DE4105786A1

DE4105786A1 - Liquid cooled electrical resistance - has track formed on housing that is box shaped and has liquid circulated through it

Info

Publication number: DE4105786A1
Application number: DE19914105786
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Ing Baumann
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1991-02-23
Filing date: 1991-02-23
Publication date: 1992-08-27

Abstract

The electrically cooled resistor has a rectangular section housing with connections (2, 3) for a cooling fluid circuit. The surface of the housing is of an electrically insulating material and formed on this is the resistive track that has a zig-zag pattern. The ends have soldered terminals to electrical leads (7, 8). The resistive layer is formed using thin film technology, e.g. vapour deposition, sputtering. The material may be a metal alloy and can be covered by a protective layer. The housing can be of aluminium nitride. USE/ADVANTAGE - Used in inverters for rail vehicles. Small volume.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit flüs sigkeitsgekühltem, elektrischem Leistungswiderstand ge mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to an arrangement with rivers liquid-cooled electrical power resistor according to the preamble of claim 1 and to methods their manufacture.

Die Erfindung kann bei Stromrichtergeräten für Fahr zeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, verwendet werden.The invention can be used for converter devices for driving witness, especially rail vehicles, are used.

Eine solche Anordnung mit flüssigkeitsgekühltem, elek trischem Leistungswiderstand ist aus der DE-OS 36 09 195 bekannt. Dort wird ein zwangsgekühlter Drahtwiderstand beschrieben, bei dem die Verlustleistung mittels Siede- oder Flüssigkeitskühlung abgeführt wird, wobei der Wi derstand aus einem elektrisch isolierenden, zylindri schen Hohlkörper besteht, auf dessen Innenwand eine Wi derstandswicklung angeordnet ist, und ein Kühlmedium das Innere des Hohlkörpers durchfließt. Such an arrangement with liquid-cooled, elec trical power resistance is from DE-OS 36 09 195 known. There is a forced-cooled wire resistor described in which the power loss by means of boiling or liquid cooling is removed, the Wi made of an electrically insulating, cylindrical rule hollow body, on the inner wall of a Wi derstandswick is arranged, and a cooling medium Flows through the interior of the hollow body.

In der deutschen Patentanmeldung P 39 33 956.4 wird eine Anordnung mit flüssigkeitsgekühltem, elektrischem Lei stungswiderstand vorgeschlagen, bei der die Verlustlei stung mittels Siede- oder Flüssigkeitskühlung abführbar ist, wobei der Leistungswiderstand aus einem flachen, ebenen, metallischen Widerstandselement mit mindestens zwei elektrischen Anschlüssen besteht. Das Widerstands element ist aus einem blechförmigen Werkstoff mit einem hohen spezifischen elektrischen Widerstand gebildet, und der Leistungswiderstand ist direkt mit mindestens einem elektrisch nichtleitenden, jedoch gut wärmeleitenden Flüssigkeitskühlkörper druckkontaktiert.In German patent application P 39 33 956.4 a Arrangement with liquid-cooled, electrical lei Resistance proposed at which the loss loss system can be removed by means of boiling or liquid cooling is, the power resistance from a flat, flat, metallic resistance element with at least two electrical connections. The resistance element is made of a sheet metal material with a high specific electrical resistance, and the power resistance is direct with at least one electrically non-conductive, but good heat conductor Liquid heat sink pressure-contacted.

