JP2003333802A - 冷却要素 - Google Patents

冷却要素

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 改善された冷却能力を備える冷却要素を提供
する。 【解決手段】 冷却すべき装備の金属のハウジング（１
１）と接続されている少なくとも１つの冷却リブ（４）
を有する金属又は金属合金から成る冷却要素（１）にお
いて、冷却要素（１）が、熱を伝導しかつ電気を絶縁す
る被膜（２）を備えていること、冷却要素（１）が、ハ
ウジング（１１）と同じ電位を備えること、そして、ハ
ウジング（１１）を経る電気回路と熱を導出するための
経路とが、ハウジング（１１）と冷却要素（１）との間
に緊密な接続があるにも係わらず、完全に互いに分離さ
れていること、を特徴とする冷却要素による。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念による冷却要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気装備からの熱の導出を冷却リブによ
って改善することが公知である。通常、冷却リブは、良
好な熱の遷移を得るために、該当する装備、例えば開閉
機器、の金属ハウジングに一体的に形成される。この改
善された熱の導出は、比較的高い装備の電流負荷又は導
電性の材料の削減のいずれかを可能にする。直接形成さ
れたこれらの冷却リブの場合、装備を経て流れる電流
が、部分に対する表皮効果のために冷却リブを経ても流
れ、これらのリブを付加的に過熱することが、不利に作
用する。この付加的な過熱を導出するためには、ある程
度の割合の冷却リブの冷却能力が必要とされる。従っ
て、冷却リブは、付加的に必要なこの冷却能力を調達す
るために、比較的大きく寸法設定しなければならない。
拡大されたこれらの冷却リブは、付加的に装備の寸法が
拡大され、これによりこの装備が高価になるという結果
を伴う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基本にある課
題は、改善された冷却能力を備える冷却要素を提供する
ことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１に
特徴付けられた特徴を有する冷却要素によって解決され
る。
【０００５】これは、冷却要素が一貫して電流導体とし
ては使用されないことによって得られる。従って、この
冷却要素は、最適に特に良好な冷却能力のために設計す
ることができる。冷却要素は、金属又は金属合金から製
造されている。この冷却要素は、少なくとも１つの冷却
リブ又は冷却要素の表面を拡大する普通の隆起した構造
を備える。冷却要素は、固定手段によって又は形状閉塞
的に、解体可能に装備の金属のハウジングと接続されて
いる。冷却要素は、熱伝導性の、電気を絶縁する皮膜を
備えており、ハウジングと同じ電位を備える。
【０００６】良好に熱を伝導する被膜は、主にボロンニ
トリド粉末又はアルミニウムニトリド粉末又はこれら両
方の粉末の混合物から成る。冷却要素がアルミニウム合
金から製造されている場合は、この冷却要素が、有利な
ことに、アルマイト層を被膜として備えられる。この冷
却要素の場合、ハウジングを経る電気回路と熱を導出す
るための経路とが、ハウジングと冷却要素との間に緊密
な接触があるにも係わらず、完全に互いに分離されてい
る。
【０００７】有機物質も、電気を絶縁する、また良好に
熱を伝導する被膜のために使用され、その際、この物質
が、例えば、ラッカーの形で、スプレー又は浸漬によっ
て塗られることも十分に考えられる。
【０００８】装備が強制的に冷却される場合、例えば送
風によって冷却される場合は、冷却要素が、流動に有利
に形成され、できるだけ大きな表面が、冷却剤流によっ
て晒され、従って、できるだけ有効な熱の導出が保証さ
れているように形成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明、その発展構成、及びこれ
により達成可能な利点を、以下で、ただ１つの可能な実
施方法を図示した図面を基にして詳細に説明する。
【００１０】各図において、同じ要素は、同じ符号を備
えている。本発明を直接理解するために必要でない全て
の要素は、図示しないか、もしくは説明しない。
【００１１】図１ａは、簡略化して図示した冷却要素１
に対する平面図を示す。図１ｂは、図１ａに図示した冷
却要素を経る断面Ａ−Ａを示す。冷却要素１は、良好に
熱を伝導する金属から、例えばアルミニウムの鋳物から
製造されている。冷却要素１の全表面は、電気を絶縁す
