通風裝置及其應用制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種通風裝置，其具有用于驅動至少一個葉輪(34,36)的、在相對葉輪沿軸向布置的流體通道(18)中構成的電機裝置(24,26)，具有構成用于電機裝置的整流器和/或鎮流器電子元件的、與電機裝置串聯并且在電路載體上實現的電子組件(38,40)，和具有設計用于沿軸向將電機裝置固持在流體通道上或流體通道內的支架單元(14)，其中至少部分地構成流體通道的內部圓周的支架單元由導熱材料構成，其中，支架單元在與流體通道徑向對置的外側部段(16)上具有裝配和冷卻面，該裝配和冷卻面用于與電路載體和/或設置其上的電力電子構件導熱地配合作用。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的通風裝置。此外本專利技術還涉及這種通風裝置在電力電子學領域的應用，例如在通信技術、數據服務器和傳輸技術的領域中，其中對這種通風裝置的通風功率具有較高的功率要求。由現有技術普遍已知此類型的通風裝置，典型地是電動機裝置(作為具有被驅動的葉輪的單獨通風機電機，更常見的是作為由兩個或多個具有各自配屬的葉輪的電機組成的裝置)在支架單元上被保持在流體通道中；殼體或框架結構然后沿軸向(也就是沿通一個/多個風電機的旋轉軸線)包圍支架單元并且因此形成一個模塊化的通風器，其可以被安裝在(通常預設的)通風橫截面中。這種普遍已知和前述類型的通風裝置尤其常常與所謂的高性能系統、也即高功率通風器所需的通風要求相結合。常見的是，這種通風模塊在流體通道的橫截面直徑(相應地所配屬的通風器殼體的邊長)通常在9至15厘米之間、電功率為200瓦和更多的情況中應用，其中，在電動機裝置借助多個電動機的技術方案中葉輪既可以實現同向、也可以實現反向的旋轉原理。這種電功率級常常與在安裝標準方面(并且由此既在待實現的流體通道的最大直徑也在裝置的最大軸向延伸范圍方面)有限的空間規定相結合，其要求既在流體技術方面、而且也在通常為各個單獨的通風電機所分別配屬的電力電子元件方面進行優化：為了最佳的流體(空氣)導通，流體通道中的有效的流體橫截面應該盡可能不被支桿、載體、其他結構或類似零件影響，其中中央布置的電機裝置同樣應該占用最小化的橫截面。同時在所述電功率范圍中為了控制或通信所用的功率半導體會引起在各自所述的電路載體上的不利的生熱，這又產生優化的問題，即在熱力學方面有利的、更大的電路載體自身對流體通道中有效的流體橫截面產生不利的作用，與此相反地這種電路載體的緊湊的構造由于可實現的最大溫度常常限制了可達到的電功率。此外不利的是，由現有技術已知的電路載體在軸向上接近分別配屬的通風電機地布置并且被保持在支架單元上，通過這種布局不僅使得流體通道中的流體介質較差地通風(例如由于周圍空氣速度較小)，而且占用了軸向結構空間，其在與允許的軸向延伸的交互作用中附加地限制了有效構件的可能的結構長度。所述方面在高功率通風裝置中是很關鍵的，因為相應的高功率的鎮流電子元件除了合適的冷卻還需要具有高軸向結構空間需求的電子結構元件、例如具有直至mF范圍的電容的電解液電容器。由現有技術潛在的容易想到的優化方案在于，在相同機械尺寸的情況下通過使用借助所謂稀土磁性材料形成的永磁體實現通風功率；這種材料實現了很高的磁場強度和有效構件的可能的更小的體積，但是也導致了明顯升高的材料和制造成本，因此基于對這種類型的通風裝置的成本低廉的大規?；蚺恐圃旆矫娴目紤]而期望變形方案。由DE10204830B4已知一種在通風框架內的此種類型的支架單元，其中支架單元這樣散熱地構成，使得尤其在輪轂區域(也就是在流體通道的中央)中產生的或吸收的熱量通過支桿向側面邊緣區域排出，所述支桿橫向于流體通道的橫截面。當這種技術原理上也可能將電力電子元件-電路載體的產熱導入到輪轂區域中時，同樣存在這樣的問題，即相應的支桿或肋片既要在材料方面具有優良的導熱，而且為了盡可能有效的散熱需要具有盡可能大的導熱橫截面。但是這又會損害流體通道中有效的流體空間，因此這種解決方案對于在此類型的通風裝置的輪轂區域中散熱來說被視為是不利的并且需要改良。本專利技術所要解決的技術問題因此在于，既在其流動技術的通風屬性方面也在其電功率消耗和功率輸出屬性方面優化前述通風裝置。在此，需要為此實現的前提在于，通過更好地冷卻連接在電機裝置之前的整流器或鎮流器電子元件而提高的電功率可以順利地被消耗，同時通風裝置既在流體通道最大可實現的直徑方面(對應空氣通道的橫截面)、也在裝置的最小軸向長度方面實現最小的尺寸。所述技術問題通過具有獨立權利要求的特征的通風裝置解決；本專利技術有利的擴展設計在從屬權利要求中描述。在本專利技術的范疇中一個獨立保護范圍是要求保護按照本專利技術的通風裝置的應用，該通風裝置尤其用于開關柜、電力電子或高頻傳輸電子的系統柜體或空間的通風，并且被證實特別有利于這種性能的功率要求。