DE8901279U1

DE8901279U1 - Power converter

Info

Publication number: DE8901279U1
Application number: DE8901279U
Authority: DE
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1989-02-05
Filing date: 1989-02-05
Publication date: 1989-03-23

Description

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Asea Brown Boveri AktiengesellschaftAsea Brown Boveri Aktiengesellschaft Mannheim 31. Jan. 1989Mannheim 31 Jan 1989 Mp.-Nr. 89/511 ZPT/P3-Pn/BtMp. No. 89/511 ZPT/P3-Pn/Bt StromrlchterqerätCurrent rectifier

Die Neuerung bezieht sich auf ein Stromrichtergerät gemäß (!»im Oberbegriff des Anspruchs 1.The innovation relates to a power converter device according to (!»in the preamble of claim 1.

Ein solches Stroarichtergerät ist aus dem DE-GM 84 31 777 bekannt. Dort wird ein integriertes Stromrichtergerät beschrieben, bei dem die Bodenplatte des Gehäuses als Kühlplatte ausgebildet ist und aus Keramiksubstrat besteht. Das Gehäuse weist ein Gehäuseunterteil und einen aufsetzbaren Gehäusedeckel auf. Während die Leistungshalbleiter direkt mit dem Keramiksubstrat verbunden sind, ist die Steuer- und Regeleinrichtung auf einer Elektronikplatte integriert, wobei zusätzlich eine eigene Leiterplatte zur Aufnahme von diskreten Bauteilen vorgesehen ist.Such a power converter is known from DE-GM 84 31 777. This describes an integrated power converter in which the base plate of the housing is designed as a cooling plate and consists of a ceramic substrate. The housing has a lower housing section and an attachable housing cover. While the power semiconductors are directly connected to the ceramic substrate, the control and regulating device is integrated on an electronic board, with a separate circuit board also being provided for accommodating discrete components.

Der Neuerung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Stromrichtergerät der eingangs genannten Art anzugeben, das nur geringen Montageaufwand erfordert.The innovation is based on the task of specifying a compact power converter device of the type mentioned above that requires only minimal assembly effort.

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Mp.-Nr. 89/511 "··'···' '.'^&agr;.5·«2 '.." ..* ₃1. Jan. 1989Mp. No. 89/511 "··'···''.'^&agr; .5·«2 '.." ..* ₃ 1. Jan. 1989

Diese Aufgabe wird in Verbindlang mit den Merkmalen des Oberbegriffes durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Die mit der Neuerung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Stromrichtergerät sehr preiswert herstellbar ist. Die Preiswürdigkeit resultiert zum einen aus der Verwendung eines universell für Stromrichtergeräte unterschiedlicher Gehäuselänge verwendbaren Aluminium-Strangpreßprofils und zum anderen aus dem extrem geringen Montageaufwand. Decweiteren ist eine sehr gute Kühlmöglichkeit der Leistungshalbleiter des Stromrichtergerätes gegeben.The advantages that can be achieved with the innovation are in particular that the converter device can be manufactured very inexpensively. The cost-effectiveness results on the one hand from the use of an aluminum extruded profile that can be used universally for converter devices with different housing lengths and on the other hand from the extremely low assembly effort. Furthermore, the power semiconductors of the converter device can be cooled very well.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the innovation are characterized in the subclaims.

