DE8509176U1

DE8509176U1 - Luftwärmetauscher zum Kühlen von Bauelementen der Leistungselektronik

Info

Publication number: DE8509176U1
Application number: DE19858509176
Authority: DE
Original assignee: Itronic Fuchs 7809 Denzlingen De GmbH
Current assignee: Itronic Fuchs 7809 Denzlingen De GmbH
Priority date: 1985-03-27
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1985-05-30

Description

Luftwärmetauscher zum Kühlen von Bauelementen der Leistungselektronik

Die Neuerung betrifft einen Luftwärmetauscher zum Kühlen von Bauelementen der Leistungselektronik mit wenigstens einem die zu kühlenden Bauelemente tragenden Kühlprofil und einem in Richtung der Kühlrippen blasenden Axiallüfter.

Derartige Luftwärmetauscher mit speziell angefertigten Profilen, die meist als Strangpress-Profile hergestellt werden und eine Anzahl von Rippen aufweisen, sind bereits bekannt. Die Kühlprofile sind gekrümmt ausgebildet und so zusammengesetzt, daß ein Kanal mit einem runden Inne„querschnitt gebildet wird, in den die Kühlrippen beispielsweise radial hineinragen. Derartige Luftwärmetauscher sind jedoch wegen der Verwendung von Spezialteilen teuer. Sollen jedoch preiswerte Standard-Kühlprofile verwendet werden, die auf einer ebenen Grundplatte im rechten Winkel angeformte Kühlrippen aufweisen, ergeben sich Probleme hinsichtlich des Wirkungsgrades der Wärmeabfuhr und hinsichtlich von Kurzschlüssen die in Metall verarbeitenden Betrieben, insbesondere in Schweißereien mit einem sehr hohen Anfall von Metall-Schleifstaub, durch elektrisch leitende Staubbrücken verursacht werden.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftwärmetauscher zu schaffen, der mit Standard-Kühlschienen ohne Kurzschlußgefahr eine wirksame Kühlung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß der Axiallüfter an einem Ende eines Kanals aus mehreren Kühlprofilen angeordnet ist, die mit ihren ebenen Seiten nach außen und mit ihren die Kühlrippen tragenden Seiten nach innen in den Kanal weisen.

Bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel der Neuerung sind vier Kühlprofile vorgesehen, die über die an ihren Rändern liegenden Kühlrippen mit Hilfe von Montagewinkeln miteinander verbunden sind. Eine im wesentliehen quadratische Querschnittsform wird dadurch erreicht, daß alle Kühlprofile die gleiche Breite haben. Die Kühlprofile verfügen in ihrer Mitte über einen kühlrippenfreien Bereich, auf dem die Bauelemente mit Ihren Anschlüssen durch das Kühlprofil nach außen ragend befestigt sind. Auf diese Weise können Staubbrücken im Inneren des Kanals 2 nicht mehr zu Kürzschlüssen führen. Wenn die Bauelemente Leistungstransistoren sind, sind deren Kollektoranschlüsse thermisch und elektrisch mit den Kühlprofilen verbunden. Im Kühlprofil sind Bohrungen für die Anschlüsse der Bauelemente vorgesehen, wobei mit Hilfe von Isolierstücken ein luftdichter Abschluß des Kanalinneren gegenüber der Umgebung erreicht wird.

Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, ist im Kanal ein Hohlzylinder vorgesehen, der fluchtend zum Motor des Axiallüfters mit Hilfe von Bolzen im Kanal befestigt ist, und in etwa den gleichen Außendurchmesser wie der Motor des Axiallüfters aufweist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Neuerung dargestellt. Es zeigen:

^y - 3 -

Fig. 1 den Luftwärmetaüscher gemäß der Neuerung in einer perspektivischen Ansicht bei demontiertem Axiallüfter und Hohlzylinder,

Fig. 2 das den Axiallüfter tragende Ende des Luftwärmetauschers in einer Ansicht von oben und

Fig. 3 den Kanal des Luftwärmetauschers im radialen Schnitt.

