oder mindestens 30 bis 40% der Gesamt-Außenseite der Gehäusewand. Die feldformende leitfähige Schicht kann in Form einer Beschichtung aufgebracht werden, die auf die Gehäusewand nach deren Bildung aufgebracht wird.In embodiments, the conductive layer (also referred to herein as a field-forming conductive layer) covers at least 30-40% of the total interior surface of the housing wall or at least 30-40% of the overall exterior surface of the housing wall. The field-shaping conductive layer may be applied in the form of a coating which is applied to the housing wall after its formation.
Bei Ausführungsformen kann die Gehäusewand typischerweise eine Einzelkörper-Gehäusewand sein. Die Gehäusewand umfasst typischerweise einen Polymerkunststoff und/oder ein faserverstärktes Polymer (FRP) und/oder ein Polymerharz und/oder eine Keramik. Mit Ausnahme von Keramik als ausschließliches Material des Gehäuses kann es durch einen Prozess wie Spritzguss, Formen oder Pultrusion integral gebildet werden. Außerdem kann die Gehäusewand aus mehreren Stücken gebildet werden, zum Beispiel aus zwei Hälften, die zusammen eine Kastenform bilden. Abhängig von den Anforderungen und der Verwendung des Gehäuses kann die Gehäusewand
Das Gehäuse kann vielfältige Formen aufweisen; typischerweise besitzt es die Form eines Cuboids bzw. eines Kastens. Es kann jedoch auch eine sechseckige Form aufweisen oder eine Kombination von mehr als einem Cuboid verschiedener Größen oder Formen sein. Typischerweise besitzt das Gehäuse oder der Kasten Öffnungen vorne und hinten, jeweils auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen, die als Abstände für Kühlluft für die elektronischen Schaltkreise im Inneren dienen. Daher bildet das Gehäuse eine Art von Kanal oder Röhre von vorne nach hinten zur Luftkühlung. Diese röhrenförmige Form weist nicht unbedingt einen kreisförmigen Querschnitt auf, sondern kann vielfältige Querschnittsformen aufweisen, wie etwa Quadrate, Dreiecke, Sechsecke oder dergleichen. Vorne und hinten, wo das Gehäuse Öffnungen aufweist, bzw. um die Öffnungen herum, enden die leitfähigen Schichten auf der Innenwand oder Außenwand des Gehäuses, um zum Beispiel den Isolationsnormen bezüglich Luftabstand und Kriechstrom zu genügen. Bei Ausführungsformen können abhängig von dem individuellen Aufbau auch Rillen in dem dielektrischen Material des Gehäuses vorgesehen/strukturiert werden, um die Kriechstrom-Oberflächendistanz zu vergrößern.The housing may have various shapes; it typically has the shape of a cuboid or a box. However, it may also have a hexagonal shape or be a combination of more than one cuboid of different sizes or shapes. Typically, the housing or box has front and rear openings, each on two opposite surfaces, which serve as clearances for cooling air for the electronic circuits inside. Therefore, the housing forms a kind of duct or tube from front to rear for air cooling. This tubular shape does not necessarily have a circular cross-section, but may have a variety of cross-sectional shapes, such as squares, triangles, hexagons, or the like. At the front and rear, where the housing has openings, or around the openings, the conductive layers terminate on the inner wall or outer wall of the housing, for example, to comply with the air clearance and leakage current isolation standards. In embodiments, depending on the individual structure, grooves may also be provided / patterned in the dielectric material of the housing to increase the leakage current surface distance.
Bei Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, können die Öffnungen vorne und hinten mit einem Grill bzw. einer Gitterstruktur versehen werden, um gemäß Hochspannungs-Isolationsnormen vor Berührung zu schützen. Diese Struktur ist typischerweise mit der feldformenden leitfähigen Schicht verbunden. Gegebenenfalls kann der Grill elektrisch mit Massepotential verbunden werden.In embodiments that may be combined with other embodiments described herein, the apertures may be front and rear provided with a grill or grid structure to protect against contact in accordance with high voltage insulation standards. This structure is typically connected to the field-forming conductive layer. Optionally, the grill can be electrically connected to ground potential.