Die Neuerung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The innovation is explained below using the embodiments shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Stromrichtergerät, 7ig. 2 eine Aufsicht auf ein stromrichtergerät.Fig. 1 shows a cross section through a power converter, Fig. 2 shows a plan view of a power converter.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein Stromrichtergerät dargestellt. Ein Strängpreßprofil aus Aluminiuia dient als Gehäuseunterteil 1 des Stromrichtergerätes. Das Strangpreßprofil besteht vorzugsweise aus Aluminium-Knetlegierung AlMgSiOS. Das Gehäuseunterteil stellt gleichzeitig den Kühlkörper des Gerätes dar und weist einen U-förmigen Grundkörper 2 mit zwei Seitenflächen 4, 5 und einer Basisfläche 6 auf. An die Oberkante der Seitenfläche 4 ist ein parallel zur Basisfläche 6 verlaufender, zum Gehäüselnneren gerichteter Steg 3 angeformt, der als Montage* und Kühlfläche zur Aufnahme von diskreten Leistungehalbleitern oder Halbleitermoduln dient.Fig. 1 shows a cross section through a power converter device. An extruded aluminum profile serves as the housing base 1 of the power converter device. The extruded profile is preferably made of wrought aluminum alloy AlMgSiOS. The housing base also represents the device's heat sink and has a U-shaped base body 2 with two side surfaces 4, 5 and a base surface 6. A web 3 is formed on the upper edge of the side surface 4, running parallel to the base surface 6 and directed towards the inside of the housing, which serves as a mounting and cooling surface for accommodating discrete power semiconductors or semiconductor modules.

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Mp.-Nr. 89/511 3 ^M ·· 31. Jan. 19&bgr;9 JMp. No. 89/511 3 ^M ·· 31 Jan. 19&bgr;9 J

Die Oberflieh· der Seitenflächen 4, S sind mit nach au- | ßen gerichteten Rastnasen 7, &bgr; für die Montage einer Abdeckung vergehen. Die Baeieflache 6 weist zwei parallel zu den Seitenflächen 4, B verlaufende, sum Oehäuse-Inneren Gerichtete Führungsnutten 9, 10 mit rechteckigem Querschnitt zur Aufnahme von Flachbaugruppen auf. Zwischen beiden Führungsnuten 9, 10 verläuft - ebenfalls parallel zu den Seitenflachen 4, 5 - eine Längsnut 11 mit kreisförmigem Querschnitt.The surfaces of the side surfaces 4, 5 are provided with outward-facing locking lugs 7, β for mounting a cover. The base surface 6 has two guide grooves 9, 10 with a rectangular cross-section that run parallel to the side surfaces 4, B and are directed towards the inside of the housing for receiving flat modules. A longitudinal groove 11 with a circular cross-section runs between the two guide grooves 9, 10 - also parallel to the side surfaces 4, 5.

Auf das Gehäuseunterteil 1 wird eine U-förmig ausgebildete Abdeckung 12 aus Kunststoff aufgesetzt. Dabei greifen die Rastnasen 7, 8 des Gehäuseunterteils 1 in ent- % sprechende Rastkerben 13, 14 der Abdeckung 12. Die Abdeckung 12 weist ebenfalls zum Gehäuseinnersn gerichtete, parallel zu den Seitenflächen verlaufende Führungsnuten 15, 16 mit rechteckigem Querschnitt auf.A U-shaped cover 12 made of plastic is placed on the housing base 1. The locking lugs 7, 8 of the housing base 1 engage in corresponding locking notches 13, 14 of the cover 12. The cover 12 also has guide grooves 15, 16 with a rectangular cross-section directed towards the inside of the housing and running parallel to the side surfaces.

In den Führungsnuten 9, 10 des Gehäuseunterteils 1 und den Führungsnuten 15, 16 der Abdeckung 12 sind Flachbaugruppen 17, 18 im Innenraum des Stromrichtergerätes befestigt. Diese Flachbaugruppen 17, 18 sind z.B. mit diskreten Bauelesenten 2Q bestückte Leiterplatten und können als Leistungsteil oder Reglerteil des Stromrichtergerätes dienen. Diskrete, verlustwärmeerzeugende Leistungshalbleiter oder Halbleitermoduln 19 sind auf der j· zur Abdeckung 12 gerichteten Außenfläche des Steges 3 < befestigt. Auf diese Weise ist eine direkte Wärmeabfuhr ä vom Lfcistungshalbleiter 19 zum Kühlkörper, d.h. zum Steg £ 3 bzw. zum Gehäuseunterteil 1 gewährleistet. Die elek- | trischen Anschlüsse der Leistüngshalbleiter 19 sind in I der Flachbaugruppe 18 eingelötet, so daß sich eine vor- I teilhaft kurze elektrische Verbindung ergibt.Flat modules 17, 18 are fastened in the guide grooves 9, 10 of the housing base 1 and the guide grooves 15, 16 of the cover 12 in the interior of the converter device. These flat modules 17, 18 are, for example, printed circuit boards equipped with discrete components 2Q and can serve as the power section or control section of the converter device. Discrete, heat-generating power semiconductors or semiconductor modules 19 are fastened to the outer surface of the web 3 < facing the cover 12. In this way, direct heat dissipation ä from the power semiconductor 19 to the heat sink, i.e. to the web £ 3 or to the housing base 1 is ensured. The electrical | The electrical connections of the power semiconductors 19 are soldered into the printed circuit board 18, so that an advantageously short electrical connection is obtained.

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Mp.-Nr. 89/511 ··'···' '..'.L₄ '&diams;·' ··'* 31. Jan. 1989Mp. No. 89/511 ··'···''..'.L ₄ '&diams;·'··'* 31 Jan. 1989

In Pig. 2 let eine Aufsieht auf ein Stromrichtergerat dargestellt. Dabei lit die Abdeckung 12 entfernt, so daß das Gehäuseunterteil 1 mit Steg 3, gegenüberliegender Seitenfläche S, Baeiefläche 6 und Längsnut 11 erkennbar ist. Die Plachbaugruppen 17 und 18 sowie mehrere diskrete, auf dem Steg 3 montierte Bauelemente 19 sind ebenfalls dargestellt. Die Stirnseiten des Gehäuseunterteils 1 sind mit Gittern 21, 22 aus Kunststoff verschlossen. Diese Gitter 21, 22 werden durch in die Längsnut 11 eingreifende Schrauben 23, 24 mit dem Gehäuseunterteil 1 verbunden. Bei der in Fig. 2 gezeigten senkrechten Montage (Wand- oder Schrankmontage) ergibt sich eine natürliche Kühlung der diskreten Bauelemente 19 bzw. des Gehäuseunteteils 1 durch Konvektion, indem Luft durch das untere Gitter 22 eintritt, sich senkrecht von unten nach oben durch den Gehäuseinnenraum bewegt und das Stromrichtergerät durch das obere Gitter 21 verläßt.Figure 2 shows a top view of a power converter. The cover 12 has been removed so that the housing base 1 with web 3, opposite side surface S, base surface 6 and longitudinal groove 11 can be seen. The flat assemblies 17 and 18 as well as several discrete components 19 mounted on the web 3 are also shown. The front sides of the housing base 1 are closed with plastic grilles 21, 22. These grilles 21, 22 are connected to the housing base 1 by screws 23, 24 engaging in the longitudinal groove 11. In the vertical installation shown in Fig. 2 (wall or cabinet installation), natural cooling of the discrete components 19 or the housing base 1 occurs through convection, with air entering through the lower grille 22, moving vertically from bottom to top through the housing interior and leaving the converter device through the upper grille 21.

Zur Montage des Stromrichtergerätes werden die Leistungshalbleiter bzw. Halbleitermoduln 19 auf dem Steg 3 befestigt, beispielsweise durch Verschraubung. Anschließend werden die vormontierten Flachbaugruppen 17, 18 in die Führungsnuten 9, 10 eingesetzt. Nachfolgend erfolgt eine Verlötung der elektrischen Anschlüsse der Leistungshalbleiter bzw. Halbleitermoduln 19 mit der Flachbaugruppe 18. Danach können die Gitter 21, 22 angeschraubt und die Abdeckung 12 aufgesetzt werden. Der externe elektrische Anschluß des Stromrichtergerätes erfolgt mittels Steckblockklemmen, die durch zwei Aussparungen in der Abdeckung 12 ragen»To assemble the converter, the power semiconductors or semiconductor modules 19 are attached to the web 3, for example by screwing. The pre-assembled flat modules 17, 18 are then inserted into the guide grooves 9, 10. The electrical connections of the power semiconductors or semiconductor modules 19 are then soldered to the flat module 18. The grids 21, 22 can then be screwed on and the cover 12 put on. The external electrical connection of the converter is made using plug-in terminals that protrude through two recesses in the cover 12.

