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Kuehlkoerper mit Schutz gegen Beruehrung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000012336D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 5 (2003-05-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-May-25
Document File: 2 page(s) / 61K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Kuehlkoerper beliebiger Anlagen bergen eine Unfallgefahr, wenn ihre Temperatur im Betrieb hoch wird und der Zugang zum betroffenen Geraet einfach unmoeglich wird. Dieses Problem tritt insbesondere auch bei Frequenzumrichtern auf, die ihren Kuehlkoerper aussen tragen. Es koennen Temperaturen von ueber 80°C erreicht werden, bei einigen Bauelementen (z.B. zukuenftige Halbleiter aus SiC) sind auch deutlich hoehere Werte zu erwarten. Eine Beruehrung muss daher durch ausreichende raeumliche Trennung verhindert werden, z.B. durch eine Abschrankung des betreffenden Anlagenteils. Auch dann ist aber unklar, ob beim Ueberschreiten der Absperrung akute Gefahr besteht oder nicht. Bislang be-steht das Problem fuer Frequenzumrichter nicht, da die heutigen Leistungshalbleiter aus Silizium nicht mit gefaehrlich hohen Kuehlkoerpertemperaturen betrieben werden koennen. Bei Elektromotoren werden heute die Kuehlkoerpertemperaturen unterhalb eines kritischen Wertes ausgelegt, obwohl die Isolier-stoffsysteme unter Umstaenden hoehere Werte vertragen wuerden. Die Erfindung sieht vor, den heissen Kuehlkoerper mit einer zusaetzlichen Abdeckung zu versehen, die gegen Beruehrung schuetzt. Dabei wird der Beruehrschutz so ausgefuehrt, dass zwischen ihm und dem Kuehlkoerper das Kuehlmedium hindurchstroemen kann. Somit kann der Beruehrschutz zunaechst keine hoeheren Temperaturen annehmen, als sie das Kuehlmedium besitzt.

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Kuehlkoerper mit Schutz gegen Beruehrung

Idea: Dr. Carsten Rebbereh, DE-Erlangen

Kuehlkoerper beliebiger Anlagen bergen eine Unfallgefahr, wenn ihre Temperatur im Betrieb hoch wird und der Zugang zum betroffenen Geraet einfach unmoeglich wird. Dieses Problem tritt insbesondere auch bei Frequenzumrichtern auf, die ihren Kuehlkoerper aussen tragen. Es koennen Temperaturen von ueber 80°C erreicht werden, bei einigen Bauelementen (z.B. zukuenftige Halbleiter aus SiC) sind auch deutlich hoehere Werte zu erwarten. Eine Beruehrung muss daher durch ausreichende raeumliche Trennung verhindert werden, z.B. durch eine Abschrankung des betreffenden Anlagenteils. Auch dann ist aber unklar, ob beim Ueberschreiten der Absperrung akute Gefahr besteht oder nicht. Bislang be-steht das Problem fuer Frequenzumrichter nicht, da die heutigen Leistungshalbleiter aus Silizium nicht mit gefaehrlich hohen Kuehlkoerpertemperaturen betrieben werden koennen. Bei Elektromotoren werden heute die Kuehlkoerpertemperaturen unterhalb eines kritischen Wertes ausgelegt, obwohl die Isolier-stoffsysteme unter Umstaenden hoehere Werte vertragen wuerden.

Die Erfindung sieht vor, den heissen Kuehlkoerper mit einer zusaetzlichen Abdeckung zu versehen, die gegen Beruehrung schuetzt. Dabei wird der Beruehrschutz so ausgefuehrt, dass zwischen ihm und dem Kuehlkoerper das Kuehlmedium hindurchstroemen kann. Somit kann der Beruehrschutz zunaechst keine hoeheren Temperaturen annehmen, als sie das Kuehlmedium besitzt.

Der Beruehrschutz wird entweder mit thermisch nicht oder schlecht leitendem Material ausgefuehrt
(z.B. Kunststoff) oder auch mit thermisch leitfaehigem Material (z.B. Metall). Wichtig ist auf jeden Fall eine geringe thermische Kopplung zwischen Beruehrschutz und Kuehlkoerper ueber die Befestigungsein-richtung des Beruehrschutzes. So ist beispielsweise die Verwendung von Kunststoffschrauben moeglich. Alternativ koennen auch Metallstifte verwendet werden, solange deren thermisch wirksamer Quer-schnitt gering genug ist und sichergestellt wird, dass der Stift selbst von aussen nicht beruehrt werden kann.

Der wesentliche Vorteil der beschriebenen Anordnung ist, dass der Temperaturbereich moderner Werkstoffe und Bauelemente (z.B. aus SiC) genutzt werden kann, ohne dabei die Problematik des Beruehrschutzes beachten zu muessen. Es koennen also beispielsweise Motoren mit integriertem Umrichter dezentral angeordnet werden, ohne dass besondere Massnahmen zur Abschrankung zu treffen sind. Darueber hinaus bew...