Der in Fig. 1 teilweise zerlegt dargestellte Luftwärmeaustauscher verfügt über einen Axiallüfter 1 , der im fertig montierten Zustand des Luftwärmetauschers auf der in Fig. 1 hinten liegenden Seite eines Kanals 2 mit im wesentlichen quadratischen Querschnitt montiert ist. Entlang der Achse des Kanals 2 ist im Innern des Kanals 2 ein Hohlzylinder 3 angeordnet _s der in Fig. 1 im herausgenommenen Zustand und in Fig. 3 im eingebauten Zustand dargestellt ist.

Der Axiallüfter 1 verfügt über einen Motor 4, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des Hohlzylinders 3 im wesentlichen entspricht, weshalb der Hohlzylinder 3 den " kühlungsunwirksamen zylindrischen Raum im Innern des Kanals 2 verkleinert.

Der Motor 4 des Axiallüfters 1 ist mit Luftschaufeln 5 versehen, die im Ringraum um den Hohlzylinder 3 eine in axialer Richtung des Hohlzylinders 3 und des Kanals 2 bewegte Luftströmung erzeugen. Dieser Ringraum ist in Fig. 3 durch das Bezugszeichen 6 veranschaulicht.

L Die Befestigung des Axiallüfters 1 an der rückseitigen ^

Stirnfläche des Kanals 2 ist in Fig. 2 in einer Ansicht von oben dargestellt. Zwischen dem Axiallüfter 1 und

dem Kanal 2 ist eine Isolierung 7 vorgesehen. ^;

Wie man aus den Figuren 1 bis 3 erkennt, besteht der Kanal 2 aus vier Kühlprofilen 8, die die Gestalt preis- \ werter Standard-Kühlschienen aufweisen. Die Kühlprofile ΐ ■ 8 verfügen über eine ebene, nach außen weisende Seite 9 und eine mit Kühlrippen 10 versehene Innenseite 11. Entlang eines mittleren Bereiches 12 sind auf der Innenseite 11 keine Kühlrippen 10 vorgesehen. Im mittleren Bereich 12 der Kühlprofile 8 sind eine Vielzahl von Leistungstransistoren 13 thermisch und elektrisch gut leitend mit den Kühlprofilen 8 verbunden. Die Basisanschlüsse 14 sowie die Emitteranschlüsse 15 sind durch Bohrungen 16 hindurch nach außen geführt. Um zu verhindern, daß Kühlluft durch diese Bohrungen 16 den Kanal verläßt sind dichtende Isolierstücke vorgesehen, die den Zwischenraum um die Basisanschlüsse 14 und die Emitteranschlüsse 15 in den Bohrungen 16 ausfüllen.

Die Kühiprot'ile 8 sind an ihren äußeren Kühlrippen 17 mit Hilfe von Montagewinkeln 18 so verbunden, daß die Kühlprofile 8 sich mit den außenliegenden Kanten der äußeren Kühlrippen 17 entlang einer Linie berühren. Durch das Verbinden von vier Kühlrippen 8 mit Hilfe von vier Montagewinkeln 18 wird der Kanal 2 geschaffen, durch dessen Innenraum die Kühlluft mit Hilfe des Axiallüfters 1 transportiert wird. Dabei führt die | Kühlluft die Wärme von elektronischen Bauteilen, bei- |

spielsweise Transistoren, Dioden, Thyristoren, Triac's |i'

J J J

und Widerständen ab, die in den durch die mittleren Bereiche 12 gebildeten Montage-Zwischenräumen im Innern des Kanals 2 so angebracht sind, daß durch Metall-Schleifstaub-Ablagerungen keine Kontaktbrücken geschaffen werden können, weil sämtliche Anschlüsse durch die Bohrungen16 auf die Außenseite des Kanals 2 geführt sind, wo keine Kühlluft vorbeistreicht, die mit Staub und anderen Partikeln, insbesondere Metall-Schleif-Staub belastet ist.

