DE3412510C2

DE3412510C2 -

Info

Publication number: DE3412510C2
Application number: DE3412510A
Authority: DE
Inventors: Eizi Komaki Aichi Jp Ito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1987-10-01
Also published as: DE3412510A1; JPS59158389U; US4620263A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme einer Steuereinrichtung, wobei das Gehäuse aus Aluminium- Druckguß mit Kühlrippen an seiner Außenseite besteht, mit einer lösbar befestigten Abdeckplatte, die die Zugangsöffnung des Gehäuses abdeckt, und mit zur Steuer einrichtung gehörenden, Wärme erzeugenden elektrischen Bauteile.

Ein derartiges Gehäuse ist beispielsweise aus der DE-OS 27 46 221 bekannt. Das dort beschriebene Gehäuse ist von der Bauart, bei der ein kastenförmiger um laufender Rahmen die Schmalseiten bildet. Der Innenraum des Gehäuses wird mit einem oberen und einem unteren Deckel verschlossen, die angeschraubt werden, wobei beide Deckel gleich ausgebildet sind. Die Deckelflächen stimmen in ihren Abmessungen mit den Außenmaßen der offenen Seite des Rahmens überein, so daß sie den Rahmen genau abschließen. Maßnahmen zur Anpassung des Gehäuses an verschiedene äußere Bedingungen sind dort nicht angegeben, vielmehr geht es darum, ein der artiges Gehäuse in verschiedenen Fahrzeugtypen platzsparend einzubauen.

Gehäuse dieser Art werden üblicherweise aus Aluminium-Druckguß unter Verwendung von Metallformen hergestellt, die in der Herstellung teuer sind. Für die Serienherstellung von solchen Gehäusen müssen üblicherweise verschiedene Gußformen zur Verfügung stehen, damit Gehäuse herstellbar sind, die für die unterschiedlichsten äußeren Bedingungen geeignet sind. Durch diese verschiedenen Bauformen von Gehäusen ergeben sich Lager halterungsprobleme, damit die verschiedenen Gehäuse in aus reichender Menge zur Verfügung stehen. Solche herkömmlichen Gehäuse sind für verschiedene Einsatzzwecke und Umgebungs bedingungen durchaus nicht mehr geeignet, allerdings erweist sich die Umrüstung von herkömmlichen Gehäusen auf den jeweiligen Einsatzzweck als problematisch.

In der DE-GM 80 27 160 ist ein Gehäuse zum Einbau von ver schiedenen Bauelementen beschrieben, wobei das Gehäuse aus einem Aluminiumstrangprofil besteht und zwei stirnseitig vorgesehene Seitendeckel aufweist. Das Strangprofil ist dabei im Querschnitt U-förmig ausgebildet und hat parallel zueinander verlaufende Längsnuten, wobei in gegenüberliegende Längsnuten, die der offenen Seite des U-Profils benachbart sind, eine Frontplatte einschiebbar sind. Weitere Längsnuten des Strang profils dienen zur Unterbringung und Befestigung verschiedener Komponenten im Gehäuse, welches seitlich mit Kunststoffdeckeln verschließbar ist. Maßnahmen zur Umrüstung des dort beschriebenen Gehäuses und zur Anpassung an unterschiedliche Einsatzzwecke und Umgebungsbedingungen sind nicht angegeben.

Aus der US-PS 33 55 540 ist ein Gehäuse für elektrische Komponenten bekannt, wobei das Gehäuse zur Wärmeabführung mit einem Kühlkörper ausgerüstet ist. Der Kühlkörper ist dabei auf ein Gehäuseprofil geklemmt, um einen guten Wärme übergang zu schaffen. In dem Aluminium-Gußprofil des Gehäuses sind Nuten ausgebildet, die zur Aufnahme von elektrischen Komponenten und einsetzbaren Gehäusewänden dienen. Eine Anpassung des Gehäuses an unterschiedliche Betriebs- und Umgebungsbedingungen ist nicht angesprochen.

