具有改進(jìn)的熱消散的電氣柜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于接收功能性的電氣單元的電氣柜(1)，每個(gè)電氣柜包括數(shù)個(gè)布置在托架(20)上的電氣設(shè)備(200,201,202)，其中所述電氣柜(1)還包括：用于附連所述功能性電氣單元的裝置，所述附連裝置被布置從而沿著分離平面(P)接收所述功能性電氣單元，分離平面(P)限定朝向前部的第一空間(E1)和朝向后部的第二空間(E2)；將第二空間(E2)劃分成朝向前部的第一子空間(E20)和朝向后部的第二子空間(E21)的隔板(C)，隔板(C)布置在電氣柜中從而形成至少兩個(gè)通路(P1,P2)，使氣流(F)能夠在第一子空間(E20)和第二子空間(E21)之間循環(huán)；以及被布置從而與所述氣流(F)接觸的冷卻源。
【專利說明】具有改進(jìn)的熱消散的電氣柜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的熱消散(dissipation)的電氣柜。
【背景技術(shù)】
[0002]參考DE102009054011A1的文件公開了提供有用于改進(jìn)裝在電氣柜中的電氣設(shè)備冷卻的解決方案的電氣柜；該方案包括:
[0003]-將柜劃分成兩個(gè)空間，朝向前方的第一空間，包括要被冷卻的電氣設(shè)備，以及朝向后方的第二空間并且包括用于來自外部的冷空氣的進(jìn)氣口以及能夠有效循環(huán)該來自外部的冷空氣的通風(fēng)系統(tǒng)，以及
[0004]-在不同的電氣設(shè)備之間形成開口以使冷氣流能夠通過第二空間到第一空間并且掃過所有的電氣設(shè)備。開口例如通過槽被延長，以便將氣流盡可能近地帶到要被冷卻的電氣設(shè)備的區(qū)域。
[0005]這種方案需要制造向外部的開口，并且因此不適用于密封的柜，例如按照標(biāo)準(zhǔn)IEC60529具有IP55的指數(shù)。此外，在此方案中，電氣設(shè)備的所有部件設(shè)計(jì)成處在同一溫度而所有電氣設(shè)備并不一定需要相同水平的冷卻。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是提出一種電氣設(shè)備，其中電氣設(shè)備可被有效地冷卻，即使電氣設(shè)備是進(jìn)入防護(hù)的，并且可行的是，不需要被冷卻的一些電氣設(shè)備不被冷卻或只稍微被冷卻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]該目標(biāo)通過一種電氣柜實(shí)現(xiàn)，該電氣柜包括前部和后部，并且設(shè)計(jì)成接收各包括支承和布置在所述支承上的數(shù)個(gè)電氣設(shè)備的功能性的電氣單元，所述電氣柜還包括:
[0008]-用于固定所述功能性的電氣單元的裝置，所述固定裝置布置成在分離平面上接收所述功能性的電氣單元，所述分離平面界定朝向前部的第一空間和朝向后部的第二空間，
[0009]-將第二空間劃分成朝向前部的第一子空間和朝向后部的第二子空間的隔板，隔板布置在電氣柜中從而形成至少兩個(gè)通路，使得氣流能夠在第一子空間和第二子空間之間循環(huán)，
[0010]-設(shè)計(jì)成與所述氣流接觸布置的冷卻源。
[0011]根據(jù)特定特征，電氣柜包括功能性的通風(fēng)單元，所述功能性的通風(fēng)單元固定在固定裝置上并且包括位于第一子空間中的通風(fēng)系統(tǒng)。
[0012]根據(jù)另一特定特征，電氣柜包括功能性的通風(fēng)單元，所述功能性的通風(fēng)單元固定在固定裝置上并且包括位于第一空間中的通風(fēng)系統(tǒng)。
[0013]根據(jù)另一特定特征，冷卻源包括位于第二子空間中的熱交換片。
[0014]根據(jù)另一特定特征，隔板包括位于第二子空間中的熱交換片。
