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Die Erfindung betrifft ein Wärmeableitungsvorrichtung, insbesondere für Photovoltaik-Wechselrichter.
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Gegenwärtig gehen Anforderungen für Outdoor-Produkte wie Photovoltaik-Wechselrichter hin zu immer kleineren Geräten. Um hohe Innentemperaturen im Wechselrichter zu vermeiden, werden wärmeerzeugende Komponenten wie Drossel-Komponenten außerhalb des Innengehäuses platziert. Für den Betrieb im Außenbereich ist ein separater Gehäuseteil erforderlich, um Wärme von wärmeerzeugenden Elementen aufzunehmen und abzuführen. Mit zunehmender Leistungsdichte des Wechselrichters ist eine ausreichende Wärmeabfuhr mit Gehäusen nach dem Stand der Technik ohne wärmeabstrahlende Rippen schwierig zu realisieren, um Anforderungen an die Wärmeableitung von solchen Wechselrichtern zu erfüllen. Gleichzeitig erfordert die Verwendung von Aluminium-Strangpressprofilen als wärmeabstrahlende Rippen ein Schweißen oder ähnliche Verfahren, die kompliziert sind und den Preis in die Höhe treiben. Als Alternative erfordern Gehäuse im Druckgussverfahren höhere Investitionskosten.
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Zusammenfassend besteht ein Bedürfnis, ein Konzept zur Wärmeableitung von wärmeerzeugenden Elementen eines Photovoltaik-Wechselrichters effektiv und kostengünstig zu gestalten.
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Dass der Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht darin, eine Wärmeableitungsvorrichtung bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik überwinden und das Konzept zur Wärmeableitung wärmeerzeugender Elemente effektiv optimieren kann.
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Zur Lösung dieses technischen Problems wird eine Wärmeableitungsvorrichtung bereitgestellt, die ein Gehäuse umfasst, wobei ein Hohlraum zur Aufnahme eines wärmeerzeugenden Elements in dem Gehäuse angeordnet ist, und die Gehäuseoberfläche mit einer Wärmeableitungsstruktur versehen ist.
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Das Gehäuse kann bevorzugt dazu konfiguriert sein, außerhalb eines Innengehäuses insbesondere eines Photovoltaik-Wechselrichters angeordnet zu werden, und das Gehäuse kann mit einer Verbindungsendfläche zum Verbinden der Gehäuseoberfläche mit dem Innengehäuse versehen sein, wobei die Verbindungsendfläche mit einem Verbindungsloch oder einem Verbindungsgewinde versehen ist.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist der Hohlraum des Gehäuses mit Vergusskleber gefüllt und das wärmeerzeugende Element durch den Vergusskleber im Hohlraum fixiert.
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Insbesondere kann die Wärmeableitungsstruktur ein Wärmeableitungsblechelement umfassen. Hierbei kann das Wärmeableitungsblechelement beispielsweise ein U-förmiges Metallblechelement oder ein V-förmiges Metallblechelement oder ein wellenförmiges Metallblechelement umfassen. Insbesondere kann das Wärmeableitungsblechelement als ein Blechstanzsteil oder ein Blechbiegeteil ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist das Wärmeableitungsblechelement mit dem Gehäuse verschweißt. Das Verschweißen kann beispielsweise durch ein Argon-Lichtbogenschweißen ein Buckelschweißen oder ein Punktschweißen erfolgen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das Gehäuse als ein Blech-Zugformteil oder ein Blechbiegeschweißteil ausgeführt. Das Blech ist also durch Tiefziehen oder durch Biegen und Schweißen in seine Form gebracht.
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Verglichen mit dem Stand der Technik kann die vorliegende Erfindung Nachteile der Wärmeableitung, die für das wärme erzeugende Element in Photovoltaik-Wechselrichtern bestehen, überwinden und das Wärmeableitungskonzept effektiv optimieren. Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Ausführungen dargelegt, wobei Ziel und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch die illustrierten Strukturen realisiert und erreicht werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe von Figuren dargestellt, die zum weiteren Verständnis der technischen Lösungen der vorliegenden Anmeldung dienen und einen Teil der Beschreibung bilden. Die dargestellten Ausführungsformen dienen zur Erläuterung der technischen Lösung und schränken diese nicht ein, wobei
- 1 eine erste erfindungsgemäße Ausführung einer Wärmeableitungsvorrichtung,
- 2 eine zweite erfindungsgemäße Ausführung einer Wärmeableitungsvorrichtung und
- 3 eine dritte erfindungsgemäße Ausführung einer Wärmeableitungsvorrichtung zeigen.
