DE202017102449U1

DE202017102449U1 - Electrical power converter with high power density for DC / DC or DC / AC conversion

Info

Publication number: DE202017102449U1
Application number: DE202017102449.0U
Authority: DE
Original assignee: Chyng Hong Electronic Co Ltd
Current assignee: Chyng Hong Electronic Co Ltd
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2017-05-16
Anticipated expiration: 2027-04-27

Abstract

Elektrischer Leistungswandler zur Anordnung auf einem Rahmengstell mit hoher Leistungsdichte zur DC/DC- oder DC/AC-Wandlung, aufweisend: ein Gehäuse (10), das entsprechend den Abmessungen des Rahmengestells aufgebaut ist, wobei das Gehäuse (10) an dessen vorderen Seite mit einer Mehrzahl von Lufteintrittsöffnungen (111) vorgesehen sind und an dessen hinteren Seite mit einer Mehrzahl von Entlüftungsöffnungen (121) augebildet sind, und wobei eine Bodenplatte (13) unterhalb des Gehäuses (10) ausgebildet ist; eine Belüftungseinheit (20), die auf einer Seite des Gehäuses (10) ausgebildet ist, so dass die externe Kühlluft durch eine Mehrzahl von Lufteintrittsöffnungen (111) in das Gehäuse (10) eingetreten werden kann und die sich im Gehause (10) befindliche Wärme durch eine Mehrzahl von Entlüftungsöffnungen (121) nach aussen ausgeströmt werden kann, um eine Umleitungsrichtung der Wärmeabführung zu ermöglichen; einen Kühlkörper (30), der im Gehäuse (10) ausgebildet ist und eine Mehrzahl von mit einem vorbestimmten gewissen Abstand beabstandeten Kühlrippen (31) aufweist, welche jeweils eine Längsseite besitzen und jeweils mit der Umleitungsrichtung der Wärmeabführung parallel zueinander angeordnet sind; eine Mehrzahl von Leistungselementen (40), welche jeweils mit einer Wärmeableitungsfläche (41) vorgesehen sind und jeweils über die Wärmeableitungsfläche (41) auf dem Kühlkörper (30) horizontal angelegt sind; und ein Leiterplattenmodul (50), das oberhalb des Kühlkörpers (30) horizontal angeordnet und zwar mit einer Mehrzahl von Leistungselementen (40) elektrisch leitend miteinander verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass die sich beim Betreib des elektrischen Leistungswandlers von einer Mehrzahl von Leistungselementen (40) erzeugende Wärme über einen Abkürzungsweg an die Kühlrippen (31) des Kühlkörpers (30) übertragen wird, und dass die externe Kühlluft durch die Belüftungseinheit (20) über die Lufteintrittsöffnungen (111) in das Gehäuse (10) über die Kühlrippen (31) des Kühlkörpers (30) eingeführt werden kann, um die sich erzeugende Wärme durch die Entlüftungsöffnungen (121) des Gehäuses (10) auszuströmen.An electric power converter for mounting on a high power density rack for DC / DC or DC / AC conversion, comprising: a housing (10) constructed in accordance with the dimensions of the rack, the housing (10) being connected to the front side thereof a plurality of air inlet openings (111) are provided and formed on the rear side thereof with a plurality of ventilation openings (121), and wherein a bottom plate (13) below the housing (10) is formed; a ventilation unit (20) formed on one side of the housing (10) so that the external cooling air can be entered into the housing (10) through a plurality of air inlet openings (111) and the heat in the housing (10) through a plurality of vents (121) can be discharged to the outside to allow a bypassing direction of the heat dissipation; a heat sink (30) formed in the casing (10) and having a plurality of cooling fins (31) spaced apart by a predetermined certain distance, each having a longitudinal side and being arranged parallel to each other with the bypassing direction of heat dissipation; a plurality of power elements (40) each provided with a heat dissipation surface (41) and horizontally applied to the heat sink (30) via the heat dissipation surface (41), respectively; and a printed circuit board module (50) which is arranged horizontally above the heat sink (30) and in fact electrically conductively connected to a plurality of power elements (40); characterized in that the heat generated by the operation of the electrical power converter from a plurality of power elements (40) is transmitted via a short cut to the cooling fins (31) of the heat sink (30) and that the external cooling air passes through the ventilation unit (20) the air inlet openings (111) can be introduced into the housing (10) via the cooling fins (31) of the heat sink (30) to flow the generating heat through the ventilation openings (121) of the housing (10).

Description

Technisches GebietTechnical area

Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft einen elektrischen Leistungswandler, insbesondere einen elektrischen Leistungswandler mit hoher Leistungsdichte zur DC/DC- oder DC/AC-Wandlung.The present utility model relates to an electric power converter, in particular a high power density electric power converter for DC / DC or DC / AC conversion.

Stand der TechnikState of the art

Bei den bisher bekannten elektrischen Leistungswandlern für Einsatz in Industrie und Dateneingabeeinheiten werden die Leistungswandler und die Server im allgemein jeweils mittels eines Rahmengestells in der Schränke im Maschinenraum angeordnet, welche täglich rund um die Uhr betrieben werden können, deswegen spielt die Wärmeabführung eine wichtige Rolle. In the previously known electric power converters for use in industry and data input units, the power converters and the servers are generally each arranged by means of a frame in the cabinets in the engine room, which can be operated daily around the clock, so the heat dissipation plays an important role.

