CS229358B1

CS229358B1 - Liquid Cooling Design of Semiconductor Drives

Info

Publication number: CS229358B1
Application number: CS220182A
Authority: CS
Inventors: Miloslav Ing Stekl; Ladislav Sterba
Original assignee: Stekl Miloslav; Ladislav Sterba
Priority date: 1982-03-29
Filing date: 1982-03-29
Publication date: 1984-06-18

Abstract

Vynález se týké konstrukce chlazení polovodičových měničů, které zaujímá minimální prostor a je minimální hmotnosti a proto je zvláětě vhodné pro trakční vozidla. Podstatou konstrukce kapalinového chlazení polovodičových měničů podle vynálezu je, že ve stahovací konstrukci jsou vytvořeny dutiny hydraulicky spojené e chladiči polovodičových měničů. Je výhodné, aby mezi staženými polovodičovými měniči byla umístěna alespoň jedna pružina, ve které je ustaven spínač. Využitím stahovací konstrukce k rozvodu chladicí kapaliny do chladičů jednotlivých prvků, je při minimálním prostoru a při minimální spotřebě konstrukčních prvků dosaženo optimálních podmínek pro chlazení polovodi čových prvků.The invention relates to a structure for cooling semiconductor converters, which occupies a minimum space and is of minimum weight and is therefore particularly suitable for traction vehicles. The essence of the structure for liquid cooling of semiconductor converters according to the invention is that cavities are formed in the pull-down structure, hydraulically connected to the coolers of semiconductor converters. It is advantageous that at least one spring is placed between the pulled-down semiconductor converters, in which a switch is installed. By using the pull-down structure to distribute the cooling liquid to the coolers of individual elements, optimal conditions for cooling semiconductor elements are achieved with a minimum space and a minimum consumption of structural elements.

Description

(64) Konstrukce kapalinového chlazení polovodičových měničů(64) Design of liquid cooling of semiconductor converters

Vynález se týké konstrukce chlazení polovodičových měničů, které zaujímá minimální prostor a je minimální hmotnosti a proto je zvláětě vhodné pro trakční vozidla. Podstatou konstrukce kapalinového chlazení polovodičových měničů podle vynálezu je, že ve stahovací konstrukci jsou vytvořeny dutiny hydraulicky spojené e chladiči polovodičových měničů. Je výhodné, aby mezi staženými polovodičovými měniči byla umístěna alespoň jedna pružina, ve které je ustaven spínač. Využitím stahovací konstrukce k rozvodu chladicí kapaliny do chladičů jednotlivých prvků, je při minimálním prostoru a při minimální spotřebě konstrukčních prvků dosaženo optimálních podmínek pro chlazení polovodičových prvků.The invention relates to a construction of cooling of semiconductor converters which occupies a minimum space and is of minimum weight and is therefore particularly suitable for traction vehicles. The essence of the liquid cooling construction of the semiconductor transducers according to the invention is that cavities hydraulically connected to the coolers of the semiconductor transducers are formed in the stripping structure. It is preferred that at least one spring is provided between the retracted semiconductor transducers in which the switch is positioned. By utilizing a clamping structure to distribute the coolant to the coolers of the individual elements, optimum conditions for cooling the semiconductor elements are achieved with minimal space and minimum consumption of components.

ττ

229 358229 358

Vynález se týká konstrukce kapalinového chlazeni polovodičových měničů, které zaujímá minimální prostor a je minimální hmotnosti a proto je zvláště vhodná pro trakční vozidla.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the construction of liquid cooling semiconductor transducers which occupies a minimum space and is of minimum weight and is therefore particularly suitable for traction vehicles.

Dosud používané chladicí systémy polovodičových měničů jaou řešeny tak, že vlastní konstrukce pro zajištění potřebného přítlaku chladičů vlastních polovodičových prvků a proudovodných částí je řešena odděleně od rozvodu chladící kapeliny, což vyžaduje nezbytné zvětšení nejen prostoru, ale i hmotnosti vlastního polovodičového měniče. Přitom nelze obvykle zajistit optimální podmínky pro rozvod chladicí kapaliny a jejího rovnoměrného rozdělení na jednotlivé chladiče při minimálních tlakových ztrátách v obvodu chladicího systému, které mají vliv na celkovou účinnost měniče.The cooling systems of the semiconductor converters used hitherto are designed so that the actual design for providing the necessary cooling pressure of the semiconductor elements and current-conducting parts is solved separately from the cooling fluid distribution, which requires the necessary increase in space and weight of the semiconductor converter. In this case, it is not usually possible to ensure optimal conditions for the distribution of the coolant and its even distribution to the individual coolers, with minimum pressure losses in the cooling system circuit, which affect the overall efficiency of the inverter.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje konstrukce kapalinového chlazení polovodičových měničů podle vynálezu, jehož podstatou je, že ve stali ovací konstrukci jsou vytvořeny dutiny hydraulicky spojené s chladiči polovodičových měničů. Je výhodné, aby mezi stáženými polovodičovými měniči byla umístěna alespoň jedna pružina, ve které je ustaven spínač.The aforementioned drawbacks are overcome by the liquid cooling construction of the semiconductor transducers according to the invention, which is based on the fact that cavities hydraulically connected to the coolers of the semiconductor transducers are formed in the building structure. It is preferred that at least one spring is provided between the semiconductor transducers to be coupled in which the switch is positioned.

