DD280636A1 - AIR-COOLED POWER UNIT OF A CIRCUIT - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen luftgekuehlten Leistungsteil einer Stromrichterbaueinheit, die ueberall dort eingesetzt wird, wo Gleich- oder Wechselrichter bzw. -steller zur Steuerung ohmscher oder induktiver Verbraucher unter allen Einsatzbedingungen zur Anwendung gelangen. Erfindungsgemaess ist vorgesehen, dass sich zwischen den auf der rippenabgewandten Seite des Kuehlkoerpers einer Stromrichterbaueinheit befindlichen Leistungshalbleitern mindestens ein Isolierkoerper befindet, wobei dieser gleichzeitig als Traegerkoerper fuer elektronische Bauelemente benutzt wird, die je nach Anwendungsfall aus waerme- und/oder schaltungstechnischen Gruenden zusammengefasst werden koennen.The invention relates to an air-cooled power unit of a power converter unit, which is used wherever dc or inverter or -steller for controlling ohmic or inductive loads under all conditions of use are used. According to the invention, it is provided that there is at least one insulating body between the power semiconductors located on the side facing away from the rib of a Kuehlkoerpers a power converter module, which is also used as Traeger body for electronic components, which can be summarized depending on the application of heat and / or circuit-technical reasons.

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein luftgekühltes Leistungsteil einer Stromrichterbaueinheit, die überall dort eingesetzt wird, wo Gleich- oder Wechselrichter bzw. -steller zur Steuerung ohmscher oder induktiver Verbraucher unter allen Einsatzbtdingungen zur Anwendung gelangen.The invention relates to an air-cooled power unit of a power converter unit, which is used wherever DC or inverter or controller for controlling ohmic or inductive loads under all Einsatzbtdingungen apply.

Charakteristik des bekennen Standes der TechnikCharacteristic of the state of the art

Die in der Technik bekannten Lösungen zu Stromrichterbaueinheite.i basieren auf einer Anordnung eines alle Leistungshalbleiter tragenden Rippenkühlkörpers, wobei der Aufbau der Leistungshalbleiter so gewählt wird, daß er bezüglich der elektrischen Verschaltung und der homogenen Wärmequellenverteilung auf dem Kühlkörper günstig erfolgt.The known in the art solutions to Stromrichterbaueinheite.i are based on an arrangement of all power semiconductors supporting rib heat sink, wherein the structure of the power semiconductor is chosen so that it is low in terms of electrical wiring and the homogeneous heat source distribution on the heat sink.

In der DE-PS 2611 260 wird eine Stromrichterbaueinheit beschrieben, bei der auf den Leistungshalbleitern, die untereinander einen bestimmten seitlichen Abstand aufweisen, eine Leiterplatte vorteilhaft über die Modulanschlüsse befestigt wird.In DE-PS 2611 260 a power converter module is described in which a circuit board is advantageously mounted on the power semiconductors, which have a certain lateral distance from one another via the module connections.

Nachteilig ist hier zum einen der hohe Montageaufwand und die dichte Anordnung der wärmeabgebenden Stromschienen gegenüber den elektronischen Bauelementen. Andererseits bietet diese Lösung zwischen Kühlkörper und Leiterplatte noch volumenmäßige Reserven.The disadvantage here on the one hand, the high assembly costs and the tight arrangement of the heat-emitting busbars with respect to the electronic components. On the other hand, this solution between heat sink and circuit board still reserves volumetric reserves.

In der DE-OS 2718967 wird eine Stromrichterbaueinheit dargestellt, in der ein Kühlkörper Verwendung findet, der auch auf der für die Leistungshalbleitern als Montagefläche dienende Kühlkörperfläche zwischen den Leistungshalbleitern Rippen aufweist.In DE-OS 2718967 a power converter module is shown, in which a heat sink is used, which also has on the serving for the power semiconductors as a mounting surface heat sink surface between the power semiconductors ribs.