[0015]根據(jù)另一特定特征，電氣柜包括至少兩個(gè)沿著分離平面安裝的功能性的電氣單元以及形成在兩個(gè)功能性的電氣單元之間的開口。
[0016]根據(jù)另一特定特征，功能性的電氣單元包括穿過分離平面的電氣設(shè)備，從而具有位于第一空間中的第一部分和位于第一子空間中的第二部分。電氣設(shè)備的第二部分包括，例如,通風(fēng)系統(tǒng)。
[0017]根據(jù)另一特定特征，電氣設(shè)備的第二部分包括對(duì)著隔板設(shè)置的支承表面。
[0018]根據(jù)另一特定特征，電氣柜包括固定在固定裝置上的冷卻單元。
[0019]根據(jù)另一特定特征，冷卻單元包括穿過分離平面和隔板的熱交換模塊。
[0020]根據(jù)另一特定特征，第一空間的體積大于第二空間的體積。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]從根據(jù)附圖給出的以下具體描述將顯現(xiàn)出其它特征和優(yōu)勢，其中:
[0022]-圖1表示根據(jù)第一構(gòu)造的本發(fā)明的電氣柜內(nèi)部的側(cè)視圖，
[0023]-圖2表示根據(jù)第二構(gòu)造的本發(fā)明的電氣柜內(nèi)部的側(cè)視圖，
[0024]-圖3表示根據(jù)第三構(gòu)造的本發(fā)明的電氣柜內(nèi)部的側(cè)視圖，
[0025]-圖4表示根據(jù)第四構(gòu)造的本發(fā)明的電氣柜內(nèi)部的側(cè)視圖，
[0026]-圖5表示根據(jù)第五構(gòu)造的本發(fā)明的電氣柜內(nèi)部的側(cè)視圖，
[0027]-圖6表不電氣柜內(nèi)部的正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明涉及電氣柜I。優(yōu)選地，電氣柜I具有平行六面體形式。當(dāng)然，完全有理由設(shè)想具有不同形狀截面或具有圓形截面的圓柱形柜。在下文說明中，重點(diǎn)將在平行六面體形式的電氣柜。因此，電氣柜包括前壁10、后壁11、頂壁12、底壁13和兩個(gè)側(cè)壁14、15(在圖6中可見)。
[0029]特別地,本發(fā)明的電氣柜I將是能夠進(jìn)入防護(hù)的(ingress protected),例如按照標(biāo)準(zhǔn)IEC60529具有IP55的指數(shù)。下述熱消散方案完全適合用來冷卻裝在這種進(jìn)入防護(hù)的電氣柜中的電氣設(shè)備，但是應(yīng)當(dāng)理解的是它能適配用于非進(jìn)入防護(hù)的柜或者具有不同水平進(jìn)入防護(hù)的柜。
[0030]電氣柜I的前壁10包括，例如，用于接近柜的內(nèi)部的門。
[0031]在內(nèi)部，電氣柜I包括用于容納不同功能單元的固定裝置，特別是功能性的電氣單元2a、功能性的通風(fēng)單元2b和/或功能性的冷卻單元2c。通過考慮受控的或受監(jiān)測的應(yīng)用，以及各種限制，特別地?zé)嵯拗?，這些功能性的單元組合到柜中。
[0032]每個(gè)功能性的單元2a、2b、2c包括設(shè)計(jì)用于固定在固定裝置上的支承20和一個(gè)或更多個(gè)元件，所述元件固定在支承20上以實(shí)現(xiàn)例如控制和命令、通風(fēng)或冷卻功能。
[0033]功能性的電氣單元2a應(yīng)當(dāng)理解成包括一個(gè)或更多個(gè)電氣設(shè)備的功能性單元，所述電氣設(shè)備，例如，斷路器、機(jī)電接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器、變速驅(qū)動(dòng)器、起動(dòng)器、濾波器或制動(dòng)電阻器。例如，這種電氣設(shè)備按照它們的功能和/或它們的熱特性被結(jié)合在功能性的電氣單元2a中。某些功能性電氣單元2a僅包括電氣控制/命令設(shè)備200，并不一定需要被冷卻，而其它功能性的電氣單元可包括功率電氣設(shè)備201，可能大量加熱因此必須被冷卻。