Um die Verwaltung zu erleichtern und den Platz zu sparen, werden die Abmessungen von Gehäusen zum Einbauen eines elektrischen Leistungswandlers auf einem Rahmengestell im allgemein standardisiert, wobei die Breite des Gehäuses jeweils in 19“ genormt ist und zwar die Höhe des Gehäuses in Internationale Einheit „U“-Format (1U = 1.75“ = 44.45 mm) bezeichnet wird. Bekanntlich stehen solche Gehäuse mit 1U, 2U bzw. 3U Format zur Verfügung. Da ein elektrischer Leistungswandler ein Leistungsschaltelement, ein Elektroenergiespeicher, ein Filterelement, ein Überwachungsselement und ein Steuerelement od. dgl. Bauteile umfasst, welche große Mengen Wärmen erzeugen, müssen diese Bauteile in einem grösserem Gehäuse, z.B. mit 3U Format eingebaut werden, um die Wärme effizient abzuleiten. To facilitate management and save space, the dimensions of enclosures for installing an electrical power converter on a rack are generally standardized, with the width of the housing being standardized at 19 ", the height of the housing in International Unit" U "Format (1U = 1.75" = 44.45 mm) is called. As is known, such housing with 1U, 2U or 3U format available. Since an electric power converter comprises a power switching element, an electric energy storage, a filter element, a monitoring element and a control element or the like, components which generate large quantities of heat, these components must be housed in a larger housing, e.g. be installed with 3U format to dissipate the heat efficiently.

Um das Volumen des Gehäuses zu verringern, sind die Gehäuse mit Abmessungen niedriger als 2U auf dem Markt verfügbar, was eine effiziente Wärmeableitung leider nicht erzielt werden kann, weil ein elektrischer Leistungswandler eine Mehrzahl von Drosselspulen und eine Mehrzahl von Leistungstransistoren aufweist, wobei die Drosselspulen aufgrund einer Höhenbeschränkung nur horizontal angeordnet werden können, so dass die Wärme sich unterhalb der Drosselspulen konzentriert ist. Ausserdem sind die Leistungstransistoren und die anderen elektronischen Bauteile vertikal auf einer Leiterplate angeorndet, so dass die Windströmung aus der Belüftungseinheit zur Wärmeableitung nachteilg abgeschirmt wird. Von Nachteil ist dabei ferner, dass die Wärmeableitungsöffnungen des Gehäuses leicht von Staubteilchen abgedeckt sind, so dass ein einwandfreier Wärmeableitungsweg nicht verfügbar ist, was die sich erzeugende Wärme in den Leistungstransistoren und auf den Drosselspulen des elektrischen Leistungswandlers gesammelt werden kann und eine Überhitzung des elektrischen Leistungswandlers dabei verursachen kann, welche die Außerbetriebnahme, Störung bzw. Beschädigung des elektrischen Leistungswandlers herbeiführen können. In order to reduce the volume of the housing, the housings having dimensions lower than 2U are available in the market, which unfortunately can not be achieved with efficient heat dissipation, because an electric power converter has a plurality of inductors and a plurality of power transistors, the inductors due a height restriction can only be arranged horizontally, so that the heat is concentrated below the inductors. In addition, the power transistors and the other electronic components are vertically mounted on a printed circuit board, so that the wind flow from the ventilation unit for heat dissipation is detrimentally shielded. A further disadvantage is that the heat dissipation openings of the housing are easily covered by dust particles, so that a perfect Wärmeableitungsweg is not available, what the heat generating in the power transistors and the choke coils of the electric power converter can be collected and overheating of the electric power converter It may cause which can cause the decommissioning, failure or damage to the electric power converter.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Das vorliegende Gebrauchsmuster liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Leistungs-wandler mit hoher Leistungsdichte zur DC/DC- oder DC/AC-Wandlung zu schaffen, der auf einem Rahmengestell angeordenbar ist und zwar in einem mit einer Mehrzahl von Lufteintrittsöffnungen, einer Mehrzahl von Entlüftungsöffnungen, einer Belüftungseinheit und einem Kühlkörper eingebauten Gehäuse montierbar ist, wobei die Kühlrippen des Kühlkörpers auf einer Mehrzahl von Leistungselementen des Kühlkörpers und zwar auf einem oberhalb des Kühlkörpers angeordneten Leiterplattenmodul horizontal anlegbar sind, so dass die sich von einer Mehrzahl von Leistungselementen erzeugende Wärme über einen Abkürzungsweg schnell an die Kühlrippen des Kühlkörpers übertragen werden kann und die von einer Belüftungseinheit erzeugende Luft durch die Lufteintrittsöffnungen in das Gehäuse eingeführt werden kann, wobei die sich erzeugende Wärme weiterhin durch die Kühlrippen des Kühlkörpers und die Entlüftungsöffnungen des Gehäuses nach aussen abgeleitet werden kann, um eine schnelle Kühlung zu erreichen.It is an object of the present invention to provide a high power density DC / DC or DC / AC conversion electrical power converter which is mountable on a rack in one of a plurality of air inlets, a plurality of vents , a ventilation unit and a heat sink built-in housing can be mounted, wherein the cooling fins of the heat sink on a plurality of power elements of the heat sink and that are arranged horizontally on a heatsink PCB module can be applied horizontally, so that the heat generated by a plurality of power elements via a Abkürzungsweg can be quickly transferred to the cooling fins of the heat sink and the air generated by a ventilation unit air can be introduced through the air inlet openings in the housing, wherein the heat generated by the cooling fins of the heat sink and di e vents of the housing can be discharged to the outside to achieve a quick cooling.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.This object is achieved by the claim 1. Advantageous developments are characterized by the subclaims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Ausführungsformen des vorliegenden Gebrauchsmusters werden anhand der nachstehenden Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Es zeigenThe embodiments of the present invention will be described by way of example with reference to the following drawings. Show it

1 eine perspektivische Aufbauansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Leistungswandlers des vorliegenden Gebrauchsmusters; 1 a perspective construction view of a preferred embodiment of an electric power converter of the present utility model;

2 eine andere perspektivische Aufbauansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Leistungswandlers des vorliegenden Gebrauchsmusters; 2 another perspective construction view of a preferred embodiment of an electric power converter of the present utility model;

3 eine perspektivische Explosionsansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Leistungswandlers des vorliegenden Gebrauchsmusters; 3 an exploded perspective view of a preferred embodiment of a electric power converter of the present utility model;

4 eine perspektivische Aufbauansicht von einem Leistungselement und einem Kühlkörper des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Leistungswandlers des vorliegenden Gebrauchsmusters; 4 a perspective construction view of a power element and a heat sink of the preferred embodiment of an electric power converter of the present utility model;

5 eine Schnittansicht von Aufbau eines im Gehäuse eingebauten Leiterplattenmoduls des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Leistungswandlers des vorliegenden Gebrauchsmusters; 5 a sectional view of the structure of a built-in housing circuit board module of the preferred embodiment of an electric power converter of the present utility model;

6 eine teilweise perspektivische Aufbauansicht von Aufbau eines im Gehäuse eingebauten Windführungselements des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Leistungswandlers des vorliegenden Gebrauchsmusters; und 6 a partial perspective construction view of construction of a built-in housing wind guide element of the preferred embodiment of an electric power converter of the present utility model; and

7 eine andere Schnittansicht von Aufbau eines im Gehäuse eingebauten Drosselspulenmoduls des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines elektrischen Leistungs-wandlers des vorliegenden Gebrauchsmusters. 7 another sectional view of the structure of a built-in housing reactor module of the preferred embodiment of an electrical power converter of the present utility model.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Wie aus 1 bis 3 ersichtlich ist, besteht der auf einem Rahmengestell aufgestellte elektrische Leistungswandler des vorliegenden Gebrauchsmusters im Wesentlichen aus einem Gehäuse 10, einer Belüftungseinheit 20, einem Kühlkörper 30, einer Mehrzahl von Leistungselementen 40, einem Leiterplattenmodul 50, einem Windführungselement 60 und einem Drosselspulenmodul 70.How out 1 to 3 it can be seen, the mounted on a frame electric power converter of the present utility model consists essentially of a housing 10 , a ventilation unit 20 , a heat sink 30 , a plurality of power elements 40 , a circuit board module 50 a wind guide element 60 and a choke module 70 ,

Das Gehäuse 10 ist entsprechend den Abmessungen des Rahmengestells aufgebaut und weist an dessen vorderen und hinteren Seite jeweils eine Bedienungsplatte 11 und eine Rückplatte 12 auf. Ausserdem ist eine Bodenplatte 13 unterhalb des Gehäuses 10 ausgebildet. Die Bedienungsplatte 11 ist mit einer Mehrzahl von Lufteintrittsöffnungen 111 vorgesehen und die Rückplatte 12 ist mit einer Mehrzahl von Entlüftungsöffnungen 121 ausgebildet, wobei die Lufteintrittsöffnungen 111 und die Entlüftungsöffnungen 121 jeweils nach der Kernbauweise hergestellt sind. Weiterhin ist eine Überlappungsverbindung 122 an der Unterkante der Rückplatte 12 nach innen gebogen ausgebildet, um die Überlappungsverbindung 122 mit der Bodenplatte 13 des Gehäuses 10 überlappend zu verbinden, so dass ein Teil von Entlüftungsöffnungen 121 genau in der Verbindungsstelle zwischen der Rückplatte 12 und der Bodenplatte 13 liegen, damit eine Staubversammlung verringerbar ist. The housing 10 is constructed according to the dimensions of the frame and has at its front and rear sides each have a control panel 11 and a back plate 12 on. There is also a floor plate 13 below the housing 10 educated. The control panel 11 is with a plurality of air inlet openings 111 provided and the back plate 12 is with a plurality of vents 121 formed, wherein the air inlet openings 111 and the vents 121 each made according to the core construction. Furthermore, an overlap connection 122 at the lower edge of the back plate 12 bent inwards to form the overlap connection 122 with the bottom plate 13 of the housing 10 overlapping to connect, leaving a part of vents 121 exactly in the junction between the back plate 12 and the bottom plate 13 lie so that a dust assembly is reducible.

Die Belüftungseinheit 20 ist auf einer Seite des Gehäuses 10 und zwar nahe bei einer Mehrzahl von Lufteintrittsöffnungen 111 im Gehäuse 10 ausgebildet, so dass die externe Kühlluft durch eine Mehrzahl von Lufteintrittsöffnungen 111 in das Gehäuse 10 eingetreten werden kann und die sich im Gehäuses 10 befindliche Wärme durch eine Mehrzahl von Entlüftungsöffnungen 121 nach aussen ausgeströmt werden kann, um eine Umleitungsrichtung der Wärmeabführung zwischen der Lufteintrittsöffnungen 111 und der Entlüftungsöffnungen 121 zu ermöglichen. The ventilation unit 20 is on one side of the case 10 near a plurality of air inlets 111 in the case 10 formed so that the external cooling air through a plurality of air inlet openings 111 in the case 10 can be entered and located in the housing 10 located heat through a plurality of vents 121 can be discharged to the outside, a diversion direction of the heat dissipation between the air inlet openings 111 and the vents 121 to enable.

Der Kühlkörper 30 ist als Aluminiumstoff mit Wärmeableitungsfunktion hergestellt und zwar im Gehäuse 10 nahe bei einer Mehrzahl von Lufteintrittsöffnungen 111 ausgebildet. Ausserdem weist der Kühlkörper 30 eine Mehrzahl von mit einem vorbestimmten gewissen Abstand beabstandeten Kühlrippen 31 auf, welche von oben nach unten angeordnet sind und jeweils eine Längsseite aufweisen, die jeweils mit der Umleitungsrichtung der Wärmeabführung parallel zueinander angeordnet sind. The heat sink 30 is manufactured as aluminum material with heat dissipation function in the housing 10 near a plurality of air intake openings 111 educated. In addition, the heat sink points 30 a plurality of spaced with a predetermined certain distance cooling fins 31 on, which are arranged from top to bottom and each having a longitudinal side, which are each arranged with the bypassing direction of the heat dissipation parallel to each other.

Die Leistungselementen 40, wie aus 4 ersichtlich ist, sind jeweils als Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) auf dem Kühlkörper 30 ausgebildet. Jedes Leistungselement 40 ist mit einer Wärmeableitungsfläche 41 vorgesehen, die jeweils auf dem Kühlkörper 30 horizontal angelegt ist, damit das Leistungselement 40 jeweils die Wärme durch den Kühlkörper 30 an dessen Kühlrippen 31 zur Wärmeableitung schnell übertragen kann. The performance elements 40 , like out 4 can be seen, respectively, as a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) on the heat sink 30 educated. Each performance element 40 is with a heat dissipation surface 41 provided, each on the heat sink 30 is created horizontally, hence the performance element 40 each heat through the heat sink 30 on the cooling fins 31 can transfer quickly for heat dissipation.

Das Leiterplattenmodul 50, wie aus 5 ersichtlich ist, ist oberhalb des Kühlkörpers 30 horizontal angeordnet und mit einer Mehrzahl von Leistungselementen 40 elektrisch leitend miteinander verbunden. Ausserdem weist das Leiterplattenmodul 50 eine Leistungselement-Leiterplatte 51, eine Antriebsplatte 52 und eine Steuertafel 53 auf, welche jeweils von unten nach oben einander überlappend vorgesehen sind und zwar mittels ein Längsloch elektrisch leitend miteinander verbunden sind, um ein Eregebnis von Störung und Überschwingungswirkung zu reduzieren. The PCB module 50 , like out 5 is apparent, is above the heat sink 30 arranged horizontally and with a plurality of power elements 40 electrically connected to each other. In addition, the printed circuit board module has 50 a power element circuit board 51 , a drive plate 52 and a control panel 53 on, which are each provided overlapping each other from bottom to top and are electrically connected to each other by means of a longitudinal hole in order to reduce the result of disturbance and overshoot effect.

Das Windführungselement 60, wie aus 6 ersichtlich ist, ist im Gehäuse 10 und zwar zwischen der Belüftungseinheit 20 und dem Kühlkörper 30 ausgebildet, das eine nahe der Belüftungseinheit 20 nebeneinander angeordnete Lufteinführungsöffnung 61 und eine nahe dem Kühlkörper 30 nebeneinander angeordnete Luftausführungsöffnung 62 aufweist, damit die Aussenluft durch die Lufteintrittsöffnungen 111 an die Kühlrippen 31 des Kühlkörpers 30 eingeführt werden kann. Ausserdem weist das Windführungselement 60 eine Mehrzahl von Luftführungsöffnungen 63 auf, die auf dem Kühlkörper 30 und zwar nahe einer Mehrzahl von Leistungselementen 40 nebeneinander angeordnet sind. Weiterhin ist die Lufteinführungsöffnung 61 des Windführungselements 60 grösser als die Luftausführungsöffnung 62 und die Luftührungsöffnung 63, wobei die Luftausführungsöffnung 62 grösser als die Luftführungsöffnung 63 ist. The wind guide element 60 , like out 6 it is apparent in the housing 10 between the ventilation unit 20 and the heat sink 30 formed, one near the ventilation unit 20 juxtaposed air inlet opening 61 and one near the heat sink 30 juxtaposed air discharge opening 62 has, so that the outside air through the air inlet openings 111 to the cooling fins 31 of the heat sink 30 can be introduced. In addition, the wind guide element has 60 a plurality of air duct openings 63 on that on the heat sink 30 near a plurality of power elements 40 are arranged side by side. Furthermore, the air inlet opening 61 the wind guide element 60 bigger than the air discharge opening 62 and the air duct opening 63 , wherein the air discharge opening 62 bigger than the air duct opening 63 is.

