SE441047B - Halvledarventil for hogspenning med spenningsdelarsektioner innefattande motstand - Google Patents
Halvledarventil for hogspenning med spenningsdelarsektioner innefattande motstandInfo
- Publication number
- SE441047B SE441047B SE8305503A SE8305503A SE441047B SE 441047 B SE441047 B SE 441047B SE 8305503 A SE8305503 A SE 8305503A SE 8305503 A SE8305503 A SE 8305503A SE 441047 B SE441047 B SE 441047B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- resistors
- valve
- semiconductor
- heat sink
- resistor
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 36
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 60
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 48
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
- H01L23/64—Impedance arrangements
- H01L23/647—Resistive arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
- H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in subclass H10D
- H01L25/117—Stacked arrangements of devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
20 25 30 35 8305505-8 i _, liknande och ges relativt stora dimensioner så att tillräcklig värmeavgivning till omgivande luft säkerställas utan alltför stor temperaturstegring. Man måste vidare se till att det finns tillräcklig kylluftsgenomströmning förbi motstånden för att borttransportera förlustvärmen. Av dessa skäl tenderar en ventil av detta slag, om den utföres med luftkylda motstånd, att bli relativt skrymmande.
En ytterligare nackdel är att effektavgivningen från motstånden blir hög, vil- ket ger en hög lufttemperatur i ventilen och i den omgivande lokalen och därmed en förhöjd arbetstemperatur hos i ventilen och i lokalen anordnade komponenter och utrustningar om inte särskilda ytterligare kylåtgärder vidtages.
Det är tidigare känt, t ex genom USA-patentskriften 2 27U 381, att utföra hög- effektmotstånd vätskekylda. Att utföra vart och ett av de många spänningsdelar- motstånden i en halvledarventil av angivet slag vätskekylt skulle emellertid ge en komplicerad ventil med många kopplingar och rörförbindningar för kylvätskan.
Ventilen skulle fortfarande bli relativt skrymmande och en viss värmeavgivning från motstånden och kylvätskeledningarna skulle fortfarande höja lufttempera- turen°i ventilen och lokalen.
Genom Q§A-patentskriften H 178 630 är det.tidigare känt att montera spännings- delarmotstânden på en kylskena för vätskekylning av ventilens halvledarelement.
En viss del av motståndens förlustvärme kommer därigenom att kylas bort av den kylvätska som genomflyter skenan, men värmeavgivningen till den omgivande luf- ten kommer fortfarande att bli relativt hög.
Uppfinningen avser att åstadkomma en enkel och kompakt halvledarventil av in- ledningsvis angivet slag, vilken har ett minimum av effektavgivning från spän- ningsdelarmotstånden till den omgivande luften.
Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifogade figurer 1-5. Figur 1a och lb visar en halvledarventil enligt uppfinningen.
Figur 2a, 2b och 2c visar mera i detalj utformningen av en kylkropp vid halv- ledarventilen enligt figur 1. Figur 3a, 3b, 3c och 3d visar en alternativ ut- föringsform av kylkropparna vid ventilen enligt figur 1. Figur U visar en ut- föríngsform med motstånden anordnade i separata plattor och figur 5 en utför- ingsform med motstånden anbringade i särskilda hål i kylkropparna.
Figur 1a och 1b visar ett exempel på en halvledarventil enligt uppfinningen sedd i två mot varandra vinkelräta riktningar, vilka båda-är vinkelräta mot ventilens längdaxel. Ventilen har sex halvledarelement 1-6, vilka kan vara tyristorer eller dioder. Kapseln hos varje halvledarelement består av två cir- kulära metalliska kontaktbleck (la och 1b hos halvledarelementet 1) samt en ringformad isolator (1c). Halvledarelementen är utförda för tryckkontakt och 15 20 25 30 35 . 8305503-8 för dubbelkylning, dvs de är avsedda att sammanpressas mellan två på ömse sidor om elementet anordnade kylkroppar. Mellan varje par av halvledarelement samt utanför de båda yttersta halvledarelementen är kylkroppar 7-13 anordnade. Den av kylkropparna och halvledarelementen bildade stapeln sammanpressas med hjälp av oken 1U och 15, mellanläggskropparna 16 och 17, samt dragbultarna 18 och 19 med muttrarna 18a, 18b, 19a, 19b med en relativt hög kraft, exempelvis något eller några tiotusental N. Genom sammanpressningen erhålles dels mekanisk stabi- litet hos stapeln, dels den nödvändiga goda elektriska och termiska kontakten mellan halvledarelementen och kylkropparna. Eftersom en hög elektrisk spänning råder mellan ventilens båda ändar, måste organen 14-19 utföras så att dessa ej bildar en elektrisk kortslutning mellan ventilens ändar. Detta kan exempelvis åstadkommas genom att elektriskt isolerande plattor placeras mellan kropparna 16, 17 samt kylkropparna 7, 8, eller också genom att dragbultarna 18, 19 och muttrarna 18a-19b elektriskt isoleras från oken 1U, 15.
Erforderliga ledningar för elektrisk anslutning av ventilen kan exempelvis kopplas till kylkropparna 7 och 13.
Ett rör 30 är anslutet till kylkroppen 7 för tillförsel av en kylvätska, exem- pelvis vatten. Röret 30 samt de elektriskt isolerande förbindelserören 31a-36a är anordnade mittför varandra och förbundna med varandra med hjälp av i kyl- kropparna 7-13 anordnade hål. Ett avloppsrör 37 för bortförsel av kylvätskan är förbundet med kylkroppen 13. Mittför detta rör är de elektriskt isolerande förbindelserören 31b-36b anordnade och förbundna med varandra via hål i kyl- kropparna 7-13. Rören 31a-36a och de mittför dessa rör belägna hålen i kylkrop- parna bildar tillsammans en tilloppsledning för kylvätskan. Rören 31b-36b samt 37 samt de mittför dessa rör belägna hålen i kylkropparna bildar på samma sätt en avloppsledníng för kylvätskan. Från tilloppsledningen strömmar kylvätska parallellt genom kanaler i de sex kylkropparna till avloppsledningen, varifrån vätskan transporteras bort via röret 37.
Enligt uppfinningen är åtminstone vissa av spänningsdelarmotstånden, företrädes- vis de som har störst effektutveckling, utformade som metallkapslade motstånd, dvs som långsmala oylinderformade rör, i vilka motståndselementen är centralt anordnade och isolerade från metallmantlarna med hjälp av en lämplig ísolerings massa. Som visas i figur 1 är fyra motstånd av detta slag anordnade i var och en av kylkropparna 7-13. De t ex i kylkroppen 8 anordnade motstånden är beteck- nade med 21-ZH. Motstånden är så långa att de skjuter ut något på ömse sidor om kylkroppen, och där är deras elektriska anslutningar (25 och 26 för motståndet ZÄ) lätt åtkomliga för elektrisk anslutning av motstånden. Inuti kylkropparna 10 20 25 30 35 8305505-8 - är som närmare skall i beskrivas i det föjande kanaler anordnade på sådant sätt, att motstånden omspolas av den genom kylkropparna flytande kylvätskan.
Figur 2 visar mera i detalj utformningen av en av kylkropparna, nämligen kyl- kroppen 8 i figur 1. De övriga kylkropparna är identiska med den i figur 2 visade. Figur 2a visar kylkroppen sedd i ventilstapelns längdriktníng, figur 2b visar ett snitt som är markerat med B-B i figur 2a, och figur 2c visar det med A-A markerade snittet i figur 2b. Kylkroppen är på känt sätt utförd av en metall med lämpliga mekaniska, elektriska och termiska egenskaper, t ex koppar eller lättmetall eller en lättmetallegering. Kylkroppen har en huvuddel 81 samt två ändstycken 82 och 83. Kylkroppens huvuddel 81 är i princip en solid parallell- epipedisk kropp, som är försedd med fyra parallella längsgående hål för mot- stånden 21-2H. Det för motståndet 22 anordnade hålet är betecknat med 221 i figuren. Hålen har något större diameter än motståndens ytterdiameter, varför kanaler bildas mellan motstånden och hålens väggar så att kylvätska kan genom- flyta dessa kanaler i motståndens längdriktning. I sin i figuren högra ände är huvuddelen 81 försedd med urtagningar 811 och 812, vilka möjliggör att kylvätska strömmar mellan hålen för motstånden 21 och 22 respektive 23 och 2U. På ömse sidor om kylkroppens huvuddel 81 är två kylplattor Bfl och 85 anordnade. De är försedda med spiralformade kylvätskekanaler 8111 respektive 851. De båda vid kylplattornas centra belägna ändarna av kylkanalerna BU1 och 851 är förbundna med varandra via ett tvärs igenom kylkroppen 81 gående hål 86. Den perifera änden hos kanalen BH1 är ansluten till kylvätskeflödet via ett i kroppen 81 anordnat hål 815 och en kanal 816 som löper ut till kroppens 81 i figur 2a vänstra ände. På motsvarande sätt är den perifera delen hos kanalen 851 för- bunden med kylvätskeflödet via ett hål 81H och en kanal som går ut till krop- pens 81 i figur 2a vänstra ände. Ändstycket 82 är fast förbundet med kroppen 81 och är försett med urborrningar för motstånden 21-2ä. I sin närmast kroppen 81 belägna del har urborrningarna större diameter än motstånden för att möjlig- göra ett kylvätskeflöde. I sina från kroppen 81 vända delar har urborrningarna lämpligen mindre diameter och är försedda med tätningsorgan för avtätning mot kylvätskan. Dessa tätningsorgan kan exempelvis som visas i figur 2b utgöras av en 0-ring 222 samt en mutter 223. Motståndets 22 elektriska anslutningar är be- tecknade med 226 och 227. För ökning av den elektriska krypsträckan mellan an- slutningarna och kylkroppen är lämpligen cylindriska skärmar 22H och 225 pla- cerade vid ändarna av varje motstånd.
För tillförsel av kylvätska till kylkroppen är ändstycket 82 försett med en urborrning 822, vilken via de isolerande rören 31a och 32a i figur 1 är för- bunden med tilloppsröret 30 för kylvätska. Från urborrningen 822 går en kanal u 10 20 25 30 35 - ssossosfs 82N till den kylvätskekanal som omger motståndet 24. I sin motsatta ände är ändstycket 82 försett med en andra urborrning 821 för bortförsel av kylvätska, och denna urborrning är via de isolerande rören 31b och 32b förbunden med an- gränsande kylkroppar och med avloppsröret 37. Figur 2c visar ett exempel på hur de elektriskt isolerande rören 31b och 32b kan vara tätande anslutna till ändstycket 82 med hjälp av 0-ringar (311) och skruvfjädrar (312). Urborrningen 821 är via en kanal 823 förbunden med den kylvätskekanal som omger motståndet 21. Ãndstycket 83 är fastgjort vid kroppens 81 i figurerna högra ände. I detta änd- stycke finns inga kylvätskekanaler, utan ändstycket är endast försett med fyra hål för motstånden 21-Zü. Ãndstycket är försett med tätningsorgan för kylvätskan, exempelvis av samma slag som det som i figur 2b visas vid ändstycket 82.
Den kylvätska som tillföres kylkroppen via hålet 822 följer följande kretslopp.
Via kanalen 82U strömmar kylvätskan till den vänstra änden avderikanalsom omger motståndet 2U och följer därefter detta motstånd i axiell led till dess högra ände. Via urtagningen 812 flyter kylvätskan över till den kanal som omger mot- ståndet 23 och följer detta motstånd till dess i figuren vänstra ände. Via ur- tagningen 817, kanalen 816 och hålet 815 strömmar kylvätskan därefter upp till den perifera änden av den spiralformade kanalen SU1 i kylplattan 8ü. Efter att ha genomflutit denna sistnämnda kanal strömmar kylvätskan från kanalens centrala ändpunkt genom hålet 86 ned till den centrala änden hos kanalen 851 i den mot- satta kylplattan 85. Efter att ha genomströmmat denna sistnämnda kanal strömmar kylvätskan via hålet 814 och urtagningen 813 till den vänstra ändpunkten hos den kanal 221 som omger motståndet 22 och följer därefter kanalen 221 i mot- ståndets längdriktningen. Vid den i figuren högra änden hos denna kanal flyter kylvätskan genomurtagningenßïï över till den kanal som omger motståndet 21, följer detta motstånd till dess vänstra ände och flyter därefter via kanalen 823 till hålet 821, vilket som ovan beskrivits är förbundet med avloppsröret 37.
Eventuella ytterligare spänningsdelarkomponenter samt elektroniska komponenter för matning, styrning och skydd av tyristorerna kan lämpligen placeras på kyl- kroppen, lämpligen mellan kylplattorna BH och 85 och ändstycket 83, varvid en kylning erhålles även av dessa komponenter.
Den ovan beskrivna halvledarventilen uppvisar en kombination av egenskaper som gör den synnerligen fördelaktig jämfört med tidigare kända ventiler. På grund av de korta värmetransportvägarna mellan den i kylplattorna ßü och H5 flytande 10 20 25 30 35 83Û55Û5~8 . kylvätskan och tyristorerna, erhålles en synnerligen effektiv kylning av tyris- torerna. Vidare kommer praktiskt taget hela den i motständen utvecklade för- lusteffekten att direkt avges till kylvätskan och effektavgivningen till om- givande atmosfär blir praktiskt taget helt eliminerad. Den väsentligt minskade värmeavgivningen till omgívningsluften möjliggör ett kompaktare byggsätt än vad som tidigare varit möjligt och ger vidare en låg temperatur och hög till- förlitlighet hos övriga i ventilen anordnade elektronikkomponenter. Dessa för- delar erhålles med hjälp av en enda kylkropp, vilken inte tar nämnvärt större plats än en enbart för kylning av tyristorn avsedd kylare, och vilken tar väsent- ligt mindre plats än om en separat vätskekylare skulle anordnas för spännings- delarmotstånden. Av samma skäl blir vikten hos en halvledarventil i det ovan be- skrivna utförandet lägre än vad som tidigare varit möjligt att åstadkomma hos en ventil med motsvarande egenskaper. Halvledarventilen enligt uppfinningen inne- håller vidare ett till ett minimum nedbringat antal av rörkopplingar, slang- kopplingar etc och medför därmed enklast möjliga montage och en låg risk för läckage. Den i figur 2 visade kylkroppen har som framgår av tvärsnítten i figur 2b och 2c rikligt med solitt gods mellan kylkanalerna, vilket kan ta upp de höga tryckkrafterna på ventilstapeln utan deformation, vilket är väsentligt för en_god elektrisk och termisk kontakt mellan tyristorerna och kylkropparna.
Som framgår av figur 2 är vidare montering och demontering av de i kylaren an- ordnade motstånden 21-24 synnerligen enkel, vilket är väsentligt både vid fab- rikationen av ventilen och vid en eventuell efterföljande inspektion av eller utbyte av motstånden.
Figur 3 visar en alternativ utