ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ БЛОК С ОТДЕЛЬНЫМИ УПРАВЛЯЮЩИМИ И СИЛОВЫМИ МОДУЛЯМИ Российский патент 2013 года по МПК H05K7/14 

Изобретение относится к электрическому блоку и, в частности, хотя не исключительно, к блоку модулей автоматического выключателя.

Известный уровень техники

В связи с все возрастающим использованием электрических регуляторов в транспортных средствах, как в наземных транспортных средствах, так и в летательных аппаратах, обычной практикой в настоящее время является оснащение указанных транспортных средств электротехническими корпусами, в которых сгруппированы электромагнитные элементы и электрические блоки, содержащие силовые компоненты. Для облегчения технического обслуживания компоненты блока в электротехническом корпусе, как правило, сгруппированы в силовые модули, каждый из которых содержит силовые компоненты и управляющие компоненты, поддерживаемые планками, закрепленными на опорной пластине. Электромагнитные элементы и силовые компоненты соединены с подводящими электроэнергию шинами, которые закреплены на опорной пластине, и соединительными шинами, соединяющими их с управляющими компонентами.

Следовательно, при использовании идентичных модулей облегчается их сборка и размещение в электротехническом корпусе. Однако управляющие компоненты, находясь вблизи электромагнитных элементов и силовых компонентов, подвергаются нагреву, что сказывается на надежности модуля, в частности, при значительном повышении температуры в электротехническом корпусе, когда электротехнический корпус установлен на борту самолета, предназначенного летать на большой высоте, где воздух является разряженным, или же в результате отказа вентиляционного устройства, которое обычно тесно связано с электротехническим корпусом.

Задача изобретения

Задача изобретения состоит в том, чтобы предложить электрический блок, обладающий высокой надежностью.

Раскрытие изобретения

Для решения указанной задачи согласно изобретению предлагается электрический блок, содержащий силовые компоненты и управляющие компоненты, распределенные в модулях, причем, силовые компоненты сгруппированы, по меньшей мере, в один силовой модуль, в то время как управляющие компоненты сгруппированы, по меньшей мере, в один управляющий модуль, который отделен от указанного, по меньшей мере, одного силового модуля.

Термин «отделен» используется для обозначения того, что силовые модули не находятся в непосредственном контакте с управляющими модулями.

Таким образом, нагрев управляющих компонентов посредством конвекции или излучения в результате нагрева силовых компонентов снижен до минимума.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения каждый силовой модуль имеет опорную пластину, изготовленную из металла с хорошей теплопроводностью и связанную с изолирующей крепежной пластиной для компонента, несущей силовые компоненты и электрические соединительные цепи силовых компонентов, при этом крепежная пластина для компонента установлена с зазором от опорной пластины. Таким образом, создается поток воздуха между крепежной пластиной для компонента и опорной пластиной, обеспечивающий термическую связь крепежной пластины для компонента с опорной пластиной, служащей в качестве охлаждающего радиатора для силовых компонентов.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения силовые модули имеют промежуточные пластины, изготовленные в виде рам из металла с хорошей теплопроводностью и обеспечивающие механическую и термическую связь между крепежной пластиной для компонента и смежной опорной пластиной. Таким образом, промежуточные пластины способствуют установлению потока воздуха вдоль крепежной пластины для компонента и благодаря проводимости передают опорным пластинам тепло, выделяемое силовыми компонентами посредством излучения. Кроме того, промежуточные пластины формируют препятствия, которые не позволяют без удаления модуля вставить инструмент между крепежной пластиной для компонента и опорной пластиной.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения промежуточная пластина силового модуля формирует препятствие, предотвращающее доступ к крепежным лапкам предыдущего силового модуля, обеспечивая, таким образом, надлежащее закрепление требуемого количества силовых модулей, установленных на месте во вмещающем электрический блок электротехническом корпусе.

