DE29607354U1 - Electrical device with an electrical power component to be cooled - Google Patents
Electrical device with an electrical power component to be cooledInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung befaßt sich allgemein mit einem elektrischen Gerät, das wenigstens ein zu kühlendes elektrisches Leistungsbauelement aufweist. Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung mit der Kühlung von Leistungsbauelementen in Frequenzumrichtern mit einem vollständig geschlossenen Gehäuse gemäß Schutzgrad IP65.The present invention generally relates to an electrical device that has at least one electrical power component to be cooled. In particular, the present invention relates to the cooling of power components in frequency converters with a completely closed housing according to protection class IP65.
In den Leistungshalbleiterbauelementen von Frequenzumrichtern entsteht aufgrund der Schalt- und Durchlaßverluste der Leistungshalbleiterbauelemente Wärme, die abgeführt werden muß. Zu diesem Zweck sind üblicherweise die Leistungshalbleiterbauelemente von Frequenzumrichtern auf sogenannten Kühlkörpern aus Aluminium montiert. Der Kühlkörper ist auf der Halbleiterseite plan und auf der gegenüberliegenden Seite verrippt ausgeführt.In the power semiconductor components of frequency converters, heat is generated due to the switching and conduction losses of the power semiconductor components, which must be dissipated. For this purpose, the power semiconductor components of frequency converters are usually mounted on so-called aluminum heat sinks. The heat sink is flat on the semiconductor side and ribbed on the opposite side.
Allgemein ist man bestrebt, Frequenzumrichter möglichst kompakt auszuführen. Bislang ist man davon ausgegangen, daß eine möglichst kompakte Bauweise eines Frequenzumrichters dadurch erreicht werden kann, daß dessen Gehäuse direkt an die plane Seite des Kühlkörpers anschließt, so daß der Kühlkörper eine der Gehäuseaußenseiten bildet.In general, efforts are made to make frequency converters as compact as possible. Until now, it has been assumed that a frequency converter can be designed as compactly as possible by having its housing directly connected to the flat side of the heat sink, so that the heat sink forms one of the outside sides of the housing.
Im Stand der Technik waren dem Bestreben, Frequenzumrichter noch kompakter auszuführen, Grenzen aufgrund der Probleme bei der Ableitung der Wärme gesetzt. Zwar führen die Kühlkörperrippen bei der beschriebenen bekannten Bauweise der Frequenzumrichter über Konvektion Wärme zur Außenseite desIn the state of the art, the attempt to make frequency converters even more compact was limited by problems with heat dissipation. The heat sink fins in the known design of the frequency converters described above do indeed conduct heat to the outside of the
elektrischen Geräts hin ab. Jedoch wird ein Teil der Strahlungswärme von der geplanten Kühlkörperseite zum Gehäuseinneren abgegeben, was zu einer ungewollten Temperaturerhöhung im Umrichtergehäuse führt. Da die verwendeten elektronischen Bauelemente eine maximale Umgebungstemperatur haben, muß durch Vergrößerung des Ümrichtergehäuses oder durch Verwendung motorischer Innenraumlüfter im Umrichtergehäuse die Wärme über die Gehäuseoberfläche abgeführt werden.electrical device. However, part of the radiant heat is emitted from the planned heat sink side to the inside of the housing, which leads to an unwanted increase in temperature in the converter housing. Since the electronic components used have a maximum ambient temperature, the heat must be dissipated via the housing surface by enlarging the converter housing or by using motorized interior fans in the converter housing.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es noch kompakter ausgebildet werden kann, ohne daß es zu einer unzulässigen Steigerung der Innenraumerwärmung kommt.The invention is therefore based on the object of developing an electrical device of the type mentioned at the outset in such a way that it can be made even more compact without causing an unacceptable increase in interior heating.
Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Gerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by an electrical device according to patent claim 1.