[0034]根據(jù)本發(fā)明，固定裝置包括，例如，兩個(gè)平行豎直立柱50、51 (圖6)，每個(gè)功能性單元2a、2b、2c的每個(gè)支承20可被固定在所述立柱之間。兩個(gè)豎直立柱置于被稱為分離平面P的平面上，該平面平行于電氣柜I的前壁10和后壁U。功能性的單元固定在分離平面P上的固定裝置上。功能性單元2、2b、2c可沿著分離平面鄰近地放置從而形成在朝向電氣柜I的前部的第一空間El和朝向電氣柜I的后部的第二空間E2之間的分離壁。也可提供不支撐設(shè)備或元件的功能性的關(guān)閉單元2d(圖1)，以形成電氣柜I的整個(gè)高度上的完整的分離壁。當(dāng)然，為了改變兩個(gè)空間E1、E2的體積，立柱并且因此分離壁的位置、深度可以適配。
[0035]優(yōu)選地，第一空間El具有比第二空間E2更大的體積。
[0036]根據(jù)本發(fā)明，電氣柜I還包括在第二空間E2中、沿著平行于分離平面P的豎直平面延伸的隔板C。因此該隔板C可以將第二空間E2劃分成朝向電氣柜I的前部的第一子空間E20和朝向電氣柜I的后部的第二子空間E21。該隔板的位置在深度方面可以調(diào)節(jié)從而能夠改變兩個(gè)子空間E20、E21的體積。該隔板C固定在電氣柜I內(nèi)部從而留下兩個(gè)通路P1、P2，使得氣流能夠在第一子空間E20和第二子空間E21之間循環(huán)。優(yōu)選地，第一通路Pl形成在電氣柜I的頂部并且第二通路P2形成在電氣柜的底部。隔板C包括位于第二空間的第一子空間E20 —側(cè)上的前面Csl和位于第二空間的第二子空間E21 —側(cè)上的后面Cs2。隔板C的位置也可以在高度方面調(diào)節(jié)從而能夠改變通路P1、P2的大小。
[0037]根據(jù)本發(fā)明，固定在固定裝置上的每個(gè)功能性單元支承20具有平行于分離平面P的兩個(gè)面，位于第一空間El —側(cè)上的前面和位于第二空間的第一子空間E20 —側(cè)上的后面。
[0038]參考圖1，根據(jù)在功能性的電氣單元2a上使用的電氣設(shè)備的類型，各種不同的布置是可能的:
[0039]-一些電氣設(shè)備全部位于第一空間El中，也就是說固定在功能性電氣單元2a的支承20的前面上。存在于第一空間El中的這些電氣設(shè)備例如是控制/命令設(shè)備200，例如斷路器或機(jī)電接觸器。
[0040]-一些電氣設(shè)備僅位于第二空間的第一子空間E20中，也就是說固定在功能性電氣單元2a的支承20的后面上。僅存在于第二空間的第一子空間E20的這些電氣設(shè)備202例如是平滑電感器或制動(dòng)電阻器。
[0041]-一些電氣設(shè)備將能穿過它們的支承20從而具有位于第一空間El中的第一部分和位于第二空間的第一子空間E20中的第二部分。這些電氣設(shè)備局部地位于第一空間中，并且在第二空間的第一子空間中例如是變速驅(qū)動(dòng)器型的功率設(shè)備201，變速驅(qū)動(dòng)器的控制部分位于前方而設(shè)有功率晶體管的功率部分位于后方。特別地，功率部分將能包括集成的通風(fēng)系統(tǒng)。
[0042]根據(jù)本發(fā)明，電氣柜I的內(nèi)部體積可由此劃分成三個(gè)明顯不同的熱區(qū)域:
[0043]-由第一空間El形成的冷區(qū)，因?yàn)樗糜诮邮詹患訜峄蚣訜岷苌俚碾姎庠O(shè)備或設(shè)備的部分，
[0044]-由第二空間的第一子空間E20形成的加熱區(qū)，因?yàn)樗糜诮邮占訜岬脑O(shè)備或設(shè)備的部分，
[0045]-由第二空間的第二子空間E21形成的冷卻區(qū)，因?yàn)樗c例如柜的壁(后壁11和側(cè)壁)所形成的冷卻源接觸，所述壁與周圍空氣、機(jī)器建筑或相鄰電氣柜的冷區(qū)相接觸。
