DE1276823B - Elektrisches Bauelement, insbesondere Selengleichrichter, mit einem UEberzug - Google Patents

Elektrisches Bauelement, insbesondere Selengleichrichter, mit einem UEberzug

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DE1276823B DE1959ST015934 DEST015934A DE1276823B DE 1276823 B DE1276823 B DE 1276823B DE 1959ST015934 DE1959ST015934 DE 1959ST015934 DE ST015934 A DEST015934 A DE ST015934A DE 1276823 B DE1276823 B DE 1276823B
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Dipl-Phys Hans-Peter Hempel
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES S/jflrWWt PATENTAMT Int. CL:
HOIl
AUSLEGESCHRIFT
Deutsche KL: 21g-11/02
Nummer: 1276 823
Aktenzeichen: P 12 76 823.9-33 (St 15934)
Anmeldetag: 23. Dezember 1959
Auslegetag: 5. September 1968
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Bauelement, insbesondere Selengleichrichter, bei dem eine Kühlwirkung vermittelnde Außenflächen zum Verbessern der Wärmeübertragung mit einer aus einem Bindemittel und einem Füllstoff bestehenden Schicht überzogen sind.
Es ist bekannt, daß elektrische Bauelemente, wie Gleichrichter, Kondensatoren, Widerstände, Transistoren usw., einerseits während ihres Betriebes Wärme erzeugen und daß sie andererseits nicht über eine bestimmte Temperatur erhitzt werden dürfen. Die im Bauelement erzeugte Wärme muß daher in irgendeiner Weise abgeführt werden.
So kann das Bauelement z. B. mit einer künstlichen Kühlung versehen sein, d. h., die im Bauelement erzeugte Wärme wird durch ein durch besondere Mittel in Umlauf gesetztes Medium abgeführt.
Das Bauelement kann aber auch so angeordnet und ausgebildet sein, daß die erzeugte Wärme an die umgebende Atmosphäre abgegeben wird. Auf solche ao Anordnungen bezieht sich die Erfindung.
Zur Abführung der Wärme an die umgebende Luft wurden bisher die zu kühlenden Bauelemente mit einer großen Oberfläche versehen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Oberfläche des Bauelementes bzw. des sie umgebenden Gehäuses mit besonderen Kühlflächen, wie beispielsweise Kühlrippen, versehen oder mit einem besonderen Kühlkörper verbunden wird, um die Wärmeaustauschfläche zu vergrößern.
Es ist auch bekannt, die zur Vergrößerung der kühlenden Oberfläche mit Längsrippen ausgestatteten, aus Aluminium bestehenden Gehäuse von Trockengleichrichteranordnungen zu ihrer Isolierung innen und außen zu eloxieren, d. h. eine Schicht aus Aluminiumoxyd herzustellen, die auch schon zu anderem Zweck auf Teile von Trockengleichrichtern aufgebracht wurde, und zwar als Druckaufnahmeschicht auf Grundplatten aus Aluminium, hergestellt durch anodische Oxydation.
Während man bisher versucht hat, die Wärmeabgabe durch Wärmeleitung zu verbessern, liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß es in einfacher Weise möglich ist, die Wärmeabgabe durch Strahlung so zu unterstützen, daß ein beträchtlicher Teil der in elektrischen Bauelementen erzeugten Wärme auf diese Weise an die Umgebung abgegeben wird.
Zwar ist zur Verbesserung der Wärmeübertragung von Gleichrichteranordnungen, die mindestens ein in einer Kühlplatte eingebettetes Gleichrichterelement enthalten, schon empfohlen worden, den Gleich-Elektrisches Bauelement, insbesondere
Selengleichrichter, mit einem Überzug
Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
7000 Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Phys. Hans-Peter Hempel, 8500 Nürnberg
richter mit einem schwarzen, beispielsweise graphithaltigen Lack zu überziehen.
Auch ist es bekannt, elektrische Bauelemente, wie z. B. Siliziumgleichrichter, und die mit diesen Bauelementen verbundenen Flächen und Kühlkörper mit einer schwarzen Lackschicht zu überziehen.
Diese Maßnahme ist auch schon bei Sperrschichtgleichrichtern mit mindestens einer in die Vertiefung einer Kühlplatte eingebetteten Gleichrichterplatte bekanntgeworden. Mit dieser Bauform soll ein gut wärmeleitender Kontakt zwischen Gleichrichterelement und Kühlplatte erreicht werden. Zur weiteren Verbesserung der Wärmeübertragung wird jedoch noch empfohlen, den Gleichrichter zusätzlich mit einem schwarzen, beispielsweise graphithaltigen Lack zu überziehen. Es kann zuvor ein nichtleitender Lack aufgebracht werden, um unerwünschte elektrische Verbindungen zwischen den Teilen der Gleichrichteranordnung auszuschließen.
Diese Maßnahmen sind jedoch nicht geeignet, den angestrebten Zweck zu erreichen, weil diese Überzüge, zumindest innerhalb des Arbeitstemperaturbereiches der Gleichrichter, praktisch überhaupt keine Wärme abstrahlen.
Die Erfindung ist somit auf ein elektrisches Bauelement, insbesondere Selengleichrichter, gerichtet, bei dem eine Kühlwirkung vermittelnde Außenflächen zum Verbessern der Wärmeübertragung mit einer aus einem Bindemittel und einem Füllstoff bestehenden Schicht überzogen sind.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Bauelementes, seines Gehäuses und/ oder seines Kühlkörpers mit der Schicht überzogen ist, von der mindestens der Füllstoff elektromagnetische Wellen im Bereich von 7 bis 9,5 μΐη bevorzugt abstrahlt.
809 599/425
Dadurch wird die Kühlung des Bauelementes wesentlich verbessert, weil seine Oberfläche mit einer Schicht bedeckt ist, die in dem der Arbeitstemperatur entsprechenden Spektralbereich elektromagnetische Wellen bevorzugt abstrahlt.
Bisher hat man lediglich dafür gesorgt, daß die Schutzüberzüge auf elektrischen Bauelementen eine möglichst gute Wärmeleitung haben. Die Wärmeabstrahlung von der Oberfläche des Bauelementes wurde jedoch nicht berücksichtigt, da man annahm, daß sie für die Kühlung des Bauelementes nur eine untergeordnete Rolle spielt. So wurden beispielsweise Selengleichrichterplatten mit einem isolierenden Überzug aus härtbaren Harzen versehen und dem Harz zur Verbesserung der Wärmeleitung Füllstoffe wie Quarz zugesetzt. Damit wird aber keine gute Wärmeabstrahlung erzielt.
Es ist interessant, daß die für eine Schicht gemäß der Erfindung geeigneten Füllstoffe weiß sind und daß daher zur Verbesserung der Wärmeabstrahlung weiße Schichten auf die Oberfläche des Bauelementes bzw. des Gehäuses aufgebracht werden müssen, im Gegensatz zu den bisher verwendeten schwarzen Überzügen. .
Als besonders geeignete Füllstoffe haben sich gewisse Silikate, wie Aluminiumsilikat und Magnesiumsilikat, erwiesen sowie Bariumsulfat und Aluminiumoxyd.
Um das Aufbringen einer dünnen, festhaftenden Schicht auf die Bauelemente zu erleichtern, wird eine aus einem Bindemittel und einem Füllstoff bestehende Schicht durch Aufstreichen, Aufspritzen oder ein anderes geeignetes Verfahren auf die Oberfläche des Bauelementes bzw. des Gehäuses aufgebracht. Es können selbstverständlich mehrere der genannten Substanzen in Mischung miteinander verwendet werden.
Damit die Wirkung des Füllstoffes durch das Bindemittel nicht zu sehr beeinträchtigt wird, wird auch das Bindemittel so ausgewählt, daß es elektromagnetische Wellen im Bereich von 7 bis 9,5 μΐη bevorzugt absorbiert. Als geeignete Bindemittel haben sich insbesondere Polyvinylchlorid, Zellulose und deren Derivate sowie Alkydharze erwiesen.
Die Erfindung kann selbstverständlich mit anderen Maßnahmen zur Kühlung von elektrischen Bauelementen kombiniert werden. So ist es selbstverständlich wesentlich, daß die im Bauelement entwickelte Wärme möglichst gut von ihrem Entwicklungsort zur Oberfläche des Bauelementes bzw. zum Gehäuse oder Kühlkörper geleitet wird. Deshalb müssen die dazwischenliegenden Stoffe so ausgewählt werden, daß sie eine möglichst große Wärmeleitfähigkeit haben.
Durch die Maßnahme gemäß der Erfindung läßt sich in einfacher Weise die Betriebstemperatur von elektrischen Bauelementen herabsetzen, bzw, die Belastung bei gleicher Arbeitstemperatur erhöhen. Dies ist besonders wichtig bei Halbleiterbauelementen, da bekanntlich Halbleiter gegen Übertemperaturen verhältnismäßig empfindlich sind. So ließ sich beispielsweise die Betriebstemperatur einer Selengleichrichtersäule durch eine Schicht gemäß der Erfindung wesentlich senken.
Die Erfindung kann bei allen elektrischen Bauelementen angewendet werden, bei denen die erzeugte Wärme an die umgebende Atmosphäre abgegeben werden soll. Es wird entweder das Bauelement selbst mit der geeigneten Schicht versehen, oder bei in Gehäuse eingebauten Bauelementen wird die Gehäuseoberfläche damit überzogen. Zusätzlich können noch in bekannter Weise Kühlflächen oder-Kühlkörper mit dem Bauelement bzw. dem Gehäuse verbunden sein, die ebenfalls mit einer Schicht gemäß der Erfindung versehen sind.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Elektrisches Bauelement, insbesondere Selengleichrichter, bei dem eine Kühlwirkung vermittelnde Außenflächen zum Verbessern der Wärmeübertragung mit einer aus einem Bindemittel und einem Füllstoff bestehenden Schicht überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Bauelementes, semes Gehäuses und/oder seines Kühlkörpers mit einer Schicht überzogen ist, von der mindestens der Füllstoff elektromagnetische Wellen im Bereich von 7 bis 9,5 μτη bevorzugt abstrahlt.
2. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff der Schicht mindes.tens teilweise aus Aluminiumsilikat und/oder Magnesiumsilikat besteht.
3. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' daß der Füllstoff der Schicht mindestens teilweise aus Bariumsulfat besteht.
4. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff der Schicht mindestens teilweise aus Aluminiumoxyd besteht.
5. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel der Schicht aus Polyvinylchlorid besteht.
6. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel der Schicht aus Zellulose oder Zellulosederivaten besteht.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 968 515;
schweizerische Patentschriften Nr. 219 294,
670;
USA.-Patentschrift Nr. 2 607 832;
»Handbuch der Physik«, Bd. 26, 1958, S. 792.
809 599/425 8.68 © Bundesdruckerei Berlin
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