DE102017214779A1 - Electric control unit - Google Patents
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Abstract
Ein elektrisches Steuergerät weist mindestens ein erstes und ein zweites wärmeerzeugendes Bauteil, einen Kühlkörper zur Kühlung des ersten wärmeleitend damit verbundenen wärmeerzeugenden Bauteils, und mindestens einen Bauteilträger mit Steckverbinder zur elektrischen Steckverbindung an das elektrische Steuergerät auf. Außerdem weist es ein Abdeckteil auf, das das zweite wärmeerzeugende Bauteil zumindest teilweise abdeckt, sowie eine Steckerträgerplatte, die Gegenstecker für den Steckverbinder des Bauteilträgers aufweist, wobei die Steckerträgerplatte mit dem Abdeckteil verbunden ist.An electrical control unit has at least a first and a second heat-generating component, a heat sink for cooling the first heat-conducting associated heat-generating component, and at least one component carrier with plug connector for electrical plug connection to the electrical control unit. In addition, it has a cover which at least partially covers the second heat-generating component, and a connector support plate, the mating connector for the connector of the component carrier, wherein the connector support plate is connected to the cover.
Description
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKAREA OF APPLICATION AND PRIOR ART
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steuergerät, insbesondere einen Frequenzumrichter, einen Servoumrichter, eine Steuerung oder einen Rückspeiser.The invention relates to an electrical control device, in particular a frequency converter, a servo inverter, a controller or a regenerator.
Aus der
AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes elektrisches Steuergerät zu schaffen, mit dem Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, den Aufbau eines solchen Steuergeräts sehr dicht bzw. eng auszubilden mit geringem Platzbedarf einerseits und Vielseitigkeit und vorteilhaftem Aufbau andererseits.The invention has for its object to provide an aforementioned electrical control device can be solved with the problems of the prior art and it is particularly possible to form the structure of such a controller very tight or tight with little space on the one hand and versatility and advantageous Construction on the other hand.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein elektrisches Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This object is achieved by an electrical control device with the features of claim 1. Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of further claims and are explained in more detail below. The wording of the claims is incorporated herein by express reference.
Das elektrische Steuergerät weist mindestens ein erstes wärmeerzeugendes Bauteil und mindestens ein zweites wärmeerzeugendes Bauteil auf. Vorteilhaft weist es in der Praxis noch weitere wärmeerzeugende Bauteile auf, die unter Umständen auch mehrere von derselben Art sein können. Das erste wärmeerzeugende Bauteil kann beispielsweise ein Leistungsschalter bzw. ein Leistungshalbleiter sein, insbesondere ein IGBT. Das Steuergerät weist einen Kühlkörper auf, um mindestens ein wärmeerzeugendes Bauteil kühlen zu können, insbesondere mindestens das erste wärmeerzeugende Bauteil. Dieses ist dazu auf an sich bekannte Art und Weise mit dem Kühlkörper wärmeleitend verbunden, insbesondere daran montiert mit großflächiger Anlage. Ein Kühlkörper kann ein an sich üblicher Kühlkörper aus Aluminium sein mit einem langgestreckten Körper mit Kühlrippen.The electrical control unit has at least one first heat-generating component and at least one second heat-generating component. Advantageously, it has in practice even more heat-generating components, which may be several of the same kind under certain circumstances. The first heat-generating component may be, for example, a power switch or a power semiconductor, in particular an IGBT. The control unit has a heat sink in order to be able to cool at least one heat-generating component, in particular at least the first heat-generating component. This is connected in a thermally conductive manner to the heat sink in a manner known per se, in particular mounted thereon with a large-area plant. A heat sink may be a per se conventional heat sink made of aluminum with an elongated body with cooling fins.
Des Weiteren weist das Steuergerät mindestens einen Bauteilträger auf, insbesondere eine Leiterplatte, der Steckverbinder bzw. Steckkontakte für eine elektrische Steckverbindung an das elektrische Steuergerät bzw. an den Rest des elektrischen Steuergeräts aufweist. Dadurch kann ein solcher Bauteilträger leicht elektrisch, eventuell auch mechanisch, mit dem Steuergerät verbunden werden. Vor allem ist dadurch neben einer leichten Erstmontage auch ein schneller und einfacher nachträglicher Austausch möglich.Furthermore, the control unit has at least one component carrier, in particular a printed circuit board, which has plug connectors or plug contacts for an electrical plug connection to the electrical control unit or to the remainder of the electrical control unit. As a result, such a component carrier can easily be electrically, possibly also mechanically, connected to the control unit. Above all, in addition to a slight initial assembly and a quick and easy subsequent replacement possible.