In vielen Geräten der Leistungselektronik, z. B. Gleich stromstellern oder allgemein Stromrichtern, werden Wi derstände eingesetzt, in denen eine hohe Verlustleistung erzeugt wird. Diese Widerstände müssen daher intensiv gekühlt werden. Bei vielen Anwendungen werden derartige Leistungswiderstände im Kühlluftstrom einer Zwangsküh lung für die Halbleiterbauelemente des Stromrichters angeordnet. Dies kann aber bei gewissen kritischen An wendungsgebieten, insbesondere im Bahnbetrieb, Probleme verursachen, da die Widerstände über den Kühlluftstrom mit Feuchtigkeit und Schmutz in Berührung kommen. Aus diesem Grund wird oft gefordert, keine auf hohem elek trischem Potential liegenden Bauelemente im Kühlluft strom unterzubringen.In many power electronics devices, e.g. B. Right away power controllers or general power converters, Wi used in situations where high power loss is produced. These resistances must therefore be intense be cooled. In many applications, such Power resistances in the cooling air flow of a forced cooling development for the semiconductor components of the converter arranged. However, this can be the case with certain critical types application areas, especially in rail operations, problems cause as the resistors over the cooling air flow come into contact with moisture and dirt. Out For this reason, it is often requested, none on high elek components lying in the cooling air to accommodate electricity.

Darüberhinaus ist es auf Fahrzeugen oft vorteilhaft, den Kühlluftstrom von den Geräten der Leistungselektronik entfernt zu halten, um eine einfachere Anordnung der großvolumigen Kühlluftführung zu erreichen. In diesem Fall muß zum Wärmetransport von dem zu kühlenden elek trischen Bauteil an die Umgebungsluft ein Zwischenkreis mit einem meist flüssigen Wärmeträger vorgesehen werden. In addition, it is often advantageous on vehicles that Cooling air flow from the power electronics devices keep away for a simpler arrangement of the to achieve large-volume cooling air flow. In this Case must be for heat transport from the elek to be cooled tric component to the ambient air an intermediate circuit can be provided with a mostly liquid heat transfer medium.

Hierbei muß auch die Verlustwärme von Leistungswider ständen zunächst an ein flüssiges Kühlmedium abgeführt werden. Als Kühlmedium eignet sich neben verschiedenen elektrisch isolierenden Kühlmedien (z. B. Mineralöl oder Silikonflüssigkeiten) insbesondere Wasser, sofern es entionisiert oder in geeigneter Weise von dem zu kühlen den Bauteil elektrisch isoliert gehalten wird.The heat loss from power must also be resisted would initially be removed to a liquid cooling medium will. In addition to various, the cooling medium is suitable electrically insulating cooling media (e.g. mineral oil or Silicone fluids) especially water, provided it deionized or appropriately cooled from that the component is kept electrically insulated.

Außerdem steht z. B. auf Hochleistungstriebfahrzeugen Einbauraum immer nur beschränkt zur Verfügung, so daß die verwendeten Bauteile eine hohe Leistungsdichte und ein geringes Bauvolumen aufweisen müssen, was mit reiner Luftkühlung häufig nicht realisiert werden kann. Für die Kühlung von scheibenförmigen Halbleitern sind Kühlkörper aus elektrisch isolierenden, jedoch gut wärmeleitenden keramischen Werkstoffen vorgeschlagen worden, die die Verwendung von nicht entionisiertem, also elektrisch leitfähigem Wasser als Kühlmittel gestatten (siehe z. B. die deutschen Patentanmeldungen P 39 08 996.7 und P 40 17 749.1.).In addition, z. B. on high-performance locomotives Installation space is always available so that the components used have a high power density and have to have a small volume, what with pure Air cooling often cannot be realized. For the Disc-shaped semiconductors are cooled by heat sinks made of electrically insulating, but good thermal conductivity ceramic materials that have been proposed Use of non-deionized, i.e. electrical Allow conductive water as a coolant (see e.g. German patent applications P 39 08 996.7 and P 40 17 749.1.).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung nit flüssigkeitsgekühltem, elektrischem Leistungswider stand der eingangs genannten Art anzugeben, die derart ausgebildet ist, daß sie bei kleinem Bauvolumen eine hohe Leistungsdichte ermöglicht. Desweiteren sollen Ver fahren zu ihrer Herstellung angegeben werden.The invention has for its object an arrangement with liquid-cooled electrical performance stood to indicate the type mentioned at the beginning, such is formed that they have a small volume high power density enables. Furthermore, Ver drive to be specified for their manufacture.

Diese Aufgabe wird bezüglich der Anordnung in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes durch die im Kenn zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Aufgabe wird bezüglich des Herstellungsverfahrens alter nativ durch die Merkmale der Ansprüche 11 und 15 gelöst. This task is related to the arrangement with the features of the generic term by the in the Kenn Character of claim 1 specified features solved. The Task is getting older regarding the manufacturing process solved natively by the features of claims 11 and 15.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins besondere darin, daß durch die vorgeschlagene Anordnung mit zwangsgekühltem, elektrischem Leistungswiderstand keine Rücksicht auf den gegebenenfalls Feuchtigkeit und Schmutz enthaltenden Kühlluftstrom genommen werden muß. Der Leistungswiderstand ist getrennt vom Kühlluftstrom angeordnet und ermöglicht eine intensive Kühlung mit Wärmeabfuhr über eine Kühlflüssigkeit. Die vorgeschlage ne Anordnung gewährleistet eine hohe Leistungsdichte bei kleinem Bauvolumen, was z. B. beim Einsatz in Hochlei stungstriebfahrzeugen von großer Bedeutung ist. Durch den Einsatz von elektrisch isolierenden, jedoch gut wär meleitenden keramischen Werkstoffen für den Flüssig keitskühlkörper kann vorteilhaft nicht entionisiertes, also elektrisch leitfähiges Wasser zur Kühlung verwendet werden, was inbesondere auch aus Umwelt- und Brand schutzgründen vorteilhaft ist und eine aufwendige Entio nisierung entbehrlich macht. Um einen Frostschutz zu ge währleisten, kann dem Wasser ein Frostschutzmittel (z. B. Glykol) beigemischt werden.The advantages that can be achieved with the invention are special in that by the proposed arrangement with forced-cooled electrical power resistor no consideration of the possibly moisture and Dirt-containing cooling air flow must be taken. The power resistance is separate from the cooling air flow arranged and allows intensive cooling with Heat dissipation via a coolant. The suggestion ne arrangement ensures a high power density small construction volume, which z. B. when used in Hochlei power trains is of great importance. By the use of electrically insulating, but would be good conductive ceramic materials for the liquid cooling heatsink can advantageously be non-deionized, that is, electrically conductive water is used for cooling be what in particular from environmental and fire protection reasons is advantageous and a complex Entio makes unnecessary. To protect against frost an anti-freeze (e.g. Glycol) can be added.

Im Unterschied zu der in der deutschen Patenanmeldung P 39 33 956.4 vorgeschlagenen Anordnung mit aus Blech gestanzten Widerständen ist es bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht notwendig, daß der Widerstand in jedem Fall in einem Spannverband angeordnet werden muß, was insbesondere dann unerwünscht ist, wenn der für die Halbleiter vorgesehene Spannverband die zur Verfügung stehende Baulänge schon erreicht hat, oder wenn Halblei ter verwendet werden, die nicht in Spannverbänden anzu ordnen sind (z. B. Transistor-Module).In contrast to that in the German patent application P 39 33 956.4 proposed arrangement with sheet metal punched resistors, it is in the invention Arrangement not necessary that the resistance in each Case in a tension bandage must be arranged what is particularly undesirable if that for the Semiconductor provided tension bandage available has already reached standing length, or if half lead ter are used that are not to be used in tension bandages order (e.g. transistor modules).

Im Vergleich zu der in der deutschen Patentanmeldung P 39 33 956.4 vorgeschlagenen Anordnung ergibt sich dem nach eine größere Freiheit in der Anordnung des Wider standes, da kein Spannverband erforderlich ist. Die Kühlkörper-Widerstand-Einheit kann vielmehr an beliebi ger Stelle eingebaut werden. Die Montage ist wesentlich einfacher, da Widerstand und Kühlkörper eine einzige Einheit darstellen. Es ist kein gleichmäßiges Anziehen von Spannschrauben zur Einstellung definierter, gleich mäßiger Pressungsverteilung erforderlich. Es ergibt sich ein besserer Wärmeübergang von der metallischen Wider standsschicht an den Kühlkörper, da keine trennende und isolierende Luftschicht vorhanden ist. Es ist eine grö ßere Freiheit bei der Ausbildung der Geometrie der Wi derstandsschicht als beim Stanzen aus Blech vorhanden. Da der Kühlkörper aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht, kann die Widerstandsschicht zudem unmittelbar auf der Kühlkörperoberfläche aufgebracht werden; zusätzliche Isolierschichten sind nicht erfor derlich.Compared to that in the German patent application P 39 33 956.4 proposed arrangement follows the after a greater freedom in the arrangement of the contra due to the fact that no tension bandage is required. The Rather, the heat sink resistor unit can be connected to any installed in a place. The assembly is essential easier because resistance and heat sink are one Represent unity. It is not an even tightening of clamping screws for setting defined, the same moderate pressure distribution required. It follows a better heat transfer from the metallic counter layer on the heat sink as there are no separating and insulating air layer is present. It's a big one Greater freedom in the formation of the geometry of the Wi resistance layer than when punching from sheet metal. Because the heat sink is made of an electrically insulating Material, the resistance layer can also applied directly to the heat sink surface will; additional insulation layers are not required such.

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

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is based on the in the drawing illustrated embodiments explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Anordnung mit flüssigkeitsgekühltem elektrischem Leistungs widerstand, Fig. 1 a first embodiment of an arrangement resistance with a liquid-cooled electric power,

Fig. 2 einen Kühlkörper zur ersten Ausführungsform, Fig. 2 shows a heat sink to the first embodiment,

Fig. 3, 4 einen alternativen Kühlkörper zur ersten Aus führungsform, Fig. 3, 4 form guide an alternative heat sink to the first stop,

Fig. 5, 6 eine zweite Ausführungsform einer Anordnung mit flüssigkeitsgekühltem elektrischem Lei stungswiderstand, Fig. 5, 6, a second embodiment of an arrangement with liquid-cooled electric stungswiderstand Lei,

Fig. 7 eine strukturierte Widerstandsschicht zur zweiten Ausführungsform. Fig. 7 is a structured resistance layer to the second embodiment.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer Anordnung mit flüssigkeitsgekühltem elektrischem Leistungswider stand dargestellt. Es ist ein für Flüssigkeitskühlung geeigneter quaderförmiger Kühlkörper 1 mit Anschlußstut zen 2, 3 für Kühlmittelzulauf und Kühlmittelrücklauf zu erkennen, der zumindest auf seiner einen quadratischen oder rechteckigen Hauptoberfläche mit einer strukturier ten Widerstandsschicht 4 versehen ist. Für den elektri schen Anschluß ist die Widerstandsschicht 4 mit zwei großflächigen, vorzugsweise aus Kupfer bestehenden An schlußflächen 5, 6 versehen, auf die elektrische An schlußleitungen 7, 8 gelötet sind. Alternativ zur Lötung sind auch andere allgemein bekannte elektrische Kontak tierungen einsetzbar. Die Widerstandsschicht 4 weist infolge zahlreicher Aussparungen eine mäanderförmige Struktur auf und besteht aus einen Werkstoff mit einem hohen spezifischen elektrischen Widerstand. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, kann der Leistungswiderstand bei spielsweise aus zwei nebeneinanderliegenden, in Reihe geschalteten, jeweils mäanderförmigen Teilwiderständen aufgebaut sein.In Fig. 1, a first embodiment of an arrangement with liquid-cooled electrical power resistance was shown. It is a block-shaped heat sink suitable for liquid cooling 1 with connecting pieces 2 , 3 for coolant supply and coolant return, which is provided at least on a square or rectangular main surface with a textured resistance layer 4 . For the electrical connection's, the resistance layer 4 is provided with two large-area, preferably copper, connection surfaces 5 , 6 , to which electrical connection lines 7 , 8 are soldered. As an alternative to soldering, other generally known electrical contacts can also be used. As a result of numerous cutouts, the resistance layer 4 has a meandering structure and consists of a material with a high specific electrical resistance. As can be seen from FIG. 1, the power resistor can be constructed, for example, from two juxtaposed, series-connected, each meandering partial resistors.

Das Aufbringen der Widerstandsschicht kann in Dünn film-Technik (Aufdampfen, Aufsputtern, Ionenplattieren) oder in Siebdrucktechnik mit anschließendem Einbrennen erfolgen. Eine Verstärkung der Widerstandsschicht er folgt zweckmäßig durch galvanische Verfahren.The application of the resistance layer can be done in thin film technology (vapor deposition, sputtering, ion plating) or in screen printing technique with subsequent baking respectively. Reinforcing the resistance layer suitably follows by galvanic processes.

Zum Schutz vor Oxidation, Korrosion oder mechanischer Schädigung ist es möglich, über der elektrisch leitfähi gen Widerstandsschicht 4 eine oder mehrere Schutzschich ten anzubringen. Der Kühlkörper 1 kann auf seiner weite ren Hauptoberfläche mit einer weiteren strukturierten Widerstandsschicht versehen sein. To protect against oxidation, corrosion or mechanical damage, it is possible to provide one or more protective layers over the electrically conductive resistance layer 4 . The heat sink 1 can be provided on its wide ren main surface with a further structured resistance layer.

Als Werkstoff für die Widerstandsschicht 4 können Metal le und Metall-Legierungen oder auch Cermets verwendet werden. Vorteilhaft ist die Verwendung von Wolfram oder Molybdän, da die Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser Metalle von demjenigen von Aluminiumnitrid nicht wesent lich abweichen.Metal le and metal alloys or cermets can be used as the material for the resistance layer 4 . It is advantageous to use tungsten or molybdenum, since the thermal expansion coefficients of these metals do not differ significantly from that of aluminum nitride.

Aluminiumnitrid dient vorzugsweise als Werkstoff für den Kühlkörper, da es sich hierbei um einen elektrisch iso lierenden und thermisch gut leitenden keramischen Werk stoff handelt. Alternativ kann der Kühlkörper aber auch aus Berylliumoxid oder aus einem anderen elektrisch iso lierenden und thermisch gut leitenden Werkstoff (andere Keramik oder Kunststoff) bestehen.Aluminum nitride is preferably used as the material for the Heatsink, since this is an electrically iso ceramic plant with good thermal conductivity fabric deals. Alternatively, the heat sink can also from beryllium oxide or from another electrically iso insulating and thermally good conductive material (other Ceramic or plastic).

Fig. 2 zeigt einen Kühlkörper zur ersten Ausführungs form in Schnitt. Der Flüssigkeitskühlkörper 1 weist ei nen inneren Kühlkanal 9 auf, der sich im Inneren des Kühlkörpers an einem Ende 10 Y-förmig in zwei parallel liegende interne Kanäle aufspaltet, die jeweils S-förmig das Innere des Kühlkörpers durchlaufen und sich am wei teren Ende 11 T-förmig vereinen. Das Ende 10 führt zum Anschlußstutzen 2, während das weitere Ende 11 mit dem Anschlußstutzen 3 verbunden ist. Fig. 2 shows a heat sink for the first embodiment form in section. The fluid heat sink 1 comprises egg NEN inner cooling channel 9, the Y-shaped split in the interior of the heat sink at one end 10 in two parallel internal channels, each S-shape through the interior of the cooling body and direct the white end 11 T unite in a shape. The end 10 leads to the connecting piece 2 , while the further end 11 is connected to the connecting piece 3 .

In den Fig. 3 und 4 ist ein alternativer Kühlkörper zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 in Schnitt und in der Seitenansicht dargestellt. Der quaderförmige Kühlkörper 12 weist in seinem Inneren zahlreiche Kühlka näle 13 auf, die durch eine Vielzahl von Zapfen 14 ge bildet werden. Die Anschlußstutzen 15 für Kühlmittelzu lauf und 16 für Kühlmittelrücklauf befinden sich auf der gleichen Seite des Kühlkörpers 12. In der Seitenansicht gemäß Fig. 4 ist zu erkennen, daß sich strukturierte Widerstandsschichten 17 und 18 auf beiden Hauptoberflä chen des Kühlkörpers befinden. In FIGS. 3 and 4 is an alternative heat sink to the first embodiment of FIG. 1 shown in section and in side view. The cuboidal heat sink 12 has numerous cooling channels 13 in its interior, which are formed by a plurality of pins 14 ge. The connecting piece 15 for coolant flow and 16 for coolant return are on the same side of the heat sink 12th In the side view of FIG. 4 it can be seen that structured resistive layers 17 and 18 on both surfaces are Hauptoberflä the heat sink.

In den Fig. 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform einer Anordnung mit flüssigkeitsgekühltem elektrischem Leistungswiderstand im Schnitt und in der Seitenansicht dargestellt. Es ist ein Kühlkörper 19 mit kreisförmigen Hauptoberflächen zu erkennen. Die Kühlkanäle 20 im Inne ren des massiven, in Form einer Kühldose ausgebildeten Kühlkörpers 19 weisen wie der Kühlkörper 12 gemäß Fig. 3 eine waffelmusterförmige Struktur auf, was den Strö mungswiderstand im Vergleich zur Ausführungsform gemäß Fig. 2 erheblich reduziert und gleichzeitig ein sehr gutes Wärmeübertragungsverhalten gewährleistet.In FIGS. 5 and 6 a second embodiment is shown an arrangement with liquid-cooled electric power resistor in section and in side view. A heat sink 19 with circular main surfaces can be seen. The cooling channels 20 in the interior of the massive, in the form of a cooling box heat sink 19 have like the heat sink 12 according to FIG. 3, a waffle pattern-shaped structure, which significantly reduces the flow resistance compared to the embodiment according to FIG. 2 and at the same time a very good heat transfer behavior guaranteed.

Dabei sind eine Vielzahl parallel zueinander verlaufen der und aufeinander senkrecht stehender oder sich mit stumpfem oder spitzem Winkel schneidender Kühlkanäle 20 vorgesehen, die jeweils durch massive, mit mindestens einem Boden des Kühlkörpers verbundene Zapfen 21 vonei nander getrennt werden. Diese Zapfen 21 sind senkrecht zu beiden Böden des Kühlkörpers orientiert, reichen von Boden zu Boden und sind beispielsweise im Querschnitt quadratisch, rautenförmig, kreisrund oder oval und ver größern die wärmeübertragende Oberfläche im Innenraum des Kühlkörpers beträchtlich.A plurality of cooling channels 20 are provided which run parallel to one another and are perpendicular to one another or intersect at an obtuse or acute angle, each of which is separated from one another by massive pins 21 connected to at least one bottom of the heat sink. These pins 21 are oriented perpendicular to both floors of the heat sink, extend from floor to floor and are, for example, square, diamond-shaped, circular or oval in cross-section and considerably enlarge the heat-transferring surface in the interior of the heat sink.

Die Kühlkanäle 20 münden zumindest teilweise in zwei sich gegenüberliegenden Enden 22 bzw. 23, die mit An schlußstutzen 24 bzw. 25 für die externe Kühlmittelzu- und -abfuhr versehen sind. Dabei erfolgt die Kühlmittel zu- und -abfuhr von bzw. nach derselben Seite bezüglich des Kühlkörpers, d. h. nach oben oder unten oder nach der rechten oder linken Seite, so daß die drei anderen Sei ten für elektrische Anschlüsse zur Verfügung stehen. The cooling channels 20 open at least partially in two opposite ends 22 and 23 , which are provided with connecting pieces 24 and 25 for the external coolant supply and removal. The coolant is supplied and discharged from or to the same side with respect to the heat sink, ie up or down or to the right or left side, so that the other three sides are available for electrical connections.

Diese spezielle Anschlußkonfiguration wird erzielt, in dem beide Anschlußstutzen 24, 25 jeweils rechtwinklig ab gebogen sind, so daß ihre dem Kühlkörper abgewandten, zum externen Anschluß geeigneten Endstücke parallel ver laufen und zur gleichen Seite weisen. Diese Endstücke der Anschlußstutzen 24 bzw. 25 sind über angeklebte oder angelötete Metallbälge oder metallische Wellrohre 26 bzw. 27 mit einer metallischen Montageplatte 28 verbun den, die ihrerseits an eine externe Kühlmittelversorgung anschließbar ist. Die ringförmig um die Endstücke der Anschlußstutzen 24 bzw. 25 verlaufenden Löt- oder Klebe stellen sind mit Ziffer 29 bezeichnet.This special connection configuration is achieved in which both connecting pieces 24 , 25 are bent at right angles from each other, so that their end pieces facing away from the heat sink, suitable for external connection, run in parallel and point to the same side. These end pieces of the connecting pieces 24 and 25 are connected via glued or soldered metal bellows or corrugated metal pipes 26 and 27 to a metal mounting plate 28 which, in turn, can be connected to an external coolant supply. The ring-shaped around the end pieces of the connecting piece 24 or 25 solder or adhesive are designated by number 29 .

Die Wellrohre 26, 27 sind vorzugsweise mit der Montage platte 28 verlötet und gewährleisten vorteilhaft einer seits den Ausgleich von Fertigungstoleranzen und ande rerseits eine Beweglichkeit bei der Montage. Zur Verbin dung zwischen Montageplatte 28 und externer Kühlmittel versorgung sind Montagebohrungen 30 in der Montageplatte 28 vorgesehen (Schraubverbindungen). Nuten 31 in der Montageplatten 28 dienen zur Aufnahme von O-Ringen aus Gummi oder geeigneten Kunststoffen, die eine Abdichtung zwischen der Montageplatte und der externen Kühlmittel versorgung gewährleistet.The corrugated pipes 26 , 27 are preferably soldered to the mounting plate 28 and advantageously ensure on the one hand the compensation of manufacturing tolerances and on the other hand mobility during assembly. To connect between mounting plate 28 and external coolant supply mounting holes 30 are provided in the mounting plate 28 (screw connections). Grooves 31 in the mounting plates 28 serve to receive O-rings made of rubber or suitable plastics, which ensures a seal between the mounting plate and the external coolant supply.

Als Kühlmittel gelangt vorzugsweise nichtentionisiertes Wasser zur Anwendung. Die Länge der ebenfalls aus einem elektrisch gut isolierenden Werkstoff bestehenden und stoffschlüssig mit dem Kühlkörper verbundenen Anschluß stutzen 24, 25 ist so bemessen, daß die für die elektri sche Isolation erforderlichen Luft- und Kriechstrecken zwischen den zu kühlenden Widerständen und den metalli schen Wellrohren 26, 27 eingehalten werden. Non-deionized water is preferably used as the coolant. The length of the connecting piece 24 , 25 , which also consists of an electrically good insulating material and is integrally connected to the heat sink, is dimensioned such that the air and creepage distances required for the electrical insulation between the resistors to be cooled and the metallic corrugated pipes 26 , 27 are complied with.

In Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Kühlkörpers darge stellt. Insbesondere ist der Anschlußstutzen 24 des Kühlkörpers 19 zu erkennen. Der Metallbalg 26 ist einer seits an der Löt- oder Klebstelle 29 mit dem Endstück des Anschlußstutzens 24 und andererseits mit der metal lischen Montageplatte 28 verbunden. Beide Hauptoberflä chen des Kühlkörpers 19 sind mit strukturierten Wider standsschichten 32, 33 versehen.In Fig. 5 is a side view of the heat sink Darge provides. In particular, the connecting piece 24 of the heat sink 19 can be seen. The metal bellows 26 is connected on the one hand to the soldering or gluing point 29 with the end piece of the connecting piece 24 and on the other hand with the metal mounting plate 28 . Both main surfaces of the heat sink 19 are provided with structured resistance layers 32 , 33 .

In Fig. 7 ist eine strukturierte Widerstandsschicht zur zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 5, 6 dargestellt. Es ist die mäanderförmig strukturierte Widerstands schicht 32 zu erkennen, bestehend aus zwei Teilwider ständen, wobei sich der erste Teilwiderstand zwischen einer äußeren Anschlußfläche 34 und einer zentralen Anschlußfläche 35 sowie der zweite Teilwiderstand zwi schen einer äußeren Anschlußfläche 36 und der zentralen Anschlußfläche 35 befinden. FIG. 7 shows a structured resistance layer for the second embodiment according to FIGS. 5, 6. It can be seen the meandering structured resistance layer 32 , consisting of two partial resistors, the first partial resistor between an outer connection surface 34 and a central connection surface 35 and the second partial resistance between an outer connection surface 36 and the central connection surface 35 .

Der Einsatz der vorstehend beschriebenen Leistungswider stände erfolgt beispielsweise in Stromrichtergeräten für Fahrzeuge, insbesondere auch Schienenfahrzeuge. Während des Betriebes des Leistungswiderstandes wird die dabei produzierte Verlustwärme an die Kühlflüssigkeit des ein gesetzten Flüssigkeitskühlkörpers abgeführt. Dieser an die Kühlflüssigkeit übertragene Wärmestrom wird in einem räumlich getrennt an beliebiger Stelle auf dem Fahrzeug angeordneten Wärmeübertrager an die Umgebungsluft abge führt.The use of the performance described above stands, for example, in converter devices for Vehicles, especially rail vehicles. While the operation of the power resistor produced heat loss to the coolant of the one dissipated liquid heat sink dissipated. This one the heat transfer fluid is transferred in one spatially separated at any point on the vehicle arranged heat exchanger abge to the ambient air leads.

Claims

1. Arrangement with cooled electrical power resistance, in which the power loss can be dissipated by means of liquid cooling, characterized in that the power resistor as a structured resistance layer ( 4 , 17 , 18 , 32 , 33 ) with at least two electrical connection surfaces ( 5 , 6 , 34 , 35 , 36 ) is applied to at least one main surface of a liquid heat sink ( 1 , 12 , 19 ) made of an electrically non-conductive, but good heat-conductive material.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the heat sink ( 1 , 12 , 19 ) consists of aluminum nitride.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the heat sink ( 1 , 12 , 19 ) made of beryllium oxide be.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, since characterized in that tungsten as a resistance mat rial serves.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 3, there characterized in that molybdenum as a resistance mat rial serves.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the resistance layer ( 4 , 17 , 18 , 32 , 33 ) has a meandering structure due to numerous lateral recesses.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the resistance layer ( 4 , 17 , 18 , 32 , 33 ) consists of at least two series-connected, each meandering partial resistors.

8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, there characterized in that the resistance layer with is provided with at least one protective layer.

9. Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that both main surfaces of the heat sink ( 1 , 12 , 19 ) with structured resistance layers ( 4 , 17 , 18 , 32 , 33 ) are provided.

10. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the envelope of the resistance layer ( 4 , 17 , 18 , 32 , 33 ) is adapted to the shape of the main surface of the heat sink.

11. Method of making an arrangement with cooled electrical power resistance, at which the Power loss can be dissipated using liquid cooling is characterized in that a structured Wi do not conduct the resistive layer on one of electrical the existing, but good heat-conducting material Liquid heat sink applied using thin film technology becomes.

12. The method according to claim 11, characterized records that the resistance layer is evaporated.

13. The method according to claim 11, characterized indicates that the resistance layer is sputtered on.

14. The method according to claim 11, characterized records that the resistance layer by ion plating ren is applied.

15. Process for producing an arrangement with cooled electrical power resistor, at which the Power loss can be dissipated using liquid cooling is characterized in that a structured Wi do not conduct the resistive layer on one of electrical the existing, but good heat-conducting material Liquid heat sink applied by screen printing and then burned in.

16. The method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that the structured contr base layer is galvanically reinforced.