る、良好に熱を伝導する被膜２を備えている。被膜２
は、例えば、主にボロンニトリド粉末又はアルミニウム
ニトリド粉末から構成することができ、この粉末は、結
合剤と共に、冷却要素１の全表面に塗布される。しかし
ながらまた、被膜２は、両方の粉末の混合物から構成さ
れていても良い。冷却要素１がアルミニウム鋳物から製
造される場合、表面は、有利なことにアルミナ層で被膜
処理される。このアルミナ層は、特に１５〜２０μｍの
層の厚さを備え、１０〜５０μｍの範囲は、良好な又は
非常に良好な電気絶縁特性を有することができ、同時に
良好な熱伝導度を提供することができる。
【００１２】冷却要素１は、基礎プレート３を備え、こ
の基礎プレート上に、少なくとも１つの冷却リブ４が形
成されている。基礎プレート３は、穿孔部５，６，７及
び８を備え、これらの穿孔部は、冷却すべき装備との冷
却要素１の図示されてないネジ固定のために設けられて
いる。穿孔部８は、この穿孔部８を取り囲む載置面９を
備える。この載置面９上では、被膜２が完全に取り除か
れており、即ち、この載置面は、金属が露出している。
冷却要素１がアルミニウム鋳物から成る場合は、酸化物
の構成を阻止するために、この載置面９をグリースアッ
プすることが有意義であるといえる。常に、穿孔部５，
６，７及び８の１つだけは、金属が露出した載置面９を
備えている。基礎プレート３の装備に面した側には、平
坦な底面１０が設けられている。この底面１０は、同様
に完全にそれぞれの被膜２で覆われている。
【００１３】図２は、形成された組立て面１２を有する
装備の電流を導通する金属のハウジング１１を経る部分
断面を示す。この組立て面１２は、金属が露出するよう
に構成されている。この組立て面１２と、冷却要素１が
ネジ固定される。２つの破線１３及び１４は、冷却要素
１のこのネジ固定を示す。組立て面１２の表面は、冷却
要素１の底面１０の表面形状に適合させられている。特
に、平坦な表面形状が選択され、しかしながら、例えば
シリンダ状の面又は普通の球状の表面形状を備えること
も十分に可能である。更に、例えば、冷却要素１を、装
備の表面に形成されたナット内へとねじ込むことも可能
であり、その際、このナットは、冷却要素１を形状閉塞
的に保持する。付加的に、この場合、ナットフランク部
と冷却要素１との間の接触は、バネ力によって強化する
ことができ、これは、良好な熱の遷移を結果として伴
う。
【００１４】通常、装備のハウジング１１は、多数の組
立て面１２を備えられるが、しかしながら、それぞれ予
定された電流負荷のために必要となるのと同じだけ、冷
却要素１がこの組立て面１２に組み立てられる。従っ
て、装備は、最適にその熱の負荷に適合させることがで
きる。装備において、更に自由な組立て面１２が存在す
る場合は、僅かな組立て費用でもって、後から更に高い
電流負荷のために能力を高めることができる。これが運
転中に必要であると分かった場合、自由な組立て面１２
が、後からの改善された熱の導出の達成を可能にするこ
とも、特に有利であると分かった。この様式で、設備の
運転の確実性を改善することができる。初めから組み込
まれた冷却要素１が、大きな冷却作用を発揮することが
できる新しい冷却要素１によって置き換えられることに
よって、装備の電流負荷能力を増大させることも可能で
ある。何故なら、この冷却要素は、例えば比較的大きな
冷却をする表面又は比較的多くの数の冷却リブを備える
からである。
【００１５】作動方式を説明するために、これらの図を
いくらか詳細に考察する。ハウジング１１は、ここでは
例えばアルミニウム鋳物から製造されており、通常、ア
ルマイト処理をされている。しかしながら、アルマイト
処理をする際、組立て面１２は覆われ、従って、組立て
面は金属が露出したままであり、偶然生じてしまった酸
化被膜は、冷却要素１を組み立てる前に取り除かれる。
ネジ固定の際、他の固定の可能性も考えられるが、冷却
要素１の全底面１０は、比較的大きな力で組立て面１２
に押し付けられ、従って、ハウジング１１から冷却要素
１への良好な熱の遷移を可能にする緊密な接触が、これ
ら両方の面１０と１２の間に生じる。底面１０は、電気
を絶縁するように被膜処理されており、従って、緊密な
接触があるにもかかわらず、いかなる電流も、ハウジン
グ１１から冷却要素１を経て流れることはできない。
【００１６】しかしながら、冷却要素１は金属から成
り、この金属は、無電位状態で固定する際、限定されな
い電荷を担ってしまう。これを回避するため、冷却要素
１は、穿孔部８を経て案内される金属のネジによって、
但し、このネジの頭部は、金属が露出した載置面９上に