以按照本專利技術有利的方式并且與已知的原理不同，即用于各個通風電機的整流器或鎮流器電器的電路載體在輪轂側接近通風電機地設置，則在本專利技術的范疇中將這種電路載體在橫截面上看向流體通道的外部區域移動，其中以設計上特別適合和有效的方式，按照本專利技術的支架單元一方面使各個通風電機(電機裝置)連同葉輪輪轂式地固定在流體通道的軸向中心處，并且同時通過優選環形的壁部段在外罩側限定流體通道，并且借助該外罩段在外側提供有效的用于電路載體的安裝和冷卻面，因此這些在電加載時產熱的組件在與支架單元相互作用時能夠被有效地冷卻。這以流體技術上有利的方式在支架單元的外罩側上進行，因此在流體通道外部并且從而不會對流動特性產生不利的影響。同時不僅通過支架單元在外側部段上的大面積構造而且還通過與流體流相連的內側冷卻實現了電路支架的降溫，因此在與前述的從輪轂區域熱量導出的技術直接比對中，明顯更好的散熱相應地實現了有利的電功率。在此，在本專利技術的框架中，在電路載體和所屬的支架單元的外側部段之間的散熱的相互作用中包含有適用的電絕緣，因此(通常由金屬材料制成的)支架單元不會使電路載體上功率電器短路。這種效果在本專利技術有利的擴展設計中能夠通過導熱的(例如陶瓷的)絕緣膜或其他已知形式的部件實現，其安置在電路載體和支架單元的冷卻面之間。按照擴展設計，在本專利技術的范疇中，(金屬制)支架單元優選通過鑄造或擠壓工藝制成(作為補充或備選由精密的制造方法)，其中進一步優選地，該支架單元的一體式構造在中央的輪轂部段、外部或外罩部段和位于其間的支桿之間也可以在流體技術上被優化，例如通過(根據在流體通道中各個流動曲線)構造的支桿橫截面的弧形、圓形或類似造型實現。其他材料也可以被用于制造支架單元，例如陶瓷，其中在按照本專利技術的作為冷卻面的外部部段的區域中要求有利的散熱性質，但是不能在輪轂部段和支架單元的外部或外罩區域之間的連接(支桿)中發生。反而在此，除了各個流體橫截面被支桿優化之外，還可以限制支桿數量，其中在本專利技術的實踐中證明在氣體動力學方面有利的是不多于4至8個支桿。本專利技術考慮到外觀上的缺點，即由于電力電子構件連同所屬的電路載體移動到通風裝置的橫截面上的流體通道外部的邊緣，在電路載體和各自配屬的(輪轂側)的通風電機之間需要電子線路裝置(具有所需的線路橫截面)。然而這在設計上和有利的改進方面通過特別巧妙的方式這樣解決，即支架單元的支桿被本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種通風裝置，具有：用于驅動至少一個葉輪(34,36)的、在相對葉輪沿軸向布置的流體通道(18)中構成的電機裝置(24,26)，構成用于電機裝置的整流器和/或鎮流器電子元件的、與電機裝置串聯并且在電路載體上實現的電子組件(38,40)，和設計用于沿軸向將電機裝置固持在流體通道上或流體通道內的支架單元(14)，其中至少部分地構成流體通道的內部圓周的支架單元由導熱材料構成，其特征在于，支架單元在與流體通道徑向對置的外部部段(16)上具有裝配和冷卻面，該裝配和冷卻面用于與電路載體和/或設置在所述電路載體上的電力電子構件導熱地配合作用。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.10.01 DE 102013110870.91.一種通風裝置，具有：
用于驅動至少一個葉輪(34,36)的、在相對葉輪沿軸向布置的流體通道(18)中構成的
電機裝置(24,26)，
構成用于電機裝置的整流器和/或鎮流器電子元件的、與電機裝置串聯并且在電路載
體上實現的電子組件(38,40)，
和設計用于沿軸向將電機裝置固持在流體通道上或流體通道內的支架單元(14)，
其中至少部分地構成流體通道的內部圓周的支架單元由導熱材料構成，
其特征在于，支架單元在與流體通道徑向對置的外部部段(16)上具有裝配和冷卻面，
該裝配和冷卻面用于與電路載體和/或設置在所述電路載體上的電力電子構件導熱地配合
作用。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，支架單元(14)由金屬和/或陶瓷材料構成，
尤其構成為車削、銑制、鑄造和/或擠壓組件，和/或具有優選一體式地將外部部段(16)與設
計用于固持電機裝置的輪轂部段(22)相連的支桿(20、46、48)。
3.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述支桿(20、46、48)構成或支承在電路載
體和電機裝置之間的電的線路引導裝置(50)。
4.按照權利要求2或3所述的裝置，其特征在于，構成環形的和/或空心圓柱形流體通道
部段的支架單元(14)在外部部段(16)上具有至少一個整平結構，優選構成在橫截面中呈多
邊形的外部輪廓。
5.按照權利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于框架和/或殼體單元(10,12)，所述
框架和/或殼體單元在外罩側和/或軸向上容納支架單元(14)并且構成流體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H貝羅思，HP克拉克，B梅爾，
申請(專利權)人：依必安派特圣格奧爾根兩合公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE