具有改进的热消散的电气柜的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于接收功能性的电气单元的电气柜(1)，每个电气柜包括数个布置在托架(20)上的电气设备(200,201,202)，其中所述电气柜(1)还包括：用于附连所述功能性电气单元的装置，所述附连装置被布置从而沿着分离平面(P)接收所述功能性电气单元，分离平面(P)限定朝向前部的第一空间(E1)和朝向后部的第二空间(E2)；将第二空间(E2)划分成朝向前部的第一子空间(E20)和朝向后部的第二子空间(E21)的隔板(C)，隔板(C)布置在电气柜中从而形成至少两个通路(P1,P2)，使气流(F)能够在第一子空间(E20)和第二子空间(E21)之间循环；以及被布置从而与所述气流(F)接触的冷却源。
【专利说明】具有改进的热消散的电气柜
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有改进的热消散(dissipation)的电气柜。
【背景技术】
[0002]参考DE102009054011A1的文件公开了提供有用于改进装在电气柜中的电气设备冷却的解决方案的电气柜；该方案包括:
[0003]-将柜划分成两个空间，朝向前方的第一空间，包括要被冷却的电气设备，以及朝向后方的第二空间并且包括用于来自外部的冷空气的进气口以及能够有效循环该来自外部的冷空气的通风系统，以及
[0004]-在不同的电气设备之间形成开口以使冷气流能够通过第二空间到第一空间并且扫过所有的电气设备。开口例如通过槽被延长，以便将气流尽可能近地带到要被冷却的电气设备的区域。
[0005]这种方案需要制造向外部的开口，并且因此不适用于密封的柜，例如按照标准IEC60529具有IP55的指数。此外，在此方案中，电气设备的所有部件设计成处在同一温度而所有电气设备并不一定需要相同水平的冷却。
[0006]因此，本发明的目的是提出一种电气设备，其中电气设备可被有效地冷却，即使电气设备是进入防护的，并且可行的是，不需要被冷却的一些电气设备不被冷却或只稍微被冷却。
【发明内容】
[0007]该目标通过一种电气柜实现，该电气柜包括前部和后部，并且设计成接收各包括支承和布置在所述支承上的数个电气设备的功能性的电气单元，所述电气柜还包括:
[0008]-用于固定所述功能性的电气单元的装置，所述固定装置布置成在分离平面上接收所述功能性的电气单元，所述分离平面界定朝向前部的第一空间和朝向后部的第二空间，
[0009]-将第二空间划分成朝向前部的第一子空间和朝向后部的第二子空间的隔板，隔板布置在电气柜中从而形成至少两个通路，使得气流能够在第一子空间和第二子空间之间循环，
[0010]-设计成与所述气流接触布置的冷却源。
[0011]根据特定特征，电气柜包括功能性的通风单元，所述功能性的通风单元固定在固定装置上并且包括位于第一子空间中的通风系统。
[0012]根据另一特定特征，电气柜包括功能性的通风单元，所述功能性的通风单元固定在固定装置上并且包括位于第一空间中的通风系统。
[0013]根据另一特定特征，冷却源包括位于第二子空间中的热交换片。
[0014]根据另一特定特征，隔板包括位于第二子空间中的热交换片。
[0015]根据另一特定特征，电气柜包括至少两个沿着分离平面安装的功能性的电气单元以及形成在两个功能性的电气单元之间的开口。
[0016]根据另一特定特征，功能性的电气单元包括穿过分离平面的电气设备，从而具有位于第一空间中的第一部分和位于第一子空间中的第二部分。电气设备的第二部分包括，例如,通风系统。
[0017]根据另一特定特征，电气设备的第二部分包括对着隔板设置的支承表面。
[0018]根据另一特定特征，电气柜包括固定在固定装置上的冷却单元。
[0019]根据另一特定特征，冷却单元包括穿过分离平面和隔板的热交换模块。
[0020]根据另一特定特征，第一空间的体积大于第二空间的体积。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]从根据附图给出的以下具体描述将显现出其它特征和优势，其中:
[0022]-图1表示根据第一构造的本发明的电气柜内部的侧视图，
[0023]-图2表示根据第二构造的本发明的电气柜内部的侧视图，
[0024]-图3表示根据第三构造的本发明的电气柜内部的侧视图，
[0025]-图4表示根据第四构造的本发明的电气柜内部的侧视图，
[0026]-图5表示根据第五构造的本发明的电气柜内部的侧视图，
[0027]-图6表不电气柜内部的正视图。
【具体实施方式】
[0028]本发明涉及电气柜I。优选地，电气柜I具有平行六面体形式。当然，完全有理由设想具有不同形状截面或具有圆形截面的圆柱形柜。在下文说明中，重点将在平行六面体形式的电气柜。因此，电气柜包括前壁10、后壁11、顶壁12、底壁13和两个侧壁14、15(在图6中可见)。
[0029]特别地,本发明的电气柜I将是能够进入防护的(ingress protected),例如按照标准IEC60529具有IP55的指数。下述热消散方案完全适合用来冷却装在这种进入防护的电气柜中的电气设备，但是应当理解的是它能适配用于非进入防护的柜或者具有不同水平进入防护的柜。
[0030]电气柜I的前壁10包括，例如，用于接近柜的内部的门。
[0031]在内部，电气柜I包括用于容纳不同功能单元的固定装置，特别是功能性的电气单元2a、功能性的通风单元2b和/或功能性的冷却单元2c。通过考虑受控的或受监测的应用，以及各种限制，特别地热限制，这些功能性的单元组合到柜中。
[0032]每个功能性的单元2a、2b、2c包括设计用于固定在固定装置上的支承20和一个或更多个元件，所述元件固定在支承20上以实现例如控制和命令、通风或冷却功能。
[0033]功能性的电气单元2a应当理解成包括一个或更多个电气设备的功能性单元，所述电气设备，例如，断路器、机电接触器、电动机起动器、变速驱动器、起动器、滤波器或制动电阻器。例如，这种电气设备按照它们的功能和/或它们的热特性被结合在功能性的电气单元2a中。某些功能性电气单元2a仅包括电气控制/命令设备200，并不一定需要被冷却，而其它功能性的电气单元可包括功率电气设备201，可能大量加热因此必须被冷却。
[0034]根据本发明，固定装置包括，例如，两个平行竖直立柱50、51 (图6)，每个功能性单元2a、2b、2c的每个支承20可被固定在所述立柱之间。两个竖直立柱置于被称为分离平面P的平面上，该平面平行于电气柜I的前壁10和后壁U。功能性的单元固定在分离平面P上的固定装置上。功能性单元2、2b、2c可沿着分离平面邻近地放置从而形成在朝向电气柜I的前部的第一空间El和朝向电气柜I的后部的第二空间E2之间的分离壁。也可提供不支撑设备或元件的功能性的关闭单元2d(图1)，以形成电气柜I的整个高度上的完整的分离壁。当然，为了改变两个空间E1、E2的体积，立柱并且因此分离壁的位置、深度可以适配。
[0035]优选地，第一空间El具有比第二空间E2更大的体积。
[0036]根据本发明，电气柜I还包括在第二空间E2中、沿着平行于分离平面P的竖直平面延伸的隔板C。因此该隔板C可以将第二空间E2划分成朝向电气柜I的前部的第一子空间E20和朝向电气柜I的后部的第二子空间E21。该隔板的位置在深度方面可以调节从而能够改变两个子空间E20、E21的体积。该隔板C固定在电气柜I内部从而留下两个通路P1、P2，使得气流能够在第一子空间E20和第二子空间E21之间循环。优选地，第一通路Pl形成在电气柜I的顶部并且第二通路P2形成在电气柜的底部。隔板C包括位于第二空间的第一子空间E20 —侧上的前面Csl和位于第二空间的第二子空间E21 —侧上的后面Cs2。隔板C的位置也可以在高度方面调节从而能够改变通路P1、P2的大小。
[0037]根据本发明，固定在固定装置上的每个功能性单元支承20具有平行于分离平面P的两个面，位于第一空间El —侧上的前面和位于第二空间的第一子空间E20 —侧上的后面。
[0038]参考图1，根据在功能性的电气单元2a上使用的电气设备的类型，各种不同的布置是可能的:
[0039]-一些电气设备全部位于第一空间El中，也就是说固定在功能性电气单元2a的支承20的前面上。存在于第一空间El中的这些电气设备例如是控制/命令设备200，例如断路器或机电接触器。
[0040]-一些电气设备仅位于第二空间的第一子空间E20中，也就是说固定在功能性电气单元2a的支承20的后面上。仅存在于第二空间的第一子空间E20的这些电气设备202例如是平滑电感器或制动电阻器。
[0041]-一些电气设备将能穿过它们的支承20从而具有位于第一空间El中的第一部分和位于第二空间的第一子空间E20中的第二部分。这些电气设备局部地位于第一空间中，并且在第二空间的第一子空间中例如是变速驱动器型的功率设备201，变速驱动器的控制部分位于前方而设有功率晶体管的功率部分位于后方。特别地，功率部分将能包括集成的通风系统。
[0042]根据本发明，电气柜I的内部体积可由此划分成三个明显不同的热区域:
[0043]-由第一空间El形成的冷区，因为它用于接收不加热或加热很少的电气设备或设备的部分，
[0044]-由第二空间的第一子空间E20形成的加热区，因为它用于接收加热的设备或设备的部分，
[0045]-由第二空间的第二子空间E21形成的冷却区，因为它与例如柜的壁(后壁11和侧壁)所形成的冷却源接触，所述壁与周围空气、机器建筑或相邻电气柜的冷区相接触。
[0046]根据本发明，气流F由此产生在加热区和冷却区之间，该气流通过上述两个通路P1、P2从一个区流通到另一个区。
[0047]根据本发明，电气柜I可包括放置在不同壁上的热交换片4从而增加热交换表面面积。热交换片4以气流F的循环方向取向。参考附图，热交换片4由此可置于电气柜I的后壁11上、其外部面上和/或其内部面上。热交换片4也可置于隔板C中，在其后面Cs2上。当电气设备的后方固定在隔板C的前面Csl上时(图3)，热交换片4的后面的组是有利的。
[0048]在图1所示的第一构造中，其中分离壁存在于电气柜I的整个高度上，气流F保持在第二空间E2中并且在第二空间的第一子空间E20和第二空间的第二子空间E21之间循环。
[0049]在图2所示的第二构造中，开口 3分布在某些功能性单元之间用以连接第一空间El与第二空间E2。因此，气流F也通过一个或更多个开口 3从冷区流通到加热区。气流F也扫过仅位于第一空间El中的电气设备。优选地，功能性单元的每个支承20的顶部边缘和底部边缘可以是斜的，斜面203方向沿着气流F的循环方向取向。因此，当故意的在两个功能性单元之间形成开口 3的时候，气流F在第一空间El和第二空间的第一子空间E20之间循环更加容易。循环片30也可以设在开口 3上以便更好地导向气流F。在此气流中，存在于第一子空间E20中的热气流返回到后方而冷却气流直接指向功率设备(201或202)的热部分或者它的嵌入的热消散系统。通过在第一子空间E20中的加热,在第一子空间E20中的热空气的循环速度大于冷却的空气的循环速度；因此，冷却的空气通过文丘里效应被吸入，并且温度梯度越高，气流的循环速度越大。因此创造出取决于温度梯度并且也取决于电气柜的空间E1、E20和E21的各自的空气体积的自调节。
[0050]根据图3所示的另一构造，当耗散功率更大时，设备的热点直接粘在隔板C上，后者充当散热器。