Infolge des Einsatzes preiswerter Standard-Kühlprofile 8 ergibt sich eine hohe Kühlleistung bei niedrigen Kosten wobei keine Kurzschlußgefahr durch Metall-Schleif■ Staub besteht, weil die kurzschlußgefährdeten Bauteileanschlüsse außerhalb der Verstaubungszone im Innern des Kanals 2 liegen. Durch den Hohlzylinder 3 wird eine besonders günstige Strömungsführung erreicht, durch die der Wirkungsgrad um ca. 10 bis 25 % erhöht wird. Die Kühlrippen 10 der Kühlprofile 8 werden mit laminarer Strömung gekühlt und lassen sich, wenn Bedarf besteht, leicht reinigen.

> t « 11(1,, ,4

Claims

IDR. KARL RACKETT1E PATENTANWALT Kaisar-Joaeph-Str. 1 79 · Postfach 131OD-7BOO Fraiburo Dipl.-Phys. Dr.-Ing. Kar! Rackette Patentanwalt European Patent Attorney Europäischer Patentvertreter Mandataire en Brevets Europeens Kaiser-Joseph-Strasse 1 79 Postfach 131 O D-78OO Freiburg Telefon: (O761J3 18 9O Telefax: +49 761 31899 Telex: 77 25 99 raket d Telegramme: Patentservice Freiburg Unser Zeichen: FCS-G3 ITRONIC-FUCHS GmbH Robert-Bosch-Straße 6 7809 Denzlingen Luftwärmetauscher zum Kühlen von Bauelementen der Leistungselektronik S CHUT Z A NS P RUCH E

1. Luftwärmetauscher zum Kühlen von Bauelementen der Leistungselektronik mit wenigstens einem die zu kühlenden Bauelemente tragenden Kühlprofil und einem in Richtung der Kühlrippen blasenden Axiallüfter, dadurch gekennzeichnet, daß der Axiallüfter (1) an einem Ende eines Kanals (2) aus mehreren Kühlprofilen (8) angeordnet ist, die

sit ihren ebenen Seiten (9) nach außen und mit ihren die Kühlrippen (10) tragenden Seiten (11) nach innen in den Kanal (2) weisen.

2. Luftwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Kühlprofile (8) über die an ihren Rändern liegenden Kühlrippen (17) mit Hilfe von Montagewinkeln (18) miteinander verbunden sind.

3. Luftwärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kühlprofile (8) die gleiche Breite und die gleiche Länge haben.

4. Luftwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlprofile in ihrer Mitte einen kühlrippenfreien Bereich (12) aufweisen, auf dem die Bauelemente (13) mit ihren Anschlüssen (14, 15) durch das Kühlprofil (8) nach außen ragend befestigt sind.

5. Luftwärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente Lei- £tungstransistoren (13) sind, deren Kollektoranschluß mit den Kühlp.'üf ilen (8) thermisch und elektrisch verbunden ist.

6. Luftwärmotauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlprofil (8) Bohrungen (16) für die Anschlüsse (14, !5) mit Isolierstücken vorgesehen sind, durch die der Kanal (2) nach außen luftdicht verschlossen ist.

• · ··· ♦ t · 4 t

7. Luftwärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte des Kanals (2) ein axial verlaufender zylindrischer Körper (3) angeordnet ist.

8. Luftwärmetauscher nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet , daß der zylindrische Körper ein Hohlzylinder (3) ist, der fluchtend zum Motor (4) des Axiallüfters (1)- angeordnet ist und in etwa den gleichen Durchmesser wie der Motor (4) des Axiallüfters (1) aufweist.

9. Luftwärmetauscher nach Anspruch (8), dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlzylinder (3) durch radial verlaufende Bolzen im Kanal (2) befestigt ist.

10. Luftwärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser des Hohlzylinders (3) größer als die halbe Breite der Kühlprofile (8) ist.