Title:
Elektronisches Gerät und Energieumwandlungsvorrichtung
Kind Code:
T5


Abstract:

Ein Kühlkörper 7A ist auf einer Leiterplatte (10) angeordnet, ein Luftkanal (8) ist auf dem Kühlkörper angeordnet, externe Kühlluft wird vom Ventilator (9A) zugeführt, der auf dem Kühlkörpereinlass des Kühlkörpers und dem Luftkanaleinlass des Luftkanals angebracht ist. Kühlluft, die aus dem Luftkanalauslass (29) des Luftkanals ausströmt, kommt in Kontakt mit der auf der Leiterplatte montierten magnetischen Komponente (14). embedded image




Inventors:
Fukuchi, Shun (Kanagawa, Kawasaki-shi, JP)
Gekinozu, Masakazu (Kanagawa, Kawasaki-shi, JP)
Shintani, Takanori (Kanagawa, Kawasaki-shi, JP)
Tatsukawa, Masahiro (Kanagawa, Kawasaki-shi, JP)
Sakuma, Masaki (Kanagawa, Kawasaki-shi, JP)
Application Number:
DE112016003428T
Publication Date:
05/17/2018
Filing Date:
06/16/2016
Assignee:
Fuji Electric Co., Ltd. (Kanagawa, Kawasaki-shi, JP)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
BOEHMERT & BOEHMERT Anwaltspartnerschaft mbB - Patentanwälte Rechtsanwälte, 28209, Bremen, DE
Claims:
Elektronisches Gerät, umfassend:
eine Leiterplatte, auf der eine Mehrzahl von elektronischen Komponenten montiert ist, die eine wärmeemittierende elektronische Komponente wie zum Beispiel eine magnetische Komponente umfasst;
einen rohrförmigen Kühlkörper, der mit einem Kühlkörperlufteinlass, der an einem Ende eines Kühlkörperluftströmungsdurchganges des Kühlkörpers ausgebildet ist, und mit einem Kühlkörperluftauslass versehen ist, der an dem anderen Ende des Kühlkörperluftströmungsdurchganges ausgebildet ist;
einen rohrförmigen Luftkanal, der aus einem Material hergestellt ist, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers, und der mit einem Luftkanaleinlass, der an einem Ende eines Luftkanalluftströmungsdurchgangs des Luftkanals ausgebildet ist, und mit einem Luftkanalauslass am anderen Ende des Luftkanalluftströmungsdurchgangs vorgesehen ist;
einen Ventilator; und
ein Gehäuse, das die Mehrzahl von elektronischen Komponenten, die Leiterplatte, den Kühlkörper, den Luftkanal und den Ventilator darin umfasst,
wobei der Kühlkörper auf der Leiterplatte angeordnet ist,
wobei der Luftkanal auf dem Kühlkörper angeordnet ist,
wobei externe Kühlluft vom Ventilator geliefert wird, der am Kühlkörperlufteinlass des Kühlkörpers und dem Luftkanaleinlass des Luftkanals angebracht ist,
wobei Kühlluft, die aus dem Luftkanalauslass des Luftkanals strömt, in Kontakt mit der auf der Leiterplatte montierten magnetischen Komponente kommt, und
wobei Kühlluft, die aus dem Kühlkörperluftauslass des Kühlkörpers strömt, in Kontakt mit einer ersten wärmeemittierenden elektronischen Komponente kommt, die an einer anderen Position der Leiterplatte als jene, an der die magnetische Komponente angebracht ist, montiert ist.

Elektronisches Gerät nach Anspruch 1,
wobei die magnetische Komponente einen rohrförmigen Spulenkörper, eine Primärspule und eine Sekundärspule, die um den Spulenkörper gewickelt sind, und Kerne aufweist, die den Spulenkörper von beiden Enden in einer axialen Richtung des Spulenkörpers halten,
wobei eine von Primärspule und Sekundärspule eine innere Spule ist, die um den Spulenkörper gewickelt ist, und die andere von Primärspule und Sekundärspule eine äußere Spule ist, die um die innere Spule gewickelt ist, und
wobei die innere Spule um einen oberen Abschnitt des Spulenkörpers gewickelt ist und sich nahe dem Luftkanalauslass befindet.