Die Erfindung schafft ein elektrisches Gerät mit folgenden Merkmalen:The invention provides an electrical device with the following features:
- wenigstens einem zu kühlenden elektrischen Leistungsbauelement, - at least one electrical power component to be cooled,
- einem Kühlkörper, an dem das Leistungsbauelement in Wärmeübertragungsverbindung festgelegt ist, und- a heat sink to which the power component is fixed in heat transfer connection, and
- einem Gehäuse, das das Leistungsbauelement umgibt und an dessen Außenseite der Kühlkörper angeordnet ist,- a housing that surrounds the power component and on the outside of which the heat sink is arranged,
bei demin which
- das Gehäuse an seiner dem Kühlkörper zugewandten Seite wenigstens eine Gehäusewand aufweist, die von dem Kühlkörper beabstandet angeordnet ist und gemeinsam mit diesem einen durchströmbaren Luftspalt festlegt.- the housing has on its side facing the heat sink at least one housing wall which is arranged at a distance from the heat sink and together with it defines a flow-through air gap.
Die Erfindung löst sich von der im Stand der Technik durch-The invention breaks away from the prior art
gängig verwendeten Bauweise, bei der eine Seitenwand des Gehäuses durch die geplante Seite des Kühlkörpers gebildet ist, und sieht wenigstens eine zusätzliche Gehäusewandung vor, die an der dem Kühlkörper zugewandten Seite des Gehäuses vorgesehen ist und die von dem Kühlkörper beabstandet angeordnet ist und gemeinsam mit diesem einen durchströmbaren Luftspalt festlegt. Dieser Luftspalt zwischen dem Kühlkörper und dem somit durch eine weitere Wandung zum Kühlkörper hin abgeschlossenen Gehäuse führt zu der Ausbildung eines Kamineffektes, durch den ein erheblicher Teil der von dem Kühlkörper abgegebenen Strahlungswärme sowie der von dieser zusätzlichen Gehäusewandung abgegebenen Innenraumwärme über Konvektion abgeführt wird.commonly used design, in which a side wall of the housing is formed by the planned side of the heat sink, and provides at least one additional housing wall, which is provided on the side of the housing facing the heat sink and which is arranged at a distance from the heat sink and together with it defines an air gap through which flow can pass. This air gap between the heat sink and the housing, which is thus closed off from the heat sink by a further wall, leads to the formation of a chimney effect, through which a significant part of the radiant heat emitted by the heat sink and the interior heat emitted by this additional housing wall is dissipated via convection.
In überraschender Weise ermöglicht diese Bauweise trotz des zusätzlichen Raumerfordernisses für die zusätzliche Gehäusewand und den Luftspalt eine insgesamt kompaktere Bauweise des Frequenzumrichters, da die Ausmaße des Gehäuses reduziert werden können, ohne daß es zu einer unzulässigen Temperaturerhöhung im Innenraum des Gehäuses kommt.Surprisingly, this design allows for a more compact design of the frequency converter overall, despite the additional space required for the additional housing wall and the air gap, since the dimensions of the housing can be reduced without causing an unacceptable increase in temperature inside the housing.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:A preferred embodiment of the present invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings. They show:
Die einzige Figur eine Seitenansicht eines Frequenzumrichters, teilweise in geschnittener Darstellung.The only figure is a side view of a frequency converter, partly in section.
Der Frequenzumrichter, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 dargestellt ist, umfaßt ein allseitig im wesentlichen geschlossenes Gehäuse 2 gemäß Schutzgrad IP65 und einen Kühlkörper 3. Eine dem Kühlkörper 3 zugewandte Gehäusewandung 4 weist eine im wesentlichen rechteckige Ausnehmung 5 auf, durch die sich ein Kühlkörpervorsprung 6 in Richtung der Innenseite des Gehäuses 2 erstreckt. Der Kühlkörpervorsprung 6 weist an seiner dem Gehäuseinneren zugewandten Seite eine geplante Kühlkörper fläche 7 auf, an der Leistungsbauelemente 8 festgelegt sind.The frequency converter, which is shown in its entirety with the reference number 1, comprises a housing 2 that is essentially closed on all sides in accordance with protection class IP65 and a heat sink 3. A housing wall 4 facing the heat sink 3 has an essentially rectangular recess 5 through which a heat sink projection 6 extends in the direction of the inside of the housing 2. The heat sink projection 6 has a planned heat sink surface 7 on its side facing the inside of the housing, to which power components 8 are attached.
