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Die
Erfindung bezieht sich auf ein luftgekühltes Stromrichtermodul gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
derartiges luftgekühltes
Stromrichtermodul ist aus der technischen Information mit dem Titel "Sechs-Wagen-Zug C
651 der MRTC Singapore" der Firma
Siemens, mit der Bestell-Nr. A19100-V500-B208, bekannt.
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In
dem Aufsatz "GTO-Stromrichter
für Bahnen", abgedruckt in der
DE-Zeitschrift "ZEV-Glas. Ann.", Band 113, 1989,
Nr. 6/7 Juni/Juli, Seiten 259 bis 272, werden weitere Stromrichtermodule
dargestellt. Diese Stromrichtermodule gibt es in zwei verschiedenen
Ausführungsformen,
nämlich
als Stromrichtermodul mit Siedebadkühlung und als Stromrichtermodul
mit direkter Luftkühlung
mittels eines potentialfreien Kühlprofils.
Der Funktionsinhalt dieser Stromrichtermodule mit GTO-Thyristoren
und Siedebadkühlung
bzw. Luftkühlung
sind identisch. Die Schaltung eines Stromrichtermoduls mit GTO-Thyristoren
als Pulswechselrichter-Zweig ist ebenfalls diesem Aufsatz zu entnehmen.
Diese Schaltung unterteilt sich in verlustleistungsbehaftete Elemente
und Beschaltungselemente. Diese Elemente sind mittels einer niederinduktiven
Verschienung mit Leistungsanschlüssen
des Moduls elektrisch leitend miteinander verbunden. Das Stromrichtermodul
weist ebenfalls eine mehrteilige Ansteuereinheit auf, die ein Steuerteil
auf Elektronikspannungspotential und zwei Hochspannungs-Ansteuerteile
auf Spannungspotential der Leistungshalbleiterschalter aufweist.
Diese Teile der mehrteiligen Ansteuereinheit sind bei den beiden
Stromrichtermodulen unterschiedlich untergebracht.
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Eine
weitere Ausführungsform
eines luftgekühlten
Stromrichtermoduls ist in der technischen Information mit dem Titel "E501 – Die elektrische
Ausrüstung
für den
Elektrischen Triebzug der Japanischen Eisenbahn JR-East" mit der Bestell-Nr. A19100-V600-B151
der Firma Siemens, näher
dargestellt. Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von der Ausführungsform
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1 dadurch, daß die
Teile der mehrteiligen Ansteuereinheit oberhalb der Leistungshalbleiterschalter
angeordnet sind.
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Diese
Ausführungsform
des luftgekühlten Stromrichtermoduls
gibt es auch in Heat-Pipe-Technik. Ein derartiges Stromrichtermodul
ist in der technischen Information mit dem Titel "Sechsachsiger Straßenbahn-Gelenktriebwagen
mit luftgekühltem Traktionsstromrichter
für die
Stadt Guadalajara in Mexiko" mit
der Bestell-Nr. A19100-V500-B210 der Firma Siemens, näher dargestellt.
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Bei
diesen Stromrichtermodulen verlaufen die beabstandeten Rippen des
Kühlprofils
räumlich parallel
zu den Längsseiten
des Moduls. Dadurch werden die Bauelemente der Ansteuereinheit am Ende
des Kühlprofils
im Ablaufstrom mit der abgeführten
Verlustleistung der Leistungshalbleiterschalter belastet. Der Schutzgrad
dieser bekannten luftgekühlten
Stromrichtermodule entspricht dem Schutzgrad IP 00. Der erforderliche
Schutzgrad entsprechend der Einsatzbedingungen wird erst durch den Einbau
dieser Stromrichtermodule in einen Stromrichtercontainer erreicht.
Diese bekannten luftgekühlten
Stromrichtermodule sind derart aufgebaut, daß die Rippengrundplatte des
Kühlprofils
gleichzeitig eine Dichtfläche
zwischen einem staub- und wassergeschützten Raum und einem forciert
belüfteten Raum
darstellt, wobei die wärmeabgebenden
Bauelemente in den geschützten
Raum des Stromrichtercontainers und die Kühlrippen des Kühlprofils
des Stromrichtermo duls in einen belüfteten Raum des Stromrichtercontainers
ragen.
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Damit
die Bauelemente am Ende des Kühlprofils
im Ablaufstrom mit der abgeführten
Verlustleistung der Leistungshalbleiterschalter nicht zu sehr belastet
werden, muß das
Kühlprofil
eine dementsprechende Gesamtlänge
aufweisen. Da die mehrteilige Ansteuereinheit ebenfalls im luftgekühlten Stromrichtermodul
montiert ist, werden zumindest die beiden Hochspannungs-Ansteuerteile
der Ansteuereinheit über
den Leistungshalbleiterschaltern angeordnet. Dadurch erhöht sich
einerseits die Höhe des
Stromrichtermoduls und andererseits der Aufwand für den Austausch
von Leistungshalbleiterschaltern.
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Aus
der
DE 40 15 030 C1 ist
ein Sicherheitsnetzteil mit einem geschlossenen Gehäuse, einem Primärkreis mit
wärmeabgebenden
Bauteilen, einem Sekundärkreis
mit wärmeabgebenden
Bauteilen und mit zwangsbelüfteten
Kühleinrichtungen,
die einen Lüftungskanal
umfassen, bekannt. Dieser Lüftungskanal
verläuft
im Gehäuse
und ist von diesem getrennt angeordnet. Die Kühleinrichtung umfasst zwei von
einander elektrisch getrennte Kühlabschnitte,
die zur getrennten Befestigung der wärmeabgebenden Bauteile ausgebildet
sind. Außerdem
sind im Gehäuse
Einrichtungen vorgesehen, welche die Luft im Innenraum des Gehäuses umwälzen.
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Auch
ein derartiges Kühlsystem
würde ein eingangs
genanntes Stromrichtermodul räumlich
vergrößern, wobei
der Aufwand für
den Zusammenbau des Stromrichtermoduls recht hoch erscheint.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein luftgekühltes Stromrichtermodul
in kompakter Bauform für
einen hohen Schutzgrad anzugeben, dessen Fertigung wesentlich einfacher
ist, wodurch sich die Kosten dieses Stromrichtermoduls wesentlich
verringern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
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Durch
die Reduzierung des Querschnitts eines stirnseitigen Bereichs der
Rippengrundplatte des Kühlprofils
wird erreicht, daß der
Wärmefluß von den Leistungshalbleiterschaltern
zu der stirnseitig angeordneten mehrteiligen Ansteuereinheit wesentlich verhindert
wird. Dadurch besteht nun die Möglichkeit, die
Gesamtlänge
des erfindungsgemäßen luftgekühlten Stromrichtermoduls
wesentlich zu verkürzen.
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Durch
die Verwendung einer L-förmigen
Leiterplattenhalterung zur Aufnahme der mehrteiligen Ansteuereinheit
kann zusätzlich
an Bauvolumen eingespart werden, da von den bisherigen Ansteuerteilen
der mehrteiligen Ansteuereinrichtung deren Gehäuse nicht mehr benötigt werden.
Durch die Verwendung dieser L-förmigen
Leiterplattenhalterung können
die Leiterplatten der mehrteiligen Ansteuereinheit gemäß ihrer
Funktion und ihres Spannungspotentials räumlich getrennt an der L-förmigen Leiterplattenhalterung
angebracht werden. Mittels dieser L-förmigen
Leiterplattenhalterung kann die Ansteuereinheit und zusätzliche
Istwert-Baugruppen zu einer kompakten modular aufgebauten Elektronikeinheit montiert
und geprüft
werden, die anschließend
als Einheit im luftgekühlten
Stromrichtermodul montiert wird.
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Durch
die Verwendung der erfindungsgemäß ausgestalteten
Haube erhält
man einerseits ein Stromrichtermodul mit einem Schutzgrad, der annähernd dem
Schutzgrad entsprechend der Einsatzbedingung gleicht. Außerdem wird
der Raum oberhalb der Rippengrundplatte des Kühlprofils in zwei thermisch
entkoppelte Räume
unterteilt, so daß jeder Raum
hinsichtlich seiner thermischen Belastung räumlich optimiert werden kann.
Somit wird durch diese Gestaltung der Haube die thermische Entkopplung
des Leistungsbereichs vom Elektronikbereich weiter verbessert.
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Durch
die Kombination dieser einzelnen Merkmale des Anspruchs 1 erhält man ein
kompaktes, luftgekühltes
Stromrichtermodul, dessen installierte Leistung pro Volumeneinheit
wesentlich erhöht ist.
