DE29802368U1 - Leistungsumrichter für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge des öffentlichen Nahverkehrs und Trolleybusse - Google Patents

Description

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JAN SROKA RECHTSANWÄLTE

RECHTSANWALT

BÜRO DÜSSELDORF BÜRO HEILIGENHAUS DIPL.-ING. PETER-C. SROKA REINER KUKORUS DIPL.-PHYS. DR. WOLF-D. FEDER VOLKER KUKORUS

DR. HEINZ FEDER JAN SROKA

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1. Feb. 13S8

Unsere Akte 97-20-75

Firma Kiepe Elektrik GmbH & CcKG₇ Bublitzer Straße 28, 40599 Düsseldorf

Leistungsumrichter für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge des öffentlichen Nahverkehrs und Trolleybusse

Die Erfindung betrifft einen Leistungsumrichter für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge des öffentlichen Nahverkehrs und Trolleybusse mit auf mit Kühlrippen versehenen Kühlkörpern angeordneten Leistungshalbleitern und mindestens einem Kondensator. Derartige Leistungsumrichter sind an sich bekannt und werden beispielsweise als sogenannte Direkt-Puls-Umrichter betrieben.

Da derartige Leistungsumrichter im Betrieb ein erhebliches Maß an Verlustwärme erzeugen, muß für eine gute Kühlung gesorgt werden. Andererseits besteht für Bauteile, die in moderne Schienenfahrzeuge des öffentli-

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chen Nahverkehrs, also beispielsweise auf dem Dach oder unter dem Boden eines Straßenbahnzuges angeordnet werden sollen, in verstärktem Maße die Forderung nach einer kompakten, platzsparenden Bauweise mit jedoch guter Zugänglichkeit wichtiger Teile zu Reparatur- oder Wartungszwecken. Diese Forderungen sind nicht leicht gleichzeitig erfüllbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsumrichter mit den eingangs erwähnten Merkmalen so aufzubauen, daß einerseits für einen sehr guten Kühleffekt gesorgt ist und andererseits ein kompakter platzsparender Aufbau möglich ist, wobei die Zugänglichkeit wichtiger Bauteile gewahrt bleiben sollte. Weiterhin sollte auch eine einfache platzsparende Leitungsführung und eine leichte Anschlußmoglichkeit sowohl der elektrischen Verbindungen als auch der Kühlluft führenden Teile sichergestellt sein.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Leistungsumrichters sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den die Kühlluft führenden Luftdurchtrittskanal in die Mitte des Gesamtaufbaus des Leistungsumrichters zu verlegen, indem die Kühlkörper mit einander zugewandten Kühlrippen vertikal stehen und parallel zueinander angeordnet werden, so daß der Luftdurchtrittskanal in axialer

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Richtung verlaufend und im wesentlichen symmetrisch zur Mittelachse liegend zwischen ihnen angeordnet ist, wobei er oben und unten durch Bodenplatte und Deckel abgedeckt ist. Die Leistungshalbleiter sind dann an den voneinander abgewandten Außenseiten der Kühlkörper leicht zugänglich angeordnet. Ebenso erfolgt die Anordnung des Kondensators direkt unter oder über dem Luftdurchtrittskanal so, daß einerseits sehr kurze Anschlußwege entstehen und andererseits der Kondensator in die Kühlung mit einbezogen ist. Von innen nach außen fortschreitend können dann außerhalb der Leistungshalbleiter die Stromschienen zur elektrischen Verbindung der Bauteile sowie die Platinen zur Aufnahme von Steuerstufen angeordnet sein. Der Gesamtaufbau hat den Vorteil, daß sich einerseits im Luftdurchtrittskanal keinerlei Potential führende Bauteile befinden und andererseits die elektrischen Bauteile von außen her leicht zugänglich bleiben. Der oberhalb oder unterhalb des Luftdurchtrittskanals angeordnete Kondensator kann, wenn an dieser Stelle nur ein Kondensator angeordnet ist, an beiden Seiten mit elektrischen Anschlüssen versehen sein, was die Anschlußmöglichkeiten erleichtert und die Anschlußwege verkürzt. Insgesamt ist der erfindungsgemäße Leistungsumrichter äußerst kompakt aufgebaut, aber leicht zugänglich und zerlegbar, so daß er insgesamt sehr wartungsfreundlich aufgebaut ist. Wie weiter unten anhand eines Ausführungsbeispiels gezeigt wird, ist er auch in seiner axialen Länge leicht an unterschiedliche Einbauverhältnisse im Fahrzeug anpaßbar.

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Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für einen Leistungsumrichter nach der Erfindung näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 einen Leistungsumrichter in einer isometrische explodierten Darstellung;

Fig. 2 den Leistungsumrichter nach Fig. 1 in isometrischer Darstellung im zusammengebauten Zustand.

Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen, ist der dargestellte Leistungsumrichter derart aufgebaut, daß in seiner Längsmittelachse ein Luftdurchtrittskanal in Pfeilrichtung L verläuft. Hierzu sind zwei plattenförmige Kühlkörper 2 und 2.1 in vertikaler Richtung parallel zueinander in einem solchen vorgegebenen Abstand angeordnet, daß beim Zusammenbau zwischen ihren einander zugewandten Seiten ein Luftdurchtrittskanal entsteht, in den die in horizontaler Richtung verlaufenden Kühlrippen der beiden Kühlkörper 2 und 2.1 hineinragen. An der Unterseite ist der Luftdurchtrittskanal L durch eine Bodenplatte 3 und an der Oberseite durch einen Deckel 4 abgeschlossen. Unmittelbar unter der Bodenplatte 3 ist ein Kondensator 1 angeordnet. An den voneinander abgewandten Außenseiten der Kühlkörper 2 und 2.1 sind die Leistungshalbleiter 5 bzw. 5.1 sowie zusätzliche Dioden-Halbleiter 6 und 6.1 montiert. Weiterhin ist in Fig. 1 zu erkennen ein Widerstand 7 und eine Stromversorgungseinheit 8. Von der axialen

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Mitte her gesehen außerhalb der Leistungshalbleiter 5 bzw. 5.1 sind die Stromschienen 9 bzw. 9.1 befestigt und außerhalb dieser Stromschienen befinden sich Trägerplatinen 10 bzw. 10.1, auf denen weitere elektrische Schaltelemente beispielsweise Ansteuerstufen 11 und 11.1 angeordnet sind.

An die Eintrittsseite des Luftdurchtrittskanals L ist über ein Isolierrahmen 12.1 ein Ansaugtrichter 13 angesetzt mit einem Anschlußflansch 13.1.

An die Luftaustrittsseite des Luftdurchtrittskanals L ist über einen Isolierrahmen 12 ein Ausblastrichter 14 angesetzt, der an seinem äußeren Ende einen Anschlußflansch 23 besitzt, der mittels nicht dargestellter Teleskoprohrverbindungen in axialer Richtung 24 bewegbar ist. Dies hat zur Folge, daß der zusammengebaute Leistungsumrichter beim Einbauen in axialer Richtung in seiner Länge an die Einbauverhältnisse anpaßbar ist.

Am Ausblastrichter sind Spannungsbildner 15 und Strombildner 16 montiert, ebenso am Ansaugtrichter 13 Strombildner 16.1. Weiterhin befindet sich am Ansaugtrichter 13 eine Stromversorgungseinheit 17 und eine Thyristorsteuerung 18. Zur Temperaturüberwachung dient ein in Fig. 1 sichtbarer Thermostat 19, der im Bereich der Leistungshalbleiter 5.1 angeordnet ist.

Jeder der beiden Kühlkörper 2 bzw. 2.1 ist mit einem Fuß versehen, von denen der Fuß 20 des Kühlkörpers 2

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in Fig. 1 sichtbar ist. Diese Füße dienen als Standfläche des Umrichters und zur Montage im Fahrzeug.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen, sind im zusammengebauten Zustand des Leistungsumrichters die elektrischen Bauteile von beiden Seiten her gut zugänglich, während die Kühlluft vom Lufteintritt 21 her über den Ansaugtrichter 13 dem Luftdurchtrittskanal zugeführt wird, den sie über den Ausblastrichter 14 in Richtung des Luftaustritts 22 wieder verläßt. Dabei berührt sie keine potentialführenden Bauteile.

Claims (7)

97-20-75 Schutzansprüche:

1. Leistungsumrichter für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge des öffentlichen Nahverkehrs und Trolleybusse mit auf mit Kühlrippen versehenen Kühlkörpern angeordneten Leistungshalbleitern und mindestens einem Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß zwei plattenförmige Kühlkörper (2, 2.1) in vertikaler Richtung parallel zueinander in einem vorgegebenen Abstand derart angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen horizontal verlaufenden Luftdurchtrittskanal (L) begrenzen, der an seiner Unterseite durch eine Bodenplatte (3) und an seiner Oberseite mit einem Deckel (4) abgeschlossen ist, wobei die mit Kühlrippen versehenen Seiten der Kühlkörper (2, 2.1) einander zugewandt sind und in den Luftdurchtrittskanal (L) ragen, während die Leistungshalbleiter (5, 6, 5.1, 6.1) an den voneinander abgewandten Außenseiten der Kühlkörper (2, 2.1) angeordnet sind und mindestens ein Kondensator (1) unmittelbar unter der Bodenplatte (3) und/oder unmittelbar über dem Deckel (4) angeordnet ist.

2. Leistungsumrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen im Luftdurchtrittskanal (L) in horizontaler Richtung verlaufen.

3. Leistungsumrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Lufteintrittsende (21) des Luftdurchtrittskanals (L) ein Ansaugtrichter (13) angeordnet ist.

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4. Leistungsumrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Luftaustrittsende (22) des Luftdurchtrittskanals (L) ein Ausblastrichter (14) angeordnet ist.

5. Leistungsumrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußflansch (23) des Ausblastrichters (14) zur Anpassung der Gesamtlänge des Luftdurchtrittskanals in axialer Richtung mittels eines Teleskoprohrs in axialer Richtung verschiebbar ist.

6. Leistungsumrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der von den Kühlrippen abgewandten Seite der Leistungshalbleiter (5, 5.1, 6, 6.1) Stromschienen (9, 9.1) verlaufen.

7. Leistungsumrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der von den Leistungshalbleitern (5, 5.1, 6, 6.1) abgewandten Seite der Stromschienen (9, 9.1) Platinen (10, 10.1) für Steuerstufen (11, 11.1) montiert sind.