DE7003178U

DE7003178U - ELECTRONIC DEVICE.

Info

Publication number: DE7003178U
Application number: DE19707003178
Authority: DE
Original assignee: NEUMANN ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: NEUMANN ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 1970-01-30
Filing date: 1970-01-30
Publication date: 1970-05-14

Description

Firma Neumann Elektronik GmbH, 433 Mülheim-Ruhr, Bülowstr. 104-130 Neumann Elektronik GmbH, 433 Mülheim-Ruhr, Bülowstr. 104-130

Elektronisches GerätElectronic device

Bei elektronischen Geräten, insbesondere bei Geräten der j Leistungselektronik tritt häufig das Problem auf, daß Bauelemente^ die im Betrieb eine große Verlustwärme erzeugen, z. B. Leistungs-f transistoren, Leistungstyristoren, Gleichrichter u. ä., in einem\ Gerät zusammen mit Bauelementen untergebracht werden müssen, die j gegen Temperaturschwankungen empfindlich sind oder deren Lebens- ! dauer stark von der Erwärmung abhängt, wie z.B. Elektrolytkondensatoren. Besonders groß werden diese Probleme, wenn die
elektronischen Geräte in Räumen betrieben werden sollen, die
starken Witterungseinflüssen oder größerer Verstaubung ausgesetzt sind. In diesem Fall müßten die Geräte nämlich sehr sorgfältig abgedichtet werden, und infolge dieser Abdichtung wird die Abführung der im Gerät erzeugten Warme nach außen sehr erschwert.In electronic devices, especially in power electronics devices, the problem often arises that components ^ which generate a large amount of heat loss during operation, e.g. B. f power transistors, Leistungstyristoren, rectifiers, u. Ä. A \ device together must be accommodated with components which are sensitive to temperature variations j or their food! strongly depends on the heating, such as electrolytic capacitors. These problems become particularly severe when the
electronic devices are to be operated in rooms that
are exposed to strong weather conditions or large amounts of dust. In this case, the devices would have to be very carefully sealed, and as a result of this sealing, the dissipation of the heat generated in the device to the outside is very difficult.

So ist es "beispielsweise bekannt, wärmeerzeugende Bauteile z.B. j Leistungstransistoren auf besondere Kühlkörper aufzusetzen, die ! mit großen Oberflächen ausgerüstet die Verlustwärme sehr gut an , die Umgebungsluft abgeben. Ein Nachteil dieser Art des Aufbaus
ist, daß ein Gerät mit offen auf einem Kühlkörper montiertenFor example, it is known to place heat-generating components, such as power transistors, on special heat sinks which, equipped with large surfaces, dissipate the heat loss very well into the ambient air. A disadvantage of this type of construction
is that a device with open mounted on a heat sink

I Halbleiter-Bauelementen sofort unbrauchbar wird, wenn elektrisch ■leitender Staub_z.B. Bremsstaub von Bahnfahrzeugen₍ sich auf dem !Bauelement absetzt. Da die Luft- und Kriechstrecken an Halbleiter· :anschlüssen äußerst klein bemessen sind, können die in den einischlägigen Vorschriften für derartige Geräte geforderten Sicher-. heitswerte bei ungeschütztem Einbau der Bauelemente nicht eingehalten werden. Kapselt man die Kühlkörper insgesamt gegen den i Außenraum ab, so wird die erzeugte Wärme zwar von den Kühlkörper! : sehr gut aufgenommen, aber es ist schwierig, sie so nach außenI Semiconductor components immediately become unusable if electrically ■ conductive dust, e.g. Brake dust from rail vehicles ₍ settles on the component. Since the air and creepage distances at semiconductor connections are extremely small, the safety values required in the relevant regulations for such devices cannot be met if the components are installed without protection. If the heat sinks are encapsulated as a whole from the outside space, the heat generated is indeed absorbed very well by the heat sinks!: But it is difficult to get it to the outside

! zu bringen, daß eine Staubschranke dazwischen vorhanden ist.! to bring that a dust barrier is present in between.

Es ist bereits versucht worden, die Kühlung mit Hilfe mechanisch bewegter Lüfter zu bewirken. Dabei hat sich jedoch herausgestellt ■ daß mechanisch bewegte Teile in stark staubhaltigen Räumen oder, wenn sie der Witterung ausgesetzt sind, außerordentlich schwierige Probleme aufwerfen. Außerdem erfordert eine Zwangskühlung einen nicht unerheblichen Aufwand an Betriebs- und Kontrolleinrichtungen. Attempts have already been made to effect the cooling with the aid of mechanically moved fans. In this case, however, has proven that ■ moving parts in very dusty rooms or if they are exposed to the weather, raise extremely difficult problems. In addition, forced cooling requires a not inconsiderable expense in terms of operating and control equipment.