Dadurch verkleinert sich der Raumbedarf für einen Stromrichtercontainer,
so daß die
Gestaltung von schienengebundenen Fahrzeugen variabler wird. Außerdem erhält man ein
modular aufgebautes Stromrichtermodul, dessen Fertigung sich wesentlich vereinfacht,
wodurch sich die Kosten des erfindungsgemäßen Moduls gegenüber den
bekannten luftgekühlten
Stromrichtermodulen wesentlich verringern.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen luftgekühlten Stromrichtermoduls
weist der Rippengrundplatte mit reduziertem Querschnitt eine Ausnehmung
auf. Dadurch ent steht in Verbindung mit der Haube des Stromrichtermoduls ein
Luftkreislauf innerhalb des Elektronikbereichs dieses Stromrichtermoduls.
Dadurch besteht die Möglichkeit,
das Bauvolumen dieses Elektronikbereichs noch weiter zu erniedrigen,
ohne daß die
Elektronikbaugruppen sich zu sehr aufwärmen und infolge einer zu großen Erwärmung Fehlfunktionen
aufweisen bzw. ausfallen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Haube und des Kühlprofils sind den abhängigen Ansprüchen 3 bis
12 zu entnehmen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der L-förmigen Leiterplattenhalterung
sind den abhängigen
Ansprüchen
13 bis 19 zu entnehmen.
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Zur
weiteren Erläuterung
des erfindungsgemäßen luftgekühlten Stromrichtermoduls
wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel
schematisch veranschaulicht ist.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
des Kühlprofils
des erfindungsgemäßen Stromrichtermoduls, in
der
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2 ist
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Stromrichtermoduls
dargestellt, die
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3 zeigt
einen Längsschnitt
durch das Stromrichtermodul gemäß 2,
in der
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4 ist
eine Ausschnittsvergrößerung des Längsschnitts
gemäß 3 dargestellt,
in den
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5 und 6 ist
jeweils eine Ausführungsform
einer L-förmigen
Leiterplattenhalterung dargestellt, die
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7 zeigt
ein geöffnetes
erfindungsgemäßes luftgekühltes Stromrichtermodul,
wobei in den
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8 und 9 jeweils
eine weitere Ausführungsform
der Haube des erfindungsgemäßen Stromrichtermoduls
dargestellt ist und wobei in der
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10 eine
Leiterplattenklammer veranschaulicht ist.
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In
der 1 ist eine Ausführungsform eines Kühlprofils 2 eines
erfindungsgemäßen luftgekühlten Stromrichtermoduls 4 näher dargestellt.
Dieses Kühlprofil 2 weist
eine Rippengrundplatte 6 und mehrere beabstandete Kühlrippen 8 auf.
Diese Kühlrippen 8 verlaufen
räumlich
parallel zu den Stirnseiten des Kühlprofils 2. Ein stirnseitiger
Randbereich 10 der Rippengrundplatte 6 weist eine
Ausnehmung 12 auf, die beispielsweise pyramidstumpfförmig ausgestaltet ist.
Die Ausnehmung 12 erstreckt sich über den stirnseitigen Randbereich 10 mit
Ausnahme eines Bereichs 14, der mit einer Bohrung 16 versehen
ist. Durch die Einbringung der Ausnehmung 12 in den stirnseitigen
Randbereich 10 der Rippengrundplatte 6 wird dessen
Querschnitt vermindert. Durch die Reduzierung des Querschnitts der
Rippengrundplatte 6 wird der Wärmefluß in Längsrichtung des Kühlprofils eingeschränkt. Außerdem ist
dieser Ausführungsform
des Kühlprofils 2 zu
entnehmen, daß die
Längsseite
mit einer Nut 18 und die Stirnseite beim Randbereich 10 mit
einem Griffelement 20 versehen ist. Mittels der Nuten 18 kann
das luftgekühlte
Stromrichtermodul 4 auf Führungsschienen eines Stromrichtercontainers
in diesen geschoben werden. In dieser Darstellung ist das Griffelement 20 stoffschlüssig mit der
Rippengrundplatte 6 des Kühlprofils 2 verbunden.
Das Griffelement 20 kann auch lösbar mit dem Kühlprofil 2 verbunden
werden. Da die Oberfläche 22 der
Rippengrundplatte 6 als Montagefläche für die Bauelemente des Stromrichtermoduls 4 dient,
ist die Rippengrundplatte 6 mit mehreren Gewindebohrungen
versehen.
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2 zeigt
ein montiertes luftgekühltes Stromrichtermodul 4,
das neben dem Kühlprofil 2 gemäß 1 und
seinen Bauelementen eine Haube 24 aufweist. Diese Haube 24 ist
mit der Oberfläche 22 der
Rippengrundplatte 6 lösbar
befestigt, wobei ein Dichtring als Zwischenlage eingesetzt ist.
Dadurch sind die Bauelemente des Stromrichtermoduls 4 weitgehend
staub- und spritzwassergeschützt.
Diese Haube 24 weist Längs-
und Quer rippen 26 und 28, eine parallel zur Stirnseite
verlaufende Einstülpung 30 und
mehrere Einstülpungen 32 und 34 auf.
Mittels der parallel zur Stirnseite verlaufenden Einstülpung 30 ist
die Haube 24 in zwei Teile unterteilt. In dem einen Teil,
der den Leistungsbereich des Stromrichtermoduls abdeckt, sind die
Längs-
und Querrippen 26 und 28 angeordnet, wogegen in
dem anderen Teil, der den Elektronikbereich des Stromrichtermoduls 4 abdeckt,
die Einstülpungen 32 und 34 angeordnet sind.
Mittels der Längs-
und Querrippen 26 und 28 wird einerseits die Oberfläche dieses
Teils der Haube 24 vergrößert und andererseits wird
eine Längsströmung im
zugehörigen
Raum veranlaßt.
Diese Längsströmung verläuft senkrecht
zur Kühlluftströmung zwischen
den Kühlrippen 8.
Somit können
keine lokalen Wärmenester
in den von diesem Haubenteil abgedeckten Raum entstehen. Beim frontseitigen
Haubenteil unterstützt
die Einstülpungen 34 einerseits eine
Luftströmung
innerhalb des Elektronikbereichs und andererseits werden diese zur
Lagefixierung von Elektronikkomponenten verwendet. Die Einstülpungen 32 dienen
ebenfalls zur Lagefixierung von Elektronikkomponenten des Stromrichtermoduls 4.
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In
der 3 ist ein Längsschnitt
III-III gemäß der 2 des
luftgekühlten
Stromrichtermoduls 4 dargestellt. Auf der Oberfläche 22 der
Rippengrundplatte 6 sind wenigstens zwei Leistungshalbleiterschalter 36 und 38 angeordnet
und mit der Rippengrundplatte 6 verschraubt. Diese Leistungshalbleiterschalter 36 und 38 sind
mittels einer niederinduktiven Verschienung 40 miteinander
und mit Leistungsanschlüssen
P, N und L des Stromrichtermoduls 4 elektrisch leitend
verbunden. Im stirnseitigen Randbereich 10, der mit der
Ausnehmung 12 versehen ist, ist eine L-förmige Leiterplattenhalterung 42 angeordnet, die
mit mehreren bestückten
Leiterplatten 44 versehen sind. In dieser Schnittdarstellung
ist recht gut die Funktion der Einstülpungen 30, 32 und 34 zu
erkennen. Außerdem
erkennt man in dieser Darstellung die Zweiteilung des Raumes oberhalb
der Oberfläche 22 der
Rippengrundplatte 6 des Kühlprofils 2 in einen Leistungsbereich
und einen Elektronikbereich. Da die Leistungsanschlüsse P, N
und L aus diesem Stromrichtermodul 4 herausragen, ist die
rückseitige Stirnseite
des Stromrichtermoduls 4 nicht ganz staub- und spritzwassergeschützt. Dieser
Schutzgrad wird erreicht, sobald das Stromrichtermodul 4 in einen
Stromrichtercontainer eingeschoben und verriegelt ist.
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Die 4 zeigt
eine Ausschnittsvergrößerung des
Längsschnitts
III-III gemäß 3.
Diese Ausschnittsvergrößerung bezieht
sich auf den Elektronikbereich des luftgekühlten Stromrichtermoduls 4.
Der Elektronikbereich wird bestimmt durch die L-förmige Leiterplattenhalterung 42 (5, 6), die
mit mehreren bestückten
Leiterplatten 44 versehen ist. Die L-förmige
Leiterplattenhalterung weist eine Grundplatte 46 und eine
Trennwand 48 auf. Die Grundplatte 46 deckt die
Ausnehmung 12 im stirnseitigen Randbereich 10 der
Rippengrundplatte 6 größtenteils
ab und ist beidseitig mit Leiterplatten des Steuerteils (Elektronikpotential)
der mehrteiligen Ansteuereinrichtung versehen. Die Trennwand 48 verläuft senkrecht
zur Grundplatte 46 und trennt den Elektronikbereich vom
Leistungsbereich des Stromrichtermoduls ab. Auch diese Trennwand 48 ist
beidseitig mit Leiterplatten 44 der beiden Hochspannungs-Ansteuerteile
der mehrteiligen Ansteuereinheit versehen, die räumlich voneinander getrennt sind.
Die Grundplatte 46 der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 ist
lösbar
mit der Rippengrundplatte 6 des Kühlkörpers 2 verbunden.
Damit die Trennwand 48 ebenfalls in seiner Lage fixiert
ist, ist die Haube 24 mit den bereits schon erwähnten Einstülpungen 30 und 32 versehen.
Durch die Bohrung 16 der querschnittsreduzierten Rippengrundplatte 6 ist ein
mehrpoliger Elektronikanschluß 50 geführt, der mit
einer Leiterplatte 44 der Grundplatte 46 der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 verbunden
ist.
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Um
die Wärmeverteilung
konstant über
den Elektronikbereich zu verteilen und damit über die Haube 24 und
der querschnittsreduzierten Rippengrundplatte 6 und aus
diesem Elektronikbereich abführen
zu können,
wird ein Luftkreislauf erzwungen. Dieser Luftkreislauf ist durch
Pfeile gekennzeichnet. Zwischen der Ausnehmung 12 und dem
Bereich unter der Haube 24 stellt sich ein Temperaturunterschied
von >10 K ein. Dieser
Temperaturunterschied treibt den Luftkreislauf an. Dieser Luftkreislauf
wird ferner durch verlustbehaftete Bauelemente der Leiterplatten 44 der
Trennwand 48 angetrieben. Da diese Leiterplatten 44 zur
Trennwand 48 beabstandet angeordnet sind, sind Luftkanäle entstanden,
die die Luftströmungsgeschwindigkeit
erhöhen.
Die Einstülpungen 34 kanalisieren
die Luftströmung
entlang des stirnseitigen Bereichs der Haube 24, wobei
diese Luft durch Öffnungen
in der Grundplatte 46 in die Ausnehmung 12 strömen kann.
Von dort steigt die Luft wieder ebenfalls durch Öffnungen in der Grundplatte 46 in
Richtung Haube 24 auf. Diese aufsteigende erwärmte Luft
kühlt sich
an der Innenseite der Haube 24 ab, wobei die stirnseitigen
Einstülpungen 34 (Vergrößerung der
Innenseite der Haube 24) diesen Vorgang wesentlich unterstützen. An
der querschnittsreduzierten Rippengrundplatte 6 sind entsprechend des
noch vorhandenen Wärmeflusses
aus dem Leistungsbereich des Stromrichtermoduls 4 noch
einige Kühlrippen 8 angeordnet,
damit dieser restliche Wärmefluß vom Elektronikbereich
ferngehalten werden kann.
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In
der 5 ist eine erste Ausführungsform der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 im
einzelnen dargestellt. Wie schon erwähnt, weist diese L-förmige Leiterplattenhalterung 42 eine
Grundplatte 46 und eine Trennwand 48 auf. Mittels
mehrerer Zwischenwände 52 und
zweier Seitenwände 54 ist
die L-förmige
Leiterplattenhalterung 42 in einzelne Baugruppen-Aufnahmebereiche 56 unterteilt.
