DE3131773A1

DE3131773A1 - "kuehldose fuer scheibenthyristoren"

Info

Publication number: DE3131773A1
Application number: DE19813131773
Authority: DE
Inventors: Dieter 1000 Berlin Thron
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-08-08
Filing date: 1981-08-08
Publication date: 1983-02-24
Also published as: DE3131773C2

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühldose gemäß dem Obergegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Kühldose ist aus der DE-OS 29 26 342 bekannt.
Die Kühldose soll in Stromrichtern großer Leistung - wie Hochstromanlagen für Elektrolysen, Traktions- und stationähren Antriebs-Stromrichtern - die infolge der hohen Ströme auftretende beträchtliche Verlustwärme der hochausgenutzten Halbleiterbauelemente durch unmittelbare Flüssigkeitskühlung abführen. Dabei sind die Kühldose und das scheibenförmige Halbleiterbauelement zur guten elektrischen und thermischen Kontaktgabe zumeist zu mehreren zu einer Säule gestapelt in einer Spannvorrichtung zusammengepreßt.
Die Kühidose soll auch die Verlustwärme von den Halbleiterbauelementen vorgeschalteten Sicherungen zusätzlich oder auch allein aufnehmen und über die Kühlflüssigkeit ableiten können.
Für scheibenförmige Halbleiterelemente mit einem Durchmesser von weniger als etwa 75 mm sind die in diversen Ausführungen bisher bekannt gewordenen Kühl dosen gut einzusetzen. Es handelt sich um Kühldosen aus Kupfer, Stahl oder Aluminium, die (falls sie nicht aus dem Vollen gearbeitet sind) in Teilstücken gegossen oder aus stranggezogenen Profilen hergestellt werden, wobei die flüssigkeitsdichte Verbindung durch Bördelung, Verschraubung, Lötung oder Verschweißung hergestellt werden kann (vgl.
DE-OS 29 26 342). Zur Flüssigkeitsführung ist dann ein gesondert hergestellter Kern vorgesehen, in dem die Kühlkanäle nach der besten thermischen Ausnutzung und möglichst preiswerter Herstellung angeordnet sind (DE-OS 29 28 046 und DE-OS 29 34 549).
Für scheibenförmige Halbleiterelemente mit einem Durchmesser 7 75 mm sind die bekannten Kühldosen wirtschaftlich nur bedingt einsetzbar. Die Kühldosen erreichen nicht die notwendigen thermischen Werte, haben einen zu großen Druckabfall, sind nicht für die hohen erforderlichen Anpreßdrucke (z.B. von 60kN) geeignet oder können nicht zusätzliche Halbleitersicherungen kühlen. Vor allen Dingen erfordert die bisherige Herstellungsweise eine Vielzahl z.T. teurer Werkzeuge und ist arbeitsintensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühldose der eingangs angegebenen Art derart auszugestalten, daß sie für den hohen Strom und den hohen Anpreßdruck zur Kühlung scheibenförmigen Halbleiterbauelemente mit einem Durchmesser 7 75 mm geeignet ist und trotzdem mit wenig Aufwand hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die Herstellung der Kühldose erfordert wegen der Gleichheit der beiden gesenkgeschmiedeten Teilstücke dazu nur ein Werkzeug. Hinzu kommt lediglich das Erstellen der Flüssigkeitsanschlüsse durch Bohrung und Gewindeschneiden und zum Anspannen ein Überfräsen der beiden Stirnflächen nach dem Schweißen. Das Einsetzen eines Kernes und dessen#Justieren entfällt, da die Kühlkanäle bereits im Gesenk geformt sind.
Vorteilhafte Ausbildungen der Kühldose nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels nachfolgend erläutert. Es zeigen: Fig la, Ib eine Draufsicht und einen Schnitt durch ein Teilstück einer Kühldose und Fig 2a, 2b, 2c drei jeweils um 900 gedrehte Ansichten einer Kühldose.
Gemäß den Fig 2a, 2b, 2c weist die Kühl dose zwei identische Teilstücke 1,2 auf, die hermaphroditisch ineinandergepaßt sind. Die Verbindung der gesenkgeschmiedeten Teilstücke 1,2, die z.B. vorteilhafterweise aus ALMg Si 0,5 bestehen können, sind durch eine durchgehende Schweißnaht 3 verbunden. Die nach einem dem Verschweißen folgenden Überfräsen planparallelen Stirnflächen 8,9 dienen der Abfuhr der Verlustwärme (nicht gezeigter) scheibenförmiger Halbleiterbauelemente (Scheibendioden oder -thyristoren) oder auch von den Halbleiterbauelementen elektrisch vorgeschalteten Sicherungen. Die Halbleiterbauelemente und ggf. die Sicherungen werden zur guten Kontaktgabe an die Sternflächen 8,9 angepreßt. Dazu dient eine (ebenfalls nicht gezeigte) Spannvorrichfung, die durch Bohrungen 7 in der Kühidose greift.
Die Wärmeabfuhr aus der Kühldose erfolgt durch eine Kühlflüssigkeit, vorzugsweise entionisiertes Wasser (z.B. mit einer Leitfähigkeit von 5 /u S cm 1) das der Kühldose über einen in nur einem der beiden Teilstücke 1 oder 2 vorgesehenen Flüssigkeitszufluß 11 zu- und über einen Flüssigkeitsabfluß 6 abgeführt wird. Flüssigkeitszu- und -abfluß sind in den S-eitenwänden 10 der Kühldose vorgesehen.
Die Ausgestaltung eines der identischen Teilstücke 1 oder 2 der Kühldos##rn Fig la, lb gezeigt. Innerhalb der Kühldose strömt demnach die Kühlflüssigkeit in Kühlkanälen 5, die sternstrahlförmig entlang einer Mittelerhebung 4 verlaufen. Die Mittelerhebung 4 dient damit einerseits der besonders günstigen thermischen Kühlkanalgestaltung, ohne daß ein zu großer Druckabfall für die Kühlflüssigkeit in der Kühldose auftritt, und andererseits dem gegenseitigen Abstützen der beiden Teilstücke 1 und 2, so daß ein hoher Anpreßdruck (z.B. 60 kN) für die scheibenförmigen Halbleiterbauelemente möglich ist. Damit können diese Halbleiterbauelemente Durchmesser z 75 mm aufweisen'und trotzdem wird ihre durch Ströme von ca. 3 k A entstehende Verlustwärme optimal abgeführt.
Die Herstellung der Kühldose ist durch das Gesenkschmieden der identischen Teilstücke 1, 2, das Bohren der Flüssigkeitsanschlüsse 6, 11 in Teil 1 und die Verbindung von Teil 1 und 2 durch eine einzige, durchgehende Schweißnaht 3 wenig aufwendig. An Nachbearbeitung ist lediglich ein Überfräsen der Stirnflächen 8, 9 sowie das Bohren der Bohrungen 7 für die Spannvorrichtung notwendig.
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Claims

Kühldose für Scheibenthyristoren Patentansprüche Kühidose zur Flüssigkeitskühlung scheibenförmiger Halb-1 eiterbauelemente, die - aus mehreren Teilen flüssigkeitsdicht zusammengefügt ist, planparallele Stirnflächen zur Übernahme der Verlust~ wärme des dort angepreßten Halbleiterbauelements besitzt und - einzelne Kühlkanäle aufweist, die von einem in der Seitenwand angeordneten Flüssigkeitszufluß zu einem diesem gegenüberliegenden Flüssigkeitsabfluß verlaufen, gekennzeichnet durch zwei gesenkgeschmiedete, identische und hermaphroditisch ineinandergepaßte Teilstücke (1,2), die durch eine durchgehende Schweißnaht (3)verbunden sind.
2. Kühldose nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch sternstrahlförmig entlang einer Mittelerhebung (4) verlaufende Kühlkanäle (5).
3. Kühldose nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet0 daß sowohl der Flüssigkeitszu als auch der Flüssigkeitsabfluß (6) durch Bohrungen in nur einem der beiden Teilstücke (1 oder 2) gebildet sind.