Gegenstand der Neuerung ist ein elektronisches Gerät mit mindestens zwei miteinander mechanisch und elektrich verbundenen Montagechassis. Neuerungsgemäß wird dabei eine Beeinflussung der wärmeempfindlichen Bauelemente durch die wärmeerzeugenden 'Bauelemente dadurch verhindert, daß die Bauelemente mit hoher Verlustleistung auf einem oder mehreren äußeren Chassis, die wärmeempfindlichen Bauelemente, die in der Regel keine merkliche Verlustleistung besitzen auf einem oder mehreren inneren Chassis angeordnet sind und sich zwischen den, bzw. dem äußeren und den, bzw. dem inneren Chassis ein Zwischenraum mit hohem Wärmewiderstand befindet. Durch diese räumliche Trennung der wärmeerzeugenden Bauelemente von den übrigen Bauelementen wird eine sehr viel höhere Lebensdauer des Gerätes erreicht. Der Zwischenraum zwischen den inneren und den äußeren Chassis kann mit Luft erfüllt sein, wobei es besonders zweckmäßig ist,The object of the innovation is an electronic device with at least two mechanically and electrically connected assembly chassis. According to the innovation, it is an influencing of the heat-sensitive components by the heat-generating 'components this prevents the components with high power dissipation on one or more outer chassis, the heat-sensitive Components that usually have no noticeable power loss on one or more inner chassis are arranged and between the, or the outer and the, or the inner chassis there is a gap with high thermal resistance. This spatial separation of the heat-generating Components from the other components, a much longer service life of the device is achieved. The space between the inner and outer chassis can be filled with air, it being particularly useful

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wenn er über mindestens zwei öffnungen mit der Außenluft in Verbindung steht, da in diesem Falle ständig ein Luftstrom i zwischen den beiden Chassis bzw. Chassis-Gruppen hindurchstreicht, der den Wärmeübergang erschwert. Der Zwischenraum kann auch mit einem anderen wärmeisolierenden, wärmebeständigen und elektrisch isolierenden Material ausgefüllt sein.if he has at least two openings with the outside air in There is a connection, since in this case an air flow i constantly passes between the two chassis or chassis groups, which makes the heat transfer difficult. The gap can also be made with another heat-insulating, heat-resistant and electrical insulating material to be filled.

Das äußere Chassis, auf dem die Bauelemente mit hoher Verlust- ;leistung angeordnet sind, ist zweckmäßigerweise mit fühlelementen '' versehen. Selbstverständlich können, falls erforderlich, auch an iden inneren Chassis Kühlelemente angeordnet sein.The outer chassis, on which the components with high power dissipation are arranged, is expediently provided with `` sensing elements '' . Of course, if necessary, cooling elements can also be arranged on the same inner chassis.

Die neuerungsgemäüe Anordnung der Baue"¹ emente hat weiterhin den großen Vorteil, ^aß bei Verwendung des Gerätes in Bäumen, die starken Witterungseinflüssen oder größerer Verstaubung ausge-¹ setzt sind, die inneren Chassis in einem wasser- und staubdicht :verschließbaren Gehäuse angeordnet sein können. Auf diese WeiseThe neuerungsgemäüe arrangement of the Build ^"1 emente further has the great advantage ^ ate of the device used in trees, the strong weathering or greater dusting excluded ¹ sets are, the internal chassis dustproof in a water and: closable housing may be arranged . In this way

! sind sie gegen jeden Einfluß von außen geschützt. Da das äußere I bzw. die äußeren Chassis möglichst der Außenluft ausgesetzt bleiben sollen, damit die Kühlelemente die aufgenommene Wärme an die Außenluft abgeben können, hat es sich gemäß der weiteren Neuerung als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die auf den äaßeren Chassis angeordneten Bauelemente einzeln oder in Gruppen mit wasser- und staubdicht auf den Chassis angeordneten Verschlußkappen abgedeckt sind. Dabei können diese Verschlußkappen mit Kühlrippen verwehen sein.! they are protected against any outside influence. Because the outer I or the outer chassis are exposed to the outside air as much as possible should remain so that the cooling elements can release the absorbed heat to the outside air, it has to be according to the other Innovation proved to be particularly advantageous when the components arranged on the outer chassis individually or in groups are covered with sealing caps arranged on the chassis in a waterproof and dustproof manner. These caps can be blown away with cooling fins.