Elektronisches Gerät nach Anspruch 2, wobei ein Wärmeübertragungsblech zwischen einer oberen Oberfläche von einem der Kerne der magnetischen Komponente und einem Deckel des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Deckel an der oberen Oberfläche anliegt.

Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei der Ventilator mit einem Ventilatorauslass versehen ist, der größer ist als der Kühlkörperlufteinlass des Kühlkörpers, und
wobei Kühlluft, die von einem Teil des Ventilatorauslasses, der nicht durch den Kühlkörperlufteinlass bedeckt ist, zugeführt wird, in Kontakt mit einer zweiten wärmeemittierenden elektronischen Komponente kommt, die auf der Leiterplatte in einem Bereich nahe dem Kühlkörperlufteinlass des Kühlkörpers angebracht ist.

Elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei der Luftkanal in Position auf dem Kühlkörper durch einen Luftkanalhalteteil gehalten wird und
wobei der Ventilator mit einer Befestigungsschraube am Kühlkörperlufteinlass des Kühlkörpers und am Luftkanaleinlass des Luftkanals befestigt ist.

Elektronisches Gerät nach Anspruch 5, wobei der Ventilator über den Kühlkörperlufteinlass am Kühlkörper befestigt ist, so dass der Kühlkörper den Ventilator selbst tragen kann.

Energieumwandlungsvorrichtung, die ein elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst, wobei die Energieumwandlungsvorrichtung Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umwandelt.

Description:
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit einem Gehäuse, das eine Vorrichtung zum Kühlen einer magnetischen Komponente enthält, und eine Energieumwandlungsvorrichtung, die diese umfasst.

Technischer Hintergrund

Als ein elektronisches Gerät mit einem Gehäuse, das eine Vorrichtung zum Kühlen einer wärmeabgebenden elektronischen Komponente umfasst, ist beispielsweise eine in der PTL 1 beschriebene Vorrichtung bekannt.

Die in PTL 1 beschriebene Vorrichtung ist mit einem Gehäuse versehen, das einen Ventilator, einen Kühlkörper, durch den ein Teil der vom Ventilator zugeführten Luft strömt, und einen Luftdurchgang aufweist, der in einem vom Kühlkörper getrennten Raum vorgesehen ist und durch den vom Ventilator gelieferte Luft strömt (der Luftdurchgang wird in PTL 1 als ein erster Luftdurchgang bezeichnet).

In der in PTL 1 beschriebenen Vorrichtung werden an der Wand des Kühlkörpers befestigte wärmeemittierende Halbleitervorrichtungen gekühlt, und eine wärmeabgebende magnetische Komponente, die ein Reaktor ist, wird durch die in den Luftdurchgang strömende Luft gekühlt.

ZitierlistePatentliteratur

PTL 1: JP 5661055 B2

Kurzdarstellung der ErfindungTechnisches Problem

Die in PTL 1 beschriebene Vorrichtung verwendet eine Mehrzahl von Trennwänden im Gehäuse, um separate Räume für den Kühlkörper und die Luftdurchgänge zu bilden, was hinsichtlich der Verkleinerung und der Herstellungskosten nachteilig ist.

Wenn der Kühlkörper den Halbleiterbauelementen Wärme entzieht, steigt zusätzlich die Temperatur der Luft im Luftkanal, der an den Kühlkörper angrenzt, an und die Effizienz beim Kühlen des Reaktors kann abnehmen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein elektronisches Gerät und eine Energieumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, welche die Effizienz beim Kühlen einer magnetischen Komponente erhöhen, während sie ein Verkleinern und eine Verringerung der Herstellungskosten ermöglichen.

Lösung für das Problem

Um das oben genannte Ziel zu erreichen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein elektronisches Gerät bereitgestellt, das umfasst: eine Leiterplatte, auf der eine Mehrzahl von elektronischen Komponenten einschließlich einer wärmeemittierenden elektronischen Komponente wie zum Beispiel einer magnetischen Komponente montiert ist; einen rohrförmigen Kühlkörper, der mit einem Kühlkörperlufteinlass versehen ist, der an einem Ende eines Kühlkörperluftströmungsdurchganges des Kühlkörpers ausgebildet ist, und mit einem Kühlkörperluftauslass, der an dem anderen Ende des Kühlkörperluftströmungsdurchganges ausgebildet ist; einen rohrförmigen Luftkanal, der aus einem Material hergestellt ist, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers und mit einem Luftkanaleinlass versehen ist, der an einem Ende eines Luftkanalluftströmungsdurchgangs des Luftkanals und mit einem Luftkanalauslass am anderen Ende des Luftkanalluftströmungsdurchgangs ausgebildet ist; einen Ventilator; und ein Gehäuse, das die Mehrzahl von elektronischen Komponenten, die Leiterplatte, den Kühlkörper, den Luftkanal und den Ventilator darin umfasst, wobei der Kühlkörper auf der Leiterplatte angeordnet ist, wobei der Luftkanal auf dem Kühlkörper angeordnet ist, wobei externe Kühlluft durch den Ventilator, der am Kühlkörperlufteinlass des Kühlkörpers und dem Luftkanaleinlass des Luftkanals angebracht ist, geliefert wird, wobei Kühlluft, die aus dem Luftkanalauslass des Luftkanals strömt, in Kontakt mit der magnetischen Komponente kommt, die auf der Leiterplatte montiert ist, und wobei Kühlluft, die aus dem Kühlkörperluftauslass des Kühlkörpers strömt, in Kontakt mit einer ersten wärmeemittierenden elektronischen Komponente kommt, die an einer anderen Position der Leiterplatte montiert ist, als jener, in der die magnetische Komponente angebracht ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich eine Energieumwandlungsvorrichtung bereitgestellt, die eine oben beschriebene elektronische Vorrichtung umfasst, wobei die Energieumwandlungsvorrichtung Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.

Vorteilhafte Effekte der Erfindung

Gemäß einem elektronischen Gerät und einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Wirkungsgrad beim Kühlen einer magnetischen Komponente zu erhöhen, während eine Verminderung der Größe und eine Verringerung der Herstellungskosten ermöglicht wird.

Figurenliste

  • 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine Energieumwandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, wobei das Gehäuse entfernt ist und die magnetische Komponente nur als die innere Spule und die äußere Spule davon am Luftkanalauslass des Luftkanals dargestellt ist;
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Struktur veranschaulicht, in dem der Luftkanal, der in der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ist, von oberhalb eines Kühlkörpers entfernt ist;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Struktur veranschaulicht, in dem die Ventilatoren, die in der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst sind, von Kühlkörpern und dem Luftkanal entfernt sind;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht, welche den Luftkanal veranschaulicht, der in der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ist;
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Rückseite des Luftkanals veranschaulicht, der in der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ist;
  • 7 ist eine Ansicht, welche die Struktur einer magnetischen Komponente (Transformator) veranschaulicht, die in der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist; und
  • 8 ist eine Ansicht, welche eine Anordnung der Leiterplatte mit darauf montierten elektronischen Komponenten, Kühlkörpern, einem Luftkanal und Ventilatoren veranschaulicht, die im Gehäuse der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst sind.

Beschreibung der Ausführungsformen

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden dieselben oder ähnliche Bezugszeichen den gleichen oder ähnlichen Elementen zugeordnet. Es ist jedoch anzumerken, dass die Zeichnungen schematisch sind und die Beziehungen zwischen Dickenabmessungen und planaren Abmessungen, die Verhältnisse zwischen den Dicken der jeweiligen Schichten und dergleichen sich von den tatsächlichen unterscheiden. Daher sollten spezifische Dicken und Abmessungen unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung bestimmt werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass die Zeichnungen Abschnitte mit unterschiedlichen dimensionalen Beziehungen und Verhältnissen voneinander enthalten.

Zusätzlich zeigt die erste Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird, Vorrichtungen und Verfahren zum Verkörpern der technischen Idee der vorliegenden Erfindung, und die technische Idee der vorliegenden Erfindung beschränkt nicht die Materialien, Formen, Strukturen, Anordnungen und dergleichen der Bestandteile auf die nachstehend beschriebenen. Die technische Idee der vorliegenden Erfindung kann einer Mehrzahl von Änderungen innerhalb des durch die Ansprüche vorgeschriebenen technischen Gebiets unterworfen werden.

Im Folgenden wird eine Energieumwandlungsvorrichtung, die mit einer Kühlvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, unter Bezugnahme auf 1 bis 8 beschrieben.

Wie in 1 veranschaulicht, ist die Energieumwandlungsvorrichtung 1 eine Vorrichtung, die als ein Gleichstrom-in-Wechselstrom-Wandler (DC/AC-Wandler) verwendet wird und ein rechteckiges, parallelepipedisches Gehäuse 2 aufweist.

Das Gehäuse 2 umfasst ein Metallgehäuse 3, das eine Kastenform mit einem Bodenabschnitt aufweist und das in einer Draufsicht rechteckig ist, und einen Metalldeckel 4, der so ausgebildet ist, dass er die obere Öffnung und eine Seite des Gehäuses 3 verschließt.

Eine der Seitenwände entlang der kurzen Seiten des Gehäuses 3 weist viele Belüftungsöffnungen 5 auf, die in dem fast gesamten Bereich der Seitenwand ausgebildet sind.

Der Deckel 4 umfasst eine Deckelplatte 4a und eine Seitenplatte 4b mit einer rechteckigen Form, die sich senkrecht von einem Längsende der Deckelplatte 4a aus erstreckt. Eine Mehrzahl von Lüftungsöffnungen 6a, 6b ist in zwei Bereichen definiert, die in der Längsrichtung der Seitenplatte 4b getrennt sind.

Das Gehäuse 2 (Umhüllung 3) enthält eine Stromwandlungssteuereinheit und, wenn ein Steuersignal in den Steuerungsanschluss (nicht dargestellt) eingegeben wird, wird die in den Eingangsverbinder (nicht dargestellt) eingegebene Gleichstromleistung von Gleichstrom zu Wechselstrom durch die Energieumwandlungssteuereinheit umgewandelt und vom Ausgangsverbinder (nicht dargestellt) als Wechselstrom abgegeben.

Wie in 1 und 2 gezeigt, enthält das Gehäuse 2 die Leistungsumwandlungssteuereinheit, zwei Kühlkörper 7A, 7B, einen Luftkanal 8 und zwei Ventilatoren 9A, 9B darin.

Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst die Leistungsumwandlungssteuereinheit eine Leiterplatte 10, Reaktoren 11, erste Elektrolytkondensatoren 12, zweite Elektrolytkondensatoren 13, einen Transformator 14, Drosselspulen 15, 16 und eine Mehrzahl von Steuerkomponenten, wie beispielsweise Halbleitervorrichtungen (zum Beispiel MOS-FET). In 2 sind nur eine Primärspule 14d und eine Sekundärspule 14e unter den Teilen gezeigt, die in dem Transformator 14 enthalten sind.

Die Leiterplatte 10 ist in einer rechteckigen Form ausgebildet, die kleiner ist als die planare Form des Bodenabschnitts der Umhüllung 3 und durch Bolzen an einer Trägerplattform (nicht dargestellt) befestigt ist, die an der oberen Oberfläche des Bodenabschnitts der Umhüllung 3 ausgebildet ist.

Die Leiterplatte 10 weist die Reaktoren 11, die ersten Elektrolytkondensatoren 12, die zweiten Elektrolytkondensatoren 13, den Transformator 14, die Drosselspulen 15, 16, die Mehrzahl von Halbleitervorrichtungen 21 und andere oben beschriebene elektronische Bauelemente, die darauf montiert sind, und die Kühlkörper 7A, 7B auf, die daran befestigt sind.

Ein erster Kühlkörper 7A ist ein Element mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und wird zum Beispiel durch Extrudieren von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet, und, wie in den 2 und 4 dargestellt ist, sind beide Enden des ersten Kühlkörpers 7A in Längsrichtung maschinell bearbeitet, um an einem Ende in der Längsrichtung (siehe 4) einen Kühlluftlufteinlass 17 und einen Kühlluftauslass 18 am anderen Ende in Längsrichtung (siehe 2) zu bilden.

Zwischen dem Kühlkörperlufteinlass 17 und dem Kühlkörperluftauslass 18 des ersten Kühlkörpers 7A sind mehrere Luftströmungsdurchgänge 20, die durch eine Mehrzahl von Lamellen 19 getrennt sind, parallel zueinander ausgebildet, wie in 4 dargestellt ist.

