具有空氣冷卻系統的變流裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種變流裝置（1），具有：殼體（2）；至少一個布置在殼體（2）中的電容器（3）；用于產生冷卻氣流（5）的通風裝置（4）；和布置在殼體（2）中的第一電力電子組件（6），其中，第一電力電子組件（6）沿冷卻氣流（5）的方向布置在至少一個電容器（3）和通風裝置（4）之間，第一電力電子組件（6）相對于通風裝置（4）這樣定位，即第一電力電子組件只被第一部分氣流（7）冷卻，和其中，設置用于冷卻至少一個電容器（3）的第二部分氣流（8）通過布置在殼體（2）中的第一通道（9）這樣從第一電力電子組件（6）旁邊流過，即第二部分氣流（8）與第一電力電子組件（6）之間隔熱。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種具有空氣冷卻系統的變流裝置(Umrichteranordnung)。這種變流裝置具有殼體；至少一個布置在殼體中的電容器；通風裝置；和布置在殼體中的第一電力電子組件。
技術介紹
由空氣冷卻的變流器是普遍已知的，并且常見的變流器具有逆變器；中間電路電容器；以及整流器。鋪設軌道體現為在三個變流元件之間的電連接。由DE10153748A1已知了一種通過通風裝置單元冷卻的、具有中間電路電容器電池和功率模塊的整流器單元。利用金屬片使安裝框架成為一個完整的冷卻通道，并且電容 器電池和功率模塊彼此相對地分別布置在一個在兩側上都可以裝配部件的冷卻裝置的一側上。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，實現一種冷卻效果更好的變流裝置。該目的通過根據權利要求I所述的變流裝置來實現，這種變流裝置具有殼體；至少一個布置在殼體中的電容器；用于產生冷卻氣流的通風裝置；和布置在殼體中的第一電力電子組件，其中，第一電力電子組件沿冷卻氣流的方向布置在至少一個電容器和通風裝置之間，第一電力電子組件相對于通風裝置這樣定位，即第一電力電子組件只被冷卻氣流的第一部分氣流冷卻，和其中，設置用于冷卻至少一個電容器的、冷卻氣流的第二部分氣流通過布置在殼體中的第一通道這樣從第一電力電子組件旁邊流過，即第一部分氣流與第一電力電子組件之間隔熱。電力電子組件這一概念在這種情況下以及在整個文件中，既包括電力電子半導體構件、特別是大功率半導體或半導體開關，又包括設置用于可能對其進行冷卻的冷卻體。將冷卻氣流分為第一部分氣流和第二部分氣流允許了，可以通過冷卻氣流的仍然處于低溫狀態的第一部分氣流來對電力電子組件進行冷卻。冷卻氣流的第二部分氣流通過以下方式為至少一個電容器供給仍然處于低溫狀態的冷卻空氣，即第二部分氣流借助于第一通道與第一電力電子組件之間隔熱并且因而尚未升溫。然后，盡管至少一個電容器沿冷卻氣流的方向布置在第一電力電子組件后面，第一電力電子組件和至少一個電容器還是通過仍然處于低溫狀態的冷卻空氣得到冷卻。由于電力電子組件會產生損耗熱量，而溫度過高會縮短電容器的使用壽命，因此根據本專利技術的變流裝置與
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中所述的變流裝置相比，特別是在使用壽命和最高環境溫度方面具有優勢。另外，電流負荷能力更高也是一項優點。根據本專利技術的變流裝置的其它有利的設計方案由從屬權利要求2至11中得出。在本專利技術的一個有利的設計方案中，設置用于冷卻第一電力電子組件的第一部分氣流通過布置在殼體中的第二通道這樣從至少一個電容器旁邊流過，即該第一部分氣流與至少一個電容器之間隔熱。第一部分氣流流過第一電力電子組件后升溫，并沿冷卻氣流的方向在第一電力電子組件之后這樣從至少一個電容器旁邊流過，即為至少一個電容器供給仍然保持低溫狀態的冷卻空氣。在本專利技術的一種有利的設計方案中，額外配備第二電力電子組件，其沿冷卻氣流的方向布置在至少一個電容器之后。這種設計方案還具有用于使兩個部分氣流匯合的裝置，其中，兩個匯合的部分氣流設置用于冷卻第二電力電子組件。這些裝置可以布置在結構的殼體之內，使兩個通道沿冷卻氣流的方向在至少一個電容器后面合并。這些裝置可以由此實現，即兩個部分氣流從不同的通道中流出，并流入一個共同的通道，而該通道可以沿冷卻氣流的方向逐漸變窄。這些裝置尤其可以是金屬片形式的，用于輸送部分氣流。按照這種設計方案，沿冷卻氣流的方向首先布置了通風裝置，隨后是第一電力電子組件，然后是至少一個電容器，以及最后是第二電力電子組件。通過這種設計方案，可以形成一種直接的、直線形的電氣軌道，作為上述三個沿電流方向的電氣單元之間的連接，并且可以避免形成電氣軌道環線。