DE9312006U1 - Kondensatoranordnung fuer hochleistungs- und hochfrequenzanwendungen - Google Patents
Kondensatoranordnung fuer hochleistungs- und hochfrequenzanwendungenInfo
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Description
93 G 8 5 5 6 DE
Siemens Aktiengesellschaft
Kondensatoranordnung für Hochleistungs- und Hochfrequenzan-Wendungen
Bei Hochfrequenzanordnungen zur Induktionserwärmung, wie
z.B. dem induktiven Rohrschweißen, werden zur Kompensation der Induktivität des Induktors bzw. als Resonanzkapazität
hochfrequenztaugliche Kondensatoren mit einer hohen Stromtragfähigkeit benötigt. In diesem Zusammenhang ist es bekannt,
die benötigte Kapazität und die entstehende Verlustleistung auf mehrere Kondensatoren aufzuteilen, die zur Erhöhung
der Spannungsfestigkeit in Reihe und zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit parallel geschaltet werden. Die dabei
bisher verwendeten Kondensatoren sind blockförmig ausgebildet und weisen jeweils zwei parallele auf einander abgewandten
Seiten des Kondensatorblocks liegende Kontaktflächen auf. Über diese Kontaktflächen erfolgt auch die Abführung
der verlustwärme. Beim Einspannen der Kondensatoren zwischen Stromschienen kann es aufgrund von geringen Unterschieden in
den Außenabmessungen der Kondensatoren zu unzulässig hohen mechanischen Belastungen einzelner Kondensatoren kommen,
weswegen die Verbindung zu einer der Stromschienen flexibel ausgebildet werden muß; hierdurch wird aber das Vermögen,
die Verlustwärme abzuführen, beeinträchtigt. Da die Wärmeabführung über die elektrischen Verbindungen der Kondensatoren
erfolgt, entstehen insbesondere bei Zwangskühlung mittels Kühlflüssigkeit Isolierprobleme, die durch die Hochfrequen&zgr;anwendung
noch verstärkt werden. Schließlich sind die bekannten Kondensatoren aufgrund ihrer Sonderbauformen vergleichsweise
teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung von zusammenschaltbaren Kondenstoren abzugeben.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Kondensatoranordnung
für Hochleistungs- und Hochfrequenzanwendungen mit mehreren zusammenschaltbaren Kondensatoren und
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mit einem Kühlkörper, der eine oder mehrere Ausnehmungen enthält, wobei die Kondensatoren in den Ausnehmungen
angeordnet und die Zwischenräume zwischen den Kondensatoren und den Wänden der Ausnehmungen mit einer wärmeleitenden,
vorzugsweise elektrisch isolierenden, Füllmasse ausgefüllt sind.
Da die Kondensatoren über die wärmeleitende Füllmasse in der
mindestens einen Ausnehmung des Kühlkörpers eingebettet sind, kommt es zu keiner mechanischen Belastung der einzelnen
Kondensatoren. Die Wärmeableitung von den Kondensatoren zu dem Kühlkörper erfolgt über nahezu die gesamte Gehäuseoberfläche
der Kondensatoren und ist somit sehr effektiv. Schließlich sind die Wege für die elektrische Leitung
und die wärmeableitung voneinander getrennt, so daß z. B. bei Zwangskühlung durch eine Kühlflüssigkeit keine Isolierprobleme
entstehen.
Da die Wärmeleitung des Kühlkörpers, z. B. Aluminium oder Kupfer, besser ist als die der Füllmasse, ist in vorteilhafter
Weise jeder Kondensator in einer eigenen Ausnehmung angeordnet, so daß die Füllmasse nur noch die Zwischenräume
zwischen den Kondensatoren und den Wänden der Ausnehmungen ausfüllt. Dabei kann die Menge der Füllmasse durch Anpassung
der Ausnehmungen an die Gehäuseabmessungen der Kondensatoren minimiert werden. In diesem Zusammenhang sind die Ausnehmungen
vorzugsweise in Form von taschenförmigen öffnungen ausgebildet. In besonders einfacher Weise lassen sich die
Ausnehmungen in Form von quer zur Richtung der Längsausdehnung des Kühlkörpers verlaufenden Schlitzen ausbilden, so
daß handelsübliche Aluminium-Profilkörper verwendet werden können.
Zur Verbesserung der Kühlwirkung weist der Kühlkörper Mittel zur Wärmeabführung auf. Diese können im Rahmen der Erfindung
aus Kühlrippen und/oder Kühlkanälen zur Flüssigkeitskühlung bestehen.
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Um einerseits die Herstellung von elektrischen Verbindungen zu bzw. zwischen den Kondensatoren und andererseits die
mechanische Verbindung des Kühlkörpers beispielsweise mit einem Kühlmittelkreislauf zu erleichtern, ist der Kühlkörper
vorzugsweise zweiteilig ausgebildet, wobei der eine Teil des Kühlkörpers die Ausnehmungen mit den Kondensatoren enthält,
der andere Teil des Kühlkörpers die Mittel zur wärmeabführung aufweist und beide Teile in flächigem Kontakt aneinanderliegend
lösbar miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich auch die Möglichkeit, je nach Höhe der abzuführenden
Verlustwärme unterschiedliche Mittel zur Wärmeabführung vorzusehen, ohne daß die Kondensatoranordnung selbst
ausgetauscht werden muß. Umgekehrt kann die Kondensatoranordnung ausgetauscht werden, ohne daß dazu der Kühlmit-
telkreislauf geöffnet werden muß. Außerdem besteht die Möglichkeit, mehreren, die Ausnehmungen mit den Kondensatoren
aufweisenden Kühlkörperteilen ein gemeinsames Kühlkörperteil mit den Mitteln zur Wärmeabführung zuzuordnen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen
FIG 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung in einer Ansicht von unten,
FIG 2 dasselbe Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht, FIG 3 einen der eingesetzten Kondensatoren und
FIG 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung in Seitenansicht.
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FIG 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung in Seitenansicht.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen einen aus zwei im wesentlichen quaderförmigen Teilen 1 und 2 zusammengesetzten Kühlkörper,
der aus Aluminium oder einem anderen Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht. In Figur 3 sind die Teile 1 und 2 nur
schemenhaft dargestellt. Das mit 1 bezeichnete Teil des Kühlkörpers enthält auf einer Seite 3 mehrere in Längsrichtung
des Teils 1 nebeneinander liegende Ausnehmungen 4 in Form von taschenförmigen Öffnungen. Die Form der Öffnungen 4
richtet sich nach den Gehäuseabmessungen von Kondensatoren
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5, die in die Öffnungen 4 eingesetzt sind. Bei den Kondensatoren 5 handelt es sich um hochfrequenztaugliche Leistungskondensatoren
mit einer Kapazität von wenigen nF, einer Betriebsspannung von einigen kV und einer maximal zulässigen
Verlustleistung in der Größenordnung von 10 bis 20 W. Die Kondensatoren 5 weisen jeweils ein Gehäuse 6 mit zwei
Anschlußdrähten 7 auf einer Gehäuseseite auf. Die taschenförmigen Öffnungen 4 sind so tief, daß bei den eingesetzten
Kondensatoren 5 deren Gehäuseseite mit den Anschlußdrähten 7 nicht oder nur geringfügig über die Oberfläche der Seite 3
des Kühlkörperteiles 1 hinausragt. Die Zwischenräume zwischen den wänden der Öffnungen 4 und den Kondensatoren 5
sind mit einer wärmeleitenden, isolierenden Füllmasse 8, beispielsweise einem Kleber, ausgefüllt, wobei die Füllmasse
8 zusätzlich in einer dünnen Schicht die Oberfläche der Seite 3 des Kühlkörperteils 1 bedeckt. Dadurch wird die Kriechstrecke
zwischen den Anschlußdrähten 7 und den freiliegenden Bereichen des Kühlkörperteils 1 vergrößert. Wenn die Gehäuse
6 der Kondensatoren aus isolierendem Material bestehen, kann die Füllmasse 8 auch Metallpartikel zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit
enthalten.
Wie FIG 3 zeigt, können die einzelnen Kondensatoren 5 auf einfache Weise parallel geschaltet werden, indem jeweils einer
der Anschlußdrähte 7 mit einer ersten Kupferbahn 9 und die anderen Anschlußdrähte 7 mit einer zweiten Kupferbahn 10
verlötet werden, die parallel zur ersten Kupferbahn 9 ausgerichtet ist und von dieser durch eine Isolierschicht 11
getrennt ist.
Das zweite Teil 2 des Kühlkörpers ist mit dem Kühlkörperteil 1 verschraubt, wobei beide Teile 1 und 2 auf der von der
Seite 3 mit den Öffnungen 4 abgewandten Seite flächig aneinander anliegen. Das zweite Kühlkörperteil 2 enthält einen
Kühlkanal 12, der das Teil 2 in Richtung seiner Längsausdehnung durchsetzt und an seinen beiden Enden in Anschlußstutzen
13 und 14 zum Anschluß des Teils 2 an einen Kühlmittelkreislauf mündet. Zusätzlich kann das Teil 2 mit hier
nicht gezeigten Kühlrippen versehen sein.
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Das in FIG 4 gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kondensatoranordnung zeigt einen einteiligen Kühlkörper
15, bei dem es sich um einen handelsüblichen Aluminium-Profilkörper mit beidseitig ausgebildeten Rippen handelt,
die auf der einen Seite des Kühlkörpers 15 als Kühlrippen 16 dienen und auf der gegenüberliegenden Seite
Schlitze 17 zur Aufnahme von Kondensatoren 18 definieren. Die hier gezeigten Kondensatoren 18 weisen axiale Anschlußelemente
19 auf, können aber auch, wie in FIG 3 zu sehen, ausgebildet sein. Die, die Kondensatoren 18 aufnehmenden
Schlitze 17 sind mit einer wärmeleitenden Füllmasse 20 ausgefüllt, wodurch die Kondensatoren 18 in den Schlitzen 17
fixiert werden. Natürlich können auch auf der anderen Seite des Kühlkörpers 15 zwischen den Kühlrippen 16 Kondensatoren
angeordnet werden. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr kann ein Kühlkanal 21 vorgesehen werden, der den Kühlkörper 15 in
Richtung seiner Längsausdehnung durchsetzt und an seinen beiden Enden in Anschlußstutzen 22 und 23 zum Anschluß an
einen Kühlmittelkreislauf mündet.
Claims (9)
1. Kondensatoranordnung für Hochleistungs- und Hochfrequenzanwendungen
mit mehreren zusammenschaltbaren Kondensatoren (5, 18) und mit einem Kühlkörper (1, 2; 15), der eine
oder mehrere Ausnehmungen (4, 17) enthält, wobei die Kondensatoren in den Ausnehmungen (4, 17) angeordnet sind und
die Zwischenräume zwischen den Kondensatoren und den Wänden der Ausnehmungen (4, 17) mit einer wärmeleitenden Füllmasse
(8, 20) ausgefüllt sind.
2. Kondensatoranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Kondensator (5, 18) in einer eigenen Ausnehmung (4, 17) angeordnet ist.
3. Kondensatoranordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmungen in Form von taschenförmigen öffnungen
(4) ausgebildet sind.
4. Kondensatoranordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausnehmungen in Form von quer zur Richtung der Längsausdehnung des Kühlkörpers (15) verlaufenden Schlitzen
(17) ausgebildet sind.
5. Kondensatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlkörper (1, 2; 15) Mittel zur Wärmeabführung aufweist.
6. Kondensatoranordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Wärmeabführung in Form von Kühlrippen (16) ausgebildet sind.
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7. Kondensatoranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Wärmeabführung in Form von Kühlkanälen (12, 21) zur Flüssigkeitskühlung ausgebildet sind.
5
8. Kondensatoranordnung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlkörper (1, 2) zweiteilig ausgebildet ist, daß der eine Teil (1) des Kühlkörpers die Ausnehmungen (4) mit
den Kondensatoren (5) enthält, daß der andere Teil (2) des Kühlkörpers die Mittel (12) zur Wärmeabführung aufweist und
daß beide Teile (1, 2) in flächigem Kontakt aneinanderliegend lösbar miteinander verbunden sind.
9. Kondensatoranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß mehreren, die Ausnehmungen mit den Kondensatoren aufweisenden Kühlkörperteilen ein gemeinsames Kühlkörperteil
mit den Mitteln zur wärmeabführung zugeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE9312006U DE9312006U1 (de) | 1993-08-11 | 1993-08-11 | Kondensatoranordnung fuer hochleistungs- und hochfrequenzanwendungen |
Applications Claiming Priority (1)
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DE9312006U DE9312006U1 (de) | 1993-08-11 | 1993-08-11 | Kondensatoranordnung fuer hochleistungs- und hochfrequenzanwendungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE9312006U1 true DE9312006U1 (de) | 1993-09-23 |
Family
ID=6896664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE9312006U Expired - Lifetime DE9312006U1 (de) | 1993-08-11 | 1993-08-11 | Kondensatoranordnung fuer hochleistungs- und hochfrequenzanwendungen |
Country Status (1)
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