Während die Gehäusebreite des Stromrichtergerätes durch die Breite des Aluminium-Strangpreßprofils gegeben ist« richtet sich die Gehäuselänge in erster Linie nach der Leistungsfähigkeit des Stroarichtergerätes. d.h. nachWhile the housing width of the converter is determined by the width of the extruded aluminum profile, the housing length is primarily determined by the performance of the converter, i.e.

Mp.-Nr. 69/S11Mp. No. 69/S11

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der Anzahl und der Leistung der eingesetzten diskreten Leistungehalbleiter bzw. Halbleitermoduln 19. Es können somit in einfacher weise unterschiedliche Typen von stro^trichterger&ten in Abhängigkeit ihrer Leistungsfähigkeit geschaffen werden.the number and performance of the discrete power semiconductors or semiconductor modules used 19. Different types of flow funnel devices can thus be created in a simple manner depending on their performance.

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Claims

« C Mp.-No. 89/511 " "* *' ""I " " 31 Jan. 1989 Protection claims

1. Stromrichtergerät mit einem aus Leistungshalbleitern aufgebauten Lastteil und einer zugehörigen Steuer- und Regeleinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Kühler dienendes Gehäuseunterteil (i) aus einem Aluminium-Strangpreßprofil vorgesehen ist, mit einem im Querschnitt U-förmigen Grundkörper (2), an dessen Oberkante einer Seitenfläche (4) ein parallel zur Basisfläche (6) verlaufender, zum Gehäuseinnern gerichteter steg (3) für die Montage von diskreten Leistungshalbleitern oder Halbleitermoduln (19) angeformt ist.1. Power converter device with a load part made up of power semiconductors and an associated control and regulating device in a common housing, characterized in that a housing lower part (i) serving as a cooler is provided from an aluminum extruded profile, with a base body (2) which is U-shaped in cross section, on the upper edge of a side surface (4) of which a web (3) running parallel to the base surface (6) and directed towards the interior of the housing is formed for the assembly of discrete power semiconductors or semiconductor modules (19).

2. Stromrichtergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfläche (6) des U-förmigen Grundkörpers (2) mit mindestens einer parallel zu den Seitenflächen (4, 5) verlaufenden Führungsnut (9,10) zur Aufnahme von Flachbaugruppen (17,18) versehen ist.2. Power converter device according to claim 1, characterized in that the base surface (6) of the U-shaped base body (2) is provided with at least one guide groove (9, 10) running parallel to the side surfaces (4, 5) for receiving flat modules (17, 18).

3. Stromrichtergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (4,5) des U-förmigen Grunükörpers (2) mit Rastnasen (7,8) zur Befestigung einer Abdeckung (12) versehen sind.3. Power converter device according to claim 1 or 2, characterized in that the side surfaces (4, 5) of the U-shaped base body (2) are provided with locking lugs (7, 8) for fastening a cover (12).

4. Stromrichtergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfläche (6) dee U-förmigen Grundkörpers (2) mit mindestens einer parallel zu den Seitenflächen (4,S) verlaufenden Längenut (11) zur Befestigung von die Stirnseiten des Oehäuseuntertells (1) verschließenden Gittern (21, 22) versehen 1st.4. Power converter device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the base surface (6) of the U-shaped base body (2) is provided with at least one longitudinal groove (11) running parallel to the side surfaces (4, 5) for fastening grids (21, 22) closing the end faces of the housing base (1).

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Mp. No. 89/511 2 31 Jan. 198?

5. Current rectifier device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing lower part (1) consists of a wrought aluminum alloy AlMgSlOS.

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