Auch die DE-GM 74 11 209 befaßt sich im wesentlichen mit der Kühlung für Wärme erzeugende Leitungsbauelemente in einem Gehäuse, wobei dort eine gut wärmeleitende Trägerplatte vor gesehen und in einem guten wärmeleitenden Kontakt mit einem Kühlkörper steht, der eine Seitenwand des Gehäuses bildet. Bei dem Gehäuse sind dort Nuten am Rahmen vorgesehen, die zur Aufnahme von einsetzbaren Gehäusewänden dienen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gehäuse der eingangs genannten Art anzugeben, das einen einwandfreien Betrieb der untergebrachten Steuereinrichtung bei verschiedenen äußeren Bedingungen gewährleistet, wobei das Gehäuse einen einfachen Aufbau besitzt und mit geringen Kosten herstellbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß in den Außen wänden an der Oberseite und der Unterseite des Gehäuses Aussparungen ausgebildet sind, daß in den Aussparungen aus tauschbare Gehäusewände zum Schutz der Steuereinrichtung angebracht sind, und daß die austauschbaren Gehäusewände von der lösbaren Abdeckplatte in ihrer Position im Gehäuse gehalten sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß lediglich durch die Auswechslung der austausch baren Gehäusewände das Gehäuse an verschiedene äußere Bedingungen angepaßt werden kann, ohne daß das Gehäuse selbst ausgetauscht zu werden braucht. Auch bei Beschädigung der Gehäusewände können diese in einfacher Weise ausgewechselt werden.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses ist vorge sehen, daß die austauschbaren Gehäusewände aus vollständig abdichtenden und/oder abschirmenden, mit Löchern versehenen Gehäusewänden bestehen, welche jeweils gleiche Außenformen aufweisen. Damit kann eine Anpassung an feuchte oder staubige Umgebungen vorgenommen werden. Auch großen Wärmeentwicklungen im Gehäuse kann damit Rechnung getragen werden.

Bei einer speziellen Ausführungsform bestehen die vollständig abdichtenden Gehäusewände aus dünnen Metallplatten mit guten Wärmeabstrahlungseigenschaften, z. B. aus Aluminium. Dadurch wird die Wärmeabführung in erwünschter Weise unter stützt.

Wenn die abschirmenden Gehäusewände mit Durchführungen für Anschlußkabel versehen sind, so kann der Gehäusekörper selbst in einfacherer Weise ausgebildet sein.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist vorge sehen, daß die austauschbaren Gehäusewände trapezförmig ausgebildet sind und daß die Außenwände mit komplementären trapezförmigen Aussparungen versehen sind, in die die austauschbaren Gehäusewände in abdichtenden Eingriff ein schiebbar sind. Dadurch wird einerseits eine gute Dichtigkeit gewährleistet und andererseits die Montage des Gehäuses erleichtert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Gehäuses im zusammengebauten Zustand; und in

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Ge häuses im zerlegten Zustand mit verschie denen austauschbaren Gehäusewänden.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt das Gehäuse 12 im zusammen gebauten Zustand, wobei die vorn angebrachte Zugangsöff nung mit einer Abdeckplatte 6 verschlossen ist. Zu die sem Zweck ist die Abdeckplatte 6 mit Schrauben 7 ange schraubt und hält dabei die in das Gehäuse 12 eingesetz te austauschbare Gehäusewand 19 in ihrer Position.

Ein derartiges Gehäuse 12 dient zur Unterbringung einer Steuereinrichtung 11, die dazugehörige Wärme erzeugende elektrische Bauteile aufweist. Bei der Steuereinrichtung 11 kann es sich z. B. um ein Invertergerät, eine Umkehr stufe, einen Wechselrichter oder eine sonstige Steuer einrichtung handeln, die elektrische bzw. elektronische Elemente umfaßt.

Einzelheiten des Gehäuses 12 ergeben sich insbesondere aus Fig. 2. Das Gehäuse 12 besteht aus Aluminium-Druck guß und nimmt die Steuereinrichtung 11 in ihrem Innen raum auf. An der rückseitigen Oberfläche des Gehäuses 12 sind Kühlrippen 12 a vorgesehen; ein Kühlgebläse oder ein Kühlventilator 3 ist an der Unterseite des Gehäuses 12 an gebracht. In den Außenwänden 12 b des Gehäuses 12 sind an der Oberseite und der Unterseite des Gehäuses 12 Weg brechungen oder Aussparungen 12 c und 12 d ausgebildet, die zur Aufnahme von austauschbaren Gehäusewänden vor gesehen sind. Elektrische Bauteile 4, z. B. Dioden und ein Transistormodul, gehören zu der Steuereinrichtung 11 und sind in gutem Kontakt und dicht an der kastenförmi gen Bodenfläche in der Nähe der Vorderseite des Gehäuses 12 angebracht; eine gedruckte Schaltungsplatte oder Lei terplatte 5, auf der elektronische Bauteile für die Steuereinrichtung 11 montiert sind, ist lösbar im Ge häuse 12 angebracht.

Mit dem Bezugszeichen 6 ist die lösbare Abdeckplatte aus Kunststoff bezeichnet, die das Gehäuse 12 vollständig abdichtet bzw. abdeckt, wenn die Steuereinrichtung 11 in dem Gehäuse 12 zusammengebaut und verdrahtet ist. Die Abdeckplatte 6 ist mit Schrauben 7 am Gehäuse 12 be festigt. Bei einem Gehäuse 12 vom vollständig abgedich teten Typ ist eine austauschbare Gehäusewand 18 in Form einer dünnen Metallplatte, z. B. aus Aluminium, mit guten Wärmeabstrahlungseigenschaften in der Aussparung 12 c an der Oberseite des Gehäuses 12 angebracht. Bei einem Ge häuse 12 vom abgeschirmten Typ ist eine austauschbare Gehäusewand 19 aus einer Aluminiumplatte mit Fenstern in der Aussparung 12 c angebracht. Bei einem Gehäuse 12 vom vollständig abgedichteten Typ ist eine austausch bare Gehäusewand 20 aus einer Aluminiumplatte mit Durch führungen für Anschlußkabel in der Aussparung 12 d an der Unterseite des Gehäuses 12 angebracht. Bei einem Gehäuse 12 vom abgeschirmten Typ ist eine austauschbare Gehäuse wand 21 aus einer Aluminiumplatte mit Durchführungen für Anschlußkabel und Fenstern in der Aussparung 12 d an der Unterseite des Gehäuses 12 angebracht.

Wie in Fig. 2 dargestellt, haben die Aussparungen 12 c und 12 d eine trapezförmige Gestalt und sind mit Nuten 12 c 1 und 12 d 1 versehen, die sich über ihren Umfang er strecken. Die Nuten 12 c 1 und 12 d 1 haben nahezu die glei che Form wie die austauschbaren Gehäusewände 18, 19, 20 und 21 und kommen in innigen Kontakt mit den Gehäuse wänden 18 und 20, wenn diese Gehäusewände 18 und 20 dort eingesetzt sind, um eine gewünschte Dichtigkeit aufrecht zuerhalten. Wenn die Gehäusewände 18 und 20 in die Nuten 12 c 1 und 12 d 1 eingesetzt sind, wird die Abdeckplatte 6 mit Schrauben 7 befestigt. Die Abdeckplatte 6 drückt somit die vorderen Enden der austauschbaren Gehäusewände 18 und 20 in der Weise vor, daß ihre Umfangsbereiche vor geschoben werden und in engen Kontakt mit den Nuten 12 c 1 und 12 d 1 kommen.

Wie Wirkungsweise des Gehäuses 12 mit der darin unterge brachten Steuereinrichtung 11 wird nachstehend näher er läutert. Wenn die Steuereinrichtung 11 in Betrieb ist, erzeugen die elektrischen Bauteile 4 der Hauptschaltung Wärme, die von der Kontaktfläche des Gehäuses 12 über tragen bzw. abgeleitet wird und die Temperatur der Kühl rippen 12 a erhöht. Dabei dreht sich der Kühlventilator 3 und bläst Luft durch die Kühlrippen 12 a nach oben. Da durch geben die Kühlrippen 12 a Wärme ab, und die Dioden und Transistorelemente als elektrische Bauteile können bei Temperaturen arbeiten, die niedriger sind als eine vorgegebene Temperatur. Außerdem steigt die Lufttempera tur in einem Bereich, der von dem Gehäuse 12 und der Abdeckplatte 6 umgeben ist, aufgrund der Wärme an, die von den elektrischen Bauteilen 4 sowie von der gedruck ten Leiterplatte 5 erzeugt wird. Das Volumen des Gehäu ses 12 ist jedoch so vergegeben, daß die Wärme, die von den Außenwänden 12 b des Gehäuses 12, von der Abdeckplat te 6 und von den Gehäusewänden 18 und 20, die in die Aussparungen 12 c und 12 d an der Unterseite und der Ober seite des Gehäuses 12 eingesetzt sind, mit einem solchen Durchsatz abgestrahl wird, daß die Lufttemperatur in dem Gehäuse 12 auf einem Wert gehalten wird, der niedriger ist als eine für die elektronischen Bauteile vorgegebene Temperatur.

Wenn die austauschbaren Gehäusewände 18 und 20 im Falle eines Gehäuses vom vollständig dichten Typ an der Ober seite und der Unterseite des Gehäuses 12 angebracht sind, wird die Lufttemperatur im Inneren aufgrund der Konvek tion an der Oberseite des Gehäuses 12 höher. Durch Ver wendung der oberen Gehäusewand 18 mit einer großen Ober fläche kann daher der Wärmeabstrahlungseffekt erhöht und die Lufttemperatur im Inneren des Gehäuses 12 ver ringert werden, so daß sich die Außenabmessungen des Ge häuses reduzieren lassen. An einem Ort, wo die Umgebung günstig ist, braucht das Gehäuse 12 nicht vollständig ab gedichtet zu sein, vielmehr kann es lediglich abgeschirmt werden. Das Gehäuse vom abgeschirmten Typ kann in der Weise gebildet werden, daß man die austauschbare Ge häusewand 19 mit Fenstern in die Aussparung 12 c an der Oberseite des Gehäuses 12 anbringt und die austauschbare Gehäusewand 21 mit Fenstern und Durchführungen für An schlußkabel in der Aussparung 12 d an der Unterseite des Gehäuses 12 befestigt. Die im Innenraum befindliche, aufgeheizte Luft steigt aufgrund der Konvektion nach oben und tritt durch die Aussparungen der austauschbaren Gehäusewand 19 aus, während äußere Luft durch die Aus sparungen der unteren austauschbaren Gehäusewand 21 ein tritt. Dabei zirkuliert die Luft im Inneren des Gehäuses 12, um die Temperatur der Luft dort niedrig zu halten.

Das vorstehend beschriebene Gehäuse 12 eignet sich zur Unterbringung der verschiedensten Steuereinrichtungen 11, wobei die mit gleichen Abmessungen bzw. Konturen aus gebildeten austauschbaren Gehäusewände 18-21 den jewei ligen Betriebsumständen entsprechend eingesetzt, ausge wechselt und angepaßt werden können.

Claims

1. Gehäuse zur Aufnahme einer Steuereinrichtung, wobei das Gehäuse aus Aluminium-Druckguß mit Kühlrippen an seiner Außenseite besteht, mit einer lösbar befestigten Abdeckplatte (6, 7), die die Zugangsöffnung des Gehäuses (12) abdeckt, und mit zur Steuereinrichtung (11) gehö renden, Wärme erzeugenden elektrischen Bauteilen (4, 5), dadurch gekennzeichnet,
daß in den Außenwänden (12 b) an der Oberseite und der Unterseite des Gehäuses (12) Aussparungen (12 c, 12 d) ausgebildet sind,
daß in den Aussparungen (12 c, 12 d) austauschbare Gehäuse wände (18, 19, 20, 21) zum Schutz der Steuereinrichtung (11) angebracht sind, und
daß die austauschbaren Gehäusewände (18-21) von der lösbaren Abdeckplatte (6, 7) in ihrer Position im Gehäuse (12) gehalten sind.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die austauschbaren Gehäusewände (18-21) aus vollständig abdichtenden und/oder ab schirmenden, mit Löchern versehenen Gehäusewänden (18; 19-21) bestehen, welche jeweils gleiche Außen form aufweisen.

3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die vollständig abdichtenden Gehäusewände (18) aus dünnen Metallplatten mit guten Wärmeabstrahlungseigenschaften, z. B. aus Aluminium, bestehen.

4. Gehäuse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die abschirmenden Ge häusewände (20, 21) mit Durchführungen für Anschluß kabel versehen sind.

5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die austauschbaren Gehäusewände (18-21) trapezförmig ausgebildet sind, und daß die Außenwände (12) mit komplementären trapez förmigen Aussparungen (12 c, 12 d) mit Nuten (12 c 1, 12 d 1) versehen sind, in die die austauschbaren Gehäusewände (18-21) in abdichtenden Eingriff einschiebbar sind.