МОДУЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЛАТА ДЛЯ СИЛОВЫХ КОМПОНЕНТОВ
MODULAR ELECTRIC CIRCUIT BOARD FOR POWER COMPONENTS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к модульной электрической плате, в частности, но не исключительно, к модульной плате выключателя.
Уровень техники
С учетом все более широкого использования электрических приводов в транспортных средствах, как в наземных, так и воздушных, в настоящее время эти транспортные средства оборудуют электрическими блоками, содержащими электрические платы, включающие в себя силовые компоненты. Для облегчения обслуживания электрического блока функции распределяют между компонентами, сгруппированными в силовые модули, каждый из которых содержит силовые компоненты и компоненты управления.
В существующих платах, как правило, силовые шины выполняют в виде многослойных схем, при этом питание каждого модуля происходит через проводящую схему, выполненную в одном слое. Это расположение позволяет адаптировать топографию силовых схем питания к расположению силовых компонентов на плате.
Однако токи, проходящие в силовых модулях, могут достигать нескольких десятков ампер. Такие токи приводят к нагреву проводников, и современные устройства не обеспечивают достаточного рассеяния тепла, поэтому температура внутри электрической платы может достигать критических значений, в частности, если плату устанавливают на самолете, предназначенном для полетов на больших высотах, где воздух разрежен, или в случае отказа устройства вентиляции электрического блока, в котором установлена электрическая плата.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения состоит в создании полностью модульной и конфигурируемой электрической платы, модули в которой имеют конструкцию, обеспечивающую улучшенное охлаждение.
Поставленная задача решена в электрической плате, содержащей силовые модули, состоящие из силовых компонентов и из компонентов управления, установленных на планках, закрепленных на опорной пластине, содержащей пластину электрической массы, при этом силовые компоненты соединены, с одной стороны, с шинами управления и, с другой стороны, с силовыми шинами, установленными на опорной пластине и проходящими вдоль слоя, смежного с пластиной электрической массы.
Таким образом, облегчается обслуживание электрической платы, содержащей силовые компоненты, а пластина электрической массы действует как теплоотвод. Учитывая ее большие размеры, она обеспечивает быстрое рассеяние тепла.
Предпочтительно опорная пластина содержит также металлическую пластину механического ужесточения на стороне силовых шин, противоположной пластине электрической массы.
Металлическая пластина ужесточения тоже действует наподобие теплоотвода и имеет большие размеры, которые позволяют ей обеспечивать быстрое рассеяние тепла.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения силовые шины питания проходят в едином слое, смежном со стороной пластины массы, а соединительные шины находятся на стороне пластины массы, противоположной силовым шинам.
Таким образом, пластина массы обеспечивает не только рассеяние тепла, выделяемого силовыми компонентами, то также тепловую и электромагнитную защиту соединительных шин и соответствующих компонентов управления.
Согласно другим предпочтительным отличительным признакам изобретения, силовые компоненты установлены на планках, проходящих перпендикулярно к пластине массы и расположенных так, чтобы ограничивать вместе с пластиной массы удлиненные каналы, при этом компоненты управления установлены на планках, проходящих в каналах и отстоящих от силовых планок, при этом предпочтительно компоненты управления установлены на планках управления, проходящих в осевом направлении каналов на половине расстояния от концов каналов. Таким образом, компоненты управления расположены посреди воздушного потока, циркулирующего в каналах, что сводит к минимуму нагрев в результате передачи тепла от силовых компонентов за счет теплопроводности или радиации.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания частного неограничивающего варианта осуществления платы в соответствии с настоящим изобретением со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 схематично показана электрическая плата в соответствии с настоящим изобретением, вид в перспективе;
на фиг.2 то же, что на фиг.1, с частичным вырезом некоторых слоев, вид в перспективе.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг.1, электрический блок, обозначенный общей позицией 1, содержит наружный кожух 2 с жестко установленными в нем опорными направляющими 3, на которых крепят платы 4, из которых на фигурах показана только одна плата.
В представленном варианте осуществления блок показан лежащим на одной стороне. Каждая плата 4 содержит опорную пластину 5, которая после монтажа будет проходить в блоке вертикально. На своем крае, соответствующем опорной направляющей 3, каждая плата содержит переднюю стенку 6, закрепленную на опорной пластине 5 перпендикулярно к ней при помощи соединительных элементов 7, и оборудована устройствами 8 стопорения, взаимодействующими с опорными направляющими 3.
Опорная пластина 5 содержит металлическую пластину 9 электрической массы, более наглядно представленную на фиг.2, где она показана без планок компонентов и шин соединения с компонентами управления с частичным вырезом, чтобы лучше представить конструкцию силовых шин. Вдоль своего заднего края пластина 9 электрической массы изогнута в виде L. Загнутая часть 10 образует заднюю стенку платы 4. Пластина 9 электрической массы находится между двумя слоями 11 и 12 изоляционного материала.