Weitere Merkmale und Vorteile des neuen Gerätes werden im fol- j genden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs-· beispiels näher beschrieben.Further features and advantages of the new device are described in the fol- lowing based on an embodiment shown in the drawings example described in more detail.

Figur 1 zeigt in stark schematischer Darstellung ein Gerät gemäß j 4er feuerung im Teilschnitt in auseinandergenommenem Zustand.Figure 1 shows a very schematic representation of a device according to j 4-way firing in partial section in a disassembled state.

Figur 2 zeigt in entsprechender Darstellung das Gerät nach Figur 1 in zusammengesetztem Zustand.FIG. 2 shows the device according to FIG 1 in assembled condition.

Figur 3 ist ein Teilschnitt entsprechend der Linie III-III in Figur 1 in vergrößerter Darstellung.FIG. 3 is a partial section along the line III-III in FIG Figure 1 in an enlarged view.

Das in den Figuren 1 bis 3 schematisch d arge stellte Gerät beetehl aus einem äußeren Chassis 1, das die Bauelemente mit hoher Verlustleistung 2 trägt, die in der Zeichnung nur angedeutet sind. Das Chassis 1 ist als Kühlkörper ausgebildet und mit Kühlrippen £ versehen. AuX dem zweiten, inneren Chassis 3 sind die Bauelemente 4 mit niedriger Verlustleistung angeordnet, die in der Zeichnung ebenfalls nur angedeutet sind. Das äußare Chassis 1 wird mit Hilfe der an ihm angeordneten Befestigungsdome 5 mi«, dem inneren Chassis 3 verbunden. Die Befestigungsdome 5 sind so bemessen, daß ein möglichst großer Wärmewiderstand bei höchstmöglicher Festigkeit erzielt wird. Zwischen dem äußeren Chassis ] und dem innren Chassis 3 bleibt in zusammengesetztem Zustand (siehe Figur 2) ein Zwischenraum 7, durch den ein Luftstrom in der durch die Pfeile L angedeuteten Bdchtung hindurshtreten kann. Ein wärmebeständiges Kabel 6 verbindet das äußere Chassis 1 mit dem inneren Chassis 3·The device shown schematically in Figures 1 to 3 beetehl from an outer chassis 1, which carries the components with high power loss 2, which are only indicated in the drawing. The chassis 1 is designed as a heat sink and provided with cooling fins £. The components 4 with low power dissipation, which are also only indicated in the drawing, are arranged on the second, inner chassis 3. The outer chassis 1 is connected to the inner chassis 3 with the aid of the fastening domes 5 mi "arranged on it. The fastening domes 5 are dimensioned so that the greatest possible thermal resistance is achieved with the highest possible strength. Between the outer chassis] and the inner chassis 3, in the assembled state (see FIG. 2), there remains an interspace 7 through which an air stream can pass in the direction indicated by the arrows L. A heat-resistant cable 6 connects the outer chassis 1 to the inner chassis 3

Wie aus Figur 2 ersichtlich kann das innere Chassis 3 in ein Gehäuse 9 eingesetzt werden, wobei durch Dichtungen 10 das Sindringen von Staub in den Innenraum des Gehäuses 9 verhindert wird.As can be seen from Figure 2, the inner chassis 3 in a Housing 9 are used, with seals 10 the Sindringen of dust in the interior of the housing 9 is prevented.

Das Gehäuse 9 ist mit Hilfe von Befestigungslaschen 11 z.B. an einer Gebäudewand angebracht.The housing 9 is e.g. attached to a building wall.

