DE19711016A1

DE19711016A1 - Umrichter mit modularem Aufbau

Info

Publication number: DE19711016A1
Application number: DE19711016A
Authority: DE
Inventors: Harry Block; Gerhard Dipl Ing Fischer; Thomas Dipl Ing Greif; Hans-Juergen Dipl Ing Mueller; Theodor Dipl Ing Salzmann
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1997-11-27

Description

Die Erfindung betrifft einen Umrichter mit modularem, zumin dest zweiteiligem Aufbau.

Die Wartung von Umrichtern für Industrieanlagen ist aufwendig und teuer. Schwierig ist z. B. der Austausch von defekten Lei stungshalbleitern. Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Umrichter anzugeben, bei dem Wartungsarbeiten einfacher und kostengünstiger durchführbar sind als bei bekannten Um richtern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Umrichter gemäß Anspruch 1 gelöst. Dieser hat einen modularen, zumindest zweiteiligen Aufbau mit einem Trägermodul und zumindest einen mit dem Trägermodul verbindbaren und aus dem Trägermodul her ausziehbaren Modul, wobei der Umrichter stromsteuernde Bau elemente, insbesondere Leistungshalbleiter und weitere Lei stungsbauelemente, wie etwa Spulen, Kondensatoren o.a., auf weist, von denen ein Teil dem Trägermodul und ein weiterer Teil, insbesondere die Leistungshalbleiter dem herausziehba ren Modul zugeordnet ist, und wobei, insbesondere niederin duktive, elektrische Verbindungen zwischen dem Trägermodul und dem herausziehbaren Modul steckbar angeordnet sind. Mit der steckbaren Verbindung und herausziehbaren Ausführung des herausziehbaren Moduls, ist es möglich, das herausziehbare Modul soweit aus dem Trägermodul herauszuziehen, daß an ihm in einfacher Weise Wartungsarbeiten durchgeführt werden kön nen. So ist es auf diese Weise z. B. in einfacher Weise mög lich, die Leistungshalbleiter im ausziehbaren Modul mittels Spannwerkzeugen auszutauschen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind alle elek trischen Verbindungen zwischen dem Trägermodul und dem her ausziehbaren Modul steckbar ausgeführt, wodurch es möglich ist, den Verkabelungsaufwand für die Verbindung zwischen Trä germodul und herausziehbarem Modul zu reduzieren.

Der erfindungsgemäße Aufbau ist dabei besonders für luftge kühlte Umrichter geeignet, da Wartungsarbeiten an einem Um richter mit erfindungsgemäßem Aufbau, der als luftgekühlter Umrichter ausgeführt ist, besonders einfach sind. So entfal len z. B. bei luftgekühlten Umrichtern die Kühlmittelanschlüs se. Der erfindungsgemäße Umrichteraufbau ist also für luftge kühlte Umrichter ganz besonders geeignet. Dabei ist es vor teilhaft, wenn die Leistungshalbleiter zwischen Kühlkörpern angeordnet sind, wobei die Kühlkörper die Leistungshalbleiter elektrisch verbinden und wobei die Leistungshalbleiter und die Kühlkörper in Form eines Spannverbandes zusammengefaßt sind. Ist ein derartiger Spannverband als herausziehbares Mo dul ausgebildet, wobei Kühlkörper und Leistungshalbleiter al lein durch die durch den Spannverband aufgebrachte mechani sche Spannung zusammengehalten werden, ist ein Auswechseln der Leistungshalbleiter besonders einfach.

Es hat sich weiterhin als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die niederinduktive Steckverbindung ein Einsteckteil und ein Aufnahmeteil, in den der Einsteckteil einsteckbar ist, auf weist, wobei der Aufnahmeteil zumindest einen Isolierkörper und zumindest zwei Leiterelemente aufweist, wobei der Iso lierkörper die beiden Leiterelemente mechanisch verbindet und elektrisch trennt, wobei der Einsteckteil zumindest eine Iso lierlasche und zumindest zwei Leiter aufweist, wobei die Isolierlasche die beiden einsteckteilseitigen Leiter mecha nisch verbindet und elektrisch trennt, wobei die Isolierla sche auf zumindest einer Seite über die Enden der einsteck teilseitigen Leiter hinausragt, und wobei die Leiterelemente und die einsteckteilseitigen Leiter Kontaktflächen aufweisen, über die die Leiterelemente und die einsteckteilseitigen Lei ter im eingesteckten Zustand des Einsteckteils elektrisch verbunden sind. Ein derartiges Einsteckteil, wie es z. B. bei spielhaft in Fig. 3 ausgeführt ist, hat sich in bezug auf den Kompromiß zwischen leichter Einsteckbarkeit und gute elektri scher Verbindung bewährt. Dabei weist der Isolierkörper in vorteilhafter Ausgestaltung eine Vertiefung zur Aufnahme des Endes der Isolierlasche auf, das über die Enden der einsteck teilseitigen Leiter hinausragt.

In weiterer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen zumindest die Kontaktflächen der Leiterelemente zumindest je eine Kontaktlamelle auf, wodurch die elektrische Verbindung zwischen Einsteckteil und Aufnahmeteil verbessert wird.

Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Unteransprü chen. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 den mechanischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Um richters,

Fig. 2 ein als herausziehbares Modul ausgebildeten Phasen baustein,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Steckverbindung.

Fig. 1 zeigt den mechanischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Umrichters. Die Halbleiterelemente sind im vorliegenden Aus führungsbeispiel auf einem herausziehbaren Umrichterbaustein 81 untergebracht. Der Umrichterbaustein 81 ist in einen Trä ger 82 einschiebbar. Der Träger 82 ist in Fig. 1 ohne Seiten wände und ohne Türen gezeigt. Die Kühlung erfolgt über einen Luftstrom, der mittels Lüfter 80 erzeugt und den Träger 82 und den eingeschobenen Umrichterbaustein 81 durchströmt. Die Halbleiter des Umrichterbausteins 81 sind vorteilhafterweise zwischen Kühlkörpern 83 angeordnet, die vom Luftstrom paral lel gekühlt werden.

