DK200800181U3 - Kölearrangement af et effekt elektronikapparat - Google Patents

Description

1DK 2008 00181 U3

Titel: Kglearrangenienf af et effekt elektronikapparat Frembringelsens område

Formålet med frembringelsen er at tilvejebringe et kølearrangement til effektkomponenter af et effekt elektronikapparat, fortrinsvis af en frekvenskonverter, i hvilket apparat komponenterne er anbragt i et kabinet (indelukke), og i hvilket arrangement en ventilator er indpasset i kabinettet for cirkulation af kø leluft.

Kendt teknik

Under drift af et effekt elektronikapparat, såsom en frekvenskonverter, vil effekt-tab, som giver anledning til opvarmning af apparatet, opstå i effektkomponenterne af hovedkredsløbet. For at forhindre en overophedning af komponenterne, er det almindeligt, især i højeffektapparater at anvende en cirkulation af ventilator forstærket køleluft via hovedkomponenterne og dertil forbundne kølere.

Eftersom køleluft undertiden kan være forurenet og f.éks. indeholde støv, som i forbindelse med damp er elektrisk ledende, er det tilstræbt at beskytte forbindelserne af effektkomponenteme og især styrekredsløbene af apparatet, eller at anbringe dem således, at køleluften til effektkomponenteme ikke har kontakt dermed. Placeringen kan f.eks. være som i fig. 1, hvor køleluften kun udbreder sig i kølekanalen i den bageste del af apparatet, i hvilket tilfælde den forreste del af apparatet kan være forseglet overfor omgivelsen i overensstemmelse med IEC529 niveau IP54.

Ud fra en service levetids betragtning af ventilatoren er den koldest mulige temperatur af omgivelserne en fordel, af hvilken årsag den normalt er placeret i den nederste del af apparatet svarende til fig. 1, hvor den er placeret ved omgivelsernes temperatur, og hvorfra den blæser køleluft opad. Den mest naturligt egnede ventilatortype af denne type installationsmetode er en aksial ventilator, hvori luft udbreder sig i retning af rotationsaksen af propelhjulet. En ventilator af radialtypen, som suger luft ind fra siden og blæser det opad, kan imidlertid også 2 DK 2008 00181 U3 anvendes, hvis vidden af apparatef er tilstrækkelig sammenlignet med diameteren af ventilatoren.

Det største problem ved den kendte ovenfor beskrevne luftkølingsløsning er 5 servicemulighederne af apparatet. Typisk er ventilatoren den eneste mekanisk bevægelige komponent af et moderne effekt elektronikapparat, og således det der slides mest og kræver mest servicering. Når ventilatoren er anbragt i bunddelen af apparatet, forbliver den let bag forbindelseskablerne af apparatet, i hvilket tilfælde en udskiftning af denne i en fejlsituation kan være vanskelig.

10

Sammendrag af frembringelsen

Formålet med frembringelsen er at tilvejebringe en ny type kølearrangement af effektkomponenter til løsning af problemerne ved den kendte teknik. Ventilato-15 ren ifølge frembringelsen omfatter et modul, der er let at montere og frigøre forfra, og som fortrinsvis er anbragt i den øverste del af apparatet. Som følge af den modulformede struktur kan ventilatorenheden samles, eksempelvis i dens egen fremstillingsceile, og samme enhed kan anvendes i talrige apparater, hvilket har en gunstig indflydelse på omkostningerne.

20

Med løsningen ifølge frembringelsen behøver effektkabelforbindelserne af apparatet ikke at være interfererede, når modulet med ventilatoren, udtages for servicering. Servicearbejde kan således ske hurtigt og let.

25 Som følge af placeringen i den øverste del, er nogle af komponenterne anbragt på forsiden (i input-flowet) af ventilatoren. Ifølge frembringelsen kan nogle af de afkølede komponenter anbringes i luftstrømmen efter ventilatoren, i hvilket tilfælde kun en del af effekttabet af apparatet udnyttes til opvarmning af den luft, der kommer til ventilatoren, og den temperatur af omgivelserne, som konstate-30 res af ventilatoren, er således reduceret. En foretrukken placering af komponenterne ifølge frembringelsen er en placering, i hvilken de kondensatorer, der skal afkøles, og kølerne af effekthalvlederne er placeret på frontsiden af ventilatoren og på siden efter et spjæld til filtrering af hovedstrømmen. Efter en sådan piace- 3 DK 2008 00181 U3 ring er komponenterne, der er anbragt I parallel med ventilatoren, positioneret i indgangsstrømmen, hvilket vides at have en fordelagtig indflydelse på selve luftstrømsfordelingen.

5 Et karakteristisk træk ved en løsning ifølge frembringelsen er, at ventilatoren er af såkaldt radial type, en egenskab der som bekendt giver mulighed for at forme et højere tryk sammenlignet med en aksial ventilator. Luften trænger da ind i den radiale ventilator i retning af rotationsaksen og forlader den radialt vinkelret bort fra rotationsaksen. Den udgående luft er rettet i den ønskede retning, idet 10 huset omgiver ventilatoren. Som følge af denne trykdannende egenskab er en radial ventilator velegnet til kølesituationer, i hvilke vejen, langs hvilken luften bevæges, er komprimeret, og modtrykket således er højt. I moderne effekt elektronikapplikationer, såsom frekvenskonvertere fører udviklingen typisk til applikationer, der er mindre og mindre i størrelse og derfor ud fra et kølelufts syns-15 punkt konstruktioner, der er mere komprimerede.

De karakteristiske træk ved løsningen ifølge frembringelsen er beskrevet detaljeret i de nedestående krav.

20 Ved hjælp af frembringelsen er der tilvejebragt et servicevenligt, kompakt og effektivt kølearrangement for effektkomponenter af en frekvenskonverter.

Kort beskrivelse aftegningerne 25 ! det følgende vil frembringelsen blive beskrevet mere detaljeret ved hjælp af en udførelsesform under henvisning til de vedføjede tegninger, hvor fig. 1 viseren konventionel placering af en kendt køleventiiator, 30 fig. 2 viser placeringen af en køleventilator ifølge frembringelsen, og fig. 3 viser et let aftageligt modul ifølge frembringelsen, i hvilket køleventilatoren er anbragt.

4 DK 2008 00181 U3

Detaljeret beskrivelse af frembringelsen

Fig. 1 viser den konventionelle placering og det konventionelle kølearrangement 5 af komponenterne af et højeffekt elektronikapparat, især en frekvenskonverter ifølge kendt teknik. I figurerne er apparatet samlet i et indelukke 1, i hvilket en styreenhed 2 af apparatet, et effekthalvledermodul 4 fastgjort til en køler 3, effektkondensatorer 5 og et spjæld 6 er anbragt. En skillevæg 7 adskiller køleiuft-kanalen, hvorigennem en ventilator 8 blæser luft fra frontdelen af apparatet (delt) len på den venstre side af skillevæggen 7), som f.eks. kan være adskilt fra luft-kanalen i overensstemmelse med beskyttelsesklasse IP54, defineret i standard IEC529, Derudover omfatter apparatet en effektforbindeisesenhed 9, hvortil eksterne effektkabler 10 er forbundet. Det største problem ved denne placering er, at i en servicesituation af ventilatoren kommer effektkableme 10 til at stå i 15 vejen for udskiftningen af ventilatoren, og i det værste tilfælde må kablerne, som kan være meget tykke og stive, løsnes og drejes til siden for at udskiftning af ventilatoren kan finde sted.