[0046]根據(jù)本發(fā)明，氣流F由此產(chǎn)生在加熱區(qū)和冷卻區(qū)之間，該氣流通過上述兩個(gè)通路P1、P2從一個(gè)區(qū)流通到另一個(gè)區(qū)。
[0047]根據(jù)本發(fā)明，電氣柜I可包括放置在不同壁上的熱交換片4從而增加熱交換表面面積。熱交換片4以氣流F的循環(huán)方向取向。參考附圖，熱交換片4由此可置于電氣柜I的后壁11上、其外部面上和/或其內(nèi)部面上。熱交換片4也可置于隔板C中，在其后面Cs2上。當(dāng)電氣設(shè)備的后方固定在隔板C的前面Csl上時(shí)(圖3)，熱交換片4的后面的組是有利的。
[0048]在圖1所示的第一構(gòu)造中，其中分離壁存在于電氣柜I的整個(gè)高度上，氣流F保持在第二空間E2中并且在第二空間的第一子空間E20和第二空間的第二子空間E21之間循環(huán)。
[0049]在圖2所示的第二構(gòu)造中，開口 3分布在某些功能性單元之間用以連接第一空間El與第二空間E2。因此，氣流F也通過一個(gè)或更多個(gè)開口 3從冷區(qū)流通到加熱區(qū)。氣流F也掃過僅位于第一空間El中的電氣設(shè)備。優(yōu)選地，功能性單元的每個(gè)支承20的頂部邊緣和底部邊緣可以是斜的，斜面203方向沿著氣流F的循環(huán)方向取向。因此，當(dāng)故意的在兩個(gè)功能性單元之間形成開口 3的時(shí)候，氣流F在第一空間El和第二空間的第一子空間E20之間循環(huán)更加容易。循環(huán)片30也可以設(shè)在開口 3上以便更好地導(dǎo)向氣流F。在此氣流中，存在于第一子空間E20中的熱氣流返回到后方而冷卻氣流直接指向功率設(shè)備(201或202)的熱部分或者它的嵌入的熱消散系統(tǒng)。通過在第一子空間E20中的加熱,在第一子空間E20中的熱空氣的循環(huán)速度大于冷卻的空氣的循環(huán)速度；因此，冷卻的空氣通過文丘里效應(yīng)被吸入，并且溫度梯度越高，氣流的循環(huán)速度越大。因此創(chuàng)造出取決于溫度梯度并且也取決于電氣柜的空間E1、E20和E21的各自的空氣體積的自調(diào)節(jié)。
[0050]根據(jù)圖3所示的另一構(gòu)造，當(dāng)耗散功率更大時(shí)，設(shè)備的熱點(diǎn)直接粘在隔板C上，后者充當(dāng)散熱器。
[0051]根據(jù)圖4所示的另一構(gòu)造，為了易于加熱區(qū)和冷卻區(qū)或者加熱區(qū)和冷區(qū)之間的氣流F的循環(huán)，電氣柜I可包括一個(gè)或更多個(gè)功能性通風(fēng)單元2b。這些功能性通風(fēng)單元2b可包括一個(gè)或更多個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)204。這種功能性單元固定在電氣柜I的固定裝置上并且包括固定在或者其支承20的前面上或者其支承20的后面上的通風(fēng)系統(tǒng)204、或者固定在其支承20的每個(gè)面上的通風(fēng)系統(tǒng)(圖4)。
[0052]根據(jù)圖5所示的另一構(gòu)造，電氣柜I還可包括功能性的冷卻單元2c，該功能性冷卻單元2c包括熱交換模塊。該功能性的冷卻單元2c可以改進(jìn)電氣柜I中的空氣的冷卻。例如，熱交換模塊可穿過分離平面P和隔板C放置從而接收來自冷卻區(qū)的氣流F以便冷卻該氣流F以及將它再注入到加熱區(qū)中以及冷區(qū)中?？梢悦黠@地設(shè)想另一構(gòu)造。