[0051]根据图4所示的另一构造，为了易于加热区和冷却区或者加热区和冷区之间的气流F的循环，电气柜I可包括一个或更多个功能性通风单元2b。这些功能性通风单元2b可包括一个或更多个通风系统204。这种功能性单元固定在电气柜I的固定装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的后面上的通风系统204、或者固定在其支承20的每个面上的通风系统(图4)。
[0052]根据图5所示的另一构造，电气柜I还可包括功能性的冷却单元2c，该功能性冷却单元2c包括热交换模块。该功能性的冷却单元2c可以改进电气柜I中的空气的冷却。例如，热交换模块可穿过分离平面P和隔板C放置从而接收来自冷却区的气流F以便冷却该气流F以及将它再注入到加热区中以及冷区中。可以明显地设想另一构造。
[0053]根据本发明，在图中展示的不同构造的电气柜I的以上各种不同特征可完全地恰当地彼此接合从而适合于装在电气柜中的电气设备、适合于位置以及适合于电气柜的环境。
【权利要求】
1.电气柜(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)上的数个电气设备(200，201，202)的功能性的电气单元(2a)，所述电气柜(I)还包括: -用于固定所述功能性的电气单元(2a)的装置，所述固定装置布置成在分离平面(P)上接收所述功能性的电气单元，所述分离平面(P)界定朝向前部的第一空间(El)和朝向后部的第二空间(E2)， 其特征在于，电气柜(I)包括: -将第二空间(E2)划分成朝向前部的第一子空间(E20)和朝向后部的第二子空间(E21)的隔板(C)，隔板(C)布置在电气柜(I)中从而形成至少两个通路(P1，P2)，使得气流(F)能够在第一子空间(E20)和第二子空间(E21)之间循环， -意在与所述气流(F)接触布置的冷却源。
2.根据权利要求1所述的电气柜，其特征在于它包括功能性的通风单元(2b)，所述功能性的通风单元固定在固定装置上并且包括位于第一子空间(E20)中的通风系统。
3.根据权利要求1所述的电气柜，其特征在于它包括功能性的通风单元(2b)，所述功能性的通风单元固定在固定装置上并且包括位于第一空间(El)中的通风系统。
4.根据权利要求1至3的其中一项所述的电气柜，其特征在于冷却源包括位于第二子空间(E21)中的热交换片(4)。
5.根据权利要求1至4的其中一项所述的电气柜，其特征在于隔板(C)包括位于第二子空间(E21)中的热交换片(4)。
6.根据权利要求1至5的其中一项所述的电气柜，其特征在于它包括至少两个沿着分离平面(P)安装的功能性的电气单元(2a)并且在于它包括形成在两个功能性的电气单元(2a)之间的开口。
7.根据权利要求1至6的其中一项所述的电气柜，其特征在于功能性的电气单元(2a)包括穿过分离平面(P)的电气设备(201)，从而具有位于第一空间(El)中的第一部分和位于第一子空间(E20)中的第二部分。
8.根据权利要求7所述的电气柜，其特征在于电气设备(201)的第二部分包括通风系统。
9.根据权利要求1至8的其中一项所述的电气柜,其特征在于电气设备(201)的第二部分包括对着隔板(C)设置的支承表面。
10.根据权利要求1至9的其中一项所述的电气柜，其特征在于它包括固定在固定装置上的功能性的冷却单元(2c)。
11.根据权利要求10所述的电气柜，其特征在于功能性的冷却单元(2c)包括穿过分离平面⑵和隔板(C)的热交换模块。
12.根据权利要求1至11的其中一项所述的电气柜，其特征在于第一空间(El)的体积大于第二空间(E2)的体积。
【文档编号】H05K7/20GK103988592SQ201280057452
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年11月26日 优先权日:2011年12月5日
【发明者】A.佩林, F.瓦特洛特, L.里娜雷斯, P.勒普雷特里, J.洛佩兹 申请人:施耐德电器工业公司