FI117837B - Säädettävän sähkökäytön jäähdytysjärjestely - Google Patents

Description

τ> 117837 f Säädettävän sähkökäytön jäähdytysjärjestely

Keksinnön ala

Esillä oleva keksintö koskee säädettävien sähkökäyttöjen, erityisesti 5 taajuusmuuttajien jäähdytysratkaisua. Tällaisella järjestelyllä suojataan sähkölaitetta mahdollistaen riittävä jäähdytys tarpeen mukaisesti.

Keksinnön tausta

Useiden laitteiden maksimilämpötila on tarkoin määritelty. Usein käytetty vapaa ilmakierto on riittämätön ja tällöin tuleekin käyttää tehostettua 10 jäähdytystä taajuusmuuttajassa olevien sähkölaitteiden jäähdyttämiseksi.

Aikaisemmin taajuusmuuttajien jäähdytykseen on käytetty puhalti-mia siirtämään jäähdyttävää korvausilmaa kotelon ulkopuolelta. Esimerkiksi julkaisuissa US 6 091 604, US 5617307 ja DE 10103 941 on esitetty koteloitu taajuusmuuttaja, jota jäähdytetään tuulettimen tuottamalla ilmavirtauksella.

15 Riittävän jäähdytyksen ja tukevuuden varmistamiseksi tarvitaan kui tenkin monimutkaisia rakenteita, jolloin laitteen koko kasvaa ja huollettavuus vaikeutuu kerroksittaisesta rakenteesta johtuen, kuten on esitetty esimerkiksi julkaisuissa US 6 091 604.

Nestejäähdytystä on pyritty soveltamaan joissain määrin sähkölait-20 teiden jäähdytyksessä käyttämällä esimerkiksi ionisoitua vettä. Tällöin neste • * · on voitu saattaa tekemisiin sähköisten piirin kanssa. Käytettäessä muuta nes- ·.: teitä, kuten tavallista vettä tulee nestekierto pitää erossa sähköisistä piireistä • « · t.*·^ ja tämä on aiheuttanut ongelmia elementtien sijoittelussa.

• · • · · • · · • · · ' * · * · 25 Keksinnön lyhyt selostus

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on varustaa säädettävän Γ·[: sähkökäytön ja erityisesti taajuusmuuttajan parannetun tukevuuden ja jäähdy- tyksen omaava jäähdytysjärjestely.

• · * Tämä saavutetaan siten, että kondensaattorin kiinnitys- ja suojajär- '·,*!*.* 30 jestelyllä on tämän keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksissa määritellyt • · ;·* tunnusmerkit. Täsmällisemmin sanottuna tälle keksinnön mukaiselle järjeste- : lylle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen .·**. 1 tunnusmerkkiosassa.

• « · 2 117837

Keksinnön edulliset toteutusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

Keksinnön mukaisessa järjestelyssä jäähdytyselementti toimii alumiiniseen profiilialustaan kiinnitettynä koko laitteen runkona. Jäähdytysele-5 mentin ollessa kiinnitettynä alustaansa tarjoaa tämä vakaan ja tukevan rakenteen, joka tarjoaa myöskin mahdollisimman suuren pinta-alan ja massan jääh-dytyselementille ilman, että itse taajuusmuuttajan koko tarpeettomasti kasvaa.

Alusta on alumiiniprofiilia, joka on muotoiltu siten, että siinä on jäy-kistemuotoilu ja asennuskiskot jäähdytyselementin vastaanottamiseksi ja jotka 10 asennuskiskot estävät jäähdytyselementin liikkumisen suunnassa, joka on poikittainen asennuskiskojen pitkittäissuuntaan nähden.

Jäähdytyselementti jäähdytetään nesteellä ja on kiinnitetty kohtisuoraan asentoon profiilialustaan nähden kiinnitysvälineillä jäähdytyselementin tukemiseksi siten että, komponentit ovat kiinnitettävissä jäähdytyselement-15 tiin, jolloin alusta ja jäähdytyselementti toisiinsa yhdistettynä toimivat taajuus-muuttajan lämpöä johtavana runkorakenteena.