Согласно другому предпочтительному варианту изобретения каждый управляющий модуль имеет опорную пластину, изготовленную из металла с хорошей теплопроводностью и связанную с изолирующей крепежной пластиной для компонента, несущей управляющие компоненты и электрические соединительные цепи, при этом крепежная пластина для компонента установлена с зазором от опорной пластины. Таким образом, управляющий модуль защищен опорной пластиной от тепла, испускаемого смежным силовым модулем. К тому же, опорная пластина действует в качестве электромагнитного экрана.

Каждый управляющий модуль, предпочтительно, имеет перфорированную крышку, изготовленную из металла с хорошей теплопроводностью и содержащую краевой элемент, который охватывает крепежную пластину для управляющего компонента. Крышка одновременно способствует установлению потока воздуха, обеспечивающего охлаждение посредством конвекции, и служит в качестве тепловой и электромагнитной защиты для управляющих компонентов.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения электрический блок содержит множество силовых модулей, в частности, идентичных модулей, и один управляющий модуль.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения электрический блок содержит набор силовых и управляющих модулей, образующих пакет, причем последний модуль на одном из концов пакета является единственным управляющим модулем или одним из множества управляющих модулей (в зависимости от того, имеется ли в пакете только один управляющий модуль или множество управляющих модулей).

Краткое описание чертежей

Другие особенности и преимущества изобретения будут понятны из следующего описания электротехнического корпуса согласно предпочтительным и неограничительным вариантам осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 - вид в перспективе группы модулей, которая содержит один управляющий модуль и два силовых модуля.

Фиг.2 - схематичное изображение в перспективе управляющего модуля в разобранном виде.

Фиг.3 - вид в разрезе по линии III-III крепежной пластины для управляющего компонента совместно с соответствующей перфорированной крышкой, которые показаны на фиг.2.

Фиг.4 - схематичное изображение в перспективе силового модуля в разобранном виде.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 представлен электротехнический корпус, в общем обозначенный ссылочной позицией 1, который содержит внешний кожух 2, снабженный опорными направляющими (не показано) и вмещающий несколько групп модулей, закрепленных в нем, причем, модули упоминаются как электрические блоки. На фиг.1 показан электрический блок, содержащий один управляющий модуль 3 и два силовых модуля 4.

Как показано на фиг.2 и 3, управляющий модуль содержит опорную пластину 5 из металла с хорошей теплопроводностью, например пластину, изготовленную из алюминия, на заднем крае которой имеются загнутые лапки 6, служащие для закрепления опорной пластины на опорной направляющей. Крепежная пластина 7 для управляющего компонента крепится к опорной пластине 5 посредством втулок 8, только одна из которых показана на фиг.2. На поверхности, противоположной опорной пластине 5, крепежная пластина 7 для компонента несет управляющий компонент 9 (может быть составленный из некоторого количества дискретных компонентов), который имеет разъем 10, связанный проводниками 11 с соединительной цепью 12, которая размещена между двумя изолирующими пластинами 13 и 14, формирующими крепежную пластину 7 для компонента.

На крепежной пластине 7 для компонента смонтирована перфорированная крышка 15, изготовленная из металла с хорошей теплопроводностью и содержащая краевой элемент 16, который окружает управляющий компонент 9. Модуль в собранной конфигурации поддерживается штырями (не показано), которые проходят через отверстия опорной пластины 5, отверстия крепежной пластины 7 для компонента и отверстия крышки 15, как показано штрихпунктирной линией на фиг.2. На передней поверхности крышки 15 также имеется лапка 17, обеспечивающая закрепление крышки непосредственно на смежном силовом модуле. На заднем крае крышки 15 имеются крепежные лапки 18 для закрепления крышки на опорных направляющих электротехнического корпуса.

