EP0585611A2

EP0585611A2 - Power resistor for liquid cooling

Info

Publication number: EP0585611A2
Application number: EP93112149A
Authority: EP
Inventors: Wilhelm KRÄMER
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1992-08-04
Filing date: 1993-07-29
Publication date: 1994-03-09
Also published as: EP0585611A3; DE4225723A1

Abstract

A power resistor for liquid cooling is proposed, in the case of which at least one resistor element is arranged above insulating panels between two metallic flat housings. Each flat housing (1a....1f) has two internal cooling-liquid collecting spaces (10,10a,10b,11,11a), a flat channel (12,12a,12b) connecting the two cooling-liquid collecting spaces to one another. The cooling-liquid collecting channels (10,10a,10b,11,11a) have openings (13 to 16, 28 to 31) for the liquid inlet and outlet. At least one resistor element (3,4) is in each case located in the intermediate space (interspace) (2a....2e) formed between the two flat housings and is in thermal contact with the flat channel (12,12a,12b). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungswiderstand für Flüssigkeitskühlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und kann z. B. als brauchwassergekühlter Beschaltungs- oder Bremswiderstand bei einem elektrischen Schienenfahrzeug mit stromrichtergespeistem Antrieb verwendet werden.The invention relates to a power resistor for liquid cooling according to the preamble of claim 1 and can, for. B. can be used as service water-cooled wiring or braking resistor in an electric rail vehicle with a converter-powered drive.

Ein derartiger Leistungswiderstand für Flüssigkeitskühlung ist aus der DE 39 35 956 A1 bekannt. Dort wird eine Anordnung mit zwangsgekühltem, elektrischem Leistungswiderstand vorgeschlagen, bei der die Verlustleistung mittels Siede- oder Flüssigkeitskühlung abführbar ist. Der Leistungswiderstand weist ein flaches, ebenes, metallisches Widerstandselement mit mindestens zwei elektrischen Anschlüssen auf. Das Widerstandselement ist aus einem blechförmigen Werkstoff mit einem hohen spezifischen elektrischen Widerstand gebildet und über eine elektrisch isolierende, jedoch gut wärmeleitende Zwischenlage mit mindestens einem elektrisch leitenden Flüssigkeitskühlkörper druckkontaktiert. Zur doppelseitigen Kühlung kann das Widerstandselement zwischen zwei Flüssigkeitskühlkörpern eingespannt sein.Such a power resistor for liquid cooling is known from DE 39 35 956 A1. An arrangement with a force-cooled, electrical power resistor is proposed there, in which the power loss can be dissipated by means of boiling or liquid cooling. The power resistor has a flat, flat, metallic resistance element with at least two electrical connections. The resistance element is formed from a sheet-metal material with a high specific electrical resistance and pressure-contacted with at least one electrically conductive liquid heat sink via an electrically insulating, but good heat-conducting intermediate layer. For double-sided cooling, the resistance element can be clamped between two liquid heat sinks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungswiderstand für Flüssigkeitskühlung der eingangs genannten Art anzugeben, der universell für unterschiedliche Leistungsklassen aus gleichartigen Grundbausteinen zusammengestellt werden kann.The invention has for its object to provide a power resistor for liquid cooling of the type mentioned, which can be assembled universally for different performance classes from the same basic building blocks.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved in connection with the features of the preamble according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein Leistungswiderstand mit Flachkühler für Brauchwasserkühlung geschaffen wird, dessen ohmscher Widerstandswert und dessen Leistungsklasse unter Einsatz von beliebig vielen, jeweils gleichen Baueinheiten in der Art eines Baukastensystems variierbar ist. Die Leistungsdichte des kompakten Leistungswiderstandes ist sehr groß, da eine intensive, großflächige Kühlung der wärmeproduzierenden Widerstandselemente sichergestellt ist. Der Leistungswiderstand weist im einfachsten Fall bei kleiner Leistungsklasse einen Flachkühler mit lediglich zwei Flachgehäusen auf, wobei das Widerstandselement im zwischen den beiden Flachgehäusen gebildeten Zwischenraum angeordnet ist. Bei hoher Leistungsklasse sind beispielsweise sechs oder mehr Flachgehäuse zu einem Flachkühler gestapelt, wobei sich Widerstandselemente in jedem Zwischenraum zwischen zwei Flachgehäusen befinden. Durch diese Baukastentechnik kann wechselnden Anforderungen und unterschiedlichen Anwendungen entsprochen werden. Gleichzeitig werden die Kosten für Planung, Herstellung, Lagerhaltung und Ersatzteilbevorratung gesenkt.The advantages that can be achieved with the invention consist in particular in that a power resistor with a flat cooler for hot water cooling is created, the ohmic resistance value and the power class of which can be varied using any number of identical units in the manner of a modular system. The power density of the compact power resistor is very high, since intensive, large-area cooling of the heat-producing resistance elements is ensured. In the simplest case with a small power class, the power resistor has a flat cooler with only two flat housings, the resistance element being arranged in the intermediate space formed between the two flat housings. In the high performance class, for example, six or more flat housings are stacked to form a flat cooler, with resistance elements being located in each space between two flat housings. This modular technology enables changing requirements and different applications to be met. At the same time, the costs for planning, manufacturing, warehousing and spare parts inventory are reduced.

Da die Widerstandselemente lediglich mittels Isolierplatten von den metallenen, geerdeten Flachgehäusen isoliert werden müssen - wobei die Isolierplatten dünnwandig ausgestaltet und nur auf Druck und nicht auf Zug beansprucht werden und hohe Preßkräfte möglich sind - werden niedrige Wärmeübergangswiderstände zwischen den wärmeproduzierenden Widerstandselementen und der Kühlflüssigkeit - vorzugsweise Brauchwasser mit Frostschutzmittel - erzielbar, wodurch die hohe Leistungsfähigkeit, Leistungsdichte und Kompaktheit des Leistungswiderstandes sowohl für relativ kleine als auch für relativ große Leistungen begründet ist. Der Leistungswiderstand eignet sich insbesondere durch seine Rüttelsicherheit, sein geringes Gewicht und seinen geringen Raumbedarf für den Einsatz bei Schienenfahrzeugen.Since the resistance elements only have to be insulated from the metal, grounded flat housings by means of insulating plates - the insulating plates being thin-walled and only being subjected to pressure and not to tension and high compressive forces are possible - low heat transfer resistances between the heat-producing resistance elements and the coolant - preferably process water with antifreeze - can be achieved, which justifies the high performance, power density and compactness of the power resistance for both relatively small and relatively large outputs. The power resistor is particularly suitable for use in rail vehicles due to its vibration resistance, its low weight and its small space requirement.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Figur 1: einen Schnitt durch einen Leistungswiderstand mit Flachkühler für Brauchwasserkühlung,
Figur 2: eine perspektivische Ansicht eines Flachgehäuses mit Flüssigkeitsleitblech,
Figuren 3, 4: Ansichten eines aus mehreren Flachgehäusen aufgebauten Flachkühlers
Figur 5: die interne elektrische Verschaltung des Leistungswiderstandes,
Figur 6: einen Leistungswiderstand mit lediglich zwei Flachgehäusen,
Figur 7: die hydraulische Anschlußseite der Variante gemäß Figur 6,
Figur 8: die Widerstandsblechplatten der Variante gemäß Figur 6,
Figur 9: eine perspektivische Ansicht der Variante gemäß Figur 6.

The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing. Show it:

Figure 1: a section through a power resistor with flat cooler for hot water cooling,
Figure 2: 1 shows a perspective view of a flat housing with a liquid baffle,
Figures 3, 4: Views of a flat cooler made up of several flat housings
Figure 5: the internal electrical connection of the power resistor,
Figure 6: a power resistor with only two flat housings,
Figure 7: the hydraulic connection side of the variant according to Figure 6,
Figure 8: the resistance sheet metal plates of the variant according to FIG. 6,
Figure 9: 6 shows a perspective view of the variant according to FIG. 6.

In Figur 1 ist ein Schnitt durch einen Leistungswiderstand mit Flachkühler für Brauchwasserkühlung dargestellt. Es sind mehrere übereinandergestapelte Flachgehäuse 1a...1f zu erkennen, wobei jeweils im zwischen zwei Flachgehäusen 1a....1f gebildeten Zwischenraum 2a....2e ein Widerstandselement in Form einer oder mehrerer mäandrierter Widerstandsblechplatten (gestanzter Flachbandwiderstand) 3, 4 angeordnet ist. Zwischen jeder Widerstandsblechplatte 3 bzw. 4 und einem Flachgehäuse 1a....1f befindet sich eine Isolierplatte 5a bzw. 5b, während zwei bifilare Widerstandsblechplatten 3, 4 durch eine Isolierplatte 6 elektrisch voneinander getrennt sind. Die Isolierplatten 5a, 5b sind relativ dünnwandig ausgebildet, um einerseits die elektrische Isolation zwischen den auf Erdpotential liegenden Flachgehäusen und den Widerstandsblechplatten sicherzustellen und andererseits einen guten Wärmeübergang von den Widerstandsblechplatten zu den Flachgehäusen zu ermöglichen. Als Material für die Isolierplatten 5a, 5b dient z.B. Keramik, Glimmer oder PPS-Kunststoff. Vorzugsweise ist zwischen den Isolierplatten 5a, 5b und den Flachgehäusen zusätzlich noch eine dünne Kunststoffolie angeordnet. Die Isolierplatte 6 hat keine Wärmeübertragungsfunktion, sondern lediglich eine elektrische Isolierfunktion und besteht beispielsweise aus einem hitzebeständigem Kunststoff.FIG. 1 shows a section through a power resistor with a flat cooler for hot water cooling. It Several stacked flat housings 1a ... 1f can be seen, a resistance element in the form of one or more meandered resistance sheet metal plates (punched flat ribbon resistor) 3, 4 being arranged in each of the spaces 2a ... 2e formed between two flat housings 1a ... 1f . An insulation plate 5a or 5b is located between each resistance sheet metal plate 3 or 4 and a flat housing 1a ... 1f, while two bifilar resistance sheet metal plates 3, 4 are electrically separated from one another by an insulation plate 6. The insulating plates 5a, 5b are relatively thin-walled, on the one hand to ensure the electrical insulation between the flat housings lying at ground potential and the resistance sheet metal plates and on the other hand to enable good heat transfer from the resistance sheet metal plates to the flat housings. Ceramic, mica or PPS plastic, for example, is used as the material for the insulating plates 5a, 5b. A thin plastic film is preferably additionally arranged between the insulating plates 5a, 5b and the flat housings. The insulating plate 6 has no heat transfer function, but only an electrical insulating function and consists, for example, of a heat-resistant plastic.

Jedes Flachgehäuse 1a....1f besteht aus zwei spiegelbildlich geformten Druckblechen 7, 8, wobei die Druckbleche an ihren Außenkanten flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind, beispielsweise über eine Rollnahtschweißung 9. Die Druckbleche 7, 8 bestehen beispielsweise aus Edelstahl-, Aluminium- oder Messingblech. Jedes Flachgehäuse 1a....1f weist zwei sich an gegenüberliegenden Seiten befindende Kühlflüssigkeitssammelräume 10 und 11 (Querkanäle, siehe auch Figur 2) auf. Diese beiden Kühlflüssigkeitssammelräume 10, 11 sind über einen großflächigen, jedoch sehr schmalen Flachkanal 12 bzw. einer Vielzahl von parallelen Flachkanälen miteinander verbunden.Each flat housing 1a ... 1f consists of two mirror-image-shaped pressure plates 7, 8, the pressure plates being connected to one another in a liquid-tight manner on their outer edges, for example by means of a roller seam weld 9. The pressure plates 7, 8 consist, for example, of stainless steel, aluminum or brass plate . Each flat housing 1a... 1f has two coolant collecting spaces 10 and 11 located on opposite sides (transverse channels, see also FIG. 2). These two coolant collecting spaces 10, 11 are connected to one another via a large-area but very narrow flat channel 12 or a plurality of parallel flat channels.

Jeder Kühlflüssigkeitssammelraum 10, 11 weist neben den Anschlußöffnungen zu den Flachkanälen mindestens zwei zusätzliche Öffnungen 13, 14, 15, 16 auf, wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist. Diese Öffnungen 13 bis 16 dienen zum Ein- und Austritt und zur Führung der Kühlflüssigkeit innerhalb des aus mehreren gestapelten Flachgehäusen bestehenden Flachkühlers. Diejenigen Öffnungen 13 bis 16 von zwei benachbarten Sammelräumen 10, 11, die sich innerhalb des Flachkühlers jeweils direkt gegenüberliegen und derart einen Flüssigkeitsdurchlaß bilden, sind über Dichtringe 17 nach außen und zu den Zwischenräumen 2a.....2e hin abgedichtet. Mindestens eine nach außen gerichtete Öffnung dient zum Einlauf der Kühlflüssigkeit und ist deshalb mit einem Flüssigkeitszulaufstutzen 18 versehen. Mindestens eine weitere, nach außen gerichtete Öffnung dient zum Ablauf der Kühlflüssigkeit und ist deshalb mit einem Flüssigkeitsablaufstutzen versehen. Die weiteren nach außen gerichteten Öffnungen sind mittels Deckel verschlossen, wobei wiederum eine hydraulische Abdichtung über Dichtringe 17 erfolgt. Alternativ kann anstelle der Dichtringe 17 auch eine Lötabdichtung verwendet werden.In addition to the connection openings to the flat channels, each coolant collecting space 10, 11 has at least two additional openings 13, 14, 15, 16, as can be seen in particular from FIG. These openings 13 to 16 serve for the entry and exit and for guiding the cooling liquid within the flat cooler consisting of several stacked flat housings. Those openings 13 to 16 of two adjacent collecting spaces 10, 11, which are located directly opposite each other within the flat cooler and thus form a liquid passage, are sealed via sealing rings 17 to the outside and to the spaces 2a ..... 2e. At least one outward opening serves for the inlet of the cooling liquid and is therefore provided with a liquid inlet connection 18. At least one further, outward opening serves to drain the cooling liquid and is therefore provided with a liquid drain connection. The further outwardly directed openings are closed by means of a cover, with hydraulic sealing again using sealing rings 17. Alternatively, a solder seal can also be used instead of the sealing rings 17.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, verläuft die Kühlflüssigkeitsströmung vom Flüssigkeitszulaufstutzen 18 in die Kühlflüssigkeitssammelräume 10 - wobei die einzelnen Kühlflüssigkeitssammelräume 10 über Öffnungen 13, 14 miteinander verbunden sind - und von dort über die Flachkanäle 12 zu den Kühlflüssigkeitssammelräumen 11. Beim Durchströmen der Flachkanäle 12 nimmt die Kühlflüssigkeit die von den Widerstandsblechplatten 3, 4 während des Betriebes produzierte Wärmeenergie über die relativ großen Hauptflächen der Flachkanäle 12 auf. Die erwärmte Kühlflüssigkeit strömt von den Kühlflüssigkeitssammelräumen 11 über die Öffnungen 15, 16 zum Flüssigkeitsablaufstutzen. Die Flachkanäle 12 sind vorzugsweise wesentlich schmaler als der Zwischenraum 2a....2e zwischen zwei Flachgehäusen 1a....1f.As can be seen from the above description, the coolant flow runs from the liquid inlet connection 18 into the coolant collecting spaces 10 - the individual coolant collecting spaces 10 being connected to one another via openings 13, 14 - and from there via the flat channels 12 to the coolant collecting spaces 11. When flowing through the flat channels 12 the cooling liquid absorbs the thermal energy produced by the resistance sheet metal plates 3, 4 during operation via the relatively large main surfaces of the flat channels 12. The heated cooling liquid flows from the cooling liquid collecting spaces 11 via the openings 15, 16 to the liquid discharge nozzle. The flat channels 12 are preferably much narrower than the space 2a .... 2e between two flat housings 1a .... 1f.

Zur Leistungserhöhung oder bei leistungsstarken Flachkühlern mit relativ vielen Flachgehäusen können mehrere nach außen gerichtete Öffnungen eines Kühlflüssigkeitssammelraumes 10 mit Flüssigkeitszulaufstutzen 18 und mehrere nach außen gerichteten Öffnungen eines Kühlflüssigkeitssammelraumes 11 mit Flüssigkeitsablaufstutzen versehen sein.To increase performance or in the case of high-performance flat coolers with a relatively large number of flat housings, a plurality of outwardly directed openings in a coolant collection chamber 10 can be provided with liquid inlet connections 18 and a plurality of outwardly directed openings in a coolant collection chamber 11 can be provided with liquid discharge connections.

Um eine gleichmäßige Kühlflüssigkeitsströmung innerhalb der Flachgehäuse 12 bei vergrößerter Wärmeübergangsfläche zu erzielen, befinden sich gemäß einer ersten Variante Flüssigkeitsleitbleche 21 innerhalb eines jeden Flachkanales 12. Diese Flüssigkeitsleitbleche 21 weisen Leitstege 22 auf, die jeweils parallel zur Verbindung zwischen den Kühlflüssigkeitssammelräumen 10, 11 (Querkanäle) verlaufen und zwischen denen Längskanäle 23 von einem Kühlflüssigkeitssammelraum zum anderen gebildet werden.In order to achieve a uniform coolant flow within the flat housing 12 with an increased heat transfer area, according to a first variant there are liquid guide plates 21 within each flat channel 12. These liquid guide plates 21 have guide webs 22, each parallel to the connection between the coolant collecting spaces 10, 11 (transverse channels) run and between which longitudinal channels 23 are formed from one coolant collecting space to the other.

Bei einer zweiten Variante des Flachkühlers kann auf die Flüssigkeitsleitbleche 21 mit Leitstegen 22 und Längskanälen 23 verzichtet werden, wenn stattdessen die Druckbleche 7, 8 selbst mit entsprechenden Einprägungen versehen sind, durch die Längskanäle zur Kühlflüssigkeitsführung geschaffen werden.In a second variant of the flat cooler, the liquid guide plates 21 with guide webs 22 and longitudinal channels 23 can be dispensed with, if instead the pressure plates 7, 8 themselves are provided with corresponding impressions through which the longitudinal channels for cooling liquid guidance are created.

Die einzelnen Flachgehäuse 1a....1f mit den Widerstandsblechplatten 3, 4 in den Zwischenräumen 2a....2e können durch äußere Spannplatten 22, 23 zusammengepreßt werden, wodurch unter anderem die hydraulische Abdichtung zwischen den einander zugewandten Öffnungen und der geringe Wärmewiderstand zwischen Widerstandselementen und Kühlflüssigkeit sichergestellt ist. Die Spannplatten 22, 23 sind dabei jeweils der Formgebung der Flachgehäuse angepaßt und weisen z. B. Aussparungen für den Flüssigkeitszulaufstutzen 18 und den Flüssigkeitsablaufstutzen auf bzw. bilden selbst die Stutzen, wobei eine Abdichtung gegenüber den Druckblechen wiederum über Dichtringe 17 erfolgt. Es besteht auch bei hohen Preßkräften keine Bruchgefahr für die Isolierplatten und sonstigen Baueinheiten. Vorteilhaft wird der Wärmeübergang von den Widerstandsblechplatten zur Kühlflüssigkeit durch die Vorpreßkräfte optimiert, da störende, wärmeisolierende Luftstrecken zwischen der Schichtfolge Widerstandsblechplatte/Isolierplatte/Druckblech mit Sicherheit verhindert werden. Als Spannvorrichtung können beispielsweise Verschraubungen im Peripheriebereich der Spannplatten 22, 23 eingesetzt sein.The individual flat housings 1a ... 1f with the resistance sheet metal plates 3, 4 in the spaces 2a .... 2e can be pressed together by external clamping plates 22, 23, which among other things means that the hydraulic seal between the mutually facing openings and the low thermal resistance between Resistance elements and coolant is ensured. The clamping plates 22, 23 are each adapted to the shape of the flat housing and have z. B. recesses for the liquid inlet connection 18 and the liquid outlet connection or form the connection itself, with a seal against the pressure plates again via sealing rings 17. There is no risk of breakage for the insulating plates and other structural units, even with high pressing forces. The heat transfer from the resistance sheet metal plates to the coolant is advantageously optimized by the pre-pressing forces, since disruptive, heat-insulating air gaps between the layer sequence of resistance sheet metal plate / insulating plate / pressure plate are reliably prevented. For example, screw connections in the peripheral area of the clamping plates 22, 23 can be used as the clamping device.

Die Spannplatten 22, 23 sind vorzugsweise jeweils bombiert, so daß insbesondere auch in der Mitte des Flachkühlers noch genügend Spannkraft zum Zusammenpressen der Schichtfolge Flachkühler/Isolierplatte/Widerstandsblechplatte/Isolierplatte/Flachkühler usw. auftritt. Dabei verhindern die Flüssigkeitsleitbleche 21 oder die vorstehend erwähnten Einprägungen vorteilhaft ein unzulässiges Zusammendrücken und damit eine Querschnittsverengung der Flachkanäle 12.The clamping plates 22, 23 are preferably each cambered, so that in particular in the middle of the flat cooler there is still sufficient clamping force for compressing the layer sequence of flat cooler / insulating plate / resistance plate plate / insulating plate / flat cooler, etc. The liquid guide plates 21 or the above-mentioned impressions advantageously prevent inadmissible compression and thus a narrowing of the cross-section of the flat channels 12.

Alternativ zur vorstehend beschriebenen Spannplatten-Variante ist es bei einer Flachkühler-Variante mit Lötabdichtung anstelle der Dichtringe 17 auch möglich, auf den Einsatz von Spannplatten ganz zu verzichten, falls dies beispielsweise beengte Raumverhältnisse am Einbauort erfordern.As an alternative to the clamping plate variant described above, in the case of a flat cooler variant with a solder seal, instead of the sealing rings 17, it is also possible to completely dispense with the use of clamping plates if, for example, cramped space conditions at the installation location require this.

Um verlängerte Kriechwege zwischen den einzelnen geerdeten Flachgehäusen oder dem Flachkühler und Erde zu bilden, ist der Leistungswiderstand mit Flachkühler zweckmäßig mit einem Außenumguß 24 aus Epoxydharz oder Silikon umgossen, wobei zusätzliche Rippen zur Kriechwegverlängerung des Umgusses dienen können.In order to form extended creepage distances between the individual grounded flat housings or the flat cooler and earth, the power resistor with the flat cooler is appropriately encapsulated with an outer encapsulation 24 made of epoxy resin or silicone, additional ribs being able to extend the encapsulation creepage distance.

In Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Flachgehäuses mit Flüssigkeitsleitblech dargestellt. Es ist ein aus zwei Druckblechen 7, 8 aufgebautes Flachgehäuse zu erkennen, wobei ein Flüssigkeitsleitblech 21 zwischen beiden Druckblechen eingelegt ist. Durch die Leitstege 22 des Flüssigkeitsleitbleches 21 werden Längskanäle 23 geschaffen, die vom Kühlflüssigkeitssammelraum 10 zum weiteren Kühlflüssigkeitssammelraum 11 verlaufen und hierdurch den Flachkanal 12 in einzelne Strömungspfade aufteilen. Ferner sind die für den Kühlflüssigkeitstransport notwendigen Öffnungen 13 bis 16 zu erkennen.FIG. 2 shows a perspective view of a flat housing with a liquid baffle. It is a recognizable from two pressure plates 7, 8 constructed flat housing, wherein a liquid baffle 21 is inserted between the two pressure plates. Longitudinal channels 23 are created by the guide webs 22 of the liquid guide plate 21, which run from the coolant collection space 10 to the further coolant collection space 11 and thereby divide the flat channel 12 into individual flow paths. Furthermore, the openings 13 to 16 necessary for the transport of coolant can be seen.

In den Figuren 3 und 4 sind Ansichten eines aus mehreren Flachgehäusen aufgebauten leistungsstarken Flachkühlers dargestellt. In Figur 3 sind die zur Aufnahme der Widerstandselemente geeigneten Zwischenräume 2a.....2e zwischen den Flachgehäusen 1a.....1f sowie die Kühlflüssigkeitssammelräume 10, 11 zu erkennen. Da die Zwischenräume 2a....2e bis zur Verschließung durch den Außenumguß 24 seitlich offen sind, ist die elektrische Verschaltbarkeit der einzelnen Widerstandsblechplatten in einfacher Weise gewährleistet. Figur 4 zeigt den jeweils über die gesamte Breite der Flachgehäuse 1a...1f verlaufenden Kühlflüssigkeitssammelraum 10 (Querkanal). Die äußeren Rollnahtschweißungen 9 der Flachgehäuse sind jeweils angedeutet.FIGS. 3 and 4 show views of a high-performance flat cooler constructed from a plurality of flat housings. In Figure 3, the spaces 2a ..... 2e suitable for receiving the resistance elements between the flat housings 1a ..... 1f and the coolant collecting spaces 10, 11 can be seen. Since the spaces 2a ... 2e are open at the side until they are closed by the outer casting 24, the electrical connectivity of the individual resistance sheet metal plates is ensured in a simple manner. FIG. 4 shows the coolant collecting space 10 (transverse channel) which extends over the entire width of the flat housings 1a ... 1f. The outer roller seam welds 9 of the flat housing are indicated in each case.

In Figur 5 ist die interne elektrische Verschaltung des Leistungswiderstandes dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Widerstandsblechplatten 3, 4 außerhalb der Räume 2a.... teilweise über Brücken 25 miteinander verbunden sind. Die beiden äußeren Widerstandsblechplatten bilden externe elektrische Anschlüsse 26. Die elektrische Isolierung der Brücken 25 und Anschlüsse 26 erfolgt durch den Außenumguß 24.5 shows the internal electrical connection of the power resistor. It can be seen that the resistance sheet metal plates 3, 4 are connected outside of the rooms 2a... In part by bridges 25. The two outer resistance sheet metal plates form external electrical connections 26. The electrical insulation of the bridges 25 and connections 26 is provided by the outer casting 24.

In Figur 6 ist ein Leistungswiderstand mit lediglich zwei Flachgehäusen 1a, 1b und einem zwischen beiden Flachgehäusen gebildeten Zwischenraum 2a dargestellt. Im Zwischenraum 2a befinden sich wiederum zwei mittels einer Isolierplatte 6 voneinander getrennte Widerstandsblechplatten 3, 4, die über elektrische Anschlüsse 26 extern kontaktierbar sind. Die Widerstandsblechplatten 3, 4 sind gegenüber den Druckblechen 7, 8 wiederum über Isolierplatten 5a, 5b und zusätzlichen sehr dünnen Isolierfolien elektrisch isoliert. Die für den Kühlflüssigkeitstransport geeigneten Kühlflüssigkeitssammelräume 10a, 10b und Flachkanäle 12a, 12b sind gezeigt. Nuten 27 dienen zur Aufnahme von Dichtringen und damit zur hydraulischen Abdichtung des Leistungswiderstandes gegenüber einer externen Kühlschiene. Der Außenumguß 24 ist zur Kriechwegverlängerung mit Rippen versehen und isoliert die elektrischen Anschlüsse 26.FIG. 6 shows a power resistor with only two flat housings 1a, 1b and an intermediate space 2a formed between the two flat housings. In the gap 2a there are in turn two resistance sheet metal plates 3, 4 which are separated from one another by means of an insulating plate 6 and which can be contacted externally via electrical connections 26. The resistance sheet metal plates 3, 4 are in turn electrically insulated from the pressure plates 7, 8 via insulating plates 5a, 5b and additional very thin insulating foils. The coolant collecting spaces 10a, 10b and flat channels 12a, 12b suitable for the coolant transport are shown. Grooves 27 are used to accommodate sealing rings and thus to hydraulically seal the power resistor from an external cooling rail. The outer casting 24 is provided with ribs to extend the creepage distance and insulates the electrical connections 26.

In Figur 7 ist die hydraulische Anschlußseite des Leistungswiderstandes der Variante gemäß Figur 6 dargestellt. Es sind vier jeweils von Nuten 27 umschlossene Öffnungen 28, 29, 30, 31 zu erkennen, die zum hydraulischen Anschluß des Leistungswiderstandes an eine Kühlschiene dienen. Der Kühlflüssigkeitszulauf erfolgt über die Öffnung 28 zum Kühlflüssigkeitssammelraum 10a (siehe auch Figuren 5 und 9), von dort über den Flachkanal 12a zum Kühlflüssigkeitssammelraum 11a (siehe Figur 9), von dort über die Öffnung 29 über einen externen Kanal zur Öffnung 30, von dort über einen weiteren Kühlflüssigkeitssammelraum und den Flachkanal 12b zum Kühlflüssigkeitssammelraum 10b und von dort zur Öffnung 31, die als Flüssigkeitsablauf dient.FIG. 7 shows the hydraulic connection side of the power resistor of the variant according to FIG. 6. There are four openings 28, 29, 30, 31, each surrounded by grooves 27, which are used for the hydraulic connection of the power resistor to a cooling rail. The coolant is supplied via the opening 28 to the coolant collecting space 10a (see also FIGS. 5 and 9), from there via the flat channel 12a to the coolant collecting space 11a (see FIG. 9), from there via the opening 29 via an external channel to the opening 30, from there via a further coolant collecting space and the flat channel 12b to the coolant collecting space 10b and from there to the opening 31, which serves as a liquid drain.

In Figur 8 sind die Widerstandsblechplatten 3, 4 der Variante gemäß Figur 6 dargestellt. Es sind insbesondere die mäandrierte Formgebung, die Faltung und die externen elektrischen Anschlüsse 26 zu erkennen, wobei die vorstehend erwähnten Isolierplatten 6 zwischen den gefalteten Widerstandsblechplatten 3, 4 eingelegt sind.FIG. 8 shows the resistance sheet metal plates 3, 4 of the variant according to FIG. 6. In particular, the meandering shape, the folding and the external electrical connections 26 can be seen, the aforementioned insulating plates 6 being inserted between the folded resistance sheet metal plates 3, 4.

In Figur 9 ist eine perspektivische Ansicht eines geöffneten Leistungswiderstandes der Variante gemäß Figur 6 dargestellt. Es sind die jeweils aus Druckblechen 7, 8 gebildeten beiden Flachgehäuse 1a, 1b zu erkennen, wobei das einen Deckel bildende Druckblech 7 des Flachgehäuses 1a entfernt ist, um einen Einblick in die Kühlflüssigkeitssammelräume 10a, 11a und den Flachkanal 12a zu zeigen. Da die Kühlflüssigkeitssammelkanäle 10a, 11a sich nicht gegenüberliegen, sondern vielmehr nebeneinanderliegend angeordnet sind, ist ein Steg 33 zur Bildung des Flachkanals 12a vorgesehen. Das Flüssigkeitsleitblech 21 des Flachkanals 12a ist zur Vergrößerung der bei der Wärmeübertragung wirksamen Oberfläche mit einer noppenartigen Struktur versehen. Eine zum Einlegen eines Dichtringes geeignete Nut 32 dient zur hydraulischen Abdichtung des Deckels des Flachgehäuses 1a. Die externen elektrischen Anschlüsse 26 der im Raum 2a befindlichen Widerstandsblechplatten sind zu erkennen.FIG. 9 shows a perspective view of an opened power resistor of the variant according to FIG. 6. The two flat housings 1a, 1b formed from pressure plates 7, 8 can be seen, the pressure plate 7 of the flat housing 1a forming a cover being removed in order to provide an insight into the coolant collecting spaces 10a, 11a and the flat channel 12a. Since the coolant collecting channels 10a, 11a do not lie opposite one another, but rather are arranged side by side, a web 33 is provided for forming the flat channel 12a. The liquid guide plate 21 of the flat channel 12a is provided with a knob-like structure in order to enlarge the surface that is effective in the heat transfer. A groove 32 suitable for inserting a sealing ring serves to hydraulically seal the cover of the flat housing 1a. The external electrical connections 26 of the resistance sheet metal plates located in room 2a can be seen.

Claims

Power resistor for liquid cooling, in which at least one resistance element is arranged between two metallic flat housings via insulating plates,
characterized in that each flat housing (1a .... 1f) has two internal coolant collection spaces (10, 10a, 10b, 11, 11a) and a flat channel (12, 12a, 12b) connects the two coolant collection spaces to one another,

- That the coolant collecting channels (10, 10a, 10b, 11, 11a) have openings (13 to 16, 28 to 31) for the liquid inlet and outlet,

- And that there is at least one resistance element (3, 4) in the space formed between two flat housings (2a ... 2e) and in thermal contact with the flat channel (12, 12a, 12b).

Power resistor according to claim 1, characterized in that the sealing between the openings (13 to 16, 28 to 31) of the coolant collecting spaces (10, 10a, 10b, 11, 11a) takes place via sealing rings.

Power resistor according to claim 1, characterized in that the sealing between the openings (13 to 16) of the coolant collecting spaces (10, 11) takes place by means of a solder seal.

Power resistor according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that each flat housing (1a .... 1f) consists of two pressure plates (7,8), the outer edges of which are connected to each other via roll seam welding.

Power resistor according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that at least one outward opening of a coolant collection space (10) with a liquid inlet connection (18), at least one outward opening of a coolant collection space (11) with a liquid outlet connection and those not required outward openings of the coolant collecting spaces (10, 11) are provided with a cover (20).

Power resistor according to at least one of Claims 1 to 5, characterized in that the flat channel (12, 12a, 12b) is provided with a liquid baffle (21) which, by means of guide webs (22), forms a plurality of longitudinal channels (23).

Power resistor according to at least one of Claims 1 to 5, characterized in that the flat channel (12, 12a, 12b) has embossments for increasing the heat transfer area, forming longitudinal channels.

Power resistor according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that the flat housings (1a .... 1f) are pressed together by means of clamping plates (22, 23).

Power resistor according to claim 8, characterized in that the clamping plates (22, 23) are cambered.

Power resistor according to at least one of Claims 1 to 9, characterized in that an outer encapsulation (24) serving for electrical insulation and extension of the creepage distance encloses the flat housings (1a .... 1f).

Power resistor according to at least one of Claims 1 to 10, characterized in that the coolant collecting spaces (10, 11) are arranged on opposite sides.

Power resistor according to claim 11, characterized in that the coolant collecting spaces (10, 11) have directly opposite openings (13 to 16) for a liquid passage between adjacent flat housings.