Damit die einzelnen bestückten
Leiterplatten 44 beidseitig der Trennwand 48 beabstandet
fixiert sind, weisen diese Zwischenwände 52 und die beiden
Seitenwände 54 jeweils
Führungsnuten 58 auf,
die jeweils parallel zur Vorder- bzw. Rückseite der Trennwand 48 verlaufen. Die
Grundplatte 46 weist zwei Führungselemente 60 auf,
die jeweils mit Führungsnuten
versehen sind, die beidseitig der Grundplatte 46 in den
Führungselementen 60 eingebracht
sind. Die Länge
dieser Führungselemente 60 wird
bestimmt von der Breite der zu führenden
Leiterplatten 44. Die Grundplatte 46 ist außerdem mit
vier Buchsen 62 versehen, die im Bereich 14 der
Bohrung 16 des stirnseitigen Randbereichs 10 des
Rippengrundplattees 6 angeordnet sind. Diese Buchsen 62 dienen
als Befestigungen für den
mehrpoligen Elektronikanschluß 50,
wodurch die Leiterplatte 44, auf der der mehrpolige Elektronikanschluß 50 eingeschwallt
ist, kräftefrei
ist. Ferner weist diese L-förmige
Leiterplattenhalterung 42 noch eine Befestigungswand 64 auf,
die beabstandet parallel zur Trennwand 48 verläuft. Diese
Befestigungswand 64 wird ebenfalls mittels der Zwischenwände 52 und der
beiden Seitenwände 54 in
mehrere Baugruppen-Aufnahmebereiche 66 unterteilt. Der
obere Bereich der Befestigungswand 64 jedes Baugruppen-Aufnahmebereichs 66 weist
eine Abkantung 68 auf, die jeweils durch eine Quernut 70 elastisch
ausgebildet ist. Mittels dieser elastischen Abkantung 68 können Leiterplatten 44 kraftschlüssig mit
der Befestigungswand 64 verbunden werden. Die Grundplatte 46 weist
zwischen der Befestigungswand 64 und der Trennwand 48 eine
rechteckförmige
Ausnehmung auf, die in dieser Darstellung nicht erkennbar ist.
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In
der 6 ist eine zweite Ausführungsform der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 dargestellt. Diese
zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der L-förmigen Leiterplattenhalterung 42 dadurch,
daß die
Seitenwände 54,
die Zwischenwände 62 und
die Befestigungswand 64 einfacher ausgeführt sind.
In Verbindung mit dieser aufwandsärmeren Ausgestaltung der L-förmigen Leiterplattenhalte rung 42 benötigt die
Haube 24 keine Einstülpungen 30 und 32 zur
Fixierung der Leiterplatten 44 mehr, wodurch die Haube 24 toleranzfreier
hergestellt werden kann. Die bestückten Leiterplatten 44 werden
nun mit Hilfe von Leiterplattenklammern 72 fixiert, die
in der 10 im einzelnen dargestellt
ist. Durch die vereinfachte Ausführungsform
der L-förmigen
Leiterplattenhalterung 42 bietet sich hier an, diese L-förmige Leiterplattenhalterung 42 als
Spritzgußteil
herzustellen.
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Durch
die erfindungsgemäße L-förmige Leiterplattenhalterung 42 sind
die einzelnen bestückten Leiterplatten 44 gut
zugänglich,
so daß sich
die Montage wesentlich erleichtert. Außerdem gewährleistet diese L-förmige Leiterplattenhalterung 42 eine
kurze übersichtliche,
leicht zugängliche
Leitungsführung. Ferner
ist die bekannte mehrteilige Ansteuereinheit modular ausgeführt, wodurch
die kleinste Einheit eine Baugruppe mit einer Funktion ist. Dadurch
benötigt
man bei einem luftgekühlten
Stromrichtermodul 4 gemäß der 7 mit
vier Leistungshalbleiterschaltern 36, 38 vier
Hochspannungs-Ansteuerteile, ein Steuerteil und zwei Einrichtungen
für die
Ermittlung des Modul-Ausgangsstromes und der Spannung an einem Leistungshalbleiterschalter 36 bzw. 38.
Somit nimmt die L-förmige
Leiterplattenhalterung 42 sieben Baugruppen auf, von denen
sechs jeweils aus zwei bestückten
Leiterplatten 44 bestehen. Bei diesem in der 7 dargestellten
Stromrichtermodul 4 handelt es sich um ein montiertes Modul
hoher Leistung, bei dem die Haube 24 entfernt ist. Die
vier Leistungshalbleiterschalter 36 und 38 sind
unterhalb der niederinduktiven Verschienung 40 mit der
Rippengrundplatte 6 des Kühlprofils 2 lösbar befestigt.
Diese niederinduktive Verschienung 40 ist an der rückseitigen Stirnseite
des Stromrichtermoduls 4 mit den Leistungsanschlüssen P,
N und L versehen.
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In
den 8 und 9 sind weitere Ausführungsformen
der Haube 24 des erfindungsgemäßen luftgekühlten Stromrichtermoduls 4 näher dargestellt. Bei
der Ausführungsform
gemäß 8 ist
die parallel zur Stirnseite geführte
Einstülpung 30 wesentlich
tiefer als bei der Ausführungsform
der Haube 24 gemäß 2.
Außerdem
sind gegenüber
der 2 wesentlich mehr stirnseitig angeordnete Einstülpungen 34 vorgesehen.
Durch die Erhöhung
der Anzahl dieser Einstülpungen 34 wird
die Fläche
der Innenseite der Haube 24 im Elektronikbereich erhöht. Durch
die wesentlich tiefere Einstülpung 30 wird
die thermische Entkopplung des Leistungsbereichs vom Elektronikbereich
dieses Stromrichtermoduls 4 wesentlich verbessert.
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Bei
der Ausführungsform
der Haube 24 gemäß 9 ist
der Teil der Haube 24, der den Leistungsbereich abdeckt,
hinsichtlich der thermischen Entwärmung des Raumes des Leistungsbereichs
optimiert. Um möglichst
eine große
Entwärmung
des Raumes des Leistungsbereichs über die Innenseite der Haube 24 zu
erreichen, muß die
Fläche
dieser Innenseite dieser Haube 24 möglichst groß sein. Dies wird erreicht
mit einer noppenförmigen
Ausgestaltung dieses Teils der Haube 24.
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In
der 10 ist eine Leiterplattenklammer 72 näher dargestellt,
die in Verbindung mit der Ausführungsform
der Leiterplattenhalterung 42 gemäß 6 benutzt
wird. Diese Klammer 72 weist einen Bügel 74 auf, der gemäß der Kontur
der Stirnseite der Zwischenwände 52 der
Leiterplattenhalterung 42 gemäß 6 verläuft. Außerdem sind
am Bügel 74 Querführungen 76 angeordnet.
Die Anzahl dieser Querführungen 76 entspricht
der Anzahl der Leiterplatten 44, die in einem Baugruppen-Aufnahmebereich 56 und 66 angeordnet
sind. Der Bügel 74 dieser Leiterplattenklammer 72 ist
elastisch ausgeführt,
damit dieser leicht über
die Stirnseite der Zwischenwände 52 gestülpt werden
kann, wobei die Enden 78 dieses Bügels 72 jeweils mit
einer Rastnase 80 (6) verrasten.
Dabei hintergreift jeweils ein Ende 78 des Bügels 72 eine
Rastnase 80 der Zwischenwände 52. Bei dieser
Anbringung der Leiterplatten klammern 72 greifen die Leiterplatten 44 in
die Querführungen 76 ein
und sind bei einer verspannten Leiterplattenklammer 72 in
seiner Lager kraftschlüssig
fixiert. Mit dieser Leiterplattenklammern 72 kann die Leiterplattenhalterung 42 vollständig montiert
und geprüft
werden, wobei keine Gefahr besteht, daß Leiterplatten 44 bei dieser
Prüfung
aus dieser Leiterplattenhalterung 42 herausfallen können. Dadurch
vereinfacht sich der Umgang dieser vormontierten Ansteuereinheit,
so daß sich
die Montage eines luftgekühlten
Stromrichtermoduls 4 noch vereinfacht.
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Durch
die erfindungsgemäße Weiterbildung eines
bekannten luftgekühlten
Stromrichtermoduls 4 erhält man ein Stromrichtermodul 4,
das montagetechnisch optimiert ist und das den Elektronikbereich thermisch
vom Leistungsbereich dieses Stromrichtermoduls 4 entkoppelt.
Dadurch können
beide thermisch entkoppelte Bereiche hinsichtlich der ihrer Wärmeentwicklung
getrennt optimiert werden, so daß das Stromrichtermodul 4 ein
möglichst
kleines Volumen benötigt.
Durch die Verwendung einer Haube 24 für das Stromrichtermodul 4 erhält dieses Stromrichtermodul 4 bereits
einen partiellen Schutzgrad. Außerdem
vereinfacht sich die Montage eines Traktionsstromrichters, da nun
das erfindungsgemäße luftgekühlte Stromrichtermodul 4 eine
handelbare Einheit bildet.