Das elektrische Steuergerät weist auch mindestens ein Abdeckteil auf, welches das zweite wärmeerzeugende Bauteil zumindest teilweise abdeckt und insbesondere gegen den Bauteilträger abdeckt oder diesen abschirmt. So wird verhindert, dass das zweite wärmeerzeugende Bauteil den Bauteilträger unnötig und unzulässig stark erhitzt und darauf befindliche Bauteile möglicherweise beeinträchtigt oder beschädigt. Neben einer verringerten Wärmestrahlung wird auch eine verringerte Wärmeübertragung durch den verhinderten Austausch von heißer Luft erreicht. Dies eignet sich insbesondere dann, wenn das zweite wärmeerzeugende Bauteil etwas weniger Wärme erzeugt als das erste wärmeerzeugende Bauteil bzw. als ein genannter Leistungshalbleiter. Beispielsweise kann das zweite wärmeerzeugende Bauteil eine Drossel sein, insbesondere eine stromkompensierte EMV-Drossel.The electrical control unit also has at least one cover part which at least partially covers the second heat-generating component and in particular covers it against the component carrier or shields it. This prevents the second heat-generating component from unnecessarily heating up and unduly overheating the component carrier and possibly impairing or damaging components thereon. In addition to a reduced heat radiation and a reduced heat transfer is achieved by the prevented exchange of hot air. This is suitable in particular when the second heat-generating component generates less heat than the first heat-generating component or as a named power semiconductor. For example, the second heat-generating component may be a throttle, in particular a current-compensated EMC throttle.
Schließlich weist das elektrische Steuergerät erfindungsgemäß noch eine sogenannte Steckerträgerplatte auf, die Gegensteckverbinder für den vorgenannten Steckverbinder bzw. die Steckkontakte des vorgenannten Bauteilträgers aufweist. Diese Steckerträgerplatte ist mit dem Abdeckteil verbunden bzw. daran befestigt oder gehalten, vorteilhaft durch eine lösbare mechanische Verbindung, besonders vorteilhaft durch eine Rastverbindung. Die Gegensteckverbinder sind vorteilhaft derart ausgebildet und an der Steckerträgerplatte befestigt, dass eine Steckverbindung daran mit einer Steckrichtung senkrecht zur Fläche der Steckerträgerplatte erfolgt. So kann ein mechanisch stabiler Aufbau erreicht werden.Finally, according to the invention, the electrical control device also has a so-called plug carrier plate which has mating connectors for the aforementioned plug connector or the plug contacts of the aforementioned component carrier. This plug carrier plate is connected to the cover or attached thereto or held, advantageously by a releasable mechanical connection, particularly advantageously by a latching connection. The mating connectors are advantageously designed and attached to the plug carrier plate, that a plug connection is made thereon with a plugging direction perpendicular to the surface of the plug carrier plate. Thus, a mechanically stable structure can be achieved.
Die Steckerträgerplatte dient vor allem dazu, den Bauteilträger elektrisch und zumindest teilweise auch mechanisch zu halten bzw. am elektrischen Steuergerät zu befestigen. Die Steckerträgerplatte selbst kann dabei an einer Art Haupt-Leiterplatte oder Hauptplatine des Steuergeräts elektrisch angeschlossen sein, beispielsweise durch eine weitere Steckverbindung, die allerdings dann vorteilhaft eine andere Steckrichtung aufweist als die Steckverbindung zu dem Bauteilträger hin. Insbesondere kann sie elektrisch an eine Haupt-Leiterplatte angeschlossen sein, an der auch das mindestens eine vorgenannte erste wärmeerzeugende Bauteil elektrisch angeschlossen und insbesondere angeordnet ist. So kann die Steckerträgerplatte neben einer Art Befestigungsmöglichkeit für den genannten Bauteilträger und möglicherweise weitere Bauteilträger auch für deren elektrische Anbindung sorgen. Durch die Verbindung der Steckerträgerplatte mit dem Abdeckteil kann sie besonders stabil am Steuergerät befestigt sein und gut Kräfte aufnehmen, wodurch der mindestens eine Bauteilträger, der vorteilhaft nachher im Betrieb austauschbar ist, gut an- und abgesteckt werden kann. Ein derartiger Austausch der Bauteilträger in einer Betriebssituation oder in einer Einbausituation des elektrischen Steuergeräts erfolgt in der Regel weniger sorgsam als bei der Montage des elektrischen Steuergeräts. Des Weiteren ist das Steuergerät dann meistens zumindest teilweise verkleidet, so dass bei einem Einstecken oder Ausstecken des Bauteilträgers die jeweils zugeordnete Steckverbindung nicht gegengehalten werden kann, was in der Montage aber noch sehr gut möglich sein kann.The plug carrier plate serves primarily to hold the component carrier electrically and at least partially mechanically or to be attached to the electrical control unit. The plug carrier plate itself may be electrically connected to a type of main circuit board or motherboard of the controller, for example, by a further connector, which, however, then advantageously has a different plug-in direction than the connector to the component carrier. In particular, it may be electrically connected to a main circuit board, to which also the at least one aforementioned first heat-generating component is electrically connected and in particular arranged. Thus, the connector support plate can provide in addition to a kind of mounting option for the said component carrier and possibly other component carrier also for their electrical connection. By the Connection of the connector support plate with the cover it can be particularly stable attached to the control unit and well absorb forces, whereby the at least one component carrier, which is advantageous subsequently replaced in operation, well on and can be unplugged. Such an exchange of the component carrier in an operating situation or in a mounting situation of the electrical control unit is generally less careful than during the assembly of the electrical control unit. Furthermore, the control unit is then usually at least partially covered, so that when plugging in or unplugging the component carrier, the respective associated connector can not be countered, which in the assembly but still very well possible.
Ein Austausch des mindestens einen Bauteilträgers kann entweder im Reparaturfall erfolgen, also um ihn auszutauschen oder einzelne Bauteile darauf auszutauschen. Alternativ kann durch Einstecken weiterer Bauteilträger eine funktionelle Erweiterung des elektrischen Steuergeräts stattfinden, was ebenso durch einen Austausch des genannten Bauteilträgers möglich ist.An exchange of at least one component carrier can either be done in case of repair, so to replace it or to exchange individual components. Alternatively, by plugging in further component carriers, a functional extension of the electrical control device can take place, which is also possible by replacing the component carrier mentioned.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Abdeckteil mehrteilig ausgebildet, insbesondere zweiteilig. Dadurch kann beispielsweise ein einfacherer Aufbau erreicht werden, insbesondere müssen nicht ganz so große Bauteile hergestellt werden. Des Weiteren kann ein Abdeckteil vorteilhaft aus Kunststoff ausgebildet sein, und durch einen zweiteiligen Aufbau von zwei an sich separaten Teilen, insbesondere mit einem Hauptteil und einem Zusatzteil, kann mit geringerem Aufwand ein komplexeres Abdeckteil, welches dann mehr Funktionen und Aufgaben in sich vereinen kann, hergestellt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein erster Hauptteil im Wesentlichen das Abdeckteil bildet, also sozusagen deutlich größer ist als ein zweiter Teil. Dieser erste Hauptteil übernimmt dann vorteilhaft mechanische Stützfunktionen und Aufnahmefunktionen, insbesondere auch für die vorgenannte Steckerträgerplatte. Des Weiteren kann das Abdeckteil auch zusammen mit dem eingangs genannten Kühlkörper für einen stabilen inneren Aufbau des Steuergeräts sorgen, insbesondere kann es darauf abgestützt sein. Ein zweiter Zusatzteil ist an dem Hauptteil befestigt, um diesen sozusagen zu vervollständigen bzw. um zusammen mit diesem das gesamte Abdeckteil zu bilden. Der zweite Zusatzteil ist eben vorteilhaft kleiner als der Hauptteil. Er kann besonders vorteilhaft durch die getrennte Herstellung in einer Richtung verlaufen oder beispielsweise zusätzliche Kühlluftführungen odgl. aufweisen, die in einer Richtung verlaufen, die am Hauptteil nur mit sehr viel Aufwand bei der Herstellung möglich wäre.In an advantageous embodiment of the invention, the cover is formed in several parts, in particular in two parts. As a result, for example, a simpler structure can be achieved, in particular not so large components must be produced. Furthermore, a cover can advantageously be made of plastic, and by a two-part construction of two separate parts, in particular with a main part and an additional part, with less effort, a complex cover, which can then combine more functions and tasks in itself, getting produced. It can be provided that a first main part substantially forms the cover, that is, so to speak, is significantly larger than a second part. This first main part then advantageously takes over mechanical support functions and recording functions, in particular also for the aforementioned plug carrier plate. Furthermore, the cover can also provide together with the heat sink mentioned above for a stable internal structure of the controller, in particular it can be supported on it. A second additional part is attached to the main part in order to complete it, so to speak or to form together with this the entire cover. The second additional part is advantageously smaller than the main body. It can be particularly advantageous by the separate production in one direction or, for example, additional cooling air ducts or the like. that run in a direction that would be possible at the main part only with great effort in the production.
Besonders vorteilhaft weist der vorgenannte Zusatzteil eine Kühlluftführung auf, mit der Kühlluft an ein drittes wärmeerzeugendes Bauteil gebracht werden kann. Dies kann Kühlluft sein, die von einem Lüfter des elektrischen Steuergeräts verteilt wird bzw. in eine gesamtheitliche Kühlluftführung eingeblasen wird. Das dritte wärmeerzeugende Bauteil kann vorteilhaft auf demjenigen Bauteilträger angeordnet sein, der an der Steckerträgerplatte verbunden ist. Vorteilhaft ist es derjenige Bauteilträger, der am nächsten zu dem Zusatzteil angeordnet ist, so dass ein Weg für die Kühlluftführung nicht so groß ist. Dieses dritte wärmeerzeugende Bauteil kann beispielsweise ein FPGA sein.Particularly advantageously, the aforementioned additional part has a cooling air guide, with the cooling air can be brought to a third heat-generating component. This can be cooling air, which is distributed by a fan of the electrical control unit or is blown into a holistic cooling air duct. The third heat-generating component may advantageously be arranged on that component carrier which is connected to the plug carrier plate. It is advantageous that component carrier, which is arranged closest to the additional part, so that a path for the cooling air flow is not so great. This third heat-generating component may be, for example, an FPGA.
Für einen stabilen Aufbau des Steuergeräts kann das Abdeckteil an mehreren Punkten oder in mehreren Bereichen gegen den Kühlkörper abgestützt sein. Dazu kann es direkt an dem Kühlkörper anliegen oder an einem sonstigen Teil anliegen, das wiederum am Kühlkörper anliegt in Richtung dieser Abstützung. Das kann auch eine flächig dazwischen liegende vorgenannte Hauptplatine sein. So ist das Abdeckteil gut am Kühlkörper abgestützt und somit auch vorteilhaft befestigt. Hierfür kann unter Umständen ein Zusatz-Bauteil vorgesehen sein zur Befestigung des Abdeckteils am Kühlkörper.For a stable construction of the control device, the cover part can be supported at several points or in several areas against the heat sink. For this purpose, it may rest directly on the heat sink or rest against another part, which in turn bears against the heat sink in the direction of this support. This can also be an area lying in between the aforementioned motherboard. Thus, the cover is well supported on the heat sink and thus advantageously secured. For this purpose, an additional component may be provided under certain circumstances for fastening the cover part on the heat sink.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können der Steckverbinder des Bauteilträgers und der Gegensteckverbinder der Steckerträgerplatte so ausgebildet sein, dass sie eine Steckrichtung in Richtung auf den Kühlkörper zu aufweisen, insbesondere geht diese Steckrichtung durch den Kühlkörper direkt hindurch in Verlängerung. Diese Steckrichtung kann besonders vorteilhaft parallel zu einer Flachseite des Kühlkörpers sein, an der das erste wärmeerzeugende Bauteil angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Steckrichtung rechtwinklig sein zur Fläche der Steckerträgerplatte, was aber, wie zuvor erwähnt, als besonders vorteilhaft angesehen wird sowohl zur Herstellung der Steckverbindung als auch zum Auffangen auftretender mechanischer Kräfte.In an advantageous embodiment of the invention, the connector of the component carrier and the mating connector of the connector support plate may be formed so that they have a direction of insertion in the direction of the heat sink, in particular, this plug-in direction passes through the heat sink directly therethrough in extension. This plug-in direction can be particularly advantageous parallel to a flat side of the heat sink, on which the first heat-generating component is arranged. Additionally or alternatively, the plugging direction can be at right angles to the surface of the plug carrier plate, which, however, as previously mentioned, is considered to be particularly advantageous both for producing the plug connection and for absorbing occurring mechanical forces.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Abdeckteil einen haubenartigen Abschnitt aufweisen, der auch als topfartig bezeichnet werden kann. Dieser haubenartige oder topfartige Abschnitt kann über dem zweiten wärmeerzeugenden Bauteil verlaufen und insbesondere dieses überdecken. Somit sorgt dieser Abschnitt auch für die Abschirmung des zweiten wärmeerzeugenden Bauteils gegen den Bauteilträger. Der haubenartige Abschnitt kann sich von einer Grundfläche des Abdeckteils aus nach oben ziehen, welche flächig auf einer Haupt-Leiterplatte bzw. Hauptplatine aufliegt, auf der auch das zweite wärmeerzeugende Bauteil angeordnet ist. Eine Trennung bzw. eine Trennlinie zwischen dem Hauptteil und dem Zusatzteil, wie sie zuvor definiert worden sind, kann derart durch den haubenartigen Abschnitt führen, dass der Hauptteil und der Zusatzteil diesen Abschnitt gemeinsam bilden. Wie zuvor erwähnt, kann der Hauptteil auch einen größeren oder den größten Teil des haubenartigen Abschnitts bilden, beispielsweise zwischen 60 % und 90 %. Der Zusatzteil kann den Abschnitt beispielsweise an einer Seite schließen, wo er ansonsten offen wäre.In a further embodiment of the invention, the cover can have a hood-like portion, which can also be referred to as pot-like. This hood-like or pot-like portion may extend over the second heat-generating component and in particular cover this. Thus, this section also provides for the shielding of the second heat-generating component against the component carrier. The dome-like portion can pull up from a base of the cover member, which rests flat on a main circuit board or motherboard on which the second heat-generating component is arranged. A partition between the main part and the auxiliary part, as previously defined, may pass through the hood-like portion such that the main part and the auxiliary part together form this portion. As before mentioned, the main part can also form a major part or the largest part of the hood-like section, for example between 60% and 90%. The attachment may close the section, for example, on a side where it would otherwise be open.
