DE4114576A1

DE4114576A1 - Automatically cooling transformers, battery chargers etc. - fitted in airtight and/or spray watertight unit serving as heat converter with pipe leading to heat sink

Info

Publication number: DE4114576A1
Application number: DE19914114576
Authority: DE
Inventors: Norbert Fiedler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-04
Filing date: 1991-05-04
Publication date: 1991-10-24

Abstract

The current supply appts., transformers, battery chargers or other heat-generating appts. is fitted in an enclosed unit, which is airtight and/or spray water-tight. The heat generated is brought out by one or several heat tubes (3) from the housing outwards to a cooling element (5), without air convection through the housing, external ventilation, and without using a cooling medium, such as insulating oils etc.. In case of transformers and choke coils, heat capacity retaining elements are fitted in a heat conductive arrangement for heat transfer outside the housing. Such elements (2) may be fitted round the heat generating coils. ADVANTAGE - Improved heat transfer from enclosed, non-ventilated rooms etc..

Description

STATE OF THE ART

An Transformatoren oder anderen stromerzeugenden Teilen, insbesondere in Batterieladegeräten, treten bei Transformierung auf die erforderliche Spannung Strom-Wärmeverluste (I² t) im Transformator auf. Bei weiterer Gleichrichtung der Wechselspannung und deren weiterer Regelung treten ebenfalls Wärmeverluste an den Halbleitern auf.On transformers or other electricity-generating parts, especially in battery chargers, current-heat losses (I ² t) occur in the transformer during the transformation to the required voltage. With further rectification of the AC voltage and its further regulation, heat losses also occur on the semiconductors.

Die entstehende Wärme wird durch Luftkonvektion oder durch Selbstkühlung oder Fremdbelüftung oder durch Isolieröle abgeführt.The heat generated is by air convection or through self-cooling or forced ventilation or through Insulating oils removed.

Bei Selbstkühlung muß für genügend Luftdurchsatz kon struiert werden. Dimensionsmäßig erfolgt eine größere Ausführung als die Baugruppen sonst benötigen.With self-cooling, con be structured. There is a larger dimension Execution than the modules otherwise require.

Bei Fremdbelüftung wird die Kühlluft durch Lüftermo toren durch die Gehäuse geblasen. Luftfilter und deren Wartung werden erforderlich.With forced ventilation, the cooling air is ventilated by fan mo gates blown through the housing. Air filters and their Maintenance will be required.

TARGET

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Anordnungen zur flexiblen Wärmeableitungen mit Fernwärmetransport für Transformatoren und anderen Stromversorgungsanlagen zu schaffen, die es ermöglichen, Kompakteinheiten in unbelüfteten abgeschlossenen Räumen ohne Fremd belüftung oder Kühlmedienumwälzung auch spritzwassergeschützt, z. B. als Einschübe in Elektroflurförderfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge oder anderen unbelüfteten Räumen, z. B. in Batterietrögen oder Schaltschränken unterzubringen.The invention has for its object arrangements for flexible Heat dissipation with district heating transport for transformers and other power supply systems that enable Compact units in non-ventilated closed rooms without foreign Ventilation or cooling medium circulation also splash-proof, e.g. B. as bays in electric trucks or electric vehicles or other unventilated rooms, e.g. B. in battery troughs or To accommodate control cabinets.

SOLUTION

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Transformator, das Batterieladegerät oder das Stromver sorgungsgerät in einer kompakten Konstruktion ohne Kühlmedium, eigen- oder fremdbelüftet, schutzisoliert oder in einem spritz wassergeschützten Gehäuse so untergebracht wird, daß an den wärmeerzeugenden aktiven Bauteilen, wie Transformatoren, Gleichrichtern, Transistoren, Drosseln (1) und anderen wärme erzeugenden verlustbehafteten Bauteilen in der kompakten Ein heit konstruktiv gut wärmeleitende und wärmekapazitätaufnehmen de Elemente angeordnet werden (2). The object is achieved in that the transformer, the battery charger or the Stromver supply device in a compact construction without cooling medium, internally or externally ventilated, with protective insulation or in a splash-proof housing so that the heat-generating active components, such as transformers, Rectifiers, transistors, chokes ( 1 ) and other heat-generating, lossy components can be arranged in the compact unit, which is structurally good at conducting heat and absorbing heat ( 2 ).

