DD250003A1

DD250003A1 - INTENSIVE CHILLER FOR POWER SUPPLY

Info

Publication number: DD250003A1
Application number: DD29122886A
Authority: DD
Inventors: Joachim Manthey; Ernst Wuenschig
Original assignee: Eaw Berlin Treptow Zentr F For
Priority date: 1986-06-12
Filing date: 1986-06-12
Publication date: 1987-09-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Intensivkuehldose aus gut waermeleitendem Material fuer ausserhalb an einer Waermeuebergangsflaeche angeordnete, vorzugsweise scheibenfoermige Leistungshalbleiter, die aus einem an beiden Enden durch Deckel hermetisch abgeschlossenem Zylinder besteht, der mit einer bestimmten Menge einer Kuehlfluessigkeit mit niedrigem Siedepunkt gefuellt ist. Mit der Erfindung wird bezweckt, den Aufwand zu senken, die Funktionsfaehigkeit so zu erhoehen, dass ohne weiteres ein Einsatz auf elektrischen Triebfahrzeugen erfolgen kann. Das wird erfindungsgemaess dadurch erreicht, dass der Zylinder formschluessig mit beiden Deckeln verbunden ist und in seinem Innern ein gut waermeleitender, mit einer Vielzahl Durchbruechen versehener und mit beiden Deckeln formschluessig und hermetisch abgeschlossen verbundener Block, vorzugsweise zentrisch, angeordnet ist. Fig. 1The invention relates to a Intensivkuehldose from good heat-conducting material for outside of a Waermeuebergangsflaeche arranged, preferably scheibenfoermige power semiconductors, which consists of a hermetically sealed at both ends by cap cylinder, which is filled with a certain amount of a cooling liquid with low boiling point. The invention aims to reduce the effort to increase the functionality so that it can easily be used on electric traction vehicles. This is inventively achieved in that the cylinder is formschlüssig connected to both lids and in its interior a good heat-conducting, provided with a plurality Durchbruechen and with two lids formschluessig and hermetically sealed connected block, preferably centric, is arranged. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Intensivkühldose aus gut wärmeleitendem Material für außerhalb an einer Wärmeübergangsfläche angeordnete, vorzugsweise scheibenförmige Leistungshalbleiter, die aus einem an beiden Enden durch Deckel hermetisch abgeschlossenen Zylinder besteht, der mit einer bestimmten Menge einer Kühlflüssigkeit gefüllt ist, deren Siedepunkt wesentlich unter dem des Wassers liegt.The invention relates to an intensive cooling box made of good heat-conducting material for outside arranged on a heat transfer surface, preferably disc-shaped power semiconductors, which consists of a hermetically sealed at both ends by the lid cylinder, which is filled with a certain amount of a cooling liquid whose boiling point substantially below that of the water lies.

Die Anwendung der Erfindung ist in allen Stromrichteranlagen mit Leistungshaibieitern möglich, bei denen die räumlichen Verhältnisse sehr beengt sind und/oder die Leistungshalbleiter kurzzeitig sehr hoch belastet werden und daher insbesondere für den Einsatz auf elektrischen Triebfahrzeugen und da wiederum besonders solche, die im Untertagebergbau eingesetzt werden, zweckmäßig.The application of the invention is possible in all converter systems with Leistungshaibieitern in which the spatial conditions are very cramped and / or the power semiconductors are briefly charged very high and therefore especially for use on electric traction vehicles and there again especially those that are used in underground mining , appropriate.

Characteristic of the known technical solutions

Zum Kühlen von Leistungshalbleiterbauelementen ist es üblich, Kühlkörper mit durch Rippen vergrößerten Oberflächen zu verwenden, mit denen die im Betrieb entstehende Verlustleistungswärme an die umgebende Luft abgeführt wird. Dieser Selbstkühleffekt kann durch Forcierung der Umgebungsluft durch den Einsatz von Lüftern noch erhöht werden. Weiterhin ist es bekannt, von Brauchwasser, Isolieröl oder anderen Kühlmedien durchströmte Kühldosen zur Abführung der Verlustleistungswärme der auf den Kühldosen angeordneten Leistungshalbleiter einzusetzen. Gemäß dem heutigen Entwicklungsstand der Halbleiterbauelemente, die für die Belastung durch sehr hohe Ströme ausgelegt sind und daher auch entsprechend hohe Verlustleistungswärme erzeugen, sind die vorgenannten Kühlsysteme bei den hierzu relativ kleinen Wärmeübergangsflächen der Leistungshalbleiterbauelemente nicht mehr oder nur unter unvertretbar hohem technologischem und raummäßigem Aufwand in der Lage, diese Wärmekapazitäten ausreichend abzuführen.For cooling of power semiconductor components, it is customary to use heat sinks with surfaces enlarged by ribs, with which the dissipated power heat generated during operation is dissipated to the surrounding air. This self-cooling effect can be increased by forcing the ambient air through the use of fans. Furthermore, it is known to use of service water, insulating oil or other cooling media flowed through cooling boxes for dissipating the power loss heat of the arranged on the cooling boxes power semiconductors. According to the current state of development of the semiconductor devices, which are designed for the load of very high currents and therefore produce correspondingly high power loss heat, the aforementioned cooling systems are no longer or only under unreasonably high technological and space-consuming effort in the relatively small heat transfer surfaces of the power semiconductor devices in the Able to sufficiently dissipate these heat capacities.

Seit einiger Zeit werden nun Kühleinrichtungen mit einem flüssigen Kühlmittel verwendet, welches einen wesentlich niederen Siedepunkt als Wasser aufweist. Diese Kühleinrichtungen weisen einen hermetisch abgeschlossenen, die Verlustwärme aufnehmenden Körper auf, dessen Hohlraum teilweise mit genannter Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Die von dem Leistungshalbleiter erzeugte Wärme wird durch das an der Wärmeübertragungsfläche verdampfende Kühlmittel absorbiert, das dadurch in den gasförmigen Zustand übergeht, zur Oberfläche des flüssigen Kühlmittels gelangt und oberhalb des flüssigen Kühlmittels als Dampf in den Wärmeaustauschbereich im oberen Teil des hermetisch abgeschlossenen Körpers aufsteigt, wo der Kühlmitteldampf die mitgeführte Wärme an die Außenwand abgibt. Dabei kondensiert der Kühlmitteldampf und fließt als flüssiges Kühl mittel· an den Innenseiten des Körpers wieder in den flüssigen Kühl mittel vorrat im unteren Teil des Körpers zu rück. Dieser Zyklus des Verdampfens und Kondensierens des Kühlmittels wiederholt sich im Betriebszustand, solange Wärme zugeführt wird, ständig. Mit derartigen Kühleinrichtungen können gegenüber eingangs genannten Kühleinrichtungen wesentlich größere Wärmemengen schnellervon den Leistungshalbleiterbauelementen abgeführt werden. Damitdiese Wärme aber auch in gleichem Maße an die Umgebungsluft abgeführt werden kann, sind nun verschiedene Lösungswege für die Ausbildung des das Kühlmittel aufnehmenden Körpers bekannt geworden.For some time now cooling devices are used with a liquid coolant, which has a substantially lower boiling point than water. These cooling devices have a hermetically sealed, the heat loss absorbing body, the cavity is partially filled with said cooling liquid. The heat generated by the power semiconductor is absorbed by the evaporating on the heat transfer surface refrigerant, which thereby passes into the gaseous state, passes to the surface of the liquid refrigerant and rises above the liquid refrigerant as steam in the heat exchange region in the upper part of the hermetically sealed body, where the coolant vapor releases the entrained heat to the outer wall. Here, the refrigerant vapor condenses and flows as a liquid coolant · on the insides of the body back into the liquid coolant supply in the lower part of the body to back. This cycle of evaporating and condensing the refrigerant is constantly repeated in the operating state as long as heat is supplied. With cooling devices of this type, substantially larger amounts of heat can be dissipated more quickly from the power semiconductor components than cooling devices mentioned at the outset. But this heat can be dissipated to the same extent to the ambient air, now various approaches to the formation of the coolant receiving body have become known.

Man kann von zwei grundsätzlichen Ausbildungsvarianten ausgehen. Die eine impliziert das Halbleiterelement entweder ganz oder teilweise in den hermetisch abgeschlossenen, die Kühlflüssigkeit aufnehmenden Körper, was einerseits zwar den Vorteil eines direkten Kontaktes der Kühlflüssigkeit mit dem Halbleitergehäuse und damit einen geringeren Wärmeübergangswiderstand ermöglicht, andererseits aber unübersehbare Nachteile durch den hohen technischen und technologischen Aufwand hinsichtlich der Abdichtung, der Auswechselbarkeit des Halbleiters bei Defekt und einen beträchtlichen ökonomischen Aufwand für die Reservehaltung mit sich bringt. Eine zweite, mehrheitlich beschriebene Ausbildungsvariante ist die Ausrüstung des hermetisch abgeschlossenen, eine Wärmeübergangsfläche aufweisenden und die Kühlflüssigkeit aufnehmenden Körpers mit Rohren der verschiedensten Ausbildungs- und Anordnungsformen, die in den hermetisch abgeschlossenen Raum mit integriert sind und im Wärmeaustauschbereich noch zusätzlich mit Kühlrippen oder Kühlflächen versehen sind. Diese Kühleinrichtungen sind in der Lage, große Wärmekapazitäten an die Umgebungsluft abzugeben, besonders wenn diese noch forciert vorbeigeführt wird. Es ist jedoch nicht zu übersehen, daß durch ihre teilweise relativ komplizierten Konstruktionen bedingt, ein hohertechnologischer Aufwand zu ihrer Realisierung betrieben werden muß. Selbst wenn man dies auf Grund des hervorragenden Kühleffektes geneigt ist zu vernachlässigen, so ist doch festzustellen, daß diese Ausbildungsvarianten einen relativ großen Raum für ihre Installation benötigen. Das wiederum hat zur Folge, daß sie nicht uneingeschränkt überall eingesetzt werden können, wie z. B. auf elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, auf denen naturgemäß nur ein sehr beschränkter Raum für die Unterbringung der elektrischen Antriebs- und Steuereinrichtungen zur Verfügung steht.One can assume two basic training variants. One implies the semiconductor element either completely or partially in the hermetically sealed, the cooling liquid receiving body, which on the one hand while the advantage of direct contact of the cooling liquid with the semiconductor package and thus allows a lower heat transfer resistance, but on the other hand obvious disadvantages by the high technical and technological effort in terms of sealing, the interchangeability of the semiconductor in case of failure and a considerable economic effort for the reserve attitude brings with it. A second, mostly described training variant is the equipment of the hermetically sealed, a heat transfer surface and the cooling liquid receiving body with tubes of various training and arrangement forms, which are integrated in the hermetically sealed space and are provided in the heat exchange area with additional cooling fins or cooling surfaces , These cooling devices are able to deliver large heat capacities to the ambient air, especially when it is still passed forced. However, it is not to be overlooked that due to their sometimes relatively complicated constructions, a hohertechnologischer effort must be operated to their realization. Even if one is inclined to neglect this due to the excellent cooling effect, it should be noted that these training variants require a relatively large space for their installation. This in turn means that they can not be used without restriction everywhere, such. B. on electrically powered vehicles on which, of course, only a very limited space for the accommodation of the electric drive and control devices is available.

In der DE-OS 3240502 ist e'in Siedekühlbehälter für Halbleiterbauelemente der Leistungselektronik beschrieben, der mit Luft durch Selbstkonvektion, Fahrtwind oder Lüfter rückkühlbar ist und als zylinderförmiger Metallbalg, der stirnseitig Flansche aufweist, auf die Abschlußdeckel vakuumdicht aufgeschraubt sind, ausgebildet ist und auf dem Umfang verteilte Stützrohre zwischen den Flanschen besitzt, die mit dem einen Flansch verschweißt und mit den anderen verschraubt oder auch verschweißt sind. Weiterhin hat mindestens einer der Abschlußdeckel Durchführungen für die elektrischen Anschlüsse der im Innern des Metallbalges angeordneten Bauelemente der Leistungselektronik und/oder ein Einfüllventil für eine Siedeflüssigkeit und/oder Sicherheits- und Überwachungseinrichtungen für die Kühlfunktion. Der Nachteil dieser an sich raumsparend konzipierten Siedekühldose ist ihre zwangsweise komplizierte Konstruktion, die sowohl einen hohen technischen wie auch technologischen Aufwand zu ihrer Realisierung erfordert. Als ein besonderer Mangel sind auch die als potentielle Störquelle anzusehenden vielen notwendigen Abdichtungen, die einer Wärmebelastung von 100⁰C und mehr standhalten müssen, um die Vakuumdichtheit der Siedekühldose zu gewährleisten. Für den Einsatz auf elektrischen Triebfahrzeugen wird dies durch den bekanntermaßen rauhen Fahrbetrieb, beispielsweise durch Stöße und ständige Erschütterungen, noch wesentlich komplizierter, kritischer und aufwendiger.In DE-OS 3240502 e'in Siedekühlbehälter for semiconductor components of the power electronics is described, which is rückkühlbar with air by Selbstkonvektion, wind or fan and as a cylindrical metal bellows having frontally flanges are screwed vacuum-tight on the end cover, is formed on the Scope distributed support tubes between the flanges, which are welded to one flange and bolted to the other or welded. Furthermore, at least one of the end cover has bushings for the electrical connections of the components of the power electronics arranged in the interior of the metal bellows and / or a filling valve for a boiling liquid and / or safety and monitoring devices for the cooling function. The disadvantage of this designed to save space Siedekühldose is their compulsory complicated construction, which requires both a high technical and technological effort to their realization. As a particular deficiency are considered to be a potential source of interference many necessary seals that have a heat load of 100 ⁰ C and more must withstand to ensure the vacuum tightness of the Siedekühldose. For use on electric traction vehicles, this is due to the known rough driving, for example, by shocks and constant vibration, even more complicated, critical and expensive.

In der DD-PS 228114 wird nun eine Anordnung zur Kühlung von Halbleiterbauelementen in Scheibenbauweise, die vor allem in Stromrichtern für Triebfahrzeuge doppelseitig forciert über Kühlkörper gekühlt werden müssen und mit einer ersten Seite direkt auf einem ersten Kühlkörper angeordnet sind, beschrieben, bei dem der senkrecht in der gleichen Ebene über dem ersten Kühlkörper angeordnete zweite Kühlkörper über ein die Schwerkraft ausnutzendes, vertikal angeordnetes und auch der elektrischen Leitung zwischen den Anschlußpunkten dienendes Wärmerohr mit der zweiten Seite des Halbleiterleistungsbauelementes verbunden und der zweite Kühlkörper an der Trägerplatte zwecks mechanischer Entlastung des Wärmerohres in vertikaler Richtung mittels Muffen um die Befestigungsschrauben und einer flexiblen Dichtung zwischen Trägerplatte und zweitem Kühlkörper gezielt elastisch gelagert ist. Obwohl hier die Nachteile aus den vakuumdichten Durchführungen der zuvor beschriebenen Siedekühldose beseitigt sind, ist der technisch-ökonomische Aufwand sehr hoch. Hinzu kommt, daß auch hier der Raumbedarf noch relativ hoch erscheint und die gesamte Konstruktion sehr kompliziert und arbeitsaufwendig wirkt. Ein weiterer bedeutender Nachteil ist auch noch darin zu sehen, daß die Halbleiterbauelemente offenbar dem die Kühlung bewirkenden Fahrtwind ausgesetzt sind, wodurch sie einer ständigen Verschmutzung unterliegen, deren Folgen, wie Neben- bzw. Kurzschlüsse, zur Zerstörung oder Beschädigung der Gleichrichteranlage führen können.In DD-PS 228114 an arrangement for cooling of semiconductor devices in disk construction, which must be cooled on both sides especially in power converters for traction vehicles cooled over heatsink and are arranged with a first side directly on a first heat sink, described in which the perpendicular arranged in the same plane above the first heat sink second heat sink via a gravity exploiting vertically arranged and also the electrical line between the connection points serving heat pipe connected to the second side of the semiconductor power device and the second heat sink to the support plate for the purpose of mechanical relief of the heat pipe in the vertical Direction is elastically supported by means of sleeves around the mounting screws and a flexible seal between the support plate and the second heat sink. Although the disadvantages of the vacuum-tight bushings of the previously described Siedekühldose are eliminated, the technical and economic effort is very high. In addition, here too the space requirement appears relatively high and the entire construction is very complicated and labor-consuming. Another significant disadvantage is also to be seen in the fact that the semiconductor devices are apparently exposed to the cooling effect of the wind, whereby they are subject to constant pollution, the consequences, such as side or short circuits, can lead to the destruction or damage to the rectifier.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die beschriebenen Mangel zu beseitigen, den technisch-ökonomischen Aufwand zu senken und die Funktionsfähigkeit zu erhöhen.The aim of the invention is to eliminate the deficiency described to reduce the technical and economic effort and to increase the functionality.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Intensivkühldose aus gut wärmeleitendem Material für außerhalb an einer Wärmeübergangsfläche angeordnete Leistungshalbleiter, bestehend aus einem Zylinder, der durch Deckel hermetisch abgeschlossen und mit einer bestimmten Menge einer Kühlflüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt gefüllt ist, zu schaffen, die für den Einsatz auf elektrischen Triebfahrzeugen geeignet ist, einen geringen Raumbedarf erfordert und deren hermetische Dichtheit für den rauhen Fahrbetrieb gewährleistet und mit einfachen technologischen Mitteln realisiert werden kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Zylinder an beiden Enden formschlüssig mit beiden Deckeln verbunden ist und in seinem Innern ein gut wärmeleitender, mit einer Vielzahl von Durchbrüchen versehener und mit beiden Deckeln formschlüssig und hermetisch abgeschlossen verbundener Block, vorzugsweise zentrisch, angeordnet ist. Vorteilhafte Weiberbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den einzelnen Punkten des Erfindungsanspruchs beschrieben.The invention has for its object to provide an intensive cooling box of good heat conducting material for outside arranged on a heat transfer surface power semiconductor, consisting of a cylinder which is hermetically sealed by lids and filled with a certain amount of a liquid coolant with low boiling point, for the Use is suitable on electric traction vehicles, requires little space and their hermetic tightness ensures the harsh driving and can be realized with simple technological means. According to the invention this is achieved in that the cylinder is positively connected at both ends with two lids and in its interior a good heat-conducting, provided with a plurality of openings and with two lids form-fitting and hermetically sealed connected block, preferably centrally located. Advantageous female formations of the subject invention are described in the individual items of the invention claim.

Ausführungsbeispielembodiment

Anhand von Prinzipskizzen soll der Erfindungsgegenstand näher erläutert werden. Es stellen dar:On the basis of schematic diagrams of the subject invention will be explained in more detail. They show:

Fig. 1: Die Draufsicht der Intensivkühldose im Schnitt durch die MittelachseFig. 1: The top view of the intensive cooling box in section through the central axis

Fig. 2: Die Seitenansicht der Intensivkühldose im Schnitt durch die Mittelachse Fig.3: Eine Ausbildungsvariante in Explosivdarstellung und im Schnitt durch die Mittelachse.Fig. 2: The side view of the intensive cooling box in section through the central axis Fig.3: A training variant in an exploded view and in section through the central axis.

In den Fig. 1 und 2 ist das Prinzip der erfindungsgemäßen Intensivkühldose im Schnitt durch die Mittelachse dargestellt. Ein Zylinder 1, aus einem gut wärmeleitenden Material bestehend, ist an beiden Enden durch Deckel 2 formschlüssig und hermetisch dicht verschlossen. In seinem Innern ist ein Block 3 angeordnet, der gleichfalls aus gut wärmeleitendem Material besteht und mit beiden Deckeln 2 ebenfalls formschlüssig und hermetisch dicht derart verbunden ist, daß er die Deckel 2 nach außen ein wenig überragt. Dieser nach außen ragende Teil des Blocks 3 weist eine Wärmeübergangsfläche 5 auf, die in Form und Abmessung der Elektrodenfläche des jeweiligen Leistungshalbleiters 6 angepaßt ist. Der Block 3 weist innerhalb des Zylinders 1 ein rechteckiges Profil mit solcher Dimensionierung auf, daß erden Kontaktdruck beim. Aufspannen des Leistungshalbleiters 6 aufnehmen kann, ohne sich zu verformen. Eventuell können in Längsrichtung des Blocks 3 auch noch Verstärkuugsrippen vorgesehen werden. Der rechteckige Tejl des Blocks 3 weist eine Anzahl von Durchbrüchen 4 auf, die in Arbeitsstellung der Intensivkühldose, bei der der Zylinder 1 dann horizontal angeordnet ist, sich in vertikaler Richtung erstrecken. An seinem Umfang weist der Zylinder 1 ein Einfüllventil 8 auf, durch das die Kühlflüssigkeit eingefüllt und gegenüber der Umwelt unter erhöhten Druck gesetzt wird. Dieses Einfüllventil 8 befindet sich in Arbeitsstellung der Intensivkühldose vorzugsweise am höchsten Punkt des Zylinderumfangs, um dadurch auch die Arbeitsstellung anzuzeigen, und ist zweckmäßig dem Deckel 2 näher zugeordnet, der nicht mit dem Leistungshalbleiter 6 korrespondiert. In dieser Arbeitsstellung sind auch die optimal möglichen Flächen des Blocks 3 innerhalb . des Zylinders 1, die von den Durchbrüchen 4 unterbrochen sind, in horizontaler Lage. Der Füllstand der Kühlflüssigkeit ist so bemessen, daß der Block 3 auch bei höchster thermischer Belastung noch ausreichend benetzt ist.In Figs. 1 and 2, the principle of the intensive cooling box according to the invention is shown in section through the central axis. A cylinder 1, consisting of a good heat-conducting material is closed at both ends by cover 2 form-fitting and hermetically sealed. In its interior, a block 3 is arranged, which also consists of good heat conducting material and is also positively and hermetically sealed with two lids 2 so that it projects beyond the lid 2 to the outside a little. This outwardly projecting part of the block 3 has a heat transfer surface 5, which is adapted in shape and dimension of the electrode surface of the respective power semiconductor 6. The block 3 has within the cylinder 1 a rectangular profile with such dimensions that the contact pressure at. Clamping the power semiconductor 6 can accommodate without deforming. Possibly also reinforcing ribs can be provided in the longitudinal direction of the block 3. The rectangular Tejl of the block 3 has a number of openings 4, which extend in the working position of the intensive cooling box, in which the cylinder 1 is then arranged horizontally, in the vertical direction. At its periphery, the cylinder 1 has a filling valve 8, through which the cooling liquid is filled and placed under increased pressure against the environment. This filling valve 8 is located in the working position of the intensive cooling box preferably at the highest point of the cylinder circumference, thereby indicating the working position, and is suitably associated with the lid 2 closer, which does not correspond to the power semiconductor 6. In this working position, the optimally possible surfaces of the block 3 are within. of the cylinder 1, which are interrupted by the openings 4, in a horizontal position. The level of the cooling liquid is such that the block 3 is still sufficiently wetted even at maximum thermal stress.

In der Fig. 3 sind von zwei Intensivkühldosen die mit dem Leistungshalbleiter 6 korrespondierenden Zy linderen den mit Deckel 2, ein Leistungshalbleiter 6 und eine Isolierzwischenlage 7 vordem Zusammenspannen, ebenfalls im Schnitt durch die Mittelachse, dargestellt. Die Teile der Intensivkühldose und ihre Bezugszeichen stimmen mit den Fig. 1 und 2 überein. Lediglich die Deckel 2 haben ein in den Zylinder 1 ragendes Gesenk erhalten, dessen Kaliber größer als der Durchmesser des jeweiligen Leistungshalbleiters 6 ist und dessen Tiefe nicht ganz der halben Dicke des Leistungshalbleiters 6 entspricht. Die Tiefe des Gesenks könnte natürlich auch fast der Dicke des Leistungshalbleiters 6 entsprechen, jedoch müßte dann der Leistungshalbleiter 6 zwischen eine Intensivkühldose gemäß Fig. 3 und eine solche gemäß Fig. 1 und 2 eingespannt werden. Im zusammengespannten Zustand des Kühlblocks verhindert die vorzugsweise aus elastischem, wärmebeständigem Material bestehende Isolierzwischenlage 7 den direkten Kontakt zwischen den beiden Intensivkühldosen und schließt den nicht vom Gesenk erfaßten Teil des Leistungshalbieiters 6 gegen die Umwelt und damit gegen jede Verschmutzung ab. Um den Wärmeübergang von der Intensivkühldose an die Umgebungsluft noch zu verbessern, kann der Zylinder 1, wie bereits bekannt, als Faltenbalg ausgebildet sein oder durch Einprägen von geometrischen Formen, beispielsweise Noppen, eine Vergrößerung seiner Mantelfläche erreicht werden. Für den Zusammenhalt des Kühlblocks 3, die Erzeugung des erforderlichen Kontaktdrucks und den elektrischen Anschluß können die allgemein bekannten Spannmittel und Anschlußelemente eingesetzt werden, die deshalb und auch aus Gründen der Übersichtlichkeit der Skizzen, hier nicht dargestellt wurden. Unter Belastung wird die im Leistungshalbleiter 6 entstehende Verlustwärme an die Wärmeübergangsfläche 5 des Blocks 3 der jeweiligen Intensivkühldose abgeführt, von wo sie sich im Block 3 ausbreitet. Durch die große Berührungsfläche des Blocks 3 mit der Kühlflüssigkeit wird eine entsprechend große Menge dieser Kühlflüssigkeit verdampft und dementsprechend viel Wärme schnell an die Oberfläche des Zylinders 1 transportiert, wo sie durch Abgabe der Wärme an die Zylinderoberfläche wieder kondensiert und in den Kühlflüssigkeitsvorrat zurückfließt. Da die Kühlflüssigkeit einen sehr niedrigen Siedepunkt aufweist, setzt dieser Vorgang schon weit vor dem Erreichen der kritischen Temperatur des Leistungshalbleiters 6 ein. Durch die vorteilhafte Ausbildung dererfindungsgemäßen Intensivkühldose, die sich zu einem den Leistungshalbleiter vor Verschmutzung bewahrenden Kühlblock komplettieren läßt, ist es möglich, die Kühlblocks an geschützter, aber dem Fahrtwind zugänglicher Stelle auf dem Triebfahrzeug anzuordnen und damit eine unkomplizierte forcierte Kühlung der Zylinderoberfläche der Intensivkühldosen zu erreichen. Da die Belastung der Leistungshalbleiter 6 immer nur während der Fahrt auftritt, ist die ausreichende Kühlung garantiert. Durch ihre platzsparende, stabile Konstruktion, ist die erfindungsgemäße Intensivkühldose ganz besonders für den Einsatz auf elektrischen Triebfahrzeugen geeignet.In Fig. 3 are of two intensive cooling cans corresponding to the power semiconductor 6 Zy linderen with the cover 2, a power semiconductor 6 and an insulating intermediate layer 7 before clamping together, also shown in section through the central axis. The parts of the intensive cooling box and their reference numbers are consistent with Figs. 1 and 2. Only the cover 2 have received a projecting into the cylinder 1 die whose caliber is greater than the diameter of the respective power semiconductor 6 and whose depth is not quite half the thickness of the power semiconductor 6 corresponds. The depth of the die could, of course, also correspond almost to the thickness of the power semiconductor 6, but then the power semiconductor 6 would have to be clamped between an intensive cooling box according to FIG. 3 and one according to FIGS. 1 and 2. In the clamped state of the cooling block preferably consisting of elastic, heat-resistant material Isolierzwischenlage 7 prevents the direct contact between the two intensive cooling cans and closes the not detected by the Gesenkten part of Leistungshalbieiters 6 against the environment and thus against any pollution. In order to improve the heat transfer from the intensive cooling box to the ambient air still, the cylinder 1, as already known, be designed as a bellows or by impressing geometric shapes, such as knobs, an enlargement of its lateral surface can be achieved. For the cohesion of the cooling block 3, the generation of the required contact pressure and the electrical connection, the well-known clamping means and connecting elements can be used, which are why and also for reasons of clarity of the sketches, not shown here. Under load, the heat generated in the power semiconductor 6 loss heat is dissipated to the heat transfer surface 5 of the block 3 of the respective intensive cooling box, from where it spreads in the block 3. Due to the large contact surface of the block 3 with the cooling liquid, a correspondingly large amount of this cooling liquid is vaporized and accordingly a lot of heat is quickly transported to the surface of the cylinder 1, where it condenses again by giving off the heat to the cylinder surface and flows back into the coolant reservoir. Since the cooling liquid has a very low boiling point, this process starts well before reaching the critical temperature of the power semiconductor 6. Due to the advantageous embodiment of the intensive cooling box according to the invention, which can be completed to a power semiconductors from pollution-preserving cooling block, it is possible to arrange the cooling blocks on protected, but the airstream accessible location on the engine and thus to achieve an uncomplicated forced cooling of the cylinder surface of the intensive cooling doses , Since the load of the power semiconductor 6 always occurs only while driving, the sufficient cooling is guaranteed. Due to its space-saving, stable construction, the intensive cooling box according to the invention is particularly suitable for use on electric traction vehicles.

Claims

Invention claim:

1. Intensive cooling box made of good heat-conducting material for outside arranged on a heat transfer surface, preferably disc-shaped power semiconductor, which consists of a cylinder with an enlarged surface, which is hermetically sealed by lids and filled with a certain amount of a cooling liquid whose boiling point is substantially lower than that of the water , characterized in that the cylinder (1) is positively connected to both lids (2) and in its interior a good thermal conductivity, provided with a plurality of openings (4) and with two lids (2) form-fitting and hermetically sealed connected block (3 ), preferably centric, is arranged.

2. Intensive cooling box according to item 1, characterized in that at least one end of the block (3) in the form and dimension of the electrode surface of a semiconductor (6) is adapted as a heat transfer surface (5) and the respective cover (2) projects slightly beyond the outside.

3. Intensive cooling box according to points 1 and 2, characterized in that the block (3) between the covers (2) as a flat body with a thickness which withstands the load of the required contact pressure between the semiconductor device and the intensive cooling box is formed and optimally possible Surface within the cylindrical body (1) occupies.

4. Intensive cooling box according to the items 1 to 3, characterized in that at least one of the cover (2) has a die, the dimension and shape of the outer diameter of the respective semiconductor devices (6) plus a corresponding tolerance adapted and whose depth is less than the thickness or is half the thickness of the respective power semiconductors (6).

5. Intensive cooling box according to the items 1 to 4, characterized in that the level of the under increased pressure relative to the environment cooling liquid in the working position with its largest surfaces horizontally lying block (3), the openings (4) are then perpendicular, also is sufficiently wetting at full load.