Bei Ausführungsformen kann das Gehäuse ein Rahmen sein. Das heißt, dass es Öffnungen nicht nur – wie zuvor beschrieben – in der vorderen und hinteren Oberfläche gibt (wobei vorne und hinten mit Bezug auf den resultierenden Luftkanal oder auch mit Bezug auf die Richtung, in der das Gehäuse/Modul in einem Rack oder ein Array anderer Gehäuse/Module eingefügt werden kann, definiert sein kann), sondern auch andere Seiten des Cuboids Öffnungen aufweisen, sodass bei einer Ausführungsform das Gehäuse ein kastenförmiger Rahmen ist, der anstelle aller Seitenoberflächen Öffnungen aufweist.In embodiments, the housing may be a frame. That is, there are not only openings in the front and rear surfaces as previously described (with the front and rear being referenced to the resulting air duct or also with respect to the direction in which the housing / module is in a rack or Array of other housings / modules), but also have other sides of the cuboid having openings, so that in one embodiment the housing is a box-shaped frame having openings instead of all side surfaces.
Dadurch betreffen Ausführungsformen ein Elektroniksystem, das eine Vielzahl der beschriebenen Elektronikmodule umfasst. Die Module sind typischerweise in einem Array angeordnet. Entweder weisen die Gehäuse der Module Elemente in ihren äußeren Oberflächen auf, die als Anbringmittel zum Verbinden der verschiedenen Module miteinander dienen, wie zum Beispiel Schienen und/oder Rillen. Dadurch können bei Ausführungsformen die Schienenelemente auch ein Teil sein, der mit dem Gehäuse integral ist, bzw. ein Teil des Gehäuses, wie etwa Kanten, werden als ein Schienenelement verwendet.As a result, embodiments relate to an electronic system which comprises a multiplicity of the electronic modules described. The modules are typically arranged in an array. Either the housings of the modules have elements in their outer surfaces which serve as attachment means for connecting the various modules together, such as rails and / or grooves. Thereby, in embodiments, the rail members may also be a part integral with the housing, or a part of the housing, such as edges, may be used as a rail member.
Bei Ausführungsformen umfasst ein Elektronikmodul somit ein Gehäuse, das auf seiner Außenseite mindestens ein Schienenelement aufweist, oder eine Rille, die eine Führungsstruktur zum Helfen beim Einfügen des Gehäuses in einen Schrank oder ein Rack zur Bildung des modularen Elektroniksystems und beim Ausziehen des Gehäuses aus dem modularen Elektroniksystem bildet. Die Elektronikmodule werden typischerweise in einem Rahmen, Schrank oder Rack mit Öffnungen, Schienen, Rillen oder anderen Standardmitteln für Anbringzwecke angebracht. Die Elektronikmodule können aus dem Array ein- oder ausgesteckt werden und können auch Hot-Plug-Einrichtungen umfassen, zum Beispiel insofern, dass die elektrischen Kontakte auf der Rückseite der Module vorgesehen sind, sodass sie während des Einsteckens zuerst in den Schlitz eintreten.In embodiments, an electronics module thus comprises a housing having on its outside at least one rail member or a groove having a guide structure for assisting in inserting the housing into a cabinet or rack to form the modular electronics system and extracting the housing from the modular Electronic system forms. The electronic modules are typically mounted in a frame, cabinet or rack with openings, rails, grooves or other standard means for attachment purposes appropriate. The electronics modules may be plugged in or unplugged from the array and may also include hot-plug devices, for example, in that the electrical contacts are provided on the back of the modules so that they first enter the slot during insertion.
Bei Ausführungsformen weisen die Module selbst auch eine modulare Struktur auf. Somit wird die elektronische Leiterplatte mit ablösbaren Mitteln, wie etwa Schienen, in dem Gehäuse angebracht. Zum Zugang zum Inneren des Elektronikmoduls und daher der Schaltung ist eine – typischerweise vordere oder hintere – Oberfläche des Gehäuses typischerweise so konfiguriert, dass sie zum Entfernen der Leiterplatte geöffnet werden kann. Somit besitzt das Elektroniksystem, das die Module, die Gehäuse aufweisen, in einem Array angeordnet umfasst, eine zweistufige oder doppelmodulare Struktur. Einerseits können die das Gehäuse und die Schaltung darin umfassenden Elektronikmodule von dem System abgelöst werden. Dadurch kann das System zum Beispiel schnell und mit großer Flexibilität auf verschiedene Leistungsanforderungen oder Kostenanforderungen skaliert werden. Gleichzeitig oder zusätzlich können die Leiterplatten entfernt oder einzeln in einzelne Gehäuse von Modulen eingefügt werden.In embodiments, the modules themselves also have a modular structure. Thus, the electronic circuit board is mounted in the housing with removable means, such as rails. For access to the interior of the electronics module and therefore the circuit, a typically front or back surface of the housing is typically configured to be opened to remove the circuit board. Thus, the electronics system comprising the modules comprising packages arranged in an array has a two-stage or double modular structure. On the one hand, the electronic modules comprising the housing and the circuit therein can be detached from the system. This allows the system, for example, to scale quickly and with great flexibility to different performance requirements or cost requirements. At the same time or in addition, the printed circuit boards can be removed or inserted individually into individual housings of modules.
Ausführungsformen gemäß der Erfindung erlauben einen kompakten Systementwurf aufgrund der feldformenden leitfähigen Schicht auf dem Gehäuse, die mit einem Potential verbunden ist, das das Arbeitspotential der elektronischen Schaltung in dem Modul sein kann. Hotswapping von Modulen und/oder elektronischen Schaltungen in den Modulen ist erreichbar. Aufgrund des effektiven Isolationsprinzips sind kleine Formfaktoren für die Module möglich, bzw. es ist wenig Luftraum zwischen den elektronischen Schaltungen und dem Gehäuse oder zwischen den Gehäusen benachbarter Module erforderlich. Deshalb kann man kompakte und gleichzeitig leichte kleine Module und gesamte Systeme erhalten.Embodiments according to the invention allow a compact system design due to the field-forming conductive layer on the housing connected to a potential which may be the working potential of the electronic circuit in the module. Hotswapping of modules and / or electronic circuits in the modules is achievable. Due to the effective isolation principle small form factors for the modules are possible, or it is required little air space between the electronic circuits and the housing or between the housings of adjacent modules. Therefore, you can get compact and lightweight small modules and entire systems.
Bei Ausführungsformen werden die Gehäusewände von zwei benachbarten Elektronikmodulen durch einen Luftspalt getrennt. Dabei ist der Luftspalt so dimensioniert, dass VPeak zwischen den mindestens zwei benachbarten Elektronikmodulen erreichbar ist. Die Feldstärke zwischen der elektronischen Schaltung in dem Modul und der leitfähigen Schicht (auf Potential) ist somit, abhängig von dem tatsächlichen Potential der leitfähigen Schicht, in der Nähe von null oder kann mit Bezug auf den Fall, dass die leitfähige Schicht des Gehäuses zum Beispiel mit Masse verbunden ist, stark minimiert werden. Daher wird ein Problem von Teilentladung in dem Elektronikmodul stark verringert. Da die Elektronikmodule eine von Kanten oder kleinen Radien freie relativ glatte oder perfekt glatte äußere Oberfläche aufweisen, ist das durch das mit leitfähiger Schicht beschichtete Gehäuse verursachte elektrische Feld relativ homogen. Die leitfähige Schicht auf Potential ist somit eine feldformende leitfähige Schicht. Selbst wenn sich angrenzende Module auf verschiedenem Potential befinden, ist das Feld zwischen ihren benachbarten parallelen Oberflächen nahezu homogen und daher im Hinblick auf Teilentladung unkritisch. Luftisolation ist somit erreichbar, wodurch sich das Risiko von Teilentladung verringert, das andernfalls bei Mittelspannungsanwendungen in luftisolierten Gehäusen oft kritisch ist.In embodiments, the housing walls of two adjacent electronic modules are separated by an air gap. In this case, the air gap is dimensioned such that V peak can be reached between the at least two adjacent electronic modules. The field strength between the electronic circuit in the module and the conductive layer (at potential) is thus close to zero, depending on the actual potential of the conductive layer, or may be, for example, with reference to the case of the conductive layer of the housing connected to ground, to be greatly minimized. Therefore, a problem of partial discharge in the electronic module is greatly reduced. Since the electronics modules have a relatively smooth or perfectly smooth outer surface free of edges or small radii, the electric field caused by the conductive layer coated housing is relatively homogeneous. The conductive layer at potential is thus a field-forming conductive layer. Even if adjacent modules are at different potentials, the field between their adjacent parallel surfaces is nearly homogeneous and therefore uncritical of partial discharge. Air isolation is thus achievable, thereby reducing the risk of partial discharge, which is otherwise often critical in medium voltage applications in air insulated enclosures.
In bestimmten Fällen können sich die leitfähigen Schichten benachbarter Module auch auf demselben Potential befinden, sodass keine Potentialdifferenz besteht. In diesem Fall kann ein elektrischer Verbinder die Elemente verbinden, um so weiter zu fördern oder sicherzustellen, dass sie sich auf demselben Potential befinden. Daher verbindet der elektrische Leiter einen Teil der feldformenden leitfähigen Schicht eines ersten der zwei benachbarten Module elektrisch mit der feldformenden leitfähigen Schicht eines zweiten der zwei benachbarten Module.In certain cases, the conductive layers of adjacent modules may also be at the same potential, so there is no potential difference. In this case, an electrical connector may connect the elements so as to further promote or ensure that they are at the same potential. Therefore, the electrical conductor electrically connects a portion of the field-forming conductive layer of a first of the two adjacent modules to the field-shaping conductive layer of a second of the two adjacent modules.
Bei Ausführungsformen, bei denen die leitfähige Schicht
Typischerweise wird die Gehäusewand
Bei Ausführungsformen gibt es mehrere Möglichkeiten zur Aufbringung der feldformenden leitfähigen Schicht, wovon eine in
Die Kantenteile
Wenn sich die elektrischen Schaltungen
Die vorliegende schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele zur Offenbarung der Erfindung, einschließlich der besten Art, und auch um es beliebigen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung auszuüben, einschließlich der Herstellung und Verwendung beliebiger Einrichtungen oder Systeme und Durchführung beliebiger eingeschlossener Verfahren. Obwohl im Obigen verschiedene spezifische Ausführungsformen offenbart wurden, ist für Fachleute erkennbar, dass der Gedanke und Schutzumfang der Ansprüche genauso effektive Modifikationen erlaubt. Insbesondere können sich gegenseitig nicht ausschließende Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele umfassen, die Fachleuten einfallen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht von der wörtlichen Sprache der Ansprüche unterscheiden oder wenn sie äquivalente Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden von der wörtlichen Sprache der Ansprüche umfassen.The present written description uses examples to disclose the invention, including the best mode, and also to enable any person skilled in the art to practice the invention, including making and using any devices or systems, and performing any incorporated methods. Although various specific embodiments have been disclosed above, it will be apparent to those skilled in the art that the spirit and scope of the claims permits equally effective modifications. In particular, mutually non-exclusive features of the embodiments described above can be combined. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. Such other examples are intended to be within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if they include equivalent structural elements with insubstantial differences from the literal language of the claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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- IEC 61800-5-1, Tab. 8 [0023] IEC 61800-5-1, Tab. 8 [0023]
Claims (18)
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---|---|---|---|---|
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Title |
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