載っているが、ハウジング１１の電位と結びつけられ
る。常に、ネジ留め箇所の１つだけは、このような載置
面９を備えるので、いかなる電流も、金属のネジを介し
て冷却要素１を経て貫流することはできないということ
が保証されている。冷却要素１のこの構成では、ハウジ
ング１１を経る電気回路と熱を導出するための経路と
が、ハウジング１１と冷却要素１との間に緊密な接触が
あるにも係わらず、完全に互いに分離されている。原理
的には、電位の接続をするために形成されるこの１つの
ネジ留め箇所を削減して、点状の溶接によって置き換え
ることも可能である。電位の接続は、この様式で同様に
保証される。
【００１７】
【発明の効果】本発明により、改善された冷却能力を備
える冷却要素が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】簡略化して図示した冷却要素に対する平面図
を示す。
【図１ｂ】図１ａによる冷却要素を経る断面Ａ−Ａを示
す。
【図２】形成された面を有するハウジングを経る部分断
面と、組立てのためにこの面上に設けられた冷却要素と
を示す。
【符号の説明】
１ 冷却要素 ２ 被膜 ３ 基礎プレート ４ 冷却リブ ５〜８ 穿孔部 ９ 載置面 １０ 底面 １１ ハウジング １２ 組立て面 １３，１４ 破線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マリアンネ・プライネス スイス国、ヴインタートゥール、レーマー ストラーセ、181 (72)発明者 ヨッヒェン・キーファー スイス国、ヌスバウメン、フルールストラ ーセ、３ (72)発明者 トーマス・シェーネマン スイス国、レングナウ、デンケルバッハヴ ェーク、15 (72)発明者 メルセデス・ドミンゲス・カルボ スペイン国、マドリッド、フェデリコ・ル ビオ・イ・ガリ16、ナンバー１セー Ｆターム(参考） 5H605 AA01 CC01 DD12 FF00 FF03 GG06 5H609 PP01 PP04 QQ23 RR73 RR74

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷却すべき装備の金属のハウジング（１
    １）と接続されている少なくとも１つの冷却リブ（４）
    を有する金属又は金属合金から成る冷却要素（１）にお
    いて、 冷却要素（１）が、熱を伝導しかつ電気を絶縁する被膜
    （２）を備えていること、 冷却要素（１）が、ハウジング（１１）と同じ電位を備
    えること、そして、 ハウジング（１１）を経る電気回路と熱を導出するため
    の経路とが、ハウジング（１１）と冷却要素（１）との
    間に緊密な接続があるにも係わらず、完全に互いに分離
    されていること、を特徴とする冷却要素。
  2. 【請求項２】 被膜（２）が、主に、ボロンニトリド粉
    末又はアルミニウムニトリド粉末又はこれら両方の粉末
    の混合物から成ることを特徴とする請求項１に記載の冷
    却要素。
  3. 【請求項３】 冷却要素（１）が、アルミニウム合金か
    ら製造されており、アルマイト層を被膜（２）として備
    えていることを特徴とする請求項１に記載の冷却要素。
  4. 【請求項４】 アルマイト層の層の厚さが、１０〜５０
    μｍの範囲内にあり、しかしながら特に１５〜２０μｍ
    の範囲内にあることを特徴とする請求項３に記載の冷却
    要素。
  5. 【請求項５】 冷却要素（１）が、ハウジング（１１）
    と固定手段によって解体可能に接続されていることを特
    徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の冷却要
    素。
  6. 【請求項６】 装備の金属のハウジング（１１）が、冷
    却要素（１）の被膜処理された底面（１０）に適合させ
    られた少なくとも１つの組立て面（１２）を備えるこ
    と、 組立て面（１２）が、金属が露出するように構成されて
    いること、そして、 冷却要素（１）の全底面（１０）が、この組立て面（１
    ２）に押し付けられ、従って、これらの面の間に緊密な
    接触が生じるように構成されていることを特徴とする請
    求項１〜５のいずれか１つに記載の冷却要素。
  7. 【請求項７】 常に固定手段の１つだけは、冷却要素
    （１）の電位を接続するために設けられていることを特
    徴とする請求項１に記載の冷却要素。
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