Wie in 3 gezeigt, ist auf dem oberen Abschnitt des ersten Kühlkörpers 7A eine flache und rechteckige Befestigungsfläche 22 ausgebildet, an der ein Luftkanal 9 angebracht ist, und in Teilen der Befestigungsfläche 22 sind Halteschlitze 22a, 22b zum Halten von Luftkanal 8 definiert.

Wie in 3 und 4 gezeigt, erstreckt sich eine Kühlkörperseitenwand 23 von einer langen Seite der Befestigungsfläche 22 nach oben und die Kühlkörperseitenwand 23 definiert eine Einpassaussparung 23a entlang der Innenwand der Kühlkörperseitenwand 23, wobei ein oberer Abschnitt der Kühlkörperseitenwand 23 über die Befestigungsfläche 22 gebogen ist.

Wie in 4 gezeigt, ist eine Schraubenöffnung 24 an der Endfläche der Kühlkörperseitenwand 23 auf der Seite ausgebildet, an der der Kühlkörperlufteinlass 17 angeordnet ist.

Der Luftauslass des ersten Ventilators 9A ist so ausgelegt, dass er größer ist als der Kühlkörperlufteinlass 17 des ersten Kühlkörpers 7A, und ein Teil des Luftauslasses des ersten Ventilators 9A ist in dem Bereich, der mit der Bezugsziffer 9a in 3 (die Stelle, die in 4 mit der Ziffer 9a bezeichnet ist) bezeichnet ist, freigelegt.

Unter Bezugnahme auf 5 und 6 besteht der Luftkanal 8 aus einem Material mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit als jener des ersten Kühlkörpers 7A, beispielsweise Kunstharz. Der Luftkanal 8 umfasst einen ersten rohrförmigen Teil 26 mit einer viereckigen Form, der so konfiguriert ist, dass er an der Befestigungsfläche 22 des Kühlkörpers 7 montiert werden kann, wobei ein Luftkanaleinlass 25 an einem Ende des ersten rohrförmigen Teils 26 offen ist und ein zweiter rohrförmiger Teil 30 mit einer sich nach außen ausdehnenden rohrförmigen Form sich kontinuierlich von dem ersten rohrförmigen Teil 26 aus erstreckt und mit einem Luftkanalauslass 29 versehen ist, wobei abgeschnittene Teile 27, 28 an den Rändern der gegenüberliegenden Seiten des offenen Endes des Luftkanalauslasses 29 definiert sind.

Wie in 6 gezeigt, ist der erste rohrförmige Teil 26 mit Eingriffsvorsprüngen 31a, 31b, die an der Oberfläche ausgebildet sind, um an der Montageoberfläche 22 des ersten Kühlkörpers 7A anzuliegen, und mit einem an einem Abschnitt des Luftkanaleinlasses 25 ausgebildeten Einpassvorsprung 25a im ersten rohrförmigen Teil 26, um in die Einpassaussparung 23a der Kühlkörperseitenwand 23 zu passen, vorgesehen.

Eine Schraubenöffnung 32 ist an der Endfläche des Luftkanaleinlasses 25 ausgebildet.

Wie in 4 veranschaulicht, ist der erste rohrförmige Teil 26 des Luftkanals 8 an der Befestigungsfläche 22 des ersten Kühlkörpers 7A angebracht. Dabei werden die Eingriffsvorsprünge 31a, 31b des Luftkanals 8 in die Halteschlitze 22a, 22b der Befestigungsfläche 22 eingeführt und der Einpassvorsprung 25a wird in die Einpassaussparung 23a der Kühlkörperseitenwand 23 eingepasst. Dies stellt sicher, dass der erste rohrförmige Teil 26 des Luftkanals 8 auf der Befestigungsfläche 22 des ersten Kühlkörpers 7A gehalten wird und der Luftkanaleinlass 25 oberhalb des Kühlkörperlufteinlasses 17 offen ist.

Durch Drehen einer Befestigungsschraube (nicht dargestellt) für den ersten Ventilator 9A in die Schraubenöffnung 32 des Luftkanals 8 und die Schraubenöffnung 24 der Kühlkörperseitenwand 23, während gleichzeitig der erste rohrförmige Teil 26 des Luftkanals 8 an der Befestigungsfläche 22 des ersten Kühlkörpers gehalten wird, wie oben beschrieben wurde, werden die Luftleitung 8 und der erste Ventilator 9A am ersten Kühlkörper 7A befestigt.

Wie in 4 dargestellt, ist der Luftkanalauslass 29 des Luftkanals 8 über dem Kühlkörperluftauslass 18 des ersten Kühlkörpers 7A angeordnet und ein Transformator 14, der auf der Leiterplatte 10 montiert ist, ist vor dem Luftkanalauslass 29 angeordnet. (In 2 sind nur eine Primärspule 14d und eine Sekundärspule 14e von den im Transformator 14 enthaltenen Teilen dargestellt.)

Wie in 7 dargestellt, umfasst der Transformator einen oberen Kern 14a, einen unteren Kern 14b, eine rohrförmige Spule 14c, eine Primärspule 14d und eine Sekundärspule 14e.

Die Primärspule 14d ist um den äußeren Umfang der Spule 14c gewickelt. Die Sekundärspule 14e ist um den äußeren Umfang der Primärspule 14d gewickelt, nachdem ein Isolierband 14f um den äußeren Umfang der Primärspule 14d gewickelt worden ist. Ein Vorsprung 14a1, der auf dem oberen Kern 14a vorgesehen ist, und ein Vorsprung 14b1, der auf dem unteren Kern 14b vorgesehen ist, sind in ein Passloch 14c1 eingepasst, das entlang der Achse des Spulenkörpers 14c definiert ist, um den Transformator 14 zu bilden.

Die Primärspule 14d, die um den Spulenkörper 14c in einer inneren Position relativ zur Sekundärspule 14e gewickelt ist, ist um einen oberen Abschnitt des Spulenkörpers 14c gewickelt, so dass die vom Luftkanalauslass 29 zugeführte kalte Luft direkt mit der Primärspule 14d in Kontakt kommt.

Wie in 7 gezeigt, ist der Transformator 14 mit einem Wärmeübertragungsblech 33 versehen, das über seine gesamte Oberfläche angeordnet ist, und das Wärmeübertragungsblech 33 liegt an der Deckelplatte 4a des Deckels 4 in einem Oberflächenkontakt an, wenn der Deckel 4 die Öffnung der Umhüllung 3 des Gehäuses 2 schließt.

Der zweite Kühlkörper 7B hat eine ähnliche Struktur wie der erste Kühlkörper 7A, wobei der zweite Ventilator 9B an einem Kühlkörperlufteinlass 34 befestigt ist, der an einem Ende in der Längsrichtung des zweiten Kühlkörpers 7B ausgebildet ist.

Die auf der Leiterplatte 10 montierten elektronischen Komponenten, beispielsweise die Mehrzahl von Halbleitervorrichtungen 21, sind auf der Leiterplatte 10 derart angebracht, dass sie mit den Seitenwänden des ersten Kühlkörpers 7A und des zweiten Kühlkörpers 7B in Kontakt stehen.

Die Reaktoren 11 und die Drosselspulen 15, 16 sind auf der Leiterplatte 10 in Bereichen nahe dem Kühlkörperluftauslass 35 des zweiten Kühlkörpers 7B montiert.

Die zweiten Elektrolytkondensatoren 13 sind auf der Leiterplatte 10 in einem Bereich vor dem Kühlkörperluftauslass 18 des ersten Kühlkörpers 7A angebracht.

Die ersten Elektrolytkondensatoren 12 sind auf der Leiterplatte 10 in einem Bereich nahe dem Bereich 9a angebracht, wo ein Teil des Luftauslasses des ersten Ventilators 9A freiliegt.

Der Kühlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht dem ersten Kühlkörper 7A, der Kühlkörperluftströmungsdurchgang gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht dem Luftströmungsdurchgang 20, der erfindungsgemäße Ventilator entspricht dem ersten Ventilator 9A, die magnetische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht dem Transformator 14, die innere Spule gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht der Primärspule 14d, die erste wärmeabgebende elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht den zweiten Elektrolytkondensatoren 13, die zweite wärmeabgebende elektronische Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht den ersten Elektrolytkondensatoren 12, der Luftkanalhalteteil gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht den Eingriffsvorsprüngen 31a, 31b des Luftkanals 8, die in die Halteschlitze 22a, 22b der Befestigungsfläche 22 einzuführen sind, und dem Einpassvorsprung 25a, der in die Einpassaussparung 23a der Kühlkörperseitenwand 23 einzupassen ist.

