DE4343149C2 - Leistungswiderstand für den Einbau in einen Spannverband mit Flüssigkeitskühldosen und Halbleiterzellen - Google Patents
Leistungswiderstand für den Einbau in einen Spannverband mit Flüssigkeitskühldosen und HalbleiterzellenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungswiderstand
für den Einbau in einen Spannverband mit Flüssigkeitskühl
dosen und Halbleiterzellen gemäß dem Oberbegriff des An
spruchs 1.
Die Erfindung kann vorzugsweise bei Stromrichtergeräten für
Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, verwendet wer
den.
Ein solcher Leistungswiderstand für den Einbau in einen
Spannverband mit Flüssigkeitskühldosen und Halbleiterzellen
ist aus der DE 39 33 956 A1 bekannt. Bei der dort vorge
schlagenen Anordnung mit zwangsgekühltem, elektrischem Lei
stungswiderstand sind mindestens ein elektrischer Lei
stungswiderstand und mindestens ein für Siede- oder Kühl
flüssigkeitskühlung geeigneter Flüssigkeitskühlkörper
druckkontaktiert miteinander verbunden. Der Leistungswider
stand besteht aus einem flachen, ebenen, metallischen Wi
derstandselement mit mindestens zwei elektrischen Anschlüs
sen und ist aus einem blechförmigen Werkstoff mit einem ho
hen spezifischen elektrischen Widerstand gebildet. Bei Ein
satz eines elektrisch leitenden Flüssigkeitskühlkörpers ist
eine elektrisch isolierende, jedoch gut wärmeleitende Zwi
schenlage zwischen Leistungswiderstand und Kühlkörper ange
ordnet. Bei Einsatz eines elektrisch nichtleitenden Flüs
sigkeitskühlkörpers liegt der Leistungswiderstand direkt
auf dem Flüssigkeitskühlkörper. Es kann ein Spannverband,
bestehend aus Leistungswiderständen, scheibenförmigen Halb
leiterzellen und Flüssigkeitskühlkörpern gebildet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungs
widerstand für den Einbau in einen Spannverband mit Flüs
sigkeitskühldosen und Halbleiterzellen der eingangs genann
ten Art anzugeben, der optimal für einseitige Kühlung ge
eignet und damit für den Einbau in den beiden Randbereichen
eines Spannverbandes prädestiniert ist.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des
Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe
sondere darin, daß die im Widerstandsblech produzierte Wär
meenergie fast ausschließlich zur Flüssigkeitskühldose ab
fließt und daß der Leistungswiderstand die optimale Ausnut
zung eines Spannverbandes mit druckkontaktierten Halblei
terzellen und Beschaltungswiderständen in zweifacher Hin
sicht ermöglicht. Zum ersten werden die bei üblichen Spann
verbänden nur auf einer Seite mit einer Halbleiterzelle
kontaktierten Flüssigkeitskühldosen an den Randbereichen
des Spannverbandes durch Einbau der erfindungsgemäßen Lei
stungswiderstände zusätzlich ausgenutzt, d. h. die erfin
dungsgemäßen Leistungswiderstände benötigen keine eigenen
Flüssigkeitskühldosen, sondern beaufschlagen die üblicher
weise nur einseitig mit Halbleiterzellen kontaktierten
Kühldosen. Zum zweiten ermöglicht der erfindungsgemäße Auf
bau des Leistungswiderstandes eine sehr hohe thermische
Ausnutzung des wärmeproduzierenden Widerstandsbleches, ohne
daß dabei örtliche Überhitzungen auftreten oder ohne daß
dabei Wärmeenergie zu den mechanischen Spannkomponenten des
Spannverbandes abfließt. Insgesamt ergibt sich eine Einspa
rung von Raumbedarf, von Gewicht und von Kosten.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Leistungswiderstand im seitlichen
Schnitt,
Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Leistungswider
stand.
In Fig. 1 ist ein Leistungswiderstand im seitlichen
Schnitt dargestellt. Ein Widerstandsblech 1 wird beidseitig
mittels elektrisch isolierender Keramikscheiben, vorzugs
weise AlN-Scheiben 2, 3 abgedeckt, wobei die AlN-Scheibe 2
auch entfallen kann, wenn der Leistungswiderstand mit einer
Flüssigkeitskühldose aus einem elektrisch isolierenden Ma
terial, beispielsweise aus AlN in Kontakt steht. An die
AlN-Scheibe 3 schließen sich eine Wärmeisolationsscheibe 4
und eine Druckplatte 5 an.
Die Baukomponenten des Leistungswiderstandes AlN-Scheibe 2
- Widerstandsblech 1 - AlN-Scheibe 3 - Wärmeisolations
scheibe 4 - Druckplatte 5 werden von einem Kunststoffge
häuse 6 aus einem elektrisch isolierenden Material um
schlossen. Das Kunststoffgehäuse 6 weist V-förmige Ring
nuten 12, 13 für die präzise Arretierung der AlN-Scheiben
2, 3 auf. Vorspringende Rastnasen 10 fixieren die Wärme
isolationsscheibe 4. Aufgrund dieser einfach handhabbaren
Rasttechnik sind alle Baukomponenten des Leistungswider
standes bereits vor der eigentlichen Montage im Spannver
band unverlierbar vormontiert.
Der elektrische Anschluß des Leistungswiderstandes erfolgt
über elektrische Anschlußkontakte 7 - vorzugsweise Steck
kontakte -, die galvanisch leitend mit dem Widerstandsblech
1 verbunden sind. Das Kunststoffgehäuse 6 umfaßt teilweise
die Anschlußkontakte 7, so daß sich eine rüttelsichere, me
chanisch stabile Anschlußkonfiguration ergibt.
Mit Ziffer 11 ist der Isolator am Rand des Spannverbandes
bezeichnet, der über seine Druckfläche gegen die Druck
platte 5 des Leistungswiderstandes preßt. Die Druckplatte 5
stellt eine gleichmäßige Flächenpressung der Wärmeisolati
onsscheibe 4 und der AlN-Scheibe 3 sicher.
In Fig. 2 ist eine Aufsicht auf einen Leistungswiderstand
dargestellt. Wie zu erkennen ist, weist das Widerstands
blech 1 eine Vielzahl seitlicher Einschnitte 14 sowie einen
mittleren Einschnitt 15 auf, wodurch sich eine bifilare,
induktivitätsarme, mäanderförmige Anordnung ergibt. Wesent
lich ist, daß die zum Anschluß mit den elektrischen An
schlußkontakten 7 dienenden beiden Anschlußflächen 8 groß
flächig ausgebildet sind, damit eine stärkere Erwärmung in
diesen nicht in Kontakt mit der Flüssigkeitskühldose ste
henden Flächen unterbleibt.
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, wird das Widerstandsblech 1
vom Kunststoffgehäuse 6 umschlossen, wobei selbstverständ
lich die elektrischen Anschlußkontakte 7 ausgespart sind.
Auf diese Weise ist die dauerhafte Funktionstüchtigkeit des
Leistungswiderstandes gewährleistet, da eine Verschmutzung
oder eine Verunreinigung mit elektrisch leitfähiger Kühl
flüssigkeit (vorzugsweise Brauchwasser) verhindert wird.
Zur Arretierung des Widerstandsbleches können Haltezapfen 9
am Kunststoffgehäuse 6 angeformt sein, die in entsprechende
Bohrungen in den Anschlußflächen 8 des Widerstandsbleches 1
eingreifen. Alternativ kann das Widerstandsblech 1 auch
mittels Schrauben oder Nieten mit dem Kunststoffgehäuse 6
verbunden sein.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Leistungswiderstan
des näher erläutert. Da der Leistungswiderstand nur einsei
tig gekühlt wird, d. h. nur über die AlN-Scheibe 2 mit der
Flüssigkeitskühldose kontaktiert ist oder bei der vorste
hend erwähnten Variante ohne AlN-Scheibe 2 das Widerstands
blech 1 nur über eine Seite direkt mit der Flüssigkeits
kühldose in Kontakt steht, ist es von Wichtigkeit, daß die
im Widerstandsblech während des Betriebes produzierte Wär
meenergie möglichst vollständig zur Flüssigkeitskühldose
abgeführt wird, und daß Teile des Spannverbandes, wie Iso
lator 11, Federelemente usw. nicht unnötig aufgeheizt wer
den. Die AlN-Scheibe 3 hat deshalb neben der Aufgabe der
elektrischen Isolation die zusätzliche Aufgabe, einen
Wärmeausgleich hinsichtlich der wärmeproduzierenden Flächen
zu bewirken (Wärmequerleitung). Durch den Wärmeausgleich
innerhalb der AlN-Scheibe 3 wird verhindert, daß sich über
hitzte Flächen innerhalb des Widerstandsbleches 1 ausbil
den, was die thermische Ausnutzbarkeit und damit die maxi
mal mögliche Leistungsabgabe reduzieren würde. Die Wärme
isolationsscheibe 4 verhindert fast völlig eine Wärmeablei
tung von der AlN-Scheibe 3 zur Druckplatte 5 und somit zum
Spannverband-Isolator 11.
Claims (6)
1. Leistungswiderstand für den Einbau in einen Spann
verband mit Flüssigkeitskühldosen und Halbleiterzellen, wo
bei der Leistungswiderstand ein flaches, ebenes Wider
standsblech (1) aufweist, das mit elektrischen Anschlußkon
takten (7) versehen ist, gekennzeichnet durch eine schicht
förmige Anordnung Widerstandsblech (1) - Keramikscheibe,
vorzugsweise AlN-Scheibe (3) - Wärmeisolationsscheibe (4).
2. Leistungswiderstand nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich eine Druckplatte (5) an die Wärme
isolationsscheibe (4) anschließt.
3. Leistungswiderstand nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsblech (1) beid
seitig mit Keramikscheiben, vorzugsweise AlN-Scheiben (2, 3)
in Druckkontakt steht.
4. Leistungswiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenränder des Wider
standsbleches (1), der Keramikscheibe(n) (2, 3), der Wärme
isolationsscheibe (4) und gegebenenfalls der Druckplatte
(5) von einem ringförmigen Kunststoffgehäuse (6) umschlos
sen sind.
5. Leistungswiderstand nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Widerstandsblech (1) über Haltezapfen
(9), Schrauben oder Nieten mit den Kunststoffgehäuse (6)
verbunden ist.
6. Leistungswiderstand nach Anspruch 4 und/oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffgehäuse (6) Mit
tel (10, 12, 13) aufweist, die eine Arretierung der einzelnen
Baukomponenten des Leistungswiderstandes, wie Keramikschei
ben (2, 3), Wärmeisolationsscheibe (4) und gegebenenfalls
Druckplatte (5) bereits vor der eigentlichen Montage im
Spannverband gewährleisten.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934343149 DE4343149C2 (de) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Leistungswiderstand für den Einbau in einen Spannverband mit Flüssigkeitskühldosen und Halbleiterzellen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934343149 DE4343149C2 (de) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Leistungswiderstand für den Einbau in einen Spannverband mit Flüssigkeitskühldosen und Halbleiterzellen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4343149A1 DE4343149A1 (de) | 1995-06-22 |
DE4343149C2 true DE4343149C2 (de) | 1998-02-26 |
Family
ID=6505322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934343149 Expired - Fee Related DE4343149C2 (de) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Leistungswiderstand für den Einbau in einen Spannverband mit Flüssigkeitskühldosen und Halbleiterzellen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4343149C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19808025A1 (de) * | 1998-02-26 | 1999-09-02 | Abb Research Ltd | Verfahren zur Herstellung einer Kaltleiteranordnung sowie Verwendung der Kaltleiteranordnung als Strombegrenzer |
US6340927B1 (en) | 2001-06-29 | 2002-01-22 | Elektronische Bauelemente Gesellschaft M.B.H | High thermal efficiency power resistor |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3933956A1 (de) * | 1989-10-11 | 1991-04-25 | Asea Brown Boveri | Anordnung mit zwangsgekuehltem, elektrischem leistungswiderstand |
-
1993
- 1993-12-17 DE DE19934343149 patent/DE4343149C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3933956A1 (de) * | 1989-10-11 | 1991-04-25 | Asea Brown Boveri | Anordnung mit zwangsgekuehltem, elektrischem leistungswiderstand |
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DE4343149A1 (de) | 1995-06-22 |
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