Das Drosselspulenmodul 70, wie aus 7 ersichtlich ist, ist im Gehäuse 10 angeordnet und weist eine Halterung 71 auf, die mit einem horizontal angeordneten oberen Plattenkörper 711 und mit einem horizontal angeordneten unteren Plattenkörper 712 ausgebildet ist. Der untere Plattenkörper 712 ist auf der unterhalb des Gehäuses 10 ausgebildeten Bodenplatte 13 angebracht. Der obere Plattenkörper 711 ist oberhalb des unteren Plattenkörpers 712 angeordnet und zwar durch eine Mehrzahl von in Längsrichtung angeordnete Schrauben 713 mit dem unteren Plattenkörper 712 fest verbunden, damit die Halterung 71 einen Aufnahmeraum zwischen dem oberen Plattenkörper 711 und dem unteren Plattenkörper 712 bildet. Ausserdem sind der obere Plattenkörper 711 und der untere Plattenkörper 712 jeweils mit zwei Durchgnagsbohrungen 7111, 7121 ausgebildet. Weiterhin ist das Drosselspulenmodul 70 im Aufnahmeraum der Halterung 71 mit zwei Drosselspulen 72 ausgebildet, welche im Aufnahmeraum der Halterung 71 versetzt zueinander angeordnet sind und zwar an die von der Hinterseite des Gehäuses 10 zugewandte Seite schräg von unten nach oben verlaufen, damit der Oberteil und der Unterteil der beiden Drosselspulen 72 jeweils in der Durchgnagsbohrungen 7111, 7121 des oberen Plattenkörpers 711 und des unteren Plattenkörpers 712 gehalten sind.The choke coil module 70 , like out 7 it is apparent in the housing 10 arranged and has a holder 71 on top, with a horizontally arranged upper plate body 711 and with a horizontally disposed lower plate body 712 is trained. The lower plate body 712 is on the below the case 10 trained floor plate 13 appropriate. The upper plate body 711 is above the lower plate body 712 arranged by a plurality of longitudinally arranged screws 713 with the lower plate body 712 firmly connected to the holder 71 a receiving space between the upper plate body 711 and the lower plate body 712 forms. In addition, the upper plate body 711 and the lower plate body 712 each with two Durchdurchagsbohrungen 7111 . 7121 educated. Furthermore, the choke coil module 70 in the receiving space of the holder 71 with two inductors 72 formed, which in the receiving space of the holder 71 offset from each other are arranged and that of the rear side of the housing 10 side facing obliquely from bottom to top, so that the upper part and the lower part of the two inductors 72 each in the Durchdurchagsbohrungen 7111 . 7121 of the upper plate body 711 and the lower plate body 712 are held.

Wie aus 5 und 7 ersichtlich ist, kann die Wärme beim Betrieb des neuerungsgemässen elektrischen Leistungswandlers von einer Mehrzahl von Leistungselementen 40 und vom Drosselspulenmodul 70 erzeugt werden, welche weiterhin durch eine Mehrzahl von Leistungselementen 40 an die Kühlrippen 31 des Kühlkörpers 30 übertragen werden. Ausserdem wird die Wärme zusätzlich im Umfang der Drosselspulen 72 erzeugt. Vorteilhaft kann die externe Kühlluft dabei durch die Belüftungseinheit 20 über die Lufteintrittsöffnungen 111 in das Gehäuse 10 eingeführt werden. Vorteilhaft ist ferner, dass die externe Kühlluft zusätzlich durch die Luftausführungsöffnung 62 und die Luftführungsöffnung 63 des Windführungselements 60 an die Kühlrippen 31 des Kühlkörpers 30 und auf die Drosselspulen 72 zum Abkühlen eingeführt werden kann, wobei die Wärme anschliessend vorteilhaft durch die Entlüftungsöffnungen 121 des Gehäuses 10 nach aussen ausgeströmt werden kann, um eine schnelle Kühlung zu erreichen. How out 5 and 7 can be seen, the heat in the operation of the renewal electric power converter of a plurality of power elements 40 and the choke module 70 which is further generated by a plurality of power elements 40 to the cooling fins 31 of the heat sink 30 be transmitted. In addition, the heat is also in the scope of the inductors 72 generated. Advantageously, the external cooling air through the ventilation unit 20 over the air inlets 111 in the case 10 be introduced. It is also advantageous that the external cooling air additionally through the air outlet opening 62 and the air duct opening 63 the wind guide element 60 to the cooling fins 31 of the heat sink 30 and on the choke coils 72 can be introduced for cooling, the heat then advantageously through the vents 121 of the housing 10 can be discharged to the outside to achieve a quick cooling.

Wie aus 4 und 5 ersichtlich ist, sind eine Mehrzahl von Wärmeableitungsflächen 41 der Leistungselementen 40 auf dem Kühlkörper 30 horizontal angelegt. Die von einer Mehrzahl von Leistungselementen 40 erzeugte Wärme kann vorteilhaft über solche Wärmeableitungsflächen 41 auf den Kühlkörper 30 übertragen werden. Ausserdem sind die Kühlrippen 31 mit einem vorbestimmten gewissen Abstand davon beabstandet angeordnet, welche jeweils mit einer Längsseite vorgesehen sind, wobei die Längsseiten der Kühlrippen 31 jeweils parallel der Umleitungsrichtung zueinander angeordnet sind, so dass ein Wärmeableitungsweg jeweils zwischen jeweiligen zwei benachbarten Kühlrippen 31 augebildet ist, damit die von der Belüftungseinheit 20 erzeugende Luft vorteilhaft durch die Kühlrippen 31 zur Wärmeableitung fliessen kann. How out 4 and 5 can be seen, are a plurality of heat dissipation surfaces 41 the performance elements 40 on the heat sink 30 laid out horizontally. Those of a plurality of performance elements 40 generated heat can be advantageous over such heat dissipation surfaces 41 on the heat sink 30 be transmitted. In addition, the cooling fins 31 spaced apart therefrom with a predetermined certain distance, which are each provided with a longitudinal side, wherein the longitudinal sides of the cooling fins 31 are each arranged in parallel to the bypass direction to each other, so that a heat dissipation path between each two adjacent cooling fins 31 is formed, so that of the ventilation unit 20 generating air advantageous through the cooling fins 31 can flow to heat dissipation.

Wie aus 6 ersichtlich ist, ist die Lufteinführungsöffnung 61 des Windführungselements 60 grösser als die Luftausführungsöffnung 62 und die Luftführungsöffnung 63, wobei die Luftausführungsöffnung 62 grösser als die Luftführungsöffnung 63 ist, so dass die Menge der Luftströmung steuerbar ist und zwar die meiste Luftströmung in der Luftausführungsöffnung 62 des Windführungselements 60 konzentrierbar ist, damit eine konznetrierte Wärmeableitung durch die Kühlrippen 31 des Kühlkörpers 30 erreichbar ist. Ausserdem sind die Luftführungsöffnungen 63 des Windführungselements 60 oberhalb des Kühlkörpers 30 ausgebildet, damit ein Teil der Luftwärme vorteilhaft durch das oberhalb des Kühlkörpers 30 angebrachte Leiterplattenmodul 50 abgeleitet werden kann. How out 6 it can be seen is the air inlet opening 61 the wind guide element 60 bigger than the air discharge opening 62 and the air duct opening 63 , wherein the air discharge opening 62 bigger than the air duct opening 63 is, so that the amount of air flow is controllable and that is most of the air flow in the air outlet opening 62 the wind guide element 60 Concentrable, so that a konznetrierte heat dissipation through the cooling fins 31 of the heat sink 30 is reachable. In addition, the air duct openings 63 the wind guide element 60 above the heat sink 30 designed to allow some of the air heat advantageous through the above the heat sink 30 attached PCB module 50 can be derived.

Wie aus 7 ersichtlich ist, können der Oberteil und der Unterteil der Drosselspulen 72 jeweils in der Durchgnagsbohrungen 7111, 7121 des Drosselspulenmoduls 70 gehalten werden, um die Drosselspulen 72 stabil zu verbinden. Ausserdem können die Drosselspulen 72 durch die Durchgnagsbohrungen 7111, 7121 leicht schräg angrordnet werden, wobei die Drosselspulen 72 sich jeweils von den Entlüftungsöffnungen 121 zugewandten Seiten schrägt von unten nach oben hin verlaufend angeordnet sind, damit die sich unterhalb der Drosselspulen 72 entstehende Wärme durch die von der Durchgnagsbohrung 7111 des oberen Plattenkörpers 711 ausgebildete Entlüftungsöffnungen mittels der von der Belüftungseinheit 20 geblasenen Kühlluft vorteilhaft abgekühlt werden kann, damit eine Störungsgefahr des elektrischen Leistungswandlers aufgrund von Überhiztung verhindert wird.How out 7 it can be seen, the upper part and the lower part of the choke coils 72 each in the Durchdurchagsbohrungen 7111 . 7121 of the choke coil module 70 be held to the choke coils 72 stable to connect. In addition, the choke coils 72 through the Durchdurchagsbohrungen 7111 . 7121 slightly obliquely angrordnet, the choke coils 72 each from the vents 121 facing sides obliquely arranged from bottom to top, so that the below the inductors 72 Heat generated by the Durchdurchagsbohrung 7111 of the upper plate body 711 formed vents by means of the ventilation unit 20 blown cooling air can be advantageously cooled so that a risk of failure of the electric power converter is prevented due to overheating.

Besonders erwähnenswert ist, dass das Gehäuse 10 des neuerungsgemässen elektrischen Leistungswandlers nur jeweils vor der Bedienungsplatte 11 und hinter der Rückplatte 12 mit einer Mehrzahl von Lufteintrittsöffnungen 111 und mit einer Mehrzahl von Entlüftungsöffnungen 121 ausgebildet ist, ohne Bedarf die Entlüftungslöcher oberhalb, unterhalb und auf der linken und rechten Seite des Gehäuses 10 anzuordnen. Aus diesem Grund ist der elektrischen Leistungswandler sehr geeignet auf einem Rahmengestell anordenbar. Particularly noteworthy is that the case 10 of renewal electric power converter only in front of the control panel 11 and behind the back plate 12 with a plurality of air inlet openings 111 and with a plurality of vents 121 is formed, without need the vent holes above, below and on the left and right side of the housing 10 to arrange. For this reason, the electric power converter is very suitable on a rack can be arranged.

Zusammenfassend lassen sich mit dem elektrischen Leistungswandler des vorliegenden Gebrauchsmusters beispielweise folgende Vorteile realisieren:
Da die Belüftungseinheit 20, der Kühlkörper 30, das Leistungselement 40, das Leiterplattenmodul 50 und das Drosselspulenmodul 70 des neuerungsgemässen elektrischen Wandlers im Gehäuse 10 ordnungsgemäß angeordnet werden können, kann die sich beim Betrieb des elektrischen Leistungswandlers vorteilhaft durch eine Mehrzahl von Leistungselementen 40 erzeugende Wärme über einen Abkürzungsweg schnell an die Kühlrippen 31 des Kühlkörpers 30 übertragen werden. Ausserdem kann die Luftwärme zusätzlich durch die von Belüftungseinheit 20 durch die Lufteintrittsöffnungen 111 in das Gehäuse 10 eingeführte externe Kühlluft vorteilhfat abgeleitet werden, wobei die sich vom Kühlkörper 30 und von den Drosselspulen 72 erzeugende Wärme durch die Entlüftungsöffnungen 121 des Gehäuses 10 nach aussen ausgetrömt werden, um eine schnelle Kühlung zu erreichen. Vorteilhaft ist ferner, dass eine verbesserte Wärmeableitungswirkung des neuerungsgemässen elektrischen Leistungswandlers in einem kleinen Gehäuse, beispielseise in einem Gehäuse mit einer Höhe von 2U erreichbar ist. Mit anderen Worten, ein in einem gleichen Volumen eines Gehäuses angeordneter elektrischer Leistungswandler kann im Vergleich mit einem traditionellen elektrischen Leistungswandler vorteilhaft eine grössere Leistung abgeben. In summary, for example, the following advantages can be realized with the electric power converter of the present utility model:
As the ventilation unit 20 , the heat sink 30 , the performance element 40 , the PCB module 50 and the choke module 70 of the renewal according to the electrical converter in the housing 10 can be arranged properly, which can be advantageous in the operation of the electric power converter by a plurality of power elements 40 generating heat via a short cut quickly to the cooling fins 31 of the heat sink 30 be transmitted. In addition, the air heat can additionally by the ventilation unit 20 through the air inlet openings 111 in the case 10 introduced external cooling air vorteilhfat be derived, which differs from the heat sink 30 and of the inductors 72 generating heat through the vents 121 of the housing 10 be discharged to the outside to achieve a quick cooling. A further advantage is that an improved heat dissipation effect of the renewal electric power converter in a small housing, beispielseise in a housing with a height of 2U can be achieved. In other words, an electrical power converter disposed in an equal volume of a housing may advantageously deliver greater power compared to a traditional electrical power converter.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Gehäuse casing
1111: Bedienungsplatte A control panel
111111: Lufteintrittsöffnung Air inlet opening
1212: Rückplatte backplate
121121: Entlüftungsöffnungen vents
122122: Überlappungsverbindung lap joint
1313: Bodenplatte baseplate
2020: Belüftungseinheit ventilation unit
3030: Kühlkörper heatsink
3131: Kühlrippen cooling fins
4040: Leistungselement power element
4141: Wärmeableitungsfläche Heat dissipation surface
5050: Leiterplattenmodul PCB module
5151: Leistungselement-Leiterplatte Power element circuit board
5252: Antriebsplatte drive plate
5353: Steuertafel control panel
6060: Windführungselement Wind guide element
6161: Lufteinführungsöffnung Air introduction opening
6262: Luftausführungsöffnung Air exit opening
6363: Luftführungsöffnung Air guide opening
7070: Drosselspulenmodul Reactors module
7171: Halterung bracket
711711: oberer Plattenkörper upper plate body
71117111: Durchgnagsbohrung Durchgnagsbohrung
712712: unterer Plattenkörper lower plate body
71217,121: Durchgnagsbohrung Durchgnagsbohrung
713713: in Längsrichtung angeordnete Schraube longitudinally arranged screw
7272: Drosselspulen reactors

Claims

An electric power converter for mounting on a high power density frame for DC / DC or DC / AC conversion, comprising: a housing ( 10 ), which is constructed according to the dimensions of the frame, wherein the housing ( 10 ) at its front side with a plurality of air inlet openings ( 111 ) are provided and at the rear side with a plurality of vents ( 121 ) are formed, and wherein a bottom plate ( 13 ) below the housing ( 10 ) is trained; a ventilation unit ( 20 ) on one side of the housing ( 10 ) is formed, so that the external cooling air through a plurality of air inlet openings ( 111 ) in the housing ( 10 ) can be entered and in the housing ( 10 ) located heat through a plurality of vents ( 121 ) can be discharged to the outside to allow a bypassing direction of heat dissipation; a heat sink ( 30 ) in the housing ( 10 ) is formed and a plurality of with a predetermined certain distance spaced cooling fins ( 31 ), each having a longitudinal side and are each arranged with the bypassing direction of the heat dissipation parallel to each other; a plurality of performance elements ( 40 ), each with a heat dissipation surface ( 41 ) are provided and in each case via the heat dissipation surface ( 41 ) on the heat sink ( 30 ) are laid horizontally; and a printed circuit board module ( 50 ), which is above the heat sink ( 30 ) arranged horizontally with a plurality of power elements ( 40 ) is electrically conductively connected to each other; characterized in that, during operation of the electric power converter, a plurality of power elements ( 40 ) generating heat via a Abkürzungsweg to the cooling fins ( 31 ) of the heat sink ( 30 ) and that the external cooling air through the ventilation unit ( 20 ) via the air inlet openings ( 111 ) in the housing ( 10 ) over the cooling fins ( 31 ) of the heat sink ( 30 ) can be introduced to the heat generated by the vents ( 121 ) of the housing ( 10 ) to flow out.

Electrical power converter according to claim 1, characterized by the arrangement of a wind guide element ( 60 ) in the housing ( 10 ) between the ventilation unit ( 20 ) and the heat sink ( 30 ), wherein the wind guide element ( 60 ) one near the ventilation unit ( 20 ) juxtaposed air inlet opening ( 61 ) and one near the heat sink ( 30 ) juxtaposed air discharge opening ( 62 ), so that the external cooling air through the air inlet openings ( 111 ) to the cooling fins ( 31 ) of the heat sink ( 30 ) can be introduced, wherein the wind guide element ( 60 ) in addition a plurality of air duct opening ( 63 ), which above the heat sink ( 30 ) close to a plurality of performance elements ( 40 ) are arranged side by side, wherein the air inlet opening ( 61 ) of the wind guide element ( 60 ) larger than the air discharge opening ( 62 ) and the air duct opening ( 63 ) is the air outlet opening ( 62 ) larger than the air duct opening ( 62 ).

Electrical power converter according to claim 1, characterized by the arrangement of a choke coil module ( 70 ) in the housing ( 10 ) is formed and a holder ( 71 ) provided with a horizontally disposed upper plate body ( 711 ) and with a horizontally arranged lower plate body ( 712 ), wherein the lower plate body ( 712 ) below the housing ( 10 ) is arranged and the upper plate body ( 711 ) above the lower plate body ( 712 formed by a plurality of longitudinally disposed screws ( 713 ) with the lower plate body ( 712 ) is firmly connected to the holder ( 71 ) a receiving space between the upper plate body ( 711 ) and the lower plate body ( 712 ), wherein the upper plate body ( 711 ) and the lower plate body ( 712 ) each with two Durchdurchagsbohrungen ( 7111 . 7121 ), whereby the reactor module ( 70 ) in the receiving space of the holder ( 71 ) with two inductors ( 72 ), which in the receiving space of the holder ( 71 ) are arranged offset to one another and that of the rear side of the housing ( 10 ) side facing obliquely from bottom to top, so that the upper part and the lower part of the two choke coils ( 72 ) each in the Durchdurchagsbohrungen ( 7111 . 7121 ) of the upper plate body ( 711 ) and the lower plate body ( 712 ) are held.

Electrical power converter according to claim 1, characterized in that the printed circuit board module ( 50 ) a power element circuit board ( 51 ), a drive plate ( 52 ) and a control panel ( 53 ), which in each case from top to bottom overlapping each other and in each case provided with an air gap spaced apart and are electrically conductively connected to each other.

Electrical power converter according to claim 1, characterized in that the housing ( 10 ) at its rear side with a back plate ( 12 ) with a plurality of vents ( 121 ), wherein an overlap connection at the lower edge of the rear plate ( 12 ) is bent inwardly to the overlap connection with the bottom plate ( 13 ) of the housing ( 10 ) overlap, so that part of vents ( 121 ) exactly in the connection point between the back plate ( 12 ) and the bottom plate ( 13 ) of the housing ( 10 ) lie.

Electrical power converter according to claim 1, characterized in that a plurality of air inlet openings ( 111 ) and a plurality of vents ( 121 ) are made according to the core construction method.

Electrical power converter according to claim 1, characterized in that the ventilation unit ( 20 ) in the housing ( 10 ) near the air inlets ( 111 ) is arranged side by side.

Electrical power converter according to claim 1, characterized in that a plurality of power elements ( 40 ) are formed as metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFET).