DE3701477C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kühlung eines elektrischen Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Einrichtung ist aus dem DE-GM 72 24 356 bekannt.

In vielen Hochleistungsgeräten, z.B. Gleichstromstellern, Stromrichtern, Um­ richtern finden Leistungswiderstände hoher Verlustleistung Anwendung. Diese müssen meist ebenso gekühlt werden, wie die Halbleiter. Sie werden deshalb vorzugsweise mit in den Kühlluftstrom einer Zwangskühlung für die Halbleiter mit eingebracht. Dort können bei verschiedenen kritischen Anwendungsgebieten, z.B. im Bahnbetrieb, Probleme auftreten, da die Widerstände mit Schmutz und/ oder Feuchtigkeit in Berührung kommen. Will oder muß man zudem die Forderung erfüllen, keine auf hohem Potential liegenden Elemente im Kühlluftstrom zu haben, können die Widerstände dort nicht bleiben.

Andererseits bestehen für empfindliche Bauteile der Steuerung und des Lei­ stungsteils der erwähnten Geräte meist geschützte, sogenannte "saubere" Be­ reiche, die von der verschmutzten Kühlluft abgeschlossen sind oder zumindest nicht direkt bestrichen werden. Die Kühlungsmöglichkeiten dort sind jedoch begrenzt. Plaziert man die Leistungswiderstände dort, wird dieser Bereich oft zu stark aufgeheizt, was die empfindlichen Bauteile schädigen kann. Man hat sich z.T. damit geholfen, daß man die Widerstände nur maximal mit einem 1/3 der Nennleistung betrieb, um wenigstens die unmittelbare Strahlungswärme zu mindern. Dadurch mußte die Anzahl der nötigen Widerstände erhöht werden, ohne wesentlich die mittlere Temperatur senken zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistungswiderstände in den sauberen bzw. unverschmutzten Bereichen mit unterzubringen, ohne daß übermäßige Wärme­ probleme auftreten.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 ge­ löst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Durch die Erfindung können die Leistungswiderstände in den "sauberen" Bereich verlegt werden, ohne daß es dort zu gefährlicher Wärmestauung kommt. Die Temperatur der Widerstände kann selbst bei erhöhter Verlustleistung niedrig gehalten und die nötige Anzahl entscheidend vermindert werden, wodurch sich auch bauliche und wirtschaftliche Vorteile ergeben.

Wärmerohre sind an sich ebenso bekannt, wie ihre vielen Anwendungen für einen optimalen Wärmetransport. Während die Elektrotechnik diese Art der Kühlung insbesondere bei Motoren und in der Leistungselektronik bereits einsetzt, ist eine Anwendung bei Hochleistungswiderständen bisher unterblieben. Der abzu­ deckende Temperaturbereich und das hohe Potential an den Widerständen war problematisch.

Anhand von schematischen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im nach­ stehenden näher erläutert.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungen mit geraden und gebogenen Wärmerohren und einem endseitigen Anschlußflansch. In Fig. 3 ist das Wärmerohr direkt mit dem Kühlkörper verbunden.

In den Figuren ist der Leistungswiderstand mit 1, das Wärmerohr mit 2 und der Kühlkörper mit 3 bezeichnet. Der Widerstand 1, ein keramischer Rund-Hohlwider­ stand, umschließt - innerhalb der sogenannten Verdampfungszone V - das Wärme­ rohr 2. Der Widerstand 1 ist dem Wärmerohr 2 direkt aufgeschoben. Das kera­ mische Material ist elektrisch nicht leitend und stellt selbst die Potential­ trennung sicher. Eine z.B. abbindende wärmeleitende Masse 4 oder eine ent­ sprechende Folie kann zusätzlich den Wärmeübergang sicherstellen. Die Konden­ sationszone K des Wärmerohres 2 ist in den Fig. 1 und 2 in einen Anschluß­ flansch 5 eingepaßt, der mittels Schrauben 6 auf dem Kühlkörper 3 zu be­ festigen ist. In Fig. 1 wird der Anschlußflansch 5 senkrecht zur Auflage­ fläche durchdrungen, in Fig. 2 von der Peripherie her. Fig. 3 zeigt eine Aus­ führung, bei der ohne besonderen Anschlußflansch 5 ausgekommen wird. Die Kon­ densationszone K ist direkt, dort senkrecht zur Auflagefläche des Kühlkörpers in eine Bohrung 7 eingepaßt.

Je nach Anwendung kann die Wärme vom Kühlkörper 3 direkt oder indirekt unter Zwischenschaltung noch eines Flüssigkeitskreislaufes an die Umgebungsluft ab­ gegeben werden.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Kühlung eines elektrischen Bauteils, das über ein ver­ dampfungszonenseitig angeschlossenes Wärmerohr die Wärme elektrisch iso­ liert auf einen kondensationszonenseitig angebrachten Kühlkörper überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisches Bauteil ein rohrförmig ausgebildeter Leistungswider­ stand (1) vorgesehen ist, der in einem geschützten Bereich angeordnet das Wärmerohr (2) längs seiner Verdampfungszone (V) elektrisch isolierend eng umschließt und daß der Kühlkörper (3) in einem Kühlluftkanal liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leistungswiderstand (1) ein Keramik- oder Glas-Rohrwiderstand Verwendung findet, wobei toleranzausgleichende, wärmeleitende Mittel zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Leistungswiderstand (1) und Verdampfungszone (V) vorgesehen sind.