DE2026777B2 - Umhüllte Spannungsvervielfacheranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine umhüllte Spannungsvervielfacheranordnung, bei der die wärmeabgebende Oberfläche durch Kühlrippen und/ oder Durchbrüche vergrößert ist.

Es ist seit langem bekannt und üblich, Anordnungen von elektrischen Bauelementen mit einer isolierenden Umhüllung zu versehen. Insbesondere hat man miteinander verschaltete elektrische Bauelemente in Kunststoff eingegossen. Eine solche durch Vergießen hergestellte Umhüllung für Anordnungen von elektrischen Bauelementen ist besonders dort vorteilhaft, wo es sich um Anordnungen handelt, die mit höherer Spannung arbeiten. Eine solche Anordnung, auf die sich die Erfindung bezieht, ist eine Spannungsvervielfacheranordnung, die aus miteinander verschalteten elektrischen Kondensatoren und Gleichrichtern besteht und hauptsächlich zur Erzeugung hoher Spannungen für Fernsehempfänger verwendet wird.

Ein wesentliches Problem bei solchen Anordnungen, die sich in einer Tsolierstoffumhüllung befinden, ist die Abführung der durch die Bauelemente während des Betriebes erzeugten Wärme. Man hat zur besseren Ableitung der Wärme an die Oberfläche schon dem Umhüllungsmaterial Stoffe zugesetzt, die die Wärmeleitfähigkeit der Umhüllung, insbesondere d:.s zum Eingieiten wrwenJelen Kunststoffes, verbessern.

vVeiier hat man die Oberfläche cc: Umhüllung einer solchen Anordnung vergrößert, um die Wärmeabgabe der Anordnung an die umgebende Luft zu verbessern. Diese Oberflächenvergrößerung kann beispielsweise in der Weise vorgenommen -verden, daß die Anordnung mit Kühlrippen versehen wird. Eine solche mit Kühlrippen versehene, vergossen;:

in Anordnung von elektrischen Bauelementen, welche einen Spannungsvervielfacher bildet, hi beispielsweise in dem deutschen Gebrauchsmuster 6 90! »04 beschrieben.

Es ist weiter bekannt, umhüllte Baueinheiten mit Durchbrüchen zur Verbesserung der Wärmeabgabe zu versehen, wodurch ebenfalls die wärmeabgebende Oberfläche vergrößert wird. Eine vergossene Spannungsvervielfacheranordnung mit Durchbrüchen 7ur Verbesserung der Wärmeabgabe ist beispielsweise in

der deutschen Patentschrift 1289 550 beschrieben. Die elektrischen Bauelemente dieser bekannten Anordnung sind in Gitterform angeordnet und mit einer gleichmäßig dicken Kunstharzschicht umgössen, so daß Durchbrüche zur Verbesserung der Wärmeabgäbe zwischen den einzelnen Bauelementen verbleiben. Bei allen diesen bekannten Anordnungen wird zwar durch die Oberflächenvergrößerung die Wärmeabgabe verbessert. Es wurde jedoch festgestellt. daß es für das zufriedenstellende Arbeiten einer solchen Anordnung über längere Zeit hinweg nicht nut darauf ankommt, die Wärme in einem genügenden Maße abzuführen, sondern auch die Wärmeabgabe so zu steuern, daß die Temperatur an allen Stellen der Anordnung möglichst gleich ist. Dies konnte bei

den bisherigen Anordnungen mit vergrößerter Oberfläche deshalb nicht erreicht werden, weil die Oberflächengestaltung ohne Rücksicht auf die unterschiedliche Wärmeerzeugung der einzelnen eingebetteten Bauelemente erfolgte.

Gemäß der Erfindung wird die Temperatur bei einer umhüllten Spannungsvervielfacheranordnung dadurch über die ganze Fläche gleichmäßig gemacht, daß die Oberflächenvergrößerung der Umhüllung unter Berücksichtigung der örtlich unterschiedlichen Wärmeerzeugung und Wärmeabführung im Betrieb örtlich derart unterschiedlich ist, daß die Temperatur im Betrieb im wesentlichen auf der ganzen Oberfläche der Anordnung gleich ist.
So wird beispielsweise die Umhüllung an den Stellen, wo ein Bauelement mit größerer Wärmeentwicklung eingebettet ist, so gestaltet, daß an dieser Stelle die Wärmeabgabe an die umgebende Luft größer ist als an den Stellen, wo Bauelemente eingebettet sind, die weniger Wärme erzeugen.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird bei einer Bauelementeanordnung, die auf einer wärmoableitenden Unterlage angeordnet ist, die Gestaltung der Umhüllung der Wärmeableitung durch diese Unterlage angepaßt. Das heißt, daß die Oberfläche der Umhüllung an dem von der Unterlage abgewandten Teil der Anordnung stärker vergrößert ist als an dem der Unterlage zugewandten Teil.

Aus der deutschen Patentschrift 692 300 ist es zwar schon bekannt, bei Trockengleichrichtersäulen mit künstlicher Kühlung die Abmessungen der Kühlplatten in der Strömungsrichtung derart unterschiedlich zu gestalten, daß eine gleichmäßige Kühlung erzielt wird. Auch ist es aus der deutschen Patent-

schrift ! 021 083 bekannt. Tmckengieiciiricluersäulen mit einem strömenden Kühlmittef zu kühlen und dem Querschnitt der Kühlmittelfühning bei den hintereinanderliegenden Gleichrichtersäule!! stufenweise zu verringern, so daß eine gleichmäßige Kühlung erfolgt.

Zum Unterschied von der vorliegenden Erfindung wird aber bei diesen beiden bekannten Gleichrichteranordnungen ein künstlich erzeugter Kühlmittelstrom verwendet, und es werden lauter gleiche Bauelemente mit gleicher Wärmeabgabe im Kühlmittelstrom angeordnet. Zum Unterschied hiervon handelt es sich bei der Erfindung um Anordnungen mit unterschiedlichen elektrischen und unterschiedlich wärmeerzeutenden Bauelementen, die in einer Umhüllung anüLurdnet sind und bei denen die Oberfläche der Umhüllung vergrößert ist.

Die Gestaltung der Umhüllung zur Steuerung der Wärmeabgabe kann bei der Anordnung gemäß der Erfindung in der Ausbildung von K.lhlrippen bestehen, aber auch in der Anordnung von Durchbrüchen. Es können aber auch beide Mittel gleichzeitig verwendet werden.

Es wurde bereits erwähnt, daß es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine möglichst gleichmäßige Temperatur in der ganzen umhüllten Bauclementeanordnung zu erzielen. Es ist dabei gleichgültig, ob die unterschiedliche Wärmeerzeugung durch die Art des Bauelementes oder die Betriebsweise der Bauelemente in der Schaltung bedingt ist.

Der unterschiedlichen Wärmeerzeugung innerhalb der Umhüllung wird somit durch unterschiedliche Wärmeabgabe infolge unterschiedlicher Gestaltung der Umhüllung Rechnung getragen.

Die Erfindung soll an Hand der Figuren näher erlaufet werden.

In den Fig. 1 bis 3 sind verschiedene Ansichten einer Spannungsvervielfacheranordnung gemäß der Erfindung dargestellt.

In den Fig. 4, 5 und 6 sind verschiedene Ansichten einer anderen Ausführungsform einer Spannungsvervielfacheranordnung gemäß der Erfindung dargestellt.

F i g. I zeigt eine Spannungsvervielfacheranordnung im Aufriß,

F i g. 2 einen Schnitt längs der senkrechten Mittellinie C-D der Anordnung von Fig. 1, und

Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Schnittlinie A-B von Fig. 1.

Die Spannungsvervielfacheranordnung nach Fig. 1 enthält als Bauelemente Gleichrichtersäulen 1 und Kondensatoren 2, die von einer Umhüllung umschlossen sind. Die Umhüllung 3 kann vollständig aus Gießharz bestehen. Es ist aber auch möglich, daß eine Schale aus Isolierstoff verwendet wird, in welche die Gleichrichtersäulen 1 und die Kondensatoren 2 eingelegt und darin mit Gießharz vergossen sind. Aus der Umhüllung bzw. der Vergußmasse ragen die Zuleitungen S und 6 sowie der Hochspannungsanschluß 7 heraus. Zur Verbesserung der Wärmeabführung an die umgebende Luft sind Schlitze 4 vorgesehen, welche durchgehende Durchbrüche bilden. Gemäß der Erfindung haben die als Kühlschlitze 4 ausgebildeten Durchbrüche eine unterschiedliche Größe, und zwar nimmt die Größe der Schlitze von der Niederspannungsseite zur Hochspannungsseite hin zu. Durch diese unterschiedliche Gestaltung wird eine gleichmäßige Temperatur in der ganzen Anordnung erzielt, wodurch die Anordnung höher belastet werden kann, als wenn eine Gestaltung vorgesehen ist, die eine unterschiedliche Betriebstemperatur in der Anordnung bedingt. Bei gleicher Belastung ist die Lebensdauererwartung der Anordnung gemäß der Erfindung größer als bei den bekannten Ano.dnungen.

In den F i g. 4, 5 und 6 ist eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung dargestellt. Auch

ίο hier ist als Beispiel eine Spannungsvervielfacheranordnung dargestellt, die mit einer Isolierstoffumhüllung, beispielsweise einer Gießharzumhüllung, umgeben ist. Wie bei der Anordnung, die in den Fi g. 1, 2 und 3 dargestellt ist, sind hier Durchbrüche in Form

der Kühischlitze 4 von unterschiedlicher Größe vorgesehen, die eine verstärkte Kühlung an dem hochspannungsseitigen Ende bewirken. Zusätzlich hierzu sind noch Kühlrippen 8 vorgesehen, deren Gestaltung sich nach dem hochspunnungsseitigen Ende der

Anordnung zu ändert. Dadurch wird ebenfalls eine stärkere Oberflächenvergrößerung an dem hochspannungsseitigen Ende der Anordnung erzielt, was zu einer stärkeren Wärmeabführung an dem Ende führt, bei dem eine stärkere Wärmeentwicklung stattfindet.

Aus der Seitenansicht in Fig. 5 kann die unterschiedliche Gestaltung der Kühlrippen deutlich erkannt werden. In der DrauNcht von Fig. 6 ist der Hochspannungsanschluß 7 noch mit einer Anschlußkappe 9 in üblicher Weise versehen. In dieser Figur ist auch der Befestigungsansatz 10 zu sehen, der auch in Fig. 4 in Erscheinung tritt. Mit diesem Ansatz kann die Anordnung auf einer wärmeableitenden Unterlage, beispielsweise einem Chassis, befestigt werden. Die wärmeable'tende Unterlage verstärkt noch die unterschiedliche Terrperaturbelastung der Anordnung, indem nämlich an den weniger wärmeentwickelnden Teil eine größere Wärmeabführung erzielt wird als an dem hochspannungsseitigen Teil, an dem mehr Wärme erzeugt wird. Die an sich erwünschte Kühlwirkung der Unterlage verstärkt also noch den Temperaturunterschied in der Anordnung. Dies wird im vorliegenden Falle durch die unterschiedliche Gestaltung der Kühlrippen 8 sowie durch die unterschiedliche Größe der Durchbrüche 4 ausgeglichen.

Zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperatur in der Anordnung ist es natürlich nicht in jedem Falle erforderlich, alle Maßnahmen zur Gestaltung der Umhüllung gleichzeitig anzuwenden, also gleichzeitig durch Schlitze und Kühlrippen zu verwirklichen. Es kann in vielen Fällen genügen, allein Kühlrippen zu verwenden und diese, je nach der gewünschten Wärmeabgabe, örtlich unterschiedlich groß und/oder unterschiedlich dicht zu machen. Es können weiter gleichze'/jg noch Kühlschlitze vorhanden sein, die eine gleichmäßige Größe haben, während die Kühlrippen unterschiedlich gestaltet sind. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, unterschiedlich große Kühlschlitze vorzusehen und zusätzlich gleichmäßig verteilte und gleich große Kühlrippen zu verwenden. Wenn aber, wie im Falle der in den F i g. 4, 5 und 6 dargestellten Anordnung, sowohl die Wärmeentwicklung an sich an beiden Seiten der Anordnung unterschiedlich ist und zusätzlich noch das an sich kältere Ende gekühlt wird, dann kann es angezeigt sein, beide Maßnahmen gleichzeitig anzuwenden, also unterschiedlich große Durchbrüche und unterschiedlich verteilte Kühlrippen gleichzeitig zu benutzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Umhüllte Spannungs- ervielfaclicranordnung, bei der die wärmeabgebende Oberfläche durch Kühlrippen und/oder Durchbrüche vergrößert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenvergrößerung der Umhüllung (3) unter Berücksichtigung der örtlich unterschiedlichen Wärmeerzeugung und Wärmeabführung im Betrieb örtlich derart unterschiedlich ist, daß die Temperatur im Betrieb im wesentlichen auf der ganzen Oberfläche der Anordnung gleich ist.

2. Umhüllte Spannungsvervielfacheranordnung nach Anspruch 1, die zur Montage auf einer wärmeableitenden Unterlage bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Umhüllung (3) an Jem von der Unterlage abgewandten Teil der Anordnung stärker vergrößert ist als an dem der Unterlage zugewandten Teil.

3. Umhüllte Spannungsvervielfacheranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenvergrößerung von dem der Unterlage zugewandten Teil zu dem der Unterlage abgewandten Teil der Anordnung kontinuierlich zunimmt.

4. Umhüllte Spannungsvervielfacheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umhüllung verschieden große Durchbrüche verhandt .i sind.

5. Umhüllte Spannur.gsven'^fächeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung Kühlrippen unterschiedlicher Größe besitzt.

6. Umhüllte Spannungsvervielfacheranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung verschieden dicht angeordnete Kühlrippen besitzt.