Bei den Leistungsbauelementen kann es sich um Gleichrichter, FETs, Bipolartransistoren oder IGBT-Transistoren handeln. Auch andere Leistungshalbleiter oder zu kühlende elektrische Leistungselemente können hier vorgesehen sein.The power components can be rectifiers, FETs, bipolar transistors or IGBT transistors. Other power semiconductors or electrical power elements to be cooled can also be provided here.
Wie in der Teilschnittdarstellung der Figur zu erkennen ist, sind die Leistungsbauelemente 8 über Anschlüsse 9 mit Leiterbahnen verbunden, die an einer Platine 10 vorgesehen sind.As can be seen in the partial sectional view of the figure, the power components 8 are connected via connections 9 to conductor tracks that are provided on a circuit board 10.
Der Kühlkörper 3 ist an der Gehäusewandung 4 mittels Schrauben 11 festgelegt, wobei zur Festlegung eines Luftspaltes 12 zwischen dem Kühlkörper 3 und der Gehäusewandung 4 wärmeisolierende Abstandshalteelemente 12a zwischen der Gehäusewandung 4 und der dem Gehäuse zugewandten Seite des Kühlkörpers 3 angeordnet sind. Im Bereich der Ausnehmung 5 liegt zwischen der Gehäusewandung 4 und dem Kühlkörper 3 eine Dichtung 13.The heat sink 3 is fixed to the housing wall 4 by means of screws 11, whereby heat-insulating spacer elements 12a are arranged between the housing wall 4 and the side of the heat sink 3 facing the housing in order to define an air gap 12 between the heat sink 3 and the housing wall 4. In the area of the recess 5 there is a seal 13 between the housing wall 4 and the heat sink 3.
Die erwärmte Luft wird durch einen motorischen Lüfter 14 gleichmässig im Gehäuseinneren verteilt, so daß die Wärme nicht nur über den Kühlkörper 3, sondern auch über das Gehäuse 2 abgeführt wird.The heated air is evenly distributed inside the housing by a motorized fan 14, so that the heat is dissipated not only via the heat sink 3, but also via the housing 2.
Das Gehäuse umfaßt weitere Bedien- und Anschlußelemente 16, die jedoch im Zusammenhang mit der hier zu erörternden Kühlungsproblematik nicht weiter interessieren.The housing includes additional operating and connection elements 16, which, however, are not of any further interest in connection with the cooling problem to be discussed here.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf einen Frequenzumrichter mit einem vollständig geschlossenen Gehäuse gemäß Schutzgrad IP65 erläutert. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß das erfindungsgemäße Kühlkonzept auch bei anderen elektrischen Geräten Anwendung findet, welche zu kühlende elektrische Leistungsbauelemente umfassen. The present invention has been explained with reference to a frequency converter with a completely closed housing according to protection class IP65. It is obvious to the person skilled in the art that the cooling concept according to the invention is also applicable to other electrical devices that contain electrical power components that need to be cooled.
Claims (4)
daß der Kühlkörper (3) an der ihm zugewandten Gehäuse-3. Device according to claim 1 or 2, characterized in
that the heat sink (3) is mounted on the housing facing it.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE29607354U DE29607354U1 (en) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | Electrical device with an electrical power component to be cooled |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE29607354U DE29607354U1 (en) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | Electrical device with an electrical power component to be cooled |
Publications (1)
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| DE29607354U1 true DE29607354U1 (en) | 1996-07-11 |
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ID=8022995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
1996
- 1996-04-23 DE DE29607354U patent/DE29607354U1/en not_active Expired - Lifetime
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