[0053]根據(jù)本發(fā)明，在圖中展示的不同構(gòu)造的電氣柜I的以上各種不同特征可完全地恰當(dāng)?shù)乇舜私雍蠌亩m合于裝在電氣柜中的電氣設(shè)備、適合于位置以及適合于電氣柜的環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.電氣柜(I)包括前部和后部，并且意在接收各包括支承(20)和布置在所述支承(20)上的數(shù)個(gè)電氣設(shè)備(200，201，202)的功能性的電氣單元(2a)，所述電氣柜(I)還包括: -用于固定所述功能性的電氣單元(2a)的裝置，所述固定裝置布置成在分離平面(P)上接收所述功能性的電氣單元，所述分離平面(P)界定朝向前部的第一空間(El)和朝向后部的第二空間(E2)， 其特征在于，電氣柜(I)包括: -將第二空間(E2)劃分成朝向前部的第一子空間(E20)和朝向后部的第二子空間(E21)的隔板(C)，隔板(C)布置在電氣柜(I)中從而形成至少兩個(gè)通路(P1，P2)，使得氣流(F)能夠在第一子空間(E20)和第二子空間(E21)之間循環(huán)， -意在與所述氣流(F)接觸布置的冷卻源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣柜，其特征在于它包括功能性的通風(fēng)單元(2b)，所述功能性的通風(fēng)單元固定在固定裝置上并且包括位于第一子空間(E20)中的通風(fēng)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣柜，其特征在于它包括功能性的通風(fēng)單元(2b)，所述功能性的通風(fēng)單元固定在固定裝置上并且包括位于第一空間(El)中的通風(fēng)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的其中一項(xiàng)所述的電氣柜，其特征在于冷卻源包括位于第二子空間(E21)中的熱交換片(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的其中一項(xiàng)所述的電氣柜，其特征在于隔板(C)包括位于第二子空間(E21)中的熱交換片(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的其中一項(xiàng)所述的電氣柜，其特征在于它包括至少兩個(gè)沿著分離平面(P)安裝的功能性的電氣單元(2a)并且在于它包括形成在兩個(gè)功能性的電氣單元(2a)之間的開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的其中一項(xiàng)所述的電氣柜，其特征在于功能性的電氣單元(2a)包括穿過分離平面(P)的電氣設(shè)備(201)，從而具有位于第一空間(El)中的第一部分和位于第一子空間(E20)中的第二部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電氣柜，其特征在于電氣設(shè)備(201)的第二部分包括通風(fēng)系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8的其中一項(xiàng)所述的電氣柜,其特征在于電氣設(shè)備(201)的第二部分包括對(duì)著隔板(C)設(shè)置的支承表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9的其中一項(xiàng)所述的電氣柜，其特征在于它包括固定在固定裝置上的功能性的冷卻單元(2c)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電氣柜，其特征在于功能性的冷卻單元(2c)包括穿過分離平面⑵和隔板(C)的熱交換模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11的其中一項(xiàng)所述的電氣柜，其特征在于第一空間(El)的體積大于第二空間(E2)的體積。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK103988592SQ201280057452
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月5日
【發(fā)明者】A.佩林, F.瓦特洛特, L.里娜雷斯, P.勒普雷特里, J.洛佩茲 申請(qǐng)人:施耐德電器工業(yè)公司