Die Zuführung der elektrischen Energie erfolgt über ein Speisekabel 14, das durch die Wand des Gehäuses 9 an Steckerleisten oder Anschlußklemmen 12 im Inneren des Gehäuses geführt ist. Diese Steckerleisten oder Anschlußklemmen stehen bei eingesetztem inneren Chassis 3 mit entsprechenden Elementen 13 in 'Verbindung, die am inneren Chassis 3 angebracht sind« The electrical energy is supplied via a feed cable 14, which is passed through the wall of the housing 9 to connector strips or terminals 12 inside the housing. When the inner chassis 3 is inserted, these plug strips or connection terminals are connected to corresponding elements 13 which are attached to the inner chassis 3 «

In ^igur 3 ist anhand eines Lei.?+·"•ngstransistors 16 der Schutz J der Bauelemente mit hoher Verlust" aistung gegen Witterungseiniflüsse und Staut dargestellt. Der Transistor 16 ist unter ' Zwischenschaltung einer mineralischen Isolierplatte 18 mittels j nicht gezeichneter Schraubenverbindungen auf dem mit Kühlrippen ε !versehenen äußeren Chassis 1 befestigt. Das Chassis 1 trägt eineIn ^ igur 3 the protection is based on a power transistor 16 The components have a high loss of resistance to the effects of the weather and traffic jams shown. The transistor 16 is below 'Interposition of a mineral insulating plate 18 by means of j screw connections (not shown) on the one with cooling fins ε ! provided outer chassis 1 attached. The chassis 1 carries a

Bohrung 19, durch die die Anschlußdrähte 17 des Transistors 16 j hindurchgeführt sind.Bore 19 through which the connecting wires 17 of the transistor 16 j are passed.

j Die zur Einhaltung der Spannungsfestigkeit im ungeschützten Zuj stand erforderlichen Kriechstrecken und Luftstrecken und Abstände sind so groß, daß im vorliegenden Falle beispielsweise die Bohrung 19 fast die ganze zum Wärmeübergang erforerliche Plansch- \ fläche des -^eistungstransistors 16 verbrauchen würde. Deshalb : sind neuerungsgemäß zum Schütze des Transistors 16 Verschluß-■ kappen 20a und 20b von beiden Seiten unter Zwischenschaltung ι gut wärmeleitender dichtungen 21a und 21b auf das Chassis 1 auf-| ! geschraubt. Hierdurch wird erreicht, daß der Montage- und j i Anschlußraum des hier als Beispiel gezeichneten Transistors 16 j staub- und wasserdicht wird, wodurch die Luft- und Kriechstrecken i und die Abstände besser unter Kontrolle zu bringen sind und relativ klein gehalten weiden können. Zur besseren Wärmeableitung sind die Verschlußkappen 20a und 20b mit Kühlrippen 22 versehen.j The to comply with the withstand voltage in the unprotected ZUJ was creepage distances required and air gaps and distances are so large that in the present case, for example, the bore 19, almost the whole erforerliche for heat transfer paddling \ face of the - ^ eistungstransistors would consume sixteenth Therefore: The renewal according to the contactors of the transistor 16 closure ■ Hat 20a and 20b from both sides with the interposition ι highly thermally conductive seals 21a and 21b up to the chassis 1 | ! screwed. This ensures that the assembly and ji connection space of the transistor 16 j shown here as an example is dustproof and waterproof, whereby the air and creepage distances i and the distances can be better controlled and kept relatively small. The closure caps 20a and 20b are provided with cooling ribs 22 for better heat dissipation.

Sohutzansprüohe; ι Protection claims; ι

Claims

- 6 protection claims

1. Electronic device with at least two mechanically and electrically connected assembly chassis, characterized in that the components (2, 16) with high power dissipation on one or more outer "chassis (1), the heat-sensitive components (4) temperature-sensitive on one or more inner chassis (3) are arranged, and there is a space (7) with high thermal resistance between the or the outer and the, or the inner chassis.

2. Electronic device according to claim 1, characterized in that the intermediate space (7) is filled with air.

3. Electronic device according to claim 2, characterized in that the space is in communication with the outside air via at least two openings.

4. Electronic device according to one of claims 1 to 3ι, characterized in that the outer chassis 1 Mt cooling elements (8) are provided.

5. Electronic device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inner chassis are provided with cooling elements.

6. Electronic device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inner chassis (3) are arranged in a water- and dust-tight closable housing (9).

7. Electronic device according to one of claims 1 to 6, characterized

characterized in that the on the outer chassis (1) arranged components (16) individually or in groups with water;

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and sealing caps (20a, 20b) arranged in a dust-tight manner on the chassis (1) are covered.

8. Electronic device according to claim 7, characterized in that the closure caps (20a,? 0b) are provided with cooling fins (22).

9. Electronic device according to one of Claims 1 to 8, characterized in that devices (11) for fastening the entire device are arranged on the housing (9).

JLO. Electronic device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that contacts (12) connected to the feed line (14) for the entire device are arranged in the interior of the housing and are connected to corresponding contacts (13) on the inner chassis (3) Connected.