Vorteilhaft führt von dem Abdeckteil, insbesondere von dem genannten Zusatzteil, eine Kühlluftführung hin zu dem mindestens einen Bauteilträger. Diese kann dort auf ein zu kühlendes drittes Bauteil, insbesondere ein Steuerbauteil, auf dem mindestens einen Bauteilträger gerichtet sein, wie zuvor beschrieben worden ist. Eine solche Kühlluftführung wäre dann in der gebogenen Form kaum oder nur sehr aufwändig mit einem einteilig hergestellten Abdeckteil zu erreichen. Vorteilhaft ist also die Kühlluftführung an dem Zusatzteil vorgesehen.Advantageously leads from the cover, in particular of said auxiliary part, a cooling air flow towards the at least one component carrier. This can there be directed to a third component to be cooled, in particular a control component, on which at least one component carrier is directed, as described above. Such a cooling air duct would then be difficult or very difficult to achieve in the bent form with a cover part produced in one piece. Advantageously, therefore, the cooling air is provided on the additional part.
Eine Verbindung von Hauptteil und Zusatzteil zur Bildung des Abdeckteils kann entweder dauerhaft sein, beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen. Alternativ kann es eine Steckverbindung sein, beispielsweise zusätzlich mit einer Rastverbindung oder Verschraubung, so dass ein selbsttätiges Lösen vermieden wird, was beim Zusammenbau des Steuergeräts hilft. Eine dauerhafte feste Verbindung zwischen Hauptteil und Zusatzteil kann die Steifigkeit des Abdeckteils verbessern, beispielsweise auch um Kräfte besser auffangen zu können, die auf die Steckerträgerplatte beim Anstecken oder Lösen von Bauteilträgern wirken können.A compound of the main part and additional part for forming the cover can either be permanent, for example by gluing or welding. Alternatively, it may be a plug connection, for example additionally with a latching connection or screw connection, so that an automatic release is avoided, which assists in the assembly of the control device. A permanent, firm connection between the main part and the additional part can improve the rigidity of the cover part, for example in order to better absorb forces that can act on the connector support plate when connecting or disconnecting component carriers.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann mindestens ein Haltebauteil vorgesehen sein, das mit dem Abdeckteil verbunden ist oder zumindest daran anliegt bzw. daran befestigt ist. Das Haltebauteil kann mit einem Endbereich am Abdeckteil befestigt sein, wobei dies vorteilhaft an einer Fläche parallel zur vorgenannten Steckerträgerplatte erfolgt. Dann kann eine Druckkraft das Haltebauteils in diese Richtung senkrecht zu der Fläche parallel zur Steckerträgerplatte gut aufgefangen werden. Ein Haltebauteil kann ganz allgemein vorteilhaft aus metallischem Flachmaterial bestehen. Es kann nach Art eines mehrfach abgewinkelten Arms oder in einer U-Form so ausgebildet sein, dass es in einem freien Endbereich Anschlussmittel trägt oder abstützt. Diese Anschlussmittel sind besonders vorteilhaft Steckanschlüsse oder Schraubanschlüsse. Diese Steckanschlüsse oder Schraubanschlüsse gehen von dem elektrischen Steuergerät nach außen. Außerdem können sie zusätzlich mechanisch und elektrisch mit einem der Bauteilträger verbunden sein. So ist es möglich, dass der Bauteilträger mit diesen Steckanschlüssen oder Schraubanschlüssen am Steuergerät gesichert wird, insbesondere an der vorgenannten Steckerträgerplatte. Dann können die Steckanschlüsse oder Schraubanschlüsse entweder selbsttätig eine tragende oder stützende Verbindung mit dem freien Endbereich des Haltebauteils eingehen. Alternativ können sie mit einer Schraubverbindung odgl. daran befestigt werden, so dass sie zu einem großen Teil oder hauptsächlich mechanisch von dem Haltebauteil gehalten werden. So können Kräfte besonders gut aufgefangen und an das Abdeckteil weitergegeben werden, die beim Anstecken oder Lösen einer Anschlussverbindung an den Anschlussmitteln auftreten können.In a further embodiment of the invention, at least one holding member may be provided, which is connected to the cover or at least rests against it or is attached thereto. The holding member may be secured with an end portion on the cover, which is advantageously carried out on a surface parallel to the aforementioned connector support plate. Then, a pressing force of the holding member in this direction perpendicular to the surface parallel to the connector support plate can be well absorbed. In general, a holding component can advantageously consist of metallic flat material. It may be designed in the manner of a multi-angled arm or in a U-shape so that it carries or supports connection means in a free end region. These connection means