Fig. 2 viser placeringen og kølearrangementet af komponenterne af et højeffekt 20 elektronisk apparat, især en frekvenskonverter ifølge frembringelsen. I figuren er apparatet samlet i et kabinet (indelukke) 11, i hvilket styreenheden 12 af apparatet, halvledereffektmodulet 14 fastgjort ti! en køler 13, effektkondensatorerne 15 og spjæidet 16 er anbragt. Skillevæggen 17 adskiller køleluftkanalen, gennem hvilken ventilatoren 18 blæser luft, fra frontdeien af apparatet (deien på 25 venstre side af skillevæggen 17) som eksempelvis kan være adskilt fra luftkanalen i overensstemmelse med beskyttelsesklasse IP54 defineret i standard IEG529, Skillevæggen 17a adskiller indgangs- og udgangssiden af køieiuftka-nalen fra hinanden Derudover omfatter apparatet en effektforbindeisesenhed 19, hvortil eksterne energikabler 20 er forbundet. Køleventilatoren 18 er anbragt 30 i et let aftageligt modul 21, hvis foranliggende rum er frit for andre komponenter, og hvis installationsretning er fra forsiden af apparatet (fra venstre i fig. 2).

5 DK 2008 00181 U3 Køleventilatoren er af radial type og er ifølge frembringelsen placeret i et strukturelt modul 21, således at udblæsningsluftens retning afviger fra kølekanalens længderetning, fortrinsvis med en vinke! på 15° med hensyn til luftkanalen. Med denne type placering kan passagen af både indgangsluft og udgangsluft arran-5 geres naturligt, og samtidigt kan selve ventilatormodulet udskiftes forfra.

Fig. 3 viser en udformning af denne samling af ventilatormodulet 21 ifølge frembringelsen, som omfatter en dækplade 31, en kontroller 32 af ventilatorens rotationshastighed, smeltesikringer 33, der fungerer som kortslutningsbeskyttelse af 10 ventilatormodulet og af selve ventilatoren 34.1 denne udførelsesform er ventilatormodulet åbent, i hvilket tilfælde delene forbundet til kanalen af køleluften og til beskyttelse mod berøring, der dækker frontdelen af modulet, er udenfor dette i rammestrukturen af frekvenskonverteren.

15 Det er underforstået for fagfolk på området, at de forskellige udførelsesformer for frembringelsen ikke er begrænset til det ovenfor beskrevne eksempel, men vil kunne varieres indenfor omfanget af de efterfølgende krav.

20

Claims (6)

6 DK 2008 00181 U3

1. Kølearrangement af effektkomponenterne af et effekt elektronikapparat, 5 fortrinsvis en frekvenskonverter, i hvilket arrangement komponenterne af appa- ratet er anbragt i et kabinet (11), og i hvilket arrangement en ventilator indpasset i kabinettet er anvendt til at cirkulere køleluft via en luftkanal, i hvis indre ventilatoren cirkulerer luft via komponenterne og kølerne, der kræver køling, som er ny ved, at 10 køleventilatoren (8) er placeret i et modul (21), der kan monteres og aftages forfra, i hvilket modul der er en rammedel, såsom en dækplade (31), hvortil ventilatoren kan fastgøres, og hvilket modul er anbragt således, at i hvert fald en del af de komponenter, der 15 skal afkøles, er anbragt i køleluftkanalen på indgangssiden af ventilatoren.

2. Arrangement ifølge krav 1, som er ny ved, at køleventilatoren (8) er af radial type.

3. Arrangement ifølge krav 1 og 2, som er ny ved, at køleventilatoren (8) er placeret i modulet (11) med en sådan vinkel, at retningen af udblæsningsluften afviger fra længderetningen af kølekanalen.

4. Arrangement iføige krav 1-3, som er ny ved, at placeringsvinklen af køle- 25 ventilatoren (8) er 10-30°, fortrinsvis tilnærmelsesvis 15° i en skråstillet stilling med hensyn tli længderetningen af kølekanalen.

5. Arrangement ifølge krav 1-4, som er ny ved, at ventilatormodulet (21) Indeholder en kontroller (32) af rotationshastigheden af ventilatoren, en kortsi ut- 30 ningsbeskyttelse (33) af ventilatormodulet og en ventilator (34) indpasset på en delt ramme. DK 2008 00181 U3 7

6. Arrangement Ifølge krav 1-4, som er ny ved, at der i den forreste de! af ventilatormodulet er et volumen, der er frit for andre komponenter. 5