直接的、直線形的電氣軌道意味著減少鋪軌費用，并且具有可以節省材料的特殊優勢。由于相對高昂的成本，特別是銅質軌道，減少鋪軌費用就可以明顯節省成本。另一個優點是，可以利用仍然新鮮的冷卻空氣來冷卻至少一個電容器以及第一電力電子組件。在一種有利的設計方案中，變流裝置可以是電壓中間電路變流器，由于冷卻效果得到改善，該變流器能夠在更高的環境溫度下運行。·按照另一種有利的設計方案，第一電力電子組件可以是逆變器，而至少一個電容器可以是電壓中間電路電容器。特別是可以為逆變器配備半導體構件、尤其是大功率半導體或半導體開關，例如IGBT或其它晶體管，以及空轉二極管。電容器例如可以設計為電解電容、雙層電容或類似物。在本專利技術的有利設計方案中，第二電力電子組件設計為整流器。特別是這個整流器可以設計為帶有二極管的橋式整流器。同時，特別有利的是，與帶有大功率半導體的逆變器相比，帶有二極管的橋式整流器產生的損耗熱量較少，并且因而所需的冷卻功率也較少。所以可以使用通過沿冷卻氣流的方向布置在前面的電氣單元已經預加熱的冷卻氣體來冷卻整流器。還可以考慮使用配備了半導體構件、尤其是大功率半導體或半導體開關，例如IGBT或其它晶體管以及空轉二極管的、可以進行四象限運算的整流器。除此之外，根據另一種有利的實施方式的變流裝置具有制動單元。該制動單元包括制動斬波器和至少一個制動電阻。例如，至少一個制動電阻可以沿冷卻氣流的方向布置在至少一個電容器之后。另外，可以只通過部分氣流之一、同時通過兩個部分氣流或通過一個與第二部分氣流平行的第三部分氣流來冷卻至少一個制動電阻。在本專利技術的一種有利的設計方案中，第一電力電子組件包括多個半導體構件和一個設置用于對半導體構件進行冷卻的冷卻體。半導體構件非常良好地適用于電力電子設備，其中，可以通過冷卻體來改進半導體構件中所產生的損耗熱量的排出效率。根據本專利技術的另一種有利的設計方案，冷卻體相對于冷卻氣流這樣布置，即第一部分氣流流過冷卻體。在此，第二部分氣流通過第一通道這樣從冷卻體旁邊流過，即第二部分氣流與冷卻體之間隔熱。利用這種設計方案可以通過冷卻體對第一電力電子組件進行良好的冷卻，同時可以通過與第一電力電子組件之間隔熱的第二部分氣流為至少一個電容器供給新鮮的冷卻空氣。在本專利技術的一種有利的設計方案中，殼體包括至少一個殼體部件，該殼體部件具有至少一個用于導入第二部分氣流的流入開口 ；和用于導出第二部分氣流的流出開口，并且殼體部件在至少一個電容器與殼體部件之間形成冷卻空氣隙的條件下至少部分地包 圍至少一個電容器。第二部分氣流通過流入開口涌入殼體部件中，通過殼體部件沿著冷卻空氣隙從至少一個電容器旁邊流過，以進行冷卻，并且最后通過流出開口離開殼體部件。利用這個殼體部件可以對至少一個電容器進行良好的冷卻，并且同時可以使第二部分氣流與第一部分氣流之間隔熱。根據本專利技術的另一種有利的設計方案，至少一個電容器與多個電容器一起沿冷卻氣流的方向分多排布置。在此，殼體部件分別這樣至少部分地包圍一排電容器，即在各排電容器之間形成第二通道，第一部分氣流通過該第二通道從電容器旁邊流過。通過沿冷卻氣流的方向將電容器分多排布置，使第二通道具有有利的流動特性，其中，同時也確保了通過第二部分氣流對電容器的冷卻。第二部分氣流流過的第一通道尤其可以由變流裝置的殼體和一個限制第一電力電子組件的冷卻體的殼體元件構成。例如，殼體元件可以將來自通風裝置的冷卻氣流至少分成第一部分氣流和第二部分氣流。附圖說明以下借助附圖中示出的實施例對本專利技術詳細描述和說明。其中圖I示出根據本專利技術的變流裝置的原理示意圖，圖2示出根據本專利技術的變流裝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變流裝置（1），具有：?殼體（2）；?至少一個布置在所述殼體（2）中的電容器（3）；?用于產生冷卻氣流（5）的通風裝置（4）；和?布置在所述殼體（2）中的第一電力電子組件（6），?其中，所述第一電力電子組件（6）沿所述冷卻氣流（5）的方向布置在至少一個所述電容器（3）和所述通風裝置（4）之間，?所述第一電力電子組件（6）相對于所述通風裝置（4）這樣定位，即所述第一電力電子組件只被第一部分氣流（7）冷卻，和?其中，設置用于冷卻至少一個所述電容器（3）的第二部分氣流（8）通過布置在所述殼體（2）中的第一通道（9）這樣從所述第一電力電子組件（6）旁邊流過，即所述第二部分氣流（8）與所述第一電力電子組件（6）之間隔熱。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：因戈爾夫·霍夫曼，沃爾夫岡·洛特斯，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：