In diesen wärmekapazitätaufnehmenden Elementen (2) sind Bohrungen angeordnet, in welche abgeschlossene Metallrohre "Spezialwärmerohre" (3) mit einem Rohrende eingepaßt werden. Diese Spezialwärmerohre (3) sind als geschlossene Einheiten mit dem anderen Rohrende auf eine Kühlkörperfläche auf der Geräteoberseite geführt (5) und ebenfalls eingepaßt. Die se Kühlkörperfläche kann auch als Wärmezwischenspeicher im Gerät angeordnet sein. Von dieser Kühlkörperfläche (5) können wieder eingepaßte Spezialwärmerohre (6) über eine beliebige, technisch mögliche Länge die abzuführende Wärme auf eine weiter entfernte Kühlkörperfläche (7) dem Haupt kühlelement geführt werden (8). Es ist aber auch möglich, die Spezialwärmerohre (3) so lang auszuführen, daß sie di rekt in die Kühlkörperfläche (7) des Hauptkühlelementes geführt werden. In jedem Spezialwärmerohr befindet sich eine unter Vakuum gefüllte Kühlflüssigkeit, welche in ihrer physikalischen Eigenschaft den Anwendungsbedingun gen angepaßt wird. Es würde z. B. eine Flüssigkeit einge setzt, welche bei einer Temperatur oberhalb 30-50°C seinen festen Zustand ins gasförmige verändert, in den Spezialwärmerohren aufsteigt und in Hauptkühlelemente oder in Wärmezwischenspeichern wieder kondensiert und als feste Flüssigkeit zurückläuft (Physik-Wärmelehre). In these heat capacity absorbing elements ( 2 ) bores are arranged, into which closed metal pipes "special heat pipes" ( 3 ) are fitted with one pipe end. These special heat pipes ( 3 ) are guided as closed units with the other pipe end on a heat sink surface on the top of the device ( 5 ) and also fitted. This heat sink surface can also be arranged as an intermediate heat store in the device. From this heat sink surface ( 5 ), fitted special heat pipes ( 6 ) can be led over any, technically possible length, the heat to be removed to a further heat sink surface ( 7 ) the main cooling element ( 8 ). But it is also possible to run the special heat pipes ( 3 ) so long that they are led directly into the heat sink surface ( 7 ) of the main cooling element. In each special heat pipe there is a cooling liquid filled under vacuum, the physical properties of which are adapted to the conditions of use. It would e.g. B. a liquid is inserted, which changes its solid state to gaseous at a temperature above 30-50 ° C, rises in the special heat pipes and condenses again in main cooling elements or in intermediate heat stores and runs back as a solid liquid (physics thermal theory).

Fig. 1 zeigt eine geschlossene Geräteeinheit ohne Belüftungs schlitze und ohne flüssiges Kühlmedium (4). An den wärmeerzeugenden Bauteilen, wie Transformator und Halb leitern (1), sind konstruktiv gut wärmeaufnehmende Kühl einheiten (2) montiert. Zum Wärmetransport sind in diese Kühlelemente Spezialwärmerohre (3) gearbeitet. Alle Spezialwärmerohre (3) enden als geschlossene Einheit in dem Oberflächenkühlelement (5). Fig. 1 shows a closed unit without ventilation slots and without liquid cooling medium ( 4 ). On the heat-generating components, such as transformers and semiconductors ( 1 ), good heat-absorbing cooling units ( 2 ) are installed. Special heat pipes ( 3 ) are worked into these cooling elements for heat transport. All special heat pipes ( 3 ) end as a closed unit in the surface cooling element ( 5 ).

Wenn das Oberflächenkühlelement (5) nur als Zwischen speicher benutzt wird, können weitere Spezialwärmerohre (6) die Wärme zu weiter entfernten Kühlflächen trans portieren und als Spezialwärmerohre (8) verlängert im Hauptkühlelement (7) als geschlossene Einheiten enden.If the surface cooling element ( 5 ) is only used as a buffer, additional special heat pipes ( 6 ) can transport the heat to more distant cooling surfaces and extend as special heat pipes ( 8 ) in the main cooling element ( 7 ) as closed units.

Fig. 2 zeigt Kühlelemente (2) an oberer und unterer Drossel- oder Transformatorkern (1) gut wärmeleitend angeordnet und die Anordnungen der Spezialwärmerohre (3) in den hierfür vorgesehenen Bohrungen. Fig. 2 shows cooling elements ( 2 ) arranged on the upper and lower choke or transformer core ( 1 ) with good thermal conductivity and the arrangements of the special heat pipes ( 3 ) in the holes provided for this purpose.

Fig. 3 zeigt Kühlelemente um die Wicklungen von Drossel oder Trafo (1) gut wärmeleitend angeordnet und die Spezial wärmerohre angeordnet in den hierfür vorgesehenen Bohrun gen. Fig. 3 shows cooling elements around the windings of the choke or transformer ( 1 ) arranged in a heat-conducting manner and the special heat pipes arranged in the holes provided for this purpose.

Fig. 4 zeigt Halbleiter auf einem Kühlelement montiert und die Anordnung der Spezialwärmerohre mit den erforderlichen Bohrungen. Fig. 4 shows semiconductors mounted on a cooling element and the arrangement of the special heat pipes with the required holes.

Claims

1. Power supply devices, transformers, Batterieladege devices or other electrical devices, characterized in that they are housed in a closed unit - airtight or splashproof - ( Fig. 1) and the heat generated during operation without air convection by the Housing, without forced ventilation by fans and without filled cooling medium z. B. insulating oils or other cooling media, but only by one or more special heat pipes Fig. 1-4 ( 3 ) from the Ge housing to the outside on a cooling element for cooling. Fig. 1 ( 5 ).

2. Power supply devices, transformers, Batterieladege devices or other electrical devices characterized in that on transformers and chokes Fig. 1-4 ( 1 ) or other warming metal parts, heat-absorbing elements which absorb heat well arranged Fig. 2 ( 3 ) Heat transfer outside the case. Fig. 1 ( 5 ).

3. Power supply devices, transformers, Batterieladege devices or other electrical devices characterized in that around the heat-generating winding of transformer or choke electrically insulated well heat-conducting heat capacity-absorbing elements Fig. 3 ( 2 ) are arranged in the special heat pipes Fig. 3 ( 3 ) are mounted for heat transfer outside of the housing.

4. Power supply devices, transformers, Batterieladege devices or other electrical devices characterized in that the semiconductors required for rectification or electronic control Fig. 4 ( 1 ) are mounted on the heat-absorbing element with good thermal conductivity Fig. 4 ( 2 ) in which for heat transfer outward, special heat pipes are arranged Fig. 4 ( 3 ).

5. Power supply devices, transformers, Batterieladege devices or other electrical devices characterized in that the heat absorbed by the special heat pipes is brought to a main cooling element, which is arranged on the surface of the device to be cooled on Fig. 1 ( 5 ).

6. Power supply devices, transformers, Batterieladege devices or other electrical devices characterized in that the cooling surface (claim 5) is used only as an intermediate cooling element and one or more main cooling elements are arranged for heat transfer to a suitable further location Fig. 1 ( 7 ), which again transport the heat from one or more special heat tubes Fig. 1 ( 6 ) from the intermediate cooling element ( 5 ) to the main cooling element Fig. 1 ( 7 ) as a closed unit Fig. 1 ( 8 ).