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Ausführungsbeispiel 1:
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Wie in 1 gezeigt, stellt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Wärmeableitungsvorrichtung bereit, die ein Gehäuse 1 umfasst. Das Gehäuse 1 ist mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines wärmeerzeugenden Elements versehen. Die Oberfläche des Gehäuses 1 ist mit einer Wärmeableitungsstruktur 2 versehen. Die Formgebung des Hohlraums kann an die äußere Form des wärmeerzeugenden Elements angepasst sein, so dass die strukturelle Stabilität des wärmeerzeugenden Elements effektiv sichergestellt wird und die Wärmeableitungseffizienz durch die beschriebene Anordnung der Wärmeableitungsstruktur effektiv verbessert wird.
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Die Ausführungsformen des Gehäuses 1 kann außerhalb eines Photovoltaik-Wechselrichtergehäuses angeordnet sein, wobei das Gehäuse 1 mit einer Verbindungsendfläche 3 zum Verbinden der Oberfläche des Photovoltaik-Wechselrichtergehäuses und der Verbindungendfläche 3 versehen ist. Hierzu sind Anschlusslöcher oder Anschlussgewinde vorhanden.
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In einer spezifischen Variante kann die Verbindungsendfläche 3 mit einer Flanschfläche versehen sein, um die Verbindungsstabilität zwischen dem Gehäuse 1 und dem Wechselrichtergehäuse effektiv zu gewährleisten, wobei der spezifische Verbindungsvorgang durch die Verbindungsstruktur des Anschlusslochs und eines Bolzens erfolgen kann. Das Anschlussgewinde ist mit einer Verbindungsschraube so verbunden, dass eine stabile Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und dem Photovoltaik-Wechselrichtergehäuse ermöglicht wird.
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In einer weiteren Variante ist der Hohlraum mit Vergusskleber gefüllt und das wärmeerzeugende Element wird durch den Vergusskleber in dem Hohlraum fixiert, wobei das Abbinden des Vergussklebers die strukturelle Stabilität des wärmeerzeugenden Elements wirksam verbessern kann und das wärmeerzeugende Element dauerhaft fixiert wird. Die vorgegebene Position innerhalb des Gehäuses 1 kann strukturelle Stabilitätsnachteile, die durch die Schwankung dieser Position des wärmeerzeugenden Elements verursacht werden, effektiv überwinden.
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Wie ebenfalls in 1 zeigt, umfasst die Wärmeableitungsstruktur 2 in dieser Ausführungsform ein Wärmeableitungsblechelement. Hierbei ist das Wärmeableitungsblechelement als ein V-förmiges Blechelement ausgeführt. Das heißt, der Querschnitt des Wärmeableitungsblechelements umfasst eine Vielzahl von V-förmigen Abschnitten, die miteinander verbunden sind, und kann hierdurch die wärmeabgebende Oberfläche effektiv vergrößern und so die Wärmeableitung effektiv verbessern.
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In einem spezifischen Arbeitsgang kann eine Schweißverbindung durch Argon-Lichtbogenschweißen, Buckelschweißen oder Punktschweißen vorgenommen werden, wobei das Argon-Lichtbogenschweißen bevorzugt ein Profilschweißen ist und der oben erwähnte Schweißvorgang die vorteilhaften Merkmale der Schweißnahtlänge und eine relativ hohe Flexibilität aufweist. Das erwähnte Schweißen ist ein Stoßverbindungsschweißvorgang einer Anode und einer Katode. Der Fachmann ist in der Lage, das geeignetste Schweißverfahren gemäß der vorliegenden Situation auszuwählen, um das Gehäuse 1 zu realisieren. Eine stabile Verbindung zwischen den wärmeableitenden Blechteilen sollte angestrebt werden.