Jäähdytyselementti voidaan asettaa alustan keskiosaan pystysuoraan asentoon. Alusta on myös lämpöä johtavaa materiaalia, kuten alumiinia. Alusta on muotoiltu jäykkyyden parantamiseksi siten, että jäykistystä 20 hyödynnetään jäähdytyselementin kiinnityksessä. Jäähdytyselementti voidaan kiinnittää alustassa olevien asennuskiskojen väliin.

• · φ

On tunnettua, että tehokas nestejäähdytys mahdollistaisi pienem-mät ja tehokkaammat jäähdytyselementit. Kuitenkin keksinnössä jäähdy-:V: tyselementistä tehdään mahdollisimman suuri käyttäen sitä taajuusmuuttajan 25 runko-osana ja kiinnittämällä siihen myös vähemmän jäähdytystä tarvittavat «·· osat. Seinämät jäähdyttävän nesteen ja sähköisten elementtien välillä tulee ,···. myöskin olla paksuudeltaan riittäviä, jotta ne kestäisivät varmasti seinämään • · kohdistuvat rasitukset ja mahdolliset kolhut. Jäähdytyselementin ollessa val- .. . mistettu alumiinista voidaan sen paksuutta kasvattaa ilman, että koko laitteen • * · 30 kokonaispaino kasvaa huomattavasti. Kooltaan massiivinen alumiininen runko • · *···’ ei ole altis tärinälle, joten jäähdyttävään runkoon kiinnitetyt komponentit voi- : daan kiinnittää tukevasti ja tärinäsietoisesti alustaan.

• * · ;"*· Materiaalina sekä jäähdytyselementille ja alustalle on lämpöä johta- • · · ·. va materiaali, kuten esimerkiksi alumiini. Alusta ja siihen järjestetyt asennus- * « · ’;;;* 35 kiskot sovittuvat tiiviisti jäähdytyselementtiin ja tämä tiivis sovittuminen mahdol- • · • · • · · 3 117837 listaa lämmön siirtymistä myös jäähdytyselementistä alustaan saaden aikaan sen, että alusta toimii tältä osin myös jäähdytyselementin laajennusosana.

Koska käyttökohteet ja olosuhteet vaihtelevat niin jäähdytyksen tarve vaihtelee eri elementeissä. Tällöin tulee myös tarvetta jäähdyttää joitain 5 osia enemmän kuin toisia. On tunnettua, että tehokas jäähdytys mahdollistaa suuremmat taajuusmuuttajan tehot, joten jäähdytyksen kohdistaminen juuri kriittisiin kohtiin onkin tarpeellista. Käyttämällä jäähdytyselementtiä runkona ja sen sisällä jäähdyttävää virtausta kohdistettuna erityisesti kriittisiin kohtiin saadaan merkittäviä etuja.

10 Lisäksi suuri jäähdytyselementti mahdollistaa komponenttien sijoit tamisen siten, että komponentit on mahdollista sijoittaa siten, että niihin kohdistuvat huolto- tai korjaustoimenpiteet on helppo suorittaa. Taajuusmuuttajan elementtien sijaintia voidaan vapaammin vaihdella sillä jäähdyttävää pintaa on laajalti, jolloin komponenttien sijoitus on mahdollista toteuttaa siten, että asen-15 nus ja korjaus helpottuu ja nopeutuu komponenttien ollessa hyvin esillä.

On huomioitava, että jäähdytyselementti voi itsessään omata riittävästi massaa pienempien taajuusmuuttajien jäähdyttämiseksi. Toisaalta käyttöympäristön ollessa sellainen, että nestejäähdytystä ei voi käyttää, voidaan alumiinista valmistettuun jäähdytyselementtiin helposti kiinnittää toiselle puolel-20 le tavanomainen jäähdytyselementti, kuten jäähdytysripa tehostamaan jäähdy-tystä.

Yllä kuvaillun runkorakenteen toiminnan lisäksi on esillä olevalle ra- • .-.-1 kenteelle ominaista yksinkertainen muunneltavissa oleva ratkaisu, jolloin mer- • · :.v kittävästi voidaan yksinkertaistaa laitteen kokoonpanoa jäähdytysratkaisujen :[[[: 25 suhteen sekä parantaa elementtien jäähdytystä.