Durch die hohe Wärmeabgabe des Kühlkörpers, die durch hohen Masseeinsatz erzielt wird, ist diese Anordnung nicht geeigne' für Geräte mit hohem Schutzgrad und Eigenkonvektion, da die entstehende Wärme nur über aufwendige Verfahren aus dem Gerät abgeführt werden kann.Due to the high heat emission of the heat sink, which is achieved by high mass use, this arrangement is not geeigne 'for devices with high degree of protection and Eigenkonvektion, since the resulting heat can be dissipated from the device only by expensive procedures.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines kompakten, luftgekühlten Leistungsteiles einer Stromrichterbaueinheit, die hinsichtlich des Fertigungsaufwandes und der Servicefreundlichkeit zu verbesf ern ist.The object of the invention is to provide a compact, air-cooled power unit of a power converter unit, which is to be improved in terms of manufacturing costs and service friendliness.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Lösung für einen luftgekühlten Leistungsteil einer Strcmrichtei baueinheit mit hohem Schutzgrad zu entwickeln, die auf einem günstigen Volumen- bzw. Masse-Leistungsverhältnis beruht.The invention has for its object to develop a simple solution for an air-cooled power unit of Strcmrichtei building unit with a high degree of protection, which is based on a favorable volume or mass-performance ratio.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich zwischen den auf der rippenabgewandten Seite des Kühlkörpers befindlichen Leistungshalbleitern mindestens ein Isolierkörper befindet, der die ungenutzten Flächen neben den Leistungshalbleitern bedeckt und die Wärmeemission vom Kühlkörper verursacht durch die Verlustleistung der Leistungshalbleiter, in das Innere des Gerätes, was dem Raum mi! hohem Schutzgrad entspricht, in hohem Maße herabsetzt. Dabei wird der Isolierkörper gleichzeitig als '"ägerkörper für elektronische Bauelemente benutzt, die je nach Anwendungsfall aus wärme- und/oder schaltungstechnischen Gründen zusammengefaßt werden können.According to the invention the object is achieved in that there is at least one insulating body between the located on the rib side facing away from the heat sink power semiconductors, which covers the unused areas next to the power semiconductors and the heat emission from the heat sink caused by the power loss of the power semiconductor, in the interior of the device, what the room mi! high degree of protection corresponds to a high degree. In this case, the insulating body is simultaneously used as' "ägerkörper for electronic components that can be summarized depending on the application of heat and / or circuitry reasons.

Der Isolierkörper ist dabei vorzugsweise als Plastteil ausgeführt und besitzt Aufnahmen für die elektronischen Bauelemente sowie je nach Anforderung Isolierrippen an und zwischen einzelnen Bauelementen, um eine thermische und/oder elektrische Isolierung untereinander sowie gegenüber dem Kühlkörper und den Leistungshalbleitern zu gewährleisten. Technologisch ergibt sich dabei die Möglichkeit, den Isolierkörper als Automatenteil zu fertigen und nach Einbau der Bauelemente diese vormontierte Baugruppe in das Gerät einzusetzen bzw. bei Defekt komplett auszuwechseln.The insulating body is preferably designed as a plastic part and has receptacles for the electronic components as well as depending on the requirements of insulating ribs on and between individual components to ensure thermal and / or electrical insulation with each other and with respect to the heat sink and the power semiconductors. Technologically, this results in the possibility to manufacture the insulating body as an automatic part and to use this preassembled module in the device after installation of the components or replace completely in case of defect.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel

Die Et lindung soll anschließend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.The Et connection is to be explained by an embodiment.

Die Figur zeigt den räumlichen Aufbau eines luftgekühlten Leistungsteiles einer Stromrichterbaueinheit, bestehend aus einem einseitig gerippten Kühlkörpers (1) auf dem an der rippenabgewandten Seite sechs Leistungsthyristor- bzw. -diodenmoduln (2) als Umkehrstromrichter in einer Ebene aufgebaut sind.The figure shows the spatial structure of an air-cooled power part of a power converter unit, consisting of a one-side ribbed heat sink (1) on the side facing away from the rib side six power thyristor or -diode modules (2) are constructed as reversing converter in a plane.

Zwischen jeweils zwei paarig übereinander am Kühlkörper (1) befestigten Moduln (2) befindet sich ein Isolierkörper f3), der zusammen mit dem Moduln (2) nahezu die gesame rippenabgewandte Seite des Kühlkörpers bedeckt und auf dem elektronische Bauelemente 3a; 3b angeordnet sind.Between two in each case one above the other on the heat sink (1) mounted modules (2) there is an insulator f3), which together with the module (2) covers almost the whole rib side facing away from the heat sink and on the electronic components 3a; 3b are arranged.

Weiterhin wird der den Stromrichter umgebende Raum durch eine Trennwand 4 in einen volumenmäßig, durch den Stromrichter selbst begrenzten Raum A mit hohem Schutzgrad, und in einen Raum B mit niederen Schutzgrad eingeleitet, in den die an den Rippen des Kühlkörpers vorhandene Verlustwärme abgeführt wird.Furthermore, the space surrounding the power converter is introduced through a partition wall 4 into a space A, with the converter itself limited space A with a high degree of protection, and in a space B with a low degree of protection, in which the existing heat dissipation on the ribs of the heat sink.

Bei geringen Forderungen an den Schutzgrad des Gerätes *ann die Trennwand 4 entfallen und eine Luftkühlung von Kühlkörper und den wärmeerzeugenden Bauelementen gleichzeitig erfolgen.At low demands on the degree of protection of the device * Ann the partition 4 omitted and made an air cooling of the heat sink and the heat-generating components simultaneously.

Neben dem Vorteil der Erzielung eines hohen Schutzgrades dient der Isolierkörper 3 insbesondere zur Aufnahme von elektronischen Bauelementen 3a; 3b, wobei Hinsa aus schaltungs- und/oder wärmetechnischsn Gründen untereinander bzw. gegenüber dem Kühlkörper 1 sowie den Moduln 2 durch Isoüerrippen 3c, die sich auf dem Isolierkörper 3 befinden, abgegrenzt werden. Dabei sind die wärmeabgebenden (3a) und wärmeempfindlichen Bauelemente (3 b) in parallel zu den Moduln (2) angeordneten Reihen jeweils getrennt voneinander untergebracht.In addition to the advantage of achieving a high degree of protection of the insulating body 3 is used in particular for receiving electronic components 3a; 3b, Hinsa for switching and / or wärärmetechnischsn reasons with each other or against the heat sink 1 and the modules 2 by Isoüerrippen 3c, which are located on the insulating body 3, are delimited. In this case, the heat-emitting (3a) and heat-sensitive components (3b) are housed in parallel to the modules (2) arranged rows each separated.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann der bisher freie Raum zwischen den Moduln genutzt und die wärmeerzeugenden Bauelemente von den Leiterkarten isoliert werden, so daß dadurch gleichzeitig die Funktionssicherheit dieser Baugruppen erheblich erhöht wird.The solution according to the invention allows the hitherto free space between the modules to be used and the heat-generating components to be isolated from the printed circuit boards, thereby simultaneously significantly increasing the reliability of these assemblies.

Claims (1)

Patentansprüche:claims: Luftgekühlter Leistungsteil einer Stromrichterbaueinheit mit einerje nach Schaltungsart des Stromrichters bestimmten Anzahl von Leistungshalbleitern, die auf einem gemeinsamen, einseitig gerippten Kühlkörper auf dessen rippenabgewandter Seite zueinander und zu den Kühlkörperrippen parallel angeordnet und mit Zwischenräumen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß an dem durch Leistungshalbleiter (2) nicht belegten Teil der rippenabgewandten Seite des Kühlkörpers (1) mindestens ein Isolierkörper (3) angeordnet ist, der mit seiner als ebene Fläche ausgebildeten Unterseite am Kühlkörper (1) direkt aufliegt, wobei an der kühlkörperabgewandten Seite des Isolierkörpers (3) mindestens eine Isolierrippe (3c) sowie geeignete Aufnahmen für die parallel verlaufend zu den Leistungshalbleitern (2) angeordneten elektronischen Bauelemente (3a; 3b) angebracht sind.Air-cooled power unit of a power converter unit with a number depending on the type of converter of the power semiconductor, arranged on a common, one-side finned heat sink on its rib side facing away from each other and to the heat sink fins parallel and spaced, characterized in that at the power semiconductor (2 ) not occupied part of the rib side facing away from the heat sink (1) at least one insulating body (3) is arranged, which rests with its designed as a flat surface underside of the heat sink (1) directly, wherein on the side facing away from the heat sink side of the insulating body (3) at least one insulating rib (3c) and suitable receptacles for the parallel to the power semiconductors (2) arranged electronic components (3a, 3b) are mounted.