Využitím stahovací konstrukce k rozvodu chladicí kapaliny do chladičů jednotlivých prvků, je při minimálním prostoru a při minimální spotřebě konstrukčních prvků dosaženo optimálních podmínek pro chlazení polovodičových prvků.By utilizing a clamping structure to distribute the coolant to the coolers of the individual elements, optimum conditions for cooling the semiconductor elements are achieved with minimal space and minimum consumption of components.

Na připojeném výkresu je znázorněn příklad provedení konstrukce kapalinového chlazení polovodičových měničů podle vynélezu, kde polovodičový měnič je tvořen dvěma můstky v jednoprvkovém provedení, to je bez sériově i paralelně řazených prvků. Jednotlivé prvky jaou oboustranně chlazeny kapalinou. Polovina obrázku je v příčném řezu a polovina je v pohledu.The attached drawing shows an exemplary embodiment of the liquid cooling construction of the semiconductor transducers according to the invention, where the semiconductor transducer is formed by two bridges in a single-element design, i.e. without serial and parallel connected elements. Individual elements are liquid cooled on both sides. Half of the image is in cross-section and half is in view.

Stahovací konstrukce je tvořena příčníky 6 , ve kterých je usaístěn šroub pro vyvození stlačovací síly. Sloupky 8 tvoří nosnou část polovodičových prvků 3 a přenáší potřebnou stlačovacíThe clamping structure is formed by crossbars 6 in which a screw is applied to exert a compressive force. The columns 8 form the support part of the semiconductor elements 3 and carry the necessary compression

229 358 sílu. Dutiny JL/j vytvořené ve sloupcích 8, _fslouží pro přívod a odvod chladící kapaliny. Z jednotlivých sloupků /8 ' jsou provedeny přívody chladící kapaliny k jednotlivým chladičům _2_. Je výhodné, aby přívod chladící kapaliny byl proveden na opačné straně než výstup chladící kapaliny, nebot tím se zajištuje zcela rovnomějtné rozdělení tlakových ztrát na jednotlivé chladiče ? ^θ tím stejné rozdělení chladicí kapaliny mezi jednotlivé chladiče229 358 strength. The cavities J1 / j formed in the columns 8, _f serve to supply and drain the coolant. Coolant inlets are provided from the individual columns (8 ') to the individual coolers (2). Is it advantageous for the coolant inlet to be provided on the opposite side to the coolant outlet, as this ensures a completely equal distribution of the pressure losses across the individual coolers? ^θ the same coolant distribution between the individual coolers

Dilataci celé konstrukce stažených polovodičových prvků /3 ’ a jejich přítlak zajiáluje jedna nebo více pružin 4 ' u příčníku 6/, umístěného u středu. Pro indikaci potřebného stlačeni polovodičových prvků /3 ' je v prostoru pružiny ‘E_' a příčníků 6' umístěn spínač /5/, který spíná při dosažení potřebného tlaku, což je zvláště výhodné při výměně polovodičového prvku 3. nebo chladiče 2 , protože není třeba žádného dodatečného měřícího zařízeni nebo kontroly vyvozeného přítlaku. Umístění spínače 5 ' je vhodné rovněž tím, že je dobře chráněn proti mechanickému poškození, znečištění nebo i zásahu do jeho správného nastavení.The dilatation of the entire structure of the retracted semiconductor elements (3 ') and their downforce is biased by one or more springs 4 ' In order to indicate the necessary compression of the semiconductor elements (3 '), a switch (5) is placed in the space of the spring' E 'and the crossbars 6', which switches when the required pressure is reached. no additional measuring device or pressure control. The position of the switch 5 'is also suitable in that it is well protected against mechanical damage, contamination or even its correct adjustment.

V důsledku sloučení funkce chladících přívodů a stahovacích částí, je stahovací konstrukce dostatečně tuhá a proto může být vyměněn polovodičový prvek ’3 v libovolném sloupci bez jakékoliv manipulace se stahovacím zařízením v ostatních sloupcích* aniž u těchto dojde ke změně předepsaného přítlaku.By combining the function of the cooling leads and the contraction portions, the contraction structure is sufficiently rigid and therefore the semiconductor element '3 in any column can be replaced without any manipulation of the contraction device in the other columns * without changing the prescribed downforce.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION 229 358

1. A liquid cooling structure of semiconductor transducers, characterized in that cavities (1) hydraulically connected to coolers (2) of semiconductor elements (3) are formed in the shrink structure.

2. The liquid cooling structure of semiconductor transducers according to claim 1, characterized in that at least one spring (4) is located between the retracted semiconductor elements (3) in which the switch (5) is arranged.