DE3007168A1 - Fluessigkeitsgekuehlte halbleitersaeule - Google Patents

Fluessigkeitsgekuehlte halbleitersaeule

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DE3007168A1 DE19803007168 DE3007168A DE3007168A1 DE 3007168 A1 DE3007168 A1 DE 3007168A1 DE 19803007168 DE19803007168 DE 19803007168 DE 3007168 A DE3007168 A DE 3007168A DE 3007168 A1 DE3007168 A1 DE 3007168A1
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Description

  • Flüssigkeitsgekühlte Haibleitersäule
  • Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule mit einem Stapel von scheibenförmigen Halbleiterbauelementen und beiderseits Jedes Halbleiterbauelementes angeordneten Kühlkörpern, wobei Jeder Kühlkörper wenigstens einen in einen Zuflußkanal und in einen Abflußkanal mündenden Flüssigkeitskanal enthält, und mit mindestens einem Druckstück an einem der Enden des Stapels und mit einem den Stapel umgebenden Spannverband.
  • Eine solche flüssigkeitsgekühlte Haibleitersäule ist aus der DE-OS 1914 790 bekannt. Die dort beschriebene Halbleitersäule besteht aus einem Stapel von alternierend angeordneten scheibenf#rmigen Halbleiterbauelementen, beispielsweise Scheibenthyristoren oder Scheibendioden, und Kühlk#rpern, wobei Jedes Halbleiterbauelement zwischen zwei Kühlkörpern liegt, und einem an einem Stapelende angeordneten Druckstück. Der Stapel wird von einem Spannverband umfaßt. Der Spannverband besteht aus Spannplatten, Zugstangen und einem elastischen Spannelement.
  • Jeder Ktlhlkarper enthält Flüssigkeitskanäle, die über Je einen Stutzen an einen Zufluß und an einen Abfluß anschließbar sind. Die Kühlkörper sind bei derartigen Halbleitersäulen in den meisten Fällen strömungsmäßig in Reihe geschaltet. Für die Erzielung einer gleichen Temperatur für alle Halbleiterbauelemente des Stapels ist Jedoch eine strömungsmEBige Parallel schaltung aller Kühlkörper erforderlich. Dazu müssen die Flüssigkeitskanäle Jedes Kühlkörpers über einen der Stutzen und eine Zuflußleitung mit dem Kühlflüssigkeitsbehälter verbunden werden.
  • Entsprechende Maßnahmen sind für den Kühlmittelabfluß aus den Flüssigkeitskanälen Jedes Kühlkörpers erforderlich. Die Gesamtheit der Stutzen und Leitungen für den Zufluß bilden einen Zuflußkanal und alle Stutzen und Leitungen für den Abfluß bilden einen Abflußkanal. Die Parallelschaltung der FlUssigkeitskanSle aller Kühlkörper des Stapels erfordert somit einen hohen Aufwand. Weiterhin ist für die Anbringung der beiden Stutzen an Jedem Kühlkörper eine Höhe des Kühlkörpers erforderlich, die dem Außendurchmesser der Stutzen entspricht. Für einen ausreichenden Kühlflüssigkeitsdurchsatz ist ein hinreichend großer Durchmesser des Stutzens erforderlich. Die Kühlkörper in der bekannten Anordnung müssen daher eine bestimmte Höhe aufweisen, die nicht unterschritten werden kann. Die Kühlkörper können bei ausreichendem Kühlmitteldurchsatz daher nicht flacher gestaltet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ihr Kühlsystem bei Verringerung des Aufwandes gegenüber der bekannten Anordnung die in der Säule enthaltenen Halbleiterbauelemente auf gleicher Temperatur hält.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Stapel in einem Gefäß aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist, das an Jedem Ende durch eine an der Innenseite des Gefäßes flüssigkeitsdicht anliegende Endplatte verschlossen ist, daß der Kühlkörper eine Platte ist, daß neben Jedem Halbleiterbauelement ein Zwischenstück aus elektrisch isolierendem Material zwischen jeweils zwei benachbarten Kühlkörpern flüssigkeitsdicht angebracht ist, daß Jeder Kühlkörper und Jedes Zwischenstück Bereiche mit fluchtenden Seitenflächen aufweist und Teile dieser Bereiche durch flüssigkeitsdichtes Anliegen an der Innenwand des Gefäßes zwei Mantellinien zwischen den Endplatten bilden, daß die beiden Mantelli- nien den Zuflußkanal und den Abflußkanal voneinander trennen, daß der Zuflußkanal und der Abflußkanal allen Flüssigkeitskanälen gemeinsam ist, und daß in den Zuflußkanal eine Zuflußöffnung des Gefäßes und in den Abflußkanal eine Abflußöffnung des Gefäßes mündet.
  • Die Unterbringung des Stapels in einem Gefäß aus elektrisch isolierendem Material ermöglicht zusammen mit der Ausbildung Jedes Kühlkörpers als Platte und den zwischen Jeweils zwei Kühlkörpern flüssigkeitsdicht angebrachten Zwischenstücken eine einfache Realisierung der Parallelschaltung der Flüssigkeitskanäle aller Kühlkörper. Durch das flüssigkeitsdichte Anliegen der Bereiche mit fluchtenden Seitenflächen Jedes Kühlkörpers und Jedes Zwischenstückes an der Innenwand des Gefäßes werden zwei voneinander getrennte und in ihrem Querschnitt etwa gleichgroße Kanäle, ein Zuflußkanal und ein Abflußkanal, gebildet. In der oberen Endplatte des Gefäßes befindet sich eine Zuflußöffnung, in die der Zuflußkanal mündet, und in der unteren Endplatte befindet sich eine Abflußöffnung, in die der Abflußkanal mündet. In den Zuflußkanal und in den Abflußkanal münden die Flüssigkeitskanäle aller Kühlkörper. Die Kühlflüssigkeit, beispielsweise öl, strömt durch eine Zuflußöffnung in der oberen Endplatte in den Zuflußkanal. Vom Zuflußkanal fließt das öl durch die strömungsmäßig parallel geschalteten Flüssigkeitskanäle aller Kühlkörper zum Abflußkanal, den es durch eine Abflußöffnung in der unteren Endplatte verläßt. Der Zuflußkanal wird ebenso wie der Abflußkanal durch den Stapel, das Gefäß und die beiden Endplatten begrenzt. Aufwendige Maßnahmen für den Zu- und Abfluß der Flüssigkeitskanäle aller strömungsmäßig parallel geschalteten Kühlkörper entfallen. Die Ausbildung des Kühlkörpers als Platte verringert erheblich den wirtschaftlichen Aufwand für seine Herstellung und ermöglicht seine Ausführung als flacher Bauteil.
  • Vorteilhaft ist es, jeden als Platte ausgebildeten Kühlkörper mit geradlinig verlaufenden Bohrungen als Flüssigkeitskanäle zu versehen, da deren Herstellung einfach durchzuführen ist. Die Platte Jedes Kühlkörpers kann aus einer Kanalplatte und einer Abdeckplatte bestehen. Die Kanalplatte weist Nuten als Flüssigkeitskanäle auf, die von der Abdeckplatte abgedeckt sind. Die Nuten können leicht in die Kanalplatte eingebracht werden. Weiterhin kann die Abdeckplatte ebenso wie die Kanalplatte mit Nuten versehen sein. Beim Abdecken der Kanalplatte fluchten deren Nuten mit den Nuten der Abdeckplatte und je eine Nut der beiden Platten bildet einen Flüssigkeitskanal.
  • Vorteilhaft ist es, Jedes Zwischenstück auf seinen den Kühlkörpern zugewandten Seiten mit Dichtlippen auszustatten, die von der einen Mantellinie zu der anderen Mantellinie verlaufen. Mit den Dichtlippen ist eine Verbesserung der flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen den Zwischenstücken und den benachbarten Kühlkörpern möglich. Bei Abweichung der Planparallelität der aufeinanderliegenden Dichtungsflächen gleichen die Dichtlippen die Toleranzen aus und dichten die Zwischenstücke gegen die benachbarten Kühlkörper flüssigkeitsdicht ab.
  • Vorzugsweise ist das Gefäß zylindrisch ausgebildet, damit dessen Herstellung einfach ist. Als Ausgangsmaterial für das Gefäß kann Rohr verwendet werden.
  • Vorteilhaft ist es, daß Jeder Kühlkörper in seiner Draufsicht kreisbogenförmige Bereiche aufweist, deren Radius dem Innenradius des Rohres entspricht und die an ihren Enden von etwa parallelen ebenen Flächen begrenzt sind.
  • Dadurch ist die Herstellung der Kühlkörper als Drehteile mit in der Draufsicht kreisabschnittförmigen und parallel zueinander verlaufenden Aussparungen möglich.
  • Vorteilhaft ist es, daß Jedes Zwischenstück in der Draufsicht die Form des Kühlkörpers und einen Durchbruch zur Aufnahme des Halbleiterbauelementes aufweist. Dadurch wird die Montage des Stapels und insbesondere die Realisierung der flüssigkeitsdichten Mantellinien zur Trennung des Zuflußkanals von dem Abflußkanal einfacher gestaltet.
  • Vorzugsweise wird Jedes Zwischenstück mit Öffnungen zwischen dem Durchbruch und dem Zuflußkanal oder dem Abflußkanal versehen. Solche Öffnungen können zur Unterbringung von Stroinzuführungen verwendet werden. Wenn Jedes Halbleiterbauelement beispielsweise ein Thyristor ist, kann durch eine der Öffnungen Jedes Zwischenstückes eine Steuerleitung gelegt werden. Weiterhin dienen die Öffnungen für den Zufluß von Kühlflüssigkeit in den restlichen Hohlraum zwischen der Innenseite des Zwischenstückes, den angrenzenden Kühlkörpern und dem Halbleiterbauelement und für deren Abfluß. Die Kühlflüssigkeit in diesem restlichen Hohlraum verbessert die Kühlung und die Isolation Vorteilhaft ist es, den Stapel mit zwei elektrisch isolierenden Bolzen vorzuspannen. Die Bolzen verlaufen in Durchbrüchen in den Kühlkörpern, Zwischenstücken und Endplatten.
  • Durch die Bolzen ist bei der Montage des Stapels eine Zentrierung der Kühlkörper, Zwischenstücke und Endplatten mögsich. Der zentrierte und vorgespannte Stapel kann leicht in das Rohr eingeführt und an diesem befestigt werden. Dieser Arbeitsgang kann unabhängig von der späteren Einspannung des Stapels in den Spannverband ausgeführt werden. Die Montage der Halbleitersäule kann daher in mehreren Schritten erfolgen.
  • Im folgenden wird die erfindungsgemäße flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule beispielhaft anhand der Figuren 1 bis 5 na- her erläutert. Die in verschiedenen Figuren auftretenden gleichen Bauelemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In Figur 1 ist eine seitliche Ansicht mit Teilschnitt von der erfindungsgemäßen flüssigkeitsgekühlten Halbleitersäule dargestellt. Die flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule enthält einen Stapel 1 aus scheibenförmigen Halbleiterbauelementen 2 und Kühlkörpern 3. Die Halbleiterbauelemente 2 und die Kühlkörper 3 sind alternierend angeordnet, wobei Jedes Halbleiterbauelement 2 zwischen zwei Kühlkörpern 3 liegt. Am oberen Ende des Stapels 1 befindet sich ein Druckstück 4, das aus einer Druckplatte 4a und einem dem Stapel 1 zugewandten Isolierstück 4b besteht. Das untere Ende des Stapels 1 grenzt an eine Endplatte 5 aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff. Der Stapel 1 ist in einem Gefäß 6 aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise Kunststoff, untergebracht. Das Gefäß 6 ist ein Rohr, das an seinem unteren Ende von der Endplatte 5 und an seinem oberen Ende von einer Endplatte 7 flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Die Endplatte 7 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff. Die Endplatten 5 und 7 sind mit dem Rohr 6 verschraubt. Das Druckstück 4 ist in der oberen Endplatte 7 gleitend angeordnet und liegt auf dem obersten Kühlkörper des Stapels 1 auf.
  • Der Stapel 1 ist von einem Spannverband 8 umgeben. Der Spannverband 8 besteht aus den Spannplatten 9 und 10, den Zugstangen 11 und einem elastischen Spannelement 12. Das elastische Spannelement 12 ist in die Spannplatte 9 eingeschraubt. Das elastische Spannelement 12, das in der DE-OS 1914 790 ausführlich beschrieben ist, ist ein elastischer Kraftspeicher. Durch Einschrauben des Spannelementes 12 in Richtung des Stapels 1 wird auf den Stapel 1 eine Anpreßkraft ausgeübt. Der Stempel 13 des Spannelementes 12 Uberträgt im gespannten Zustand die Anpreßkraft vom Spannverband 8 über das Druckstück 4 auf den Stapel 1. Das Spann- element 12 enthält Tellerfedern 14 und wirkt als elastisches Ausgleichselement. Durch Temperaturschwankungen bedingte Längenänderungen in der Halbleitersäule werden durch das Spannelement 12 ausgeglichen. Die Zugstangen 11 durchsetzen Durchbrüche in den Spannplatten 9 und 10 und sind durch Muttern 15 mit den Spannplatten 9 und 10 verschraubt.
  • Jeder Kühlkörper 3 ist als Platte ausgebildet, die aus einer Kanalplatte 16 und einer Abdeckplatte 17 besteht.
  • In dem dargestellten Beispiel sind die Kanalplatte 16 und die Abdeckplatte 17 einander gleich. Die Platten 16 und 17 weisen mehrere parallele Nuten auf, die miteinander fluchten und im zusammengesetzten Zustand die Flüssigkeitskanäle 18 ergeben. Die Breite der Kühlkörper 3 ist in der Schnittdarstellung geringer als der Innendurchmesser des Rohres 6. Zwischen Jeweils zwei benachbarten Kühlkörpern 3 ist ein Zwischenstück 19 aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff ~flüssigkeitsdicht angebracht. In Jedem Zwischenstück 19 ist ein Durchbruch 20, in dem das Halbleiterbauelement 2 untergebracht ist. Die Breite Jedes Zwischenstückes 19 entspricht der Breite Jedes Kühlkörpers 3. Der Stapel 1 ist im mittleren Bereich des Rohres 6 angeordnet. Zwischen dem Stapel 1 und dem Rohr 6 sind beiderseits des Stapels 1 die Zwischenräume 21 und 22 vorhanden, in die die Flüssigkeitskanäle 18 jedes Kühlkörpers 3 münden. Der Zwischenraum 21 ist der Zuflußkanal und der Zwischenraum 22 ist der Abflußkanal für die Flüssigkeitskanäle 18 aller Kühlkörper 3. Der Stapel 1 liegt vor und hinter der Schnittebene flüssigkeitsdicht an der Innenwand des Rohres 6 an. Der Zuflußkanal 21 und der Abflußkanal 22 sind daher flüssigkeitsdicht voneinander getrennt. Der Zuflußkanal 21 und der Abflußkanal 22 werden durch den Stapel 1, das Gefäß 6 und die Endplatten 5 und 7 begrenzt. In der Endplatte 7 ist eine Bohrung 23 als Zuflußöffnung vorhanden, die in den Zuflußkanal 21 mündet. Entsprechend ist in der Endplatte 5 eine Bohrung 24 als Abflußöffnung vorhanden, die in den Abflußkanal 22 mündet.
  • Die Kühlflüssigkeit, beispielsweise öl, strömt durch die Zuflußöffnung 23 in den Zuflußkanal 21. Vom Zuflußkanal 21 fließt das Öl durch die Flüssigkeitskanäle 18 aller Kühlkörper 3 und führt dabei die gesamte im Betriebszustand von den Halbleiterbauelementen 2 erzeugte Wärme ab. Das erwärmte öl strömt aus den Flüssigkeitskanälen 18 in den Abflußkanal 22. Das Öl fließt aus dem Abflußkanal 22 durch die Abflußöffnung 24 aus der Halbleitersäule ab. Der Zuflußkanal 21 wirkt als Verteilkanal und der Abflußkanal 22 wirkt als Sammelkanal für das Öl. Der Stapel 1 teilt den Innenraum des Gefäßes 6, so daß der Zuflußkanal 21 und der Abflußkanal 22 etwa gleich groß sind. Der Zuflußkanal 21 und der Abflußkanal 22 weisen daher einen etwa gleich großen Querschnitt auf, wodurch ein optimaler Durchsatz an Kühlflüssigkeit gewährleistet ist. Jedes Zwischenstück 19 besitzt vier Bohrungen 25 als oeffnungen zwischen dem Durchbruch 20 und dem Zuflußkanal 21. In Figur 1 weist Jedes Zwischenstück 19 Je eine Öffnung 25 nahe am oberen und am unteren Rand des Zwischenstückes auf. Die beiden anderen öffnungen 25 liegen in gleicher Höhe hinter den beiden dargestellten Öffnungen 25. Die Öffnungen 25 können auch als Nuten auf den Deckflächen Jedes Zwischenstückes 19 ausgeführt sein. Durch die Öffnungen 25 fließt Öl in den restlichen Hohlraum, der sich zwischen dem Halbleiterbauelement 2, der Innenwand des Zwischenstückes 19 und den beiden benachbarten Kühlkörpern 3 befindet, und aus diesem in den Zuflußkanal 21 zurück. Das Öl nimmt von dem Halbleiterbauelement 2 Wärme auf und verbessert die Isolation in dem Hohlraum. Der Kühlflüssigkeitsdurchsatz durch die Öffnungen 25 ist im Vergleich zum Kühlmitteldurchsatz durch die Flüssigkeitskanäle 18 Jedes Kühlkörpers gering. Durch die Öffnungen 25 werden auch Stromzuführungen für die Halbleiterbauelemente 2 gelegt. Die Stromzuführungen werden durch je eine Öffnung 26 nahe am oberen und unteren Ende des Gefäßes 6 flüssigkeitsdicht durch die Wand des Gefäßes 6 geführt.
  • Wenn Jedes Halbleiterbauelement 2 ein Thyristor ist, wird durch Jeweils eine der Öffnungen 25 neben Jedem Halbleiterbauelement 2 eine Steuerleitung gelegt. Dazu können weitere Öffnungen 26 durch die Gefäßwand geführt werden.
  • Durch das Kühl system der Haibleitersäule wird in einfacher Weise die strömungsmäßige Parallelschaltung aller Kühlkörper 3 des Stapels 1 realisiert. Der Fluß des Kühlmittels, beispielsweise öl, vom Zuflußkanal 21 zum Abflußkanal 22 erfolgt nur durch die Flussigkeitskanäle 18 aller Kühlkörper 3. Alle Zwischenstücke 19 schirmen die Zwischenräume zwischen Jeweils zwei benachbarten Kühlkörpern 3 vom ölfluß zwischen dem Zuflußkanal 21 und dem Abflußkanal 22 ab. Jedes Zwischenstück 19 kann auch aus nur einer Platte bestehen, die flüssigkeitsdicht zwischen den beiden Jeweils benachbarten Kühlkörpern 3 angebracht ist und in Figur 1 beispielsweise der linken Schnittfläche des Zwischenstückes 19 entspricht. Die Gesamtheit derartiger Zwischenstücke 19 bildet mit allen Kühlkörpern 3 auf der Innenwand des Gefäßes 6 zwei flüssigkeitsdichte Mantellinien 27, die in Figur 1 nicht erkennbar vor und hinter der Schnittebene verlaufen. Durch die Flüssigkeitskanäle 18 aller Kühlkörper 3 fließt Öl gleicher Temperatur. Jede Wärmeübergangsfläche der Halbleiterbauele-.mente 2 wird deshalb von Öl gleicher Temperatur gekühlt.
  • Die Halbleiterbauelemente 2 weisen gleiche Sperrschichttemperatur auf und sind durch die einfachen und wirkungsvollen Kühlkörper 3, die beispielsweise auch gerippte Bleche sein können, hochgradig belastbar. Die Halbleiterbauelemente 2 können voll ausgenutzt werden. Auch bei stärkeren Ölströmen ergibt sich durch die Kühlkörper 3 ein relativ niedriger Druckabfall.
  • In Figur 2 ist eine Draufsicht auf den in dem Gefäß befindlichen Stapel der Halbleitersäule in der in Figur 1 angegebenen Ebene dargestellt. In dem Gefäß 6 ist der Kühlkörper 3 angeordnet, dessen eine Hälfte in Gestalt der Kanalplatte 16 in der Draufsicht sichtbar ist. Durch die Kanalplatte 16 verlaufen vier zueinander parallele Flüssigkeitskanäle 18, die als Nuten in die Kanalplatte eingearbeitet sind. Unter der Kanalplatte 16 befindet sich das benachbarte, deckungsgleich angeordnete und daher nicht direkt sichtbare Zwischenstück 19. Jedes Zwischenstück 19 weist in der Draufsicht die gleiche Form wie Jeder der Kühlkörper 3 auf. Jeder Kühlkörper 3 und Jedes Zwischenstück 19 in dem Stapel 1 weist zwei Bereiche 27 mit fluchtenden Seitenflächen auf, die durch flüssigkeitsdichtes Anliegen an der Innenseite des Gefäßes 6 zwei Mantelflächen bilden. Die Mantelflächen 27 sind kreisbogenförmig und ihr Radius entspricht dem Innenradius des Rohres 6. Zwischen den Enden der kreisbogenförmigen Mantelflächen 27 begrenzen zueinander parallele ebene Flächen 28 Jeden Kühlkörper 3 und Jedes Zwischenstück 19. Die flüssigkeitsdichten Mantelflächen 27, die von der Endplatte 5 bis zur Endplatte 7 verlaufen (Figur 1), trennen den Zuflußkanal 21 und den Abflußkanal 22 voneinander. Der Zuflußkanal 21 und der Abflußkanal 22 werden in ihrem Querschnitt durch die ebenen Flächen28 und die Innenseiten des Rohres 6 begrenzt. Durch die symmetrische Querschnittsform aller Kühlkörper 3 und aller Zwischenstücke 19 weisen der Zuflußkanal 21 und der Abflußkanal 22 Querschnitte von gleicher Größe auf. Am Boden des Abflußkanals 22 befindet sich die Abflußöffnung 24 in der Endplatte 5. In dem Durchbruch 20 des Zwischenstückes 19 ist das Halbleiterbauelement 2 angeordnet.
  • In Figur 3 ist eine im Hinblick auf den Spannverband etwas abgeänderte erfindungsgemäße Halbleitersäule in einer Seitenansicht mit Teilschnitt in der in Figur 1 angezeigten Ebene dargestellt. Die Seitenansicht ist gegenüber derjenigen von Figur 1 um 900 um die Stapelachse gedreht. Der Aufbau des Stapels 1 und seine Anordnung im Spannverband 8 sind im Zusammenhang mit der Figur 1 ausführlich beschrieben. Der Stapel 1 wird durch zwei elektrisch isolierende Bolzen 29, die beispielsweise aus Kunststoff sind, vorgespannt. Die einander gegenüberliegenden Bolzen 29 verlaufen parallel zueinander in Durchbrüchen 32 in der Endplatte 5, den Kühlkörpern 3, den Zwischenstücken 19 und der Endplatte 7 und werden an ihren Enden mit Muttern verschraubt.
  • Mit den Bolzen 29 werden die Kühlkörper 3, die Zwischenstücke 19 und die Endplatten 5 und 7 des Stapels 1 auch zentriert. Das Vorspannen und Zentrieren des Stapels 1 mit den Bolzen 29 ermöglicht die Montage der Halbleitersäule in mehreren Schritten. Der vorgespannte Stapel 1 wird in das Gefäß 6 eingesetzt und die Endplatten 5 und 7 verschließen das Gefäß 6 flüssigkeitsdicht. Der in dem Gefäß 6 untergebrachte Stapel 1 kann später endgültig in den Spannverband 8 eingespannt werden. Alle Kühlkörper 3 und alle Zwischenstücke 19 bilden die beiden flüssigkeitsdichten, als Mantellinien sichtbaren Mantelflächen 27, die den Zuflußkanal 21 und den Abflußkanal 22 voneinander trennen (Figur 2). Jeder Kühlkörper 3 besteht aus einer Kanalplatte 16 und aus einer Abdeckplatte 17, die einander gleich sind. In die beiden Platten 16 und 17 sind Nuten eingebracht. Die miteinander fluchtenden und einander zugewandten Nuten bilden die Flüssigkeitskanäle 18. Um ein genaues zentrisches Aufsitzen Jedes Halbleiterbauelementes 2 auf einem der benachbarten Kühlkörper 3 zu erreichen, ist in die Mitte der Oberseite Jeder Abdeckplatte 17 ein kleiner Zentrierstift 30 eingesetzt, der in eine kleine Vertiefung in der Mitte der angrenzenden-Wärmeübergangsfläche des Halbleiterbauelementes 2 eingreift.
  • In Figur 4 ist die spezielle Ausbildung eines ZwischenstUkkes in der Draufsicht dargestellt. Das Zwischenstück 19 weist auf seiner Außenfläche zwei einander gegenüberliegende kreisbogenförmige Bereiche auf, die Teile der mit entsprechenden Bereichen aller Kühlkörper 3 gebildeten Mantelflächen 27 sind. Zwischen den Enden der Mantelflächen 27 ver- laufen zueinander parallele ebene Flächen 28. Auf Jeder Deckfläche des ZwischenstUckes 19 verläuft parallel zu Jeder der beiden Kanten, die die Deckfläche mit den Flächen 28 bildet, eine Dichtlippe 31. Jede der beiden Dichtlippen 31 verläuft auf dem kürzesten Weg zwischen zwei gegenüberliegenden Enden der beiden Mantelflächen 27. Die Dichtlippen 31 ermöglichen eine Verbesserung der flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen den Zwischenstücken 19 und den benachbarten Kühikörpern 3. Bei Abweichung der Planparallelität der aufeinanderliegenden Dichtungsflächen können die Dichtlippen 31 die aufgetretenen Toleranzen ausgleichen. In dem Zwischenstück 19 befinden sich zwei Durchbrüche 32 für den Durchgang der Bolzen 29. Zwischen einer der Flächen 28 und dem Durchbruch 20 befinden sich vier Öffnungen 25, von denen Jeweils zwei paarweise übereinander liegen.
  • In Figur 5 ist das in Figur 4 beschriebene Zwischenstück in der Seitenansicht dargestellt. Das Zwischenstück 19 weist auf Jeder seiner Deckflächen Je zwei Dichtlippen 31 auf. Zwischen einer der Flächen 28 und dem Durchbruch 20 befinden sich vier Öffnungen 25. Hinter den beiden eingezeichneten Öffnungen 25 liegen zwei weitere Öffnungen 25.
  • Bei zusätzlicher Unterbringung der verspannten Halbleitersäule in einem Ölkessel kann das flüssigkeitsdichte Anbringen der Endplatten 5 und 7 am Gefäß 6 entfallen. In diesem Fall ist zwischen den Endplatten und dem Gefäß ausströmendes Öl nicht störend. Das Öl wird in einer Rückkühlanlage gekühlt. Die Halbleitersäule wird durch von der Rückkühlanlage zurückströmendes kaltes Öl gekühlt.
  • Das von der Rückkühlanlage kommende Öl fließt durch die Zuflußöffnung 23 in den Zuflußkanal 21. Der Abfluß des Öls aus dem Abflußkanal 22 kann außer durch die Abflußöffnung 24 durch weitere in die an den Abflußkanal 22 grenzende Wand des Gefäßes 6 einzubringende Durchbrüche in den Ölkessel erfolgen, der die Halbleitersäule umgibt.
  • Die erfindungsgemäße flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule ist für die Verwendung in der gesamten Stromrichtertechnik bestimmt.

Claims (9)

  1. PatentansprUche Flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule mit einem Stapel von scheibenförmigen Halbleiterbauelementen und beiderseits Jedes Halbleiterbauelementes angeordneten Kühlkörpern, wobei Jeder Kühlkörper wenigstens einen in einen Zuflußkanal und in einen Abflußkanal mündenden Flüssigkeitskanal enthält, und mit mindestens einem Druckstück an einem der Enden des Stapels und mit einem den Stapel umgebenden Spannverband, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , d a ß der Stapel (1) in einem Gefäß (6) aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist, das an Jedem Ende durch eine an der Innenseite des Gefäßes (6) flüssigkeitsdicht anliegende Endplatte (5, 7) verschlossen ist, daß der Kühlkdrper (3) eine Platte ist, daß neben Jedem Halbleiterbauelement (2) ein Zwischenstück (19) aus elektrisch isolierendem Material zwischen Jeweils zwei benachbarten Kühlkörpern (3) flüssigkeitsdicht angebracht ist, daß Jeder Ktlhlkörper (3) und Jedes Zwischenstück (19) Bereiche mit fluchtenden Seitenflächen aufweist und Teile dieser Bereiche durch flüssigkeitsdichtes Anliegen an der Innenwand des Gefäßes (6) zwei Mantellinien (27) zwischen den Endplatten (5, 7) bilden, daß die beiden Mantellinien (27) den Zuflußkanal (21) und den Abflußkanal (22) voneinander trennen, daß der Zuflußkanal (21) und der Abflußkanal (22) allen Flüssigkeitskanälen (18) gemeinsam ist, und daß in den Zuflußkanal (21) eine Zuflußöffnung (23) des Gefäßes (6) und in den Abflußkanal (22) eine Abflußöffnung (24) des Gefäßes (6) mündet.
  2. 2. Flüssigkeitsgektlhlte Halbleitersäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens einer der Flüssigkeitskanäle (18) jedes Kühlkörpers (3) eine geradlinig verlaufende Bohrung ist.
  3. 3. Flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t d a ß die Platte. Jedes Kühlkörpers (3) aus einer Kanalplatte (16) und einer Abdeckplatte (17) besteht, und wenigstens die Kanalplatte (16) mit wenigstens einer Nut (18) als Flüssigkeitskanal versehen ist, der von der Abdeckplatte (17) abgedeckt ist.
  4. 4. Flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , d a 13 Jedes Zwischenstück (19) auf Jeder der den Kühlkörpern (3) zugewandten Seiten mit wenigstens einer Dichtlippe (31) ausgestattet ist, die von der einen Mantellinie (27) zu der anderen Mantellinie (27) verläuft.
  5. 5. Flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , d a ß das Gefäß (6) zylindrisch ist.
  6. 6. Flüssigkeitsgekühlte Haibleitersäule nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Jeder Kühlkörper (3) in seiner Draufsicht kreisbogenförmige Bereiche aufweist, deren Radius dem Innenradius des Gefäßes (6) entspricht und die an ihren Enden von etwa parallelen ebenen Flächen (28) begrenzt sind.
  7. 7. Flüssigkeitggekthlte Halbleitersäule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , d a ß Jedes Zwischenstück (19) in der Draufsicht die Form des Kühlkörpers (3) und einen Durchbruch (20) zur Aufnahme des Halbleiterbauelementes (2) aufweist.
  8. 8. Flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , d a 13 Jedes Zwischenstück (19) mindestens eine Öffnung (25) zwischen dem Durchbruch (20) und dem Zuflußkanal (21) oder dem Abflußkanal (22) besitzt.
  9. 9. Flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule nach einem der Ansprüche 1 big 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , d a ß der Stapel (1) durch wenigstens einen elektrisch isolierenden Bolzen (29) vorgespannt ist, der in Durchbrüchen (32) in den Kühlkörpern (3), Zwischenstücken (19) und Endplatten (5, 7) verläuft, und daß das Druckstück (4) in einem Durchbruch einer der Endplatten (5, 7) bewegbar angeordnet ist.
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