На одном из своих концов пластина 9 электрической массы содержит лапки 13 электрической массы, вырезанные в пластине 9 электрической массы и отогнутые перпендикулярно к ней, образуя выступы относительно одной стороны пластины 9 электрической массы.
Опорная пластина 5 оборудована силовыми планками 14, на которых установлены силовые компоненты 15 и которые соединены с лапками 13 электрической массы, проходя перпендикулярно к опорной пластине 5 в ее продольном направлении так, чтобы ограничивать продольные каналы 16, в которых может циркулировать воздух, как показано сплошными стрелками на фиг.1, за счет естественной конвекции или принудительной вентиляции при помощи не показанного устройства вентиляции.
Согласно отличительному признаку изобретения каждый модуль содержит также планки 17 управления, которые отделены от силовых планок 14 и на которых установлены компоненты 18 управления. Предпочтительно планки управления расположены на половине расстояния от концов каналов, ограниченных силовыми планками. Таким образом, планки управления образуют сужение сечения канала, что создает местное ускорение охлаждающего потока. Планки 17 управления соединены соединительными шинами 19, оборудованными на одном конце соединительными лапками 20, обеспечивающими соединение (при помощи не показанных соединителей) соединительных шин 19 со схемами управления, внешними относительно модуля. Эти соединительные шины 19 могут быть выполнены в виде обычной электронной карты, оборудованной охватываемым соединителем, содержащим соединительные лапки 20.
Как показано на фиг.2, опорная пластина 5 содержит в данном случае силовую шину 21, выполненную в виде проводящих полос, находящихся между электроизоляционным слоем 12 и электроизоляционным слоем 26, покрывающим металлическую пластину 22 механического ужесточения на ее внутренней поверхности со стороны силовых шин 21. В показанном предпочтительном варианте осуществления силовые шины 21 проходят в едином слое, непосредственно смежном, с одной стороны, с пластиной 9 электрической массы, от которой он отделен только изоляционным слоем 12, и, с другой стороны, с пластиной 22 механического ужесточения, от которой он отделен только изоляционным слоем 26. Силовые шины 21 имеют L-образные формы, заходящие друг в друга, и содержат на одном конце соединительные силовые лапки 23, которые проходят через отверстия 24 пластины 9 электрической массы и соединены с силовыми планками 14.
В представленном предпочтительном варианте осуществления силовые соединительные лапки 24 расположены в линию как в продольном направлении, так и в поперечном направлении опорной пластины 5 таким образом, чтобы силовые планки 14 могли иметь идентичную конструкцию, независимо от выполняемой ими функции, что упрощает модульное выполнение и монтаж модуля.
На конце, противоположном силовым соединительным лапкам 23, силовые шины 21 оборудованы лапками 25 соединения с не показанным внешним соединителем.
Следует отметить, что шины 19 управления проходят на стороне пластины 9 электрической массы, противоположной силовой шине 21. Таким образом, тепло, передаваемое силовой шиной 21, рассеивается пластиной 9 электрической массы и пластиной 22 механического ужесточения, поэтому шины 19 управления, а также связанные с ними компоненты 18 управления защищены от чрезмерного нагрева. Кроме того, пластина 9 электрической массы образует электромагнитный экран между силовыми шинами 21 и шинами 19 управления, а пластина 22 механического ужесточения образует электромагнитный экран между всей электронной платой и ее внешним окружением внутри блока 1.
Модуль закрыт крышкой 26 L-образной формы.
Разумеется, изобретение не ограничивается представленным предпочтительным вариантом осуществления и может содержать версии выполнения, которые может предусматривать специалист, но которые не выходят за рамки изобретения, определенные формулой изобретения.
В частности, хотя изобретение представлено с силовыми шинами, проходящими вдоль единого слоя, можно предусмотреть выполнение опорной пластины, в которой силовые шины проходят вдоль двух слоев по обе стороны от пластины массы, чтобы использовать пластину массы в качестве радиатора. В этом случае предпочтительно группировать компоненты управления в отдельном модуле.
Хотя силовые шины 21 показаны в виде L-образной полосы, их можно выполнять в виде проводников любой формы.
Представленная опорная пластина имеет L-образную форму, образуя заднюю стенку модуля, однако можно предусмотреть плоскую опорную пластину, на которой крепят заднюю стенку модуля.
Хотя показанные лапки 13 электрической массы представлены сгруппированными на одном конце пластины 9 электрической массы, лапки 13 электрической массы можно выполнять в центральной части или в любом положении на плате.