are particularly advantageous plug connections or screw connections. These plug-in connections or screw connections go from the electrical control unit to the outside. In addition, they may additionally be mechanically and electrically connected to one of the component carriers. Thus, it is possible that the component carrier is secured with these plug-in connections or screw terminals on the control unit, in particular on the aforementioned plug carrier plate. Then, the plug-in connections or screw connections can either automatically enter into a supporting or supporting connection with the free end region of the holding component. Alternatively, they can with a screw or the like. be attached so that they are held to a large extent or mainly mechanically by the support member. Thus, forces can be absorbed very well and passed on to the cover, which can occur when connecting or disconnecting a connection to the connection means.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Haltebauteil einen abstehenden Abschnitt aufweisen. Dieser kann beispielsweise nach Art eines Leitblechs ausgebildet sein. Dieser Abschnitt ist zwischen einem Kühlluftauslass und einem zu kühlenden Bauteil auf dem Bauteilträger angeordnet. Der Kühlluftauslass kann vorteilhaft die vorgenannte Kühlluftführung des Zusatzteils des Abdeckteils sein, so dass durch den abstehenden Abschnitt bzw. das Leitblech die Kühlluft nochmals genauer geführt werden kann, insbesondere zumindest teilweise an das zu kühlende Steuerbauteil oder dritte Bauteil allgemein, das besonders vorteilhaft das vorgenannte Steuerbauteil auf dem Bauteilträger ist. Dadurch ist es möglich, dass die Kühlluftführung des Zusatzteils nicht ganz so lang sein muss bis zu diesem Steuerbauteil.In a further embodiment of the invention, a holding member may have a protruding portion. This may for example be designed in the manner of a baffle. This section is arranged between a cooling air outlet and a component to be cooled on the component carrier. The cooling air outlet may advantageously be the aforementioned cooling air duct of the additional part of the cover part, so that the cooling air can be guided again more accurately by the protruding section or the baffle, in particular at least partially to the control component to be cooled or third component generally, the particularly advantageous control component on the component carrier is. This makes it possible that the cooling air flow of the additional part does not have to be quite so long up to this control component.
Vorteilhaft weist das Steuergerät allgemein zwei der vorgenannten Haltebauteile auf, die etwas unterschiedlich ausgebildet sein können und insbesondere an unterschiedlichen Stellen, besonders vorteilhaft an gegenüberliegenden Endbereichen, des Abdeckteils angeordnet sind. Sie können grundsätzlich ähnlich ausgebildet sein und aus mehrfach abgewinkeltem Metall bzw. Blech bestehen. Sie können auch beide dazu ausgebildet sein, vorgenannte Anschlussmittel bzw. Steckanschlüsse oder Schraubanschlüsse mechanisch zu halten bzw. abzustützen.Advantageously, the control unit generally has two of the abovementioned holding components, which may have a somewhat different design and, in particular, are arranged at different locations, particularly advantageously at opposite end areas, of the covering part. You can basically be designed similar and made of multiple angled metal or sheet. You can also be both designed to mechanically hold or support the aforementioned connection means or plug connections or screw connections.
Bevorzugt weist das Steuergerät mindestens einen bereits zuvor angesprochenen Lüfter auf. Besonders bevorzugt ist dies ein Axiallüfter, wobei eine Kühlluftrichtung zumindest teilweise unverändert durch den Kühlkörper verläuft oder an diesem entlangläuft. Insbesondere bläst der Lüfter sozusagen in längs entlang dem Kühlkörper verlaufende Rippen oder entlang von diesen. Diese Kühlluftrichtung ist vorteilhaft senkrecht zu der vorgenannten Steckrichtung des Bauteilträgers an die Steckerträgerplatte, so dass der Kühlkörper länglich ist und die vorgenannte Steckrichtung des Bauteilträgers senkrecht dazu verläuft.The control unit preferably has at least one previously mentioned fan. This is particularly preferably an axial fan, wherein a cooling air direction runs at least partially unchanged through the heat sink or runs along it. In particular, the fan blows, so to speak, in longitudinally along the cooling body extending ribs or along these. This cooling air direction is advantageously perpendicular to the aforementioned plug-in direction of the component carrier to the plug carrier plate, so that the heat sink is elongated and the aforementioned plug-in direction of the component carrier runs perpendicular thereto.
Bevorzugt sind an dem genannten Bauteilträger noch weitere Steckanschlüsse bzw. Steckkontakte vorgesehen, die eine Steckrichtung hin zum Kühlkörper bzw. hin zu dem Gegensteckverbinder auf der Steckerträgerplatte aufweisen. Diese Steckanschlüsse sind besonders bevorzugt an einer Randseite oder einer Außenkante des Bauteilträgers angeordnet, und zwar an derjenigen, die dem Steckverbinder zur Steckverbindung an das elektrische Steuergerät mittels des Gegensteckverbinders gegenüberliegt. Dies bedeutet also, dass diese weiteren Steckanschlüsse nochmals zusätzlich zu dem Steckverbinder am Bauteilträger vorgesehen sind, insbesondere an einer gegenüberliegenden Kante des Bauteilträgers. Eine auf sie ausgeübte Steckkraft drückt somit gegen die Steckerträgerplatte, wobei auch diese Kräfte durch deren Befestigung am Abdeckteil gut aufgefangen werden können. Des Weiteren kann vorteilhaft zusätzlich noch vorgesehen sein, dass ein vorgenanntes Haltebauteil an diese weiteren Steckanschlüsse geführt ist, um sie zusätzlich abzusichern bzw. zu halten.Preferably, further plug connections or plug contacts are provided on the said component carrier, which have a plug-in direction towards the heat sink or towards the mating plug connector on the plug carrier plate. These plug connections are particularly preferably on an edge side or an outer edge of the component carrier arranged on the one which is opposite to the connector for plug connection to the electrical control unit by means of the mating connector. This means that these further plug-in connections are again provided in addition to the connector on the component carrier, in particular on an opposite edge of the component carrier. An insertion force exerted on it thus pushes against the connector support plate, whereby these forces can be well absorbed by their attachment to the cover. Furthermore, it may also be advantageously provided in addition that an aforementioned holding member is guided to these other plug-in connections in order to additionally secure or hold them.
Eine Verbindung, insbesondere eine rastende Verbindung, der Steckerträgerplatte am Abdeckteil kann eine Schiebebewegung aufweisen, wobei dabei Haltevorsprünge untergriffen werden können. Eine solche Schiebebewegung weist vorteilhaft eine Schieberichtung senkrecht zur Steckrichtung der Bauteilträger in die Gegensteckverbinder auf. Dabei kann eine selbsttätig rastende Verbindung für die Steckerträgerplatte vorgesehen sein, um ein selbsttätiges Lösen zu verhindern. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass bei dieser Befestigung der Steckerträgerplatte durch eine Schiebebewegung ihr eigener elektrischer Anschluss stattfindet, vorteilhaft über eingangs genannte Steckverbinder, mit denen die Steckerträgerplatte an eine Leiterplatte des Steuergeräts angeschlossen werden kann. Diese Leiterplatte ist vorteilhaft eine Hauptleiterplatte bzw. Hauptplatine und weist besonders vorteilhaft die ersten wärmeerzeugenden Bauteile auf, die am Kühlkörper anliegen sollten zur Kühlung.A connection, in particular a latching connection, the plug carrier plate on the cover part may have a sliding movement, wherein retaining projections can be under attack. Such a sliding movement advantageously has a sliding direction perpendicular to the direction of insertion of the component carrier in the mating connector. In this case, an automatically latching connection may be provided for the plug carrier plate in order to prevent an automatic release. Furthermore, it can be provided that takes place in this attachment of the connector support plate by a sliding movement their own electrical connection, advantageously via the above-mentioned connector with which the connector support plate can be connected to a circuit board of the controller. This circuit board is advantageously a main circuit board or motherboard and has particularly advantageous to the first heat-generating components, which should abut the heat sink for cooling.
In Ausgestaltung der Erfindung kann das Abdeckteil Versteifungsrippen oder ähnlich ausgebildete angeformte Abschnitte aufweisen, wie sie allgemein für Kunststoffteile bekannt sind. Diese können besonders vorteilhaft an dem vorgenannten haubenartigen Abschnitt vorgesehen sein, um diesen zu stabilisieren. Derartige Versteifungsrippen odgl. können auch in dem Bereich vorgesehen sein, in dem die Steckerträgerplatte am Abdeckteil anliegt oder damit verbunden ist, um auch daran angreifende Kräfte gut auffangen zu können.In an embodiment of the invention, the cover can have stiffening ribs or similarly formed molded sections, as they are generally known for plastic parts. These can be particularly advantageous provided on the aforementioned hood-like section in order to stabilize this. Such stiffening ribs or the like. may also be provided in the area in which the connector support plate rests against the cover or is connected to it to be able to absorb well attacking forces well.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das elektrische Steuergerät ein Frequenzumrichter, ein Servoumrichter, eine Steuerung oder ein Rückspeiser. Sämtliche vorgenannten Geräte weisen neben Leistungselektronik-Bauteilen als erste Bauteile, die erhöhten Kühlbedarf haben, noch weitere wärmeerzeugende Bauteile auf. Des Weiteren ist auch dort ein Aufbau mit möglichen Optionen zum steckenden Verbinden zusätzlicher Bauteilträger vorteilhaft.In an advantageous embodiment of the invention, the electrical control device is a frequency converter, a servo inverter, a controller or a regenerator. All of the aforementioned devices have in addition to power electronics components as the first components that have increased cooling requirements, even more heat-generating components. Furthermore, a construction with possible options for the plug-in connection of additional component carriers is also advantageous there.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist das elektrische Steuergerät ein Gehäuse auf, vorteilhaft im Wesentlichen rechteckig bzw. quaderförmig. Dieses Gehäuse kann weitgehend geschlossen sein bis auf Lufteinlässe und Luftauslässe für den vorgenannten Lüfter sowie Öffnungen, hinter denen sich die genannten Steckverbinder oder Steckanschlüsse befinden können. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Kühlkörper zumindest teilweise freiliegt für eine bessere Kühlung. Er kann auch zusammen mit einem Kunststoffgehäuse das genannte Gehäuse als Außenhülle bilden.In an advantageous embodiment of the invention, the electrical control unit on a housing, advantageously substantially rectangular or cuboid. This housing can be largely closed except for air inlets and air outlets for the aforementioned fan and openings behind which said connectors or plug connections can be located. It can be advantageously provided that the heat sink is at least partially exposed for better cooling. He can also form the housing together with a plastic housing as an outer shell.
In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung ist der haubenartige Abschnitt bzw. sein Inneres mit Öffnungen mit einem Kühlluftkanal zum Lüfter hin verbunden, so dass hier eine gewisse Menge an Kühlluft eintreten kann zur Kühlung des zweiten wärmeerzeugenden Bauteils, das von dem Abdeckteil abgedeckt wird. Des Weiteren kann durch eine entsprechende Öffnung auch Kühlluft in eine vorgenannte gebogene Kühlluftführung im Abdeckteil bzw. des Zusatzteils eingebracht werden. Durch eine weitere Öffnung kann Kühlluft auch direkt zu dem ersten wärmeerzeugenden Bauteil geführt werden, so dass dieses noch zusätzlich zu der Verbindung mit dem Kühlkörper gekühlt werden kann.In a further development of the invention, the hood-like portion or its interior is connected to openings with a cooling air duct to the fan, so that here a certain amount of cooling air can enter for cooling the second heat-generating component, which is covered by the cover. Furthermore, cooling air can also be introduced into an aforementioned bent cooling air duct in the cover part or the additional part through a corresponding opening. By a further opening cooling air can also be fed directly to the first heat-generating component, so that this can be cooled in addition to the connection to the heat sink.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte und Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features will become apparent from the claims and from the description and drawings, wherein the individual features in each case alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and protectable Represent embodiments for which protection is claimed here. The subdivision of the application into individual sections and intermediate headings does not limit the statements made thereunder in their generality.
Figurenlistelist of figures
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
-
1 eine Schrägansicht von vorne auf einen Umrichter als erfindungsgemäßes Steuergerät, -
2 den Umrichter aus1 ohne Gehäuse, -
3 eine Schrägansicht auf das linke Ende desUmrichters entsprechend 2 , -
4 eine etwas nach oben gedrehte perspektivische Ansicht ähnlich2 , -
5 eine Ansicht ähnlich3 von rechts aufden Umrichter entsprechend 2 , -
6 eine vergrößere Darstellung aus5 mit etwas verdrehtem Winkel, -
7 eine Darstellung ähnlich4 ohne die Bauteile unterhalb des Abdeckteils, -
8 die Darstellung der7 ohne Leiterplatten, -
9 die Anordnung aus8 von rechts ohne Haltearme, -
10 dieAnordnung der 9 von links, -
11 die Anordnung von10 ohne Steckerträgerplatte, -
12 die Darstellung entsprechend8 ohne Haltearme und ohne Steckerträgerplatte, -
13 ein Hauptteil des Abdeckteils entsprechend12 mit geschnittenem haubenartigem Abschnitt und -
14 eine Ansicht des Abdeckteils aus12 von schräg unten.
-
1 an oblique view from the front of a converter as the inventive control unit, -
2 the inverter off1 without housing, -
3 an oblique view of the left end of the inverter accordingly2 . -
4 similar to a slightlyupward perspective view 2 . -
5 a view similar3 from the right to the inverter accordingly2 . -
6 an enlarged view5 with a slightly twisted angle, -
7 a representation similar4 without the components below the cover part, -
8th the representation of7 without printed circuit boards, -
9 the arrangement8th from right without holding arms, -
10 the arrangement of9 from the left, -
11 the arrangement of10 without connector carrier plate, -
12 the presentation accordingly8th without holding arms and without plug carrier plate, -
13 a main part of the cover accordingly12 with cut hooded section and -
14 a view of the cover12 from diagonally below.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
In der
Der Umrichter
Die
Die hinterste Leiterplatte
Die Steckerträgerplatte
Angeordnet ist die Steckerträgerplatte
In ähnlicher Form sind auf nicht dargestellte Art und Weise an dem Kühlkörper
Wie aus dem Vergleich der
Aus den
An dem Zusatzteil
Der Grund für die zweiteilige Ausbildung des Abdeckteils
An dem Hauptteil
Ein elektrischer Anschluss der Steckerträgerplatte
Aus beispielsweise der
In ähnlicher Art und Weise ist im rechten Bereich des Abdeckteils
Die Haltearme
Der rechte Haltearm
Der rechte Haltearm
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 2090146 B1 [0002]EP 2090146 B1 [0002]
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