Ein Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird als Nächstes unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.

Wenn in der Energieumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Steuersignal in den Steuerungsanschluss eingegeben wird, wird die in den Eingangsanschluss eingegebene Gleichstromleistung durch die Stromumwandlungssteuereinheit in Wechselstrom umgewandelt und vom Ausgangsanschluss als Wechselstrom ausgegeben.

Während dieses Vorgangs emittieren Steuerkomponenten in der Umhüllung 3, wie z.B. die Leistungsumwandlungssteuereinheit, Wärme und insbesondere weisen die Mehrzahl von Halbleitervorrichtungen 21, der Transformator 14 und die Drosselspulen 15, 16 eine hohe eigene Wärmeerzeugung auf.

Wenn in der Energieumwandlungsvorrichtung 1 die beiden Ventilatoren 9A, 9B arbeiten, wird Kühlluft von der Außenseite durch die Ventilationsöffnungen 6a, 6b des Gehäuses 2 in die Kühlkörperlufteinlässe 17, 34 der beiden Kühlkörper 7A, 7B geleitet und strömt aus den Kühlkörperluftauslässen 18, 35 aus.

Wenn Kühlluft innerhalb der Kühlkörper 7A, 7B strömt, werden die Temperaturen der Kühlkörper 7A, 7B abgesenkt, wodurch die Halbleitervorrichtungen 21 gekühlt werden, die auf der Leiterplatte 10 derart angebracht sind, dass sie die Seitenwände der Kühlkörper 7A, 7B berühren.

Wenn Kühlluft aus dem Kühlkörperluftauslass 18 des ersten Kühlkörpers 7A strömt, kommt die Kühlluft in Kontakt mit den zweiten Elektrolytkondensatoren 13, die auf der Leiterplatte 10 in einem Bereich vor dem Kühlkörperluftauslass 18 angebracht sind.

Wenn Kühlluft aus dem Kühlkörperluftauslass 35 des zweiten Kühlkörpers 7B strömt, gelangt die Kühlluft in Kontakt mit den Reaktoren 11 und den Drosselspulen 15, 16, die auf der Leiterplatte 10 in einem Bereich in der Nähe des Kühlkörperluftauslasses 35 montiert sind.

Der Luftauslass des ersten Ventilators 9A ist so ausgelegt, dass er größer ist als der Kühlkörperlufteinlass 17 des ersten Kühlkörpers 7A, und die Kühlluft wird direkt auf die ersten Elektrolytkondensatoren 12 vom Bereich 9a aus, wo ein Teil des Luftauslasses der ersten Ventilators 9A freiliegend ist, aufgebracht.

Die Kühlluft strömt durch den Luftkanal 8 auf den Transformator 14, wobei der Luftkanaleinlass 25 mit dem ersten Ventilator 9A verbunden ist.

Die Primärspule 14d des Transformators 14, die in einer inneren Position relativ zu der Sekundärspule 14e angeordnet ist, hat eine hohe Eigenwärmeerzeugung, aber die Kühlluft, die vom Luftkanalauslass 29 des Luftkanals 8 strömt, wird direkt auf die Primärspule 14d aufgebracht und kühlt die Primärspule 14d ab.

Das Wärmeübertragungsblech 33, das auf der oberen Oberfläche des Transformators 14 angeordnet ist, stößt an die Deckelplatte 4a des Deckels 4 des Gehäuses 2 in einem Oberflächenkontakt an und die vom Transformator 14 abgegebene Wärme wird über das Wärmeübertragungsblech 33 an das Gehäuse 2 abgegeben.

Vorteilhafte Wirkungen der Energieumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform werden als Nächstes beschrieben.

Die vom ersten Ventilator 9A zugeführte Kühlluft strömt aus dem Luftkanalauslass 29 des Luftkanals 8, der aus einem Material besteht, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die kleiner ist als die des ersten Kühlkörpers 7A, und kommt direkt in Kontakt mit dem Transformator 14, wodurch der Transformator 14 effizient gekühlt wird, ohne durch die Wärme vom ersten Kühlkörper 7A beeinträchtigt zu werden.

Da die Primärspule 14d des Transformators 14 in der Nähe des Luftkanalauslasses 29 des Luftkanals 8 angeordnet ist, kommt Kühlluft direkt in Kontakt mit der Primärspule 14d, was den Wirkungsgrad beim Kühlen des Transformators 14 erhöht.

Da ferner die obere Oberfläche des Transformators 14 über das Wärmeübertragungsblech 33 in Kontakt mit dem Deckel 4 (Deckelplatte 4a) des Gehäuses 2 steht, wird die vom Transformator 14 abgegebene Wärme über das Wärmeübertragungsblech 33 an das Gehäuse 2 abgegeben, was die Effizienz beim Kühlen des Transformators 14 weiter erhöht.

Da der Luftauslass des ersten Ventilators 9A so ausgelegt ist, dass er größer ist als der Kühlkörperlufteinlass 17 des ersten Kühlkörpers 7A, werden die ersten Elektrolytkondensatoren 12 wirkungsvoll durch Kühlluft gekühlt, die vom Bereich 9a zugeführt wird, wo ein Teil des Luftauslasses der erste Ventilator 9A freiliegend ist.

Ferner wird der erste rohrförmige Teil 26 des Luftkanals 8 einfach an der Befestigungsfläche 22 des ersten Kühlkörpers 7A befestigt, indem der erste rohrförmige Teil 26 des Luftkanals 8 auf der Befestigungsfläche 22 des ersten Kühlkörpers 7A angeordnet wird, wobei die Eingriffsvorsprünge 31a, 31b des Luftkanals 8 in die Halteschlitze 22a, 22b der Befestigungsfläche 22 eingesetzt werden und der Einpassvorsprung 25a in die Einpassaussparung 23a der Kühlkörperseitenwand 23 eingepasst wird. Da der Luftkanal 8 und der erste Ventilator 9A am ersten Kühlkörper 7A befestigt sind, indem einfach eine Befestigungsschraube für den ersten Ventilator 9A in die Schraubenöffnung 32 des Luftkanals 8 und die Schraubenöffnung 24 der Kühlkörperseitenwand 23 gedreht wird, kann die Energieumwandlungsvorrichtung 1 leicht unter Beibehaltung der Befestigungsstärke und unter Verringerung der Anzahl der befestigten Komponenten beim Befestigen der Luftleitung 8 am Kühlkörper 7 zusammengebaut werden.

Da der erste Ventilator 9A allein vom ersten Kühlkörper 7A getragen wird, kann zusätzlich die Anzahl der angebrachten Komponenten zur einfachen Montage weiter reduziert werden.

Bezugszeichenliste

1
Energieumwandlungsvorrichtung
2
Gehäuse
3
Umhüllung
4
Deckel
4a
Deckelplatte
4b, 4c
Seitenplatte
5
Belüftungsöffnung
6a, 6b
Belüftungsöffnung
7A, 7B
Kühlkörper
8
Luftkanal
9A, 9B
Ventilator
9a
Teil des Luftauslasses des Ventilators
10
Leiterplatte
11
Reaktor
12
erster Elektrolytkondensator
13
zweiter Elektrolytkondensator
14
Transformator
14a
oberer Kern
14b
unterer Kern
14c
Spulenkörper
14d
Primärspule
14e
Sekundärspule
14f
Isolierband
14a1
Vorsprung
14b1
Vorsprung
14c1
Passloch
15, 16
Drosselspule
17
Kühlkörperlufteinlass
18
Kühlkörperluftauslass
19
Lamelle
20
Luftströmungsdurchgang
21
Halbleitervorrichtung
22
Befestigungsfläche
22a, 22b
Halteschlitz
23
Kühlkörperseitenwand
23a
Einpassaussparung
24
Schraubenöffnung
25
Luftkanaleinlass
26
erster rohrförmiger Teil
27, 28
abgeschnittener Teil
29
Luftauslass
30
zweiter rohrförmiger Teil
31
Eingriffsvorsprung
32
Schraubenöffnung
33
Wärmeübertragungsblech

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • JP 5661055 B2 [0005]