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Das wärmeableitende Blechteil in dieser Ausführungsform umfasst ein Blechstanzteil oder ein Blechbiegeteil. In der spezifischen Ausführungsform bezieht sich das oben erwähnte Formteil insbesondere auf ein Element, das durch Blechformpressen, Blechbiegen oder Blechprägen erhalten wird. Bevorzugt entspricht das Material des Wärmeableitungsblechelements dem Material des Gehäuses 1, sodass die Materialeigenschaften der beiden Komponenten gleich sind, was zur Verbesserung der Stabilität des Schweißvorgangs führt. In dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 1 ein Blechformteil, das durch einen Blechziehvorgang erhalten wird und eine glatte Oberfläche ohne scharfe Ecken aufweist.
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Die Wärmeableitungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann bei Geräten, die zum Betrieb Außenbereich oder zum Betrieb im Innenbereich vorgesehen sind, angewendet werden und weist einen breiten Anwendungsbereich auf. Die Wärmeableitungsvorrichtung hat viele Vorteile, wie zum Beispiel ein flexibles Design, eine einfache Verarbeitung, eine einfache Herstellung, eine hohe Zuverlässigkeit und einen relativ niedrigen Preis und ist einfach anzupassen.
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Ausführungsbeispiel 2:
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Die Wärmeableitungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform ist der Hauptkörperstruktur der ersten Ausführungsform ähnlich und umfasst ebenfalls ein Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 ist auch mit einem Hohlraum zur Aufnahme des wärmeerzeugenden Elements vorsehen, und die Oberfläche des Gehäuses 1 ist ebenfalls mit einer Wärmeableitungsstruktur 2 versehen. Für die spezifische Anordnung der Hauptstruktur wird auf die detaillierte Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen, im Folgenden wird nur der Unterschied zwischen beiden Ausführungsformen erläutert.
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In 2 ist gezeigt, dass das Wärmeableitungsblechelement dieser Ausführungsform ein U-förmiges Blechelement umfasst. Der Querschnitt des Wärmeableitungsblechelements umfasst eine Vielzahl von U-förmigen Abschnitten, die miteinander verbunden sind, wodurch das U-förmige Blechelement effektiv zur Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche des Gehäuses 1 führt. Hierdurch wird die Wärmeabgabe der Oberfläche effektiv verbessert. Das Blechelement wird durch Biegen und Schweißen gebildet, wobei zusätzlich ein Schleifvorgang vorgesehen werden kann, um die Oberflächenqualität des Elements weiter zu verbessern.
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Ausführungsbeispiel 3:
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Auch die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Wärmeableitungsvorrichtung bereit. Die Hauptkörperstruktur ist der der ersten Ausführungsform ähnlich und umfasst ebenfalls ein Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 ist auch hier mit einem Hohlraum zur Aufnahme des wärmeerzeugenden Elements versehen, und weist ebenfalls eine Wärmeableitungsstruktur 2 auf. Für die spezifische Anordnung der Hauptstruktur wird auf die vorstehende detaillierte Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele verwiesen, so dass im Folgenden nur der Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen erläutert wird.
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3 zeigt in diesem Ausführungsbeispiel eine Wärmeableitungsblechelement als Wellblechelement, das heißt der Querschnitt umfasst eine Wellenform, die dazu dient, die wärmeabgebende Oberfläche des Gehäuses 1 effektiv zu vergrößern und die Wärmeabgabe dadurch zu verbessern.
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Ausführungsbeispiel 4:
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In einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (ohne Figur) umfasst ein Photovoltaik-Wechselrichter ein Gehäuse zur Aufnahme von Hauptkomponenten des Wechselrichters und weiterhin eine Wärmeableitungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsbeispiele 1 bis 3. Die Wärmeableitungsvorrichtung ist an einer Oberfläche des Gehäuses des Wechselrichters befestigt, insbesondere ist die Wärmeableitungsvorrichtung durch die Verbindungsendfläche mit der Oberfläche des Gehäuses des Wechselrichters verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Wärmeableitungsstruktur
- 3
- Verbindungsendfläche
