具有改進的熱消散的電氣櫃的製作方法
2023-07-09 03:13:31
具有改進的熱消散的電氣櫃的製作方法
【專利摘要】本發明涉及用於接收功能性的電氣單元的電氣櫃(1)，每個電氣櫃包括數個布置在託架(20)上的電氣設備(200,201,202)，其中所述電氣櫃(1)還包括：用於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)和朝向後部的第二空間(E2)；將第二空間(E2)劃分成朝向前部的第一子空間(E20)和朝向後部的第二子空間(E21)的隔板(C)，隔板(C)布置在電氣櫃中從而形成至少兩個通路(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；以及被布置從而與所述氣流(F)接觸的冷卻源。
【專利說明】具有改進的熱消散的電氣櫃
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有改進的熱消散(dissipation)的電氣櫃。
【背景技術】
[0002]參考DE102009054011A1的文件公開了提供有用於改進裝在電氣櫃中的電氣設備冷卻的解決方案的電氣櫃；該方案包括:
[0003]-將櫃劃分成兩個空間，朝向前方的第一空間，包括要被冷卻的電氣設備，以及朝向後方的第二空間並且包括用於來自外部的冷空氣的進氣口以及能夠有效循環該來自外部的冷空氣的通風系統，以及
[0004]-在不同的電氣設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並且掃過所有的電氣設備。開口例如通過槽被延長，以便將氣流儘可能近地帶到要被冷卻的電氣設備的區域。
[0005]這種方案需要製造向外部的開口，並且因此不適用於密封的櫃，例如按照標準IEC60529具有IP55的指數。此外，在此方案中，電氣設備的所有部件設計成處在同一溫度而所有電氣設備並不一定需要相同水平的冷卻。
[0006]因此，本發明的目的是提出一種電氣設備，其中電氣設備可被有效地冷卻，即使電氣設備是進入防護的，並且可行的是，不需要被冷卻的一些電氣設備不被冷卻或只稍微被冷卻。
【發明內容】
[0007]該目標通過一種電氣櫃實現，該電氣櫃包括前部和後部，並且設計成接收各包括支承和布置在所述支承上的數個電氣設備的功能性的電氣單元，所述電氣櫃還包括:
[0008]-用於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後部的第二空間，
[0009]-將第二空間劃分成朝向前部的第一子空間和朝向後部的第二子空間的隔板，隔板布置在電氣櫃中從而形成至少兩個通路，使得氣流能夠在第一子空間和第二子空間之間循環，
[0010]-設計成與所述氣流接觸布置的冷卻源。
[0011]根據特定特徵，電氣櫃包括功能性的通風單元，所述功能性的通風單元固定在固定裝置上並且包括位於第一子空間中的通風系統。
[0012]根據另一特定特徵，電氣櫃包括功能性的通風單元，所述功能性的通風單元固定在固定裝置上並且包括位於第一空間中的通風系統。
[0013]根據另一特定特徵，冷卻源包括位於第二子空間中的熱交換片。
[0014]根據另一特定特徵，隔板包括位於第二子空間中的熱交換片。
[0015]根據另一特定特徵，電氣櫃包括至少兩個沿著分離平面安裝的功能性的電氣單元以及形成在兩個功能性的電氣單元之間的開口。
[0016]根據另一特定特徵，功能性的電氣單元包括穿過分離平面的電氣設備，從而具有位於第一空間中的第一部分和位於第一子空間中的第二部分。電氣設備的第二部分包括，例如,通風系統。
[0017]根據另一特定特徵，電氣設備的第二部分包括對著隔板設置的支承表面。
[0018]根據另一特定特徵，電氣櫃包括固定在固定裝置上的冷卻單元。
[0019]根據另一特定特徵，冷卻單元包括穿過分離平面和隔板的熱交換模塊。
[0020]根據另一特定特徵，第一空間的體積大於第二空間的體積。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]從根據附圖給出的以下具體描述將顯現出其它特徵和優勢，其中:
[0022]-圖1表示根據第一構造的本發明的電氣櫃內部的側視圖，
[0023]-圖2表示根據第二構造的本發明的電氣櫃內部的側視圖，
[0024]-圖3表示根據第三構造的本發明的電氣櫃內部的側視圖，
[0025]-圖4表示根據第四構造的本發明的電氣櫃內部的側視圖，
[0026]-圖5表示根據第五構造的本發明的電氣櫃內部的側視圖，
[0027]-圖6表不電氣櫃內部的正視圖。
【具體實施方式】
[0028]本發明涉及電氣櫃I。優選地，電氣櫃I具有平行六面體形式。當然，完全有理由設想具有不同形狀截面或具有圓形截面的圓柱形櫃。在下文說明中，重點將在平行六面體形式的電氣櫃。因此，電氣櫃包括前壁10、後壁11、頂壁12、底壁13和兩個側壁14、15(在圖6中可見)。
[0029]特別地,本發明的電氣櫃I將是能夠進入防護的(ingress protected),例如按照標準IEC60529具有IP55的指數。下述熱消散方案完全適合用來冷卻裝在這種進入防護的電氣櫃中的電氣設備，但是應當理解的是它能適配用於非進入防護的櫃或者具有不同水平進入防護的櫃。
[0030]電氣櫃I的前壁10包括，例如，用於接近櫃的內部的門。
[0031]在內部，電氣櫃I包括用於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、功能性的通風單元2b和/或功能性的冷卻單元2c。通過考慮受控的或受監測的應用，以及各種限制，特別地熱限制，這些功能性的單元組合到櫃中。
[0032]每個功能性的單元2a、2b、2c包括設計用於固定在固定裝置上的支承20和一個或更多個元件，所述元件固定在支承20上以實現例如控制和命令、通風或冷卻功能。
[0033]功能性的電氣單元2a應當理解成包括一個或更多個電氣設備的功能性單元，所述電氣設備，例如，斷路器、機電接觸器、電動機起動器、變速驅動器、起動器、濾波器或制動電阻器。例如，這種電氣設備按照它們的功能和/或它們的熱特性被結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/命令設備200，並不一定需要被冷卻，而其它功能性的電氣單元可包括功率電氣設備201，可能大量加熱因此必須被冷卻。
[0034]根據本發明，固定裝置包括，例如，兩個平行豎直立柱50、51 (圖6)，每個功能性單元2a、2b、2c的每個支承20可被固定在所述立柱之間。兩個豎直立柱置於被稱為分離平面P的平面上，該平面平行於電氣櫃I的前壁10和後壁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櫃I的前部的第一空間El和朝向電氣櫃I的後部的第二空間E2之間的分離壁。也可提供不支撐設備或元件的功能性的關閉單元2d(圖1)，以形成電氣櫃I的整個高度上的完整的分離壁。當然，為了改變兩個空間E1、E2的體積，立柱並且因此分離壁的位置、深度可以適配。
[0035]優選地，第一空間El具有比第二空間E2更大的體積。
[0036]根據本發明，電氣櫃I還包括在第二空間E2中、沿著平行於分離平面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劃分成朝向電氣櫃I的前部的第一子空間E20和朝向電氣櫃I的後部的第二子空間E21。該隔板的位置在深度方面可以調節從而能夠改變兩個子空間E20、E21的體積。該隔板C固定在電氣櫃I內部從而留下兩個通路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。優選地，第一通路Pl形成在電氣櫃I的頂部並且第二通路P2形成在電氣櫃的底部。隔板C包括位於第二空間的第一子空間E20 —側上的前面Csl和位於第二空間的第二子空間E21 —側上的後面Cs2。隔板C的位置也可以在高度方面調節從而能夠改變通路P1、P2的大小。
[0037]根據本發明，固定在固定裝置上的每個功能性單元支承20具有平行於分離平面P的兩個面，位於第一空間El —側上的前面和位於第二空間的第一子空間E20 —側上的後面。
[0038]參考圖1，根據在功能性的電氣單元2a上使用的電氣設備的類型，各種不同的布置是可能的:
[0039]-一些電氣設備全部位於第一空間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。存在於第一空間El中的這些電氣設備例如是控制/命令設備200，例如斷路器或機電接觸器。
[0040]-一些電氣設備僅位於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的後面上。僅存在於第二空間的第一子空間E20的這些電氣設備202例如是平滑電感器或制動電阻器。
[0041]-一些電氣設備將能穿過它們的支承20從而具有位於第一空間El中的第一部分和位於第二空間的第一子空間E20中的第二部分。這些電氣設備局部地位於第一空間中，並且在第二空間的第一子空間中例如是變速驅動器型的功率設備201，變速驅動器的控制部分位於前方而設有功率電晶體的功率部分位於後方。特別地，功率部分將能包括集成的通風系統。
[0042]根據本發明，電氣櫃I的內部體積可由此劃分成三個明顯不同的熱區域:
[0043]-由第一空間El形成的冷區，因為它用於接收不加熱或加熱很少的電氣設備或設備的部分，
[0044]-由第二空間的第一子空間E20形成的加熱區，因為它用於接收加熱的設備或設備的部分，
[0045]-由第二空間的第二子空間E21形成的冷卻區，因為它與例如櫃的壁(後壁11和側壁)所形成的冷卻源接觸，所述壁與周圍空氣、機器建築或相鄰電氣櫃的冷區相接觸。
[0046]根據本發明，氣流F由此產生在加熱區和冷卻區之間，該氣流通過上述兩個通路P1、P2從一個區流通到另一個區。
[0047]根據本發明，電氣櫃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的循環方向取向。參考附圖，熱交換片4由此可置於電氣櫃I的後壁11上、其外部面上和/或其內部面上。熱交換片4也可置於隔板C中，在其後面Cs2上。當電氣設備的後方固定在隔板C的前面Csl上時(圖3)，熱交換片4的後面的組是有利的。
[0048]在圖1所示的第一構造中，其中分離壁存在於電氣櫃I的整個高度上，氣流F保持在第二空間E2中並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。
[0049]在圖2所示的第二構造中，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也通過一個或更多個開口 3從冷區流通到加熱區。氣流F也掃過僅位於第一空間El中的電氣設備。優選地，功能性單元的每個支承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的循環方向取向。因此，當故意的在兩個功能性單元之間形成開口 3的時候，氣流F在第一空間El和第二空間的第一子空間E20之間循環更加容易。循環片30也可以設在開口 3上以便更好地導向氣流F。在此氣流中，存在於第一子空間E20中的熱氣流返回到後方而冷卻氣流直接指向功率設備(201或202)的熱部分或者它的嵌入的熱消散系統。通過在第一子空間E20中的加熱,在第一子空間E20中的熱空氣的循環速度大於冷卻的空氣的循環速度；因此，冷卻的空氣通過文丘裡效應被吸入，並且溫度梯度越高，氣流的循環速度越大。因此創造出取決於溫度梯度並且也取決於電氣櫃的空間E1、E20和E21的各自的空氣體積的自調節。
[0050]根據圖3所示的另一構造，當耗散功率更大時，設備的熱點直接粘在隔板C上，後者充當散熱器。
[0051]根據圖4所示的另一構造，為了易於加熱區和冷卻區或者加熱區和冷區之間的氣流F的循環，電氣櫃I可包括一個或更多個功能性通風單元2b。這些功能性通風單元2b可包括一個或更多個通風系統204。這種功能性單元固定在電氣櫃I的固定裝置上並且包括固定在或者其支承20的前面上或者其支承20的後面上的通風系統204、或者固定在其支承20的每個面上的通風系統(圖4)。
[0052]根據圖5所示的另一構造，電氣櫃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可以改進電氣櫃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的氣流F以便冷卻該氣流F以及將它再注入到加熱區中以及冷區中。可以明顯地設想另一構造。
[0053]根據本發明，在圖中展示的不同構造的電氣櫃I的以上各種不同特徵可完全地恰當地彼此接合從而適合於裝在電氣櫃中的電氣設備、適合於位置以及適合於電氣櫃的環境。
【權利要求】
1.電氣櫃(I)包括前部和後部，並且意在接收各包括支承(20)和布置在所述支承(20)上的數個電氣設備(200，201，202)的功能性的電氣單元(2a)，所述電氣櫃(I)還包括: -用於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)和朝向後部的第二空間(E2)， 其特徵在於，電氣櫃(I)包括: -將第二空間(E2)劃分成朝向前部的第一子空間(E20)和朝向後部的第二子空間(E21)的隔板(C)，隔板(C)布置在電氣櫃(I)中從而形成至少兩個通路(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， -意在與所述氣流(F)接觸布置的冷卻源。
2.根據權利要求1所述的電氣櫃，其特徵在於它包括功能性的通風單元(2b)，所述功能性的通風單元固定在固定裝置上並且包括位於第一子空間(E20)中的通風系統。
3.根據權利要求1所述的電氣櫃，其特徵在於它包括功能性的通風單元(2b)，所述功能性的通風單元固定在固定裝置上並且包括位於第一空間(El)中的通風系統。
4.根據權利要求1至3的其中一項所述的電氣櫃，其特徵在於冷卻源包括位於第二子空間(E21)中的熱交換片(4)。
5.根據權利要求1至4的其中一項所述的電氣櫃，其特徵在於隔板(C)包括位於第二子空間(E21)中的熱交換片(4)。
6.根據權利要求1至5的其中一項所述的電氣櫃，其特徵在於它包括至少兩個沿著分離平面(P)安裝的功能性的電氣單元(2a)並且在於它包括形成在兩個功能性的電氣單元(2a)之間的開口。
7.根據權利要求1至6的其中一項所述的電氣櫃，其特徵在於功能性的電氣單元(2a)包括穿過分離平面(P)的電氣設備(201)，從而具有位於第一空間(El)中的第一部分和位於第一子空間(E20)中的第二部分。
8.根據權利要求7所述的電氣櫃，其特徵在於電氣設備(201)的第二部分包括通風系統。
9.根據權利要求1至8的其中一項所述的電氣櫃,其特徵在於電氣設備(201)的第二部分包括對著隔板(C)設置的支承表面。
10.根據權利要求1至9的其中一項所述的電氣櫃，其特徵在於它包括固定在固定裝置上的功能性的冷卻單元(2c)。
11.根據權利要求10所述的電氣櫃，其特徵在於功能性的冷卻單元(2c)包括穿過分離平面⑵和隔板(C)的熱交換模塊。
12.根據權利要求1至11的其中一項所述的電氣櫃，其特徵在於第一空間(El)的體積大於第二空間(E2)的體積。
【文檔編號】H05K7/20GK103988592SQ201280057452
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年11月26日 優先權日:2011年12月5日
【發明者】A.佩林, F.瓦特洛特, L.裡娜雷斯, P.勒普雷特裡, J.洛佩茲 申請人:施耐德電器工業公司