• · · • « · • · * * ···:' *···’ Kuvioiden lyhyt selostus . Keksinnön eräs edullinen suoritusmuoto on esitetty oheisessa ku- • · · vassa, jossa on näytetty säädettävän käytön jäähdytysratkaisu runkoraken-*.··* 30 teessä.

: :** Kuviossa 1 on esitetty pystysuorasti alustaansa nähden kiinnitetty .··. jäähdytyselementti viistosti ylhäältä nähtynä.

" Kuviossa 2 on esitetty pystysuorasti alustaansa nähden kiinnitetty • · jäähdytyselementti, johon on kiinnitettynä jäähdytettäviä kondensaattoreita 35 suoraan ylhäältä nähtynä.

4 117837

Kuviossa 3 on esitetty pystysuorasti alustaansa nähden kiinnitetty jäähdytyselementti, johon on kiinnitettynä jäähdytettäviä kondensaattoreita suoraan sivulta nähtynä.

Kuviossa 4 on esitetty osakuva taajuusmuuttajasta, johon koteloin-5 nin osat ovat kiinnitettävissä viistosti ylhäältä nähtynä.

Kuviossa 5 on esitetty kuvion 4 mukainen taajuusmuuttaja koteloituna viistosti ylhäältä nähtynä.

Edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtainen selostus 10 Kuvioissa 1 - 5 on esitetty yksi suoritusmuoto, jossa jäähdytysele mentti 2 toimii alumiiniseen profiilialustaan 1 kiinnitettynä koko laitteen runkona jäähdytyselementin 2 ollessa kiinnitettynä alustaansa 1.

Alusta 1 on esimerkiksi alumiiniprofiilia, joka voidaan muotoilla siten, että siinä on jäykistemuotoilu ja asennuskiskot 4a ja 4b jäähdytyselemen-15 tin 2 vastaanottamiseksi ja tukemiseksi sivusuunnassa. Jäykistemuotoilu voi sijaita kuviossa 1 ja 3 esitetysti alustan keskellä, mutta jäykistysmuotoilua voi sijaita esimerkiksi alustan 1 reunoilla. Asennuskiskojen 4a ja 4b pituus voi vaihdella siten, että jäähdytyselementti 2 voi olla pidempi tai lyhyempi kuin asennuskiskojen 4a ja 4b pituus. Pidemmät asennuskiskot mahdollistavat eri 20 kokoisten jäähdytyselementtien liittämisen samaan alustaan 1.

Jäähdytyselementti 2 jäähdytetään nesteellä ja on kiinnitetty kuvi- ..."* ossa 2 esitetysti kohtisuoraan asentoon profiilialustaan 1 nähden kiinnitysväli- :V: neitiä 5 jäähdytyselementin tukemiseksi siten, että komponentit ovat kiinnitet- tävissä jäähdytyselementin 2 molemmille sivupinnoille.

·*·*: 25 Jäähdytyselementti voidaan kiinnittää alustassa olevien asennus- • · .*··. kiskojen 4a ja 4b väliin, jolloin alusta ja jäähdytyselementti toisiinsa yhdistetty nä toimivat taajuusmuuttajan lämpöä johtavana runkorakenteena, koska alusta JVi on myös lämpöä johtavaa materiaalia, kuten alumiinia. Alusta 1 ja siihen jär- jestetyt asennuskiskot 4a ja 4b sovittuvat tiiviisti jäähdytyselementtiin ja tämä • · *···* 30 tiivis sovittuminen mahdollistaa lämmön siirtymistä myös jäähdytyselementistä alustaan saaden aikaan sen, että alusta toimii tältä osin myös jäähdytysele-mentin laajennusosana. Lämmön siirtymistä jäähdytyselementistä myös alustaan voidaan tehostaa käyttämällä alustan 1 ja jäähdytyselementin välissä 2 lämpöä johtavaa tahnaa.

’···* 35 Jäähdytyselementti voidaan lisäksi kiinnittää myös ruuvimaisilla vä lineillä alapuolelta alustan 1 lävistävästi alustaan (ei esitetty).

5 117837 Jäähdytyselementistä 2 voidaan tehdä kooltaan mahdollisimman suuri käyttäen sitä taajuusmuuttajan runko-osana ja kiinnittämällä siihen myös vähemmän jäähdytystä tarvitsevia osia, kuten esimerkiksi kuviossa 3 esitettyjä kondensaattoreita 10. Kuvion 1 ja 3 mukainen suuri jäähdytyselementti 2 5 mahdollistaa komponenttien sijoittamisen halutusti. Jäähdytyselementin koko ja muoto voi vaihdella, mutta tasopintojen tulee olla suorat, jotta pintoihin voidaan liittää elementtejä tiiviisti.

Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty koottu taajuusmuuttaja 20. Taajuus-muuttajan elementtien sijaintia voidaan vapaammin vaihdella sillä kannet 11, 10 12, 13, 14 voivat kaikki olla irrotettavia esimerkiksi huoltotoimenpiteiden ajaksi.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Keksintöä ei siten ole rajattu pelkästään edellä esitettyyn tai patenttivaatimuksissa määriteltyyn suoritusmuotoon, vaan alan ammattimiehille tulevat olemaan ilmeisiä mo-15 net erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnokset, jotka ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• · « • ♦ , * * • · * * ··· * • * * * • · 1

• t I

• * · • * ··· * · • · ♦ * * ** · • * · • Φ • * ·*♦ • · • · • · · ♦ · · • · • · ··* • · • · • « · ♦ * · • · Φ • · · ··· • · • · * · · .

• - ♦ · * • · · * · « • * · • ♦ * ♦ ·*·

Claims (5)

117837

1. Säädettävän sähkökäytön jäähdytysjärjestely, erityisesti koteloitujen taajuusmuuttajien rakenteessa, jollainen järjestely on sovitettu johtamaan sähkölaitteissa syntyvää lämpöä jäähdytyselementissä läpivirtaavan nesteen 5 avulla laitetta ympäröivään tilaan, joka järjestely käsittää: jäähdytyselementin, joka on valmistettu alumiinista ja johon jäähdytettävät komponentit on kiinnitettävissä, sekä alustan, jossa on välineet jäähdytyselementin kiinnittämiseksi tunnettu siitä, että 10 alusta on alumiiniprofiilia, joka on muotoiltu siten, että siinä on jäy- ^ kistemuotoilu ja asennuskiskot jäähdytyselementin vastaanottamiseksi ja jotka asennuskiskot estävät jäähdytyselementin liikkumisen suunnassa, joka on poikittainen asennuskiskojen pitkittäissuuntaan nähden, ja jäähdytyselementti on kiinnitettävissä kohtisuoraan asentoon profii-15 Halustaan nähden kiinnitysvälineillä jäähdytyselementin tukemiseksi siten että, komponentit ovat kiinnitettävissä jäähdytyselementtiin, jolloin alusta ja jäähdytyselementti toisiinsa yhdistettynä toimivat taajuusmuuttajan lämpöä johtavana runkorakenteena.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytysjärjestely, tunnet-20 t u siitä, että jäähdytyselementti on kiinnitettävissä alustaan nähden keskelle siten, että jäähdytyselementin molemmille sivupinnoille on kiinnitettävissä läm- • · *” pöä tuottavia elementtejä. t

· · ·;·; 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen jäähdytysjärjestely, tunnet- ί • · 1 ·’ tu siitä, että jäähdytyselementti on kooltaan riittävä siten, että siihen on kiinni-25 tettävissä kaikki taajuusmuuttajan komponentit kun jäähdytyselementin mo- • · · • lemmille sivuille on kiinnitettynä lämpöä tuottavia elementtejä.

4. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen jäähdytys-järjestely, tunnettu siitä, että asennuskiskot ovat järjestettyjä alustan jäy- •j. kistemuotoilun yhteyteen. • · ♦ · .·2. 30

5. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen jäähdytys- /·] järjestely, tunnettu siitä, että toiselle jäähdytyselementin sivupinnoista on : kiinnitettävissä toinen jäähdytyselementti, kuten jäähdytysripa. • · · • · ·1'" ···’’· ··«·« • · · · • · · • · 2 • · 117837 ' ' 7 ;