Каждый силовой модуль 4 имеет опорную пластину 19, идентичную опорной пластине 5 управляющего модуля. В частности, опорная пластина 19 имеет крепежные лапки 20, входящие в отверстия, предварительно просверленные в планках корпуса, что облегчает монтаж опорной пластины. Опорная пластина 19 также имеет монтажную лапку 21, предназначение которой будет описано ниже. Втулки 22 размещены для поддержания зазора между опорной пластиной 19 и промежуточной пластиной 23, изготовленной в виде рамы из металла с хорошей теплопроводностью, одна из сторон 24 которой согнута перпендикулярно плоскости пластины 23, благодаря чему ее центральная часть 25 находится в контакте с опорной пластиной 19, когда промежуточная пластина 23 удерживается прижатой к втулкам 22. Смонтированная крепежная пластина 26 для компонента плотно прилегает к промежуточной пластине 23. Крепежная пластина 26 для компонента несет силовые компоненты 27, связанные соединительными цепями 28 с контактами 29, которые выступают по заднему краю крепежной пластины 26 для компонента.

Силовой модуль также содержит вторую промежуточную пластину 30, конструкция которой полностью идентична конструкции промежуточной пластины 23 и которая смонтирована симметрично относительно крепежной пластины 26 для компонента. При сборке группы модулей промежуточная пластина 30 входит в контакт непосредственно с опорной пластиной смежного модуля, рельефный центральный участок 31 на задней стороне промежуточной пластины зацепляется зацепляющей лапкой 21 соответствующей опорной пластины соответствующего смежного модуля. Кроме того, чтобы модули друг с другом могли быть смонтированы передними поверхностями, промежуточная пластина 23 имеет монтажную лапку 33, на которую накладывается соответствующая монтажная лапка 36 промежуточной пластины 30 смежного модуля, и промежуточная пластина 23 имеет монтажную лапку 34, на которую накладывается соответствующая монтажная лапка 35 промежуточной пластины 30 смежного модуля, как показано на фиг.1. Монтажная лапка 17 управляющего модуля монтируется к монтажной лапке 36 смежного силового модуля.

Как видно на фиг.4, крепежные лапки 20 опорной пластины 19 направлены наружу модуля. На фиг.1 промежуточная пластина 30 последнего силового модуля показана вырезанной, чтобы были видны крепежные лапки 20 предыдущего модуля, скрываемые промежуточными пластинами 23 и 30 другого модуля.

Благодаря конструкции промежуточных пластин 23 и 30 невозможно установить на место в конце электрического блока дополнительный силовой модуль, так как отсутствует доступ к крепежной лапке 20 предварительно собранного силового модуля. Это позволяет при сборке обеспечить закрепление блоков в электротехническом корпусе 1 с гарантией того, что в каждом смонтированном блоке имеется надлежащее количество силовых модулей.

В собранном положении блока крепежная пластина 26 для компонента расположена между имеющими форму рамы промежуточными пластинами 23 и 30, которые обрамляют силовые компоненты на каждой из поверхностей крепежной пластины 26 для компонента и находятся в контакте с крепежной пластиной 26 для компонента и с соответствующими опорными пластинами. Таким образом, испускаемое силовыми компонентами 27 тепло, как посредством излучения, так и за счет проводимости, передается промежуточным пластинам 23 и 30 и затем рассеивается на опорных пластинах за счет проводимости и благодаря конвекции в потоке воздуха, протекающего между опорными пластинами, промежуточными пластинами и крепежными пластинами для компонента.

Также для увеличения теплопереноса можно установить термический контакт непосредственно между силовыми компонентами 27 и соответствующими опорными пластинами.

Принцип создания электрического блока позволяет, всего лишь сборкой, обеспечить необходимое количество силовых компонентов для данного управляющего модуля. Управляющие соединения между управляющим модулем и различными силовыми модулями обеспечиваются либо при параллельном соединении модулей, либо при последовательном их соединении с поочередным зацеплением компонентов. Таким образом, имеется возможность создать весь диапазон полностью модульных электрических блоков, используя только два различных вида модулей.

Естественно, изобретение не ограничивается описанным вариантом осуществления, и для его осуществления могут быть предложены другие варианты, не выходя за рамки объема изобретения, как определено в пунктах формулы изобретения.