Fig. 2 zeigt einen als erfindungsgemäß als herausziehbares Mo dul ausgebildeten Phasenbaustein. Dabei sind die Leistungs halbleiter zwischen Kühlkörpern 11 angeordnet. Kühlkörper und Leistungshalbleiter sind sowohl elektrisch als auch thermisch miteinander verbunden, so daß mittels der Kühlkörper sowohl die Kühlung als auch die elektrische Verschaltung erfolgt. Der Phasenbaustein ist mittels einer Steckverbindung 10 mit einem nicht gezeigten Trägermodul elektrisch verbindbar.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Steckverbindung 20, die ein Einsteckteil 21 und ein Aufnahmeteil 22 aufweist. Das Ein steckteil 21 weist zwei einsteckteilseitige Leiter 23, 24 auf, die durch eine Isolierlasche 25 elektrisch getrennt sind. Das Aufnahmeteil 22 weist zwei Leiterelemente 26, 27 auf, die durch einen Isolierkörper 31 elektrisch getrennt und mecha nisch verbunden sind. Beide Elemente 26 und 27 und Isolier körper 31 sind mit Schrauben 32, 33 miteinander verschraubt. Der Isolierkörper 30 weist eine Vertiefung 30 auf, die die Isolierlasche 25 aufnimmt, wenn das Einsteckteil 21 in das Aufnahmeteil 22 eingesteckt wird. Das Aufnahmeteil 22 ist elektrisch und mechanisch mit Anschlußstücken 34, 35 verbun den.

Claims

1. Umrichter mit modularem, zumindest zweiteiligem Aufbau mit einem Trägermodul und zumindest einem mit dem Trägermodul (2) verbindbaren und aus dem Trägermodul herausziehbarem Modul (1), wobei der Umrichter stromsteuernde Bauelemente, insbe sondere Leistungshalbleiter und weitere Leistungsbauelemen te, wie etwa Spulen, Kondensatoren o. ä., aufweist, von denen ein Teil dem Trägermodul (2) und ein weiterer Teil, insbeson dere die Leistungshalbleiter, dem herausziehbaren Modul (1) zugeordnet ist und wobei insbesondere niederinduktive elek trische Verbindungen zwischen dem Trägermodul (2) und dem herausziehbaren Modul (1) steckbar angeordnet sind.

2. Umrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektrischen Verbindungen zwischen dem Trägermodul (2) und dem herausziehbarem Modul (1) steckbar ausgeführt sind.

3. Umrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er luftgekühlt ausgebildet ist und Kühlkörper (11) zur Luftkühlung der Leistungshalbleiter aufweist.

4 Umrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leistungshalbleiter zwischen zwei Kühlkörpern (11) angeordnet ist.

5. Umrichter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Leistungshalbleiter mit Kühlkörpern (11) elektrisch ver bunden sind.

6. Umrichter nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Leistungshalbleiter und Kühlkörper (11) in Form eines Spannverbands zusammengefaßt sind.

7. Umrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannverband als ein herausziehbares Modul (1) ausge bildet ist.

8. Umrichter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlkörper (11) und Halbleistungsleiter allein durch die durch den Spannverband aufgebrachte mechanische Spannung zu sammengehalten werden.

9. Umrichter nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leistungshalbleiter mittels eines Spannwerkzeugs mit dem die beiden Kühlkörper (11) zwischen denen er angeordnet ist auseinandergepreßt werden können, in herausgezogenem Zu stand des Spannverbandes herausnehmbar und auswechselbar ist.

10. Umrichter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die niederinduktive Steckverbindung (20) ein Einsteckteil (21) und ein Aufnahmeteil (22), in den der Einsteckteil (21) einsteckbar ist, aufweist,

- wobei der Aufnahmeteil (22) zumindest einen Isolierkörper (31) und zumindest zwei Leiterelemente (26, 27) aufweist, wobei der Isolierkörper (31) die beiden Leiterelemente (26, 27) mechanisch verbindet und elektrisch trennt,
- wobei der Einsteckteil (21) zumindest eine Isolierlasche (25) und zumindest zwei Leiter (23, 24) aufweist, wobei die Isolierlasche die beiden einsteckteilseitigen Leiter mecha nisch verbindet und elektrisch trennt,
- wobei die Isolierlasche (25) auf zumindest einer Seite über die Enden der einsteckteilseitigen Leiter (23, 24) hinaus ragt,
- und wobei die Leiterelemente (26, 27) und die einsteck teilseitigen Leiter (23, 24) Kontaktflächen aufweisen, über die die Leiterelemente (26, 27) und die einsteckteilseitigen Leiter (23, 24) im eingesteckten Zustand des Einsteckteils (21) elektrisch verbunden sind.

11. Umrichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Isolierkörper (31) eine Vertiefung (30) zur Aufnahme des Endes der Isolierlasche (25), das über die Enden der ein steckteilseitigen Leiter (23, 24) hinausragt, aufweist.

12. Umrichter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Leiterelemente (26, 27) im eingesteckten Zustand des Einsteckteils (21) gegen die einsteckteilseitigen Leiter (23, 24) gepreßt sind.

13. Umrichter nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Kontaktflächen der Leiterelemente (26, 27) zumindest je eine Kontaktlamelle (28, 29) aufweisen.

14. Umrichter nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterelemente (26, 27) mit dem Isolierkörper (31) verschraubt sind.