Хотя в изобретении описываются, в частности, силовые модули с крепежными пластинами для компонента, которые размещены между промежуточными пластинами, также имеется возможность изготовить силовые модули с крепежными пластинами для компонента, продолжающимися перпендикулярно опорным пластинам, чтобы обеспечить продольные каналы, которые способствуют конвекционному движению воздуха, даже при нарушении принудительной системы вентиляции электротехнического корпуса.

Электрический блок содержит электротехнический корпус (1), вмещающий силовые компоненты, сгруппированные в силовые модули (4), и управляющие компоненты, сгруппированные в управляющий модуль (3), отделенный от силовых модулей (4) таким образом, что они не находятся в непосредственном контакте. Технический результат - повышение надежности электрического блока за счет снижения до минимума нагрева управляющих компонентов посредством конвекции или излучения в результате нагрева силовых компонентов. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электрический блок, содержащий силовые компоненты (27) и управляющие компоненты (9), распределенные в модулях, причем силовые компоненты (27) сгруппированы по меньшей мере в один силовой модуль (4), а управляющие компоненты (9) сгруппированы по меньшей мере в один управляющий модуль (3), который отделен от указанного по меньшей мере одного силового модуля (4).

2. Электрический блок по п.1, в котором каждый силовой модуль (4) содержит опорную пластину (19), изготовленную из металла с хорошей теплопроводностью и связанную с изоляционной крепежной пластиной (26) для компонента, несущей силовые компоненты (27) и электрические соединительные цепи (28) силовых компонентов, при этом крепежная пластина (26) для компонента установлена с зазором от опорной пластины (19).

3. Электрический блок по п.2, в котором силовые модули (4) содержат промежуточные пластины (23, 30) в виде рам, изготовленные из металла с хорошей теплопроводностью и обеспечивающие механическую и тепловую связь между крепежной пластиной (26) для компонента и смежной опорной пластиной (19).

4. Электрический блок по п.3, в котором промежуточная пластина (23, 30) окружает силовые компоненты (27) и расположена с зазором от них.

5. Электрический блок по п.3, в котором промежуточная пластина (23, 30) имеет выгнутый участок (25, 31), находящийся в непосредственном контакте со смежной опорной пластиной (19).

6. Электрический блок по п.5, в котором каждая крепежная пластина (26) для компонента размещена между двумя промежуточными пластинами (23, 30).

7. Электрический блок по п.1, в котором каждый управляющий модуль (3) содержит опорную пластину (5), изготовленную из металла с хорошей теплопроводностью и связанную с изоляционной крепежной пластиной (7) для компонента, несущей управляющие компоненты (9) и электрические соединительные цепи (12), при этом крепежная пластина (7) для компонента установлена с зазором от опорной пластины (5).

8. Электрический блок по п.7, в котором каждый управляющий модуль включает в себя перфорированную крышку (15), изготовленную из металла с хорошей теплопроводностью и содержащую краевой элемент (16), которой окружает управляющий компонент (9).

9. Электрический блок по п.7, содержащий сборку, состоящую из множества силовых модулей (4), примыкающих друг к другу и связанных с управляющим модулем (3), расположенным на одном конце сборки.

10. Электрический блок по п.2, в котором каждый управляющий модуль (3) содержит опорную пластину (5), изготовленную из металла с хорошей теплопроводностью и связанную с изолирующей крепежной пластиной (7) для компонента, несущей управляющие компоненты (9) и электрические соединительные цепи (12), причем крепежная пластина (7) для компонента установлена с зазором от опорной пластины (5), при этом опорная пластина (19) силового модуля идентична опорной пластине (5) управляющего модуля.

11. Электрический блок по п.3, в котором опорная пластина силового модуля содержит крепежные лапки (20), которые выполнены с возможностью закрываться промежуточными пластинами (23, 30) последующего модуля в сборке модулей.

12. Электрический блок по п.1, содержащий множество идентичных силовых модулей (4) и управляющих модулей (3).

13. Электрический блок по п.1, содержащий набор силовых и управляющих модулей (4, 3), образующих пакет, в котором последний модуль на одном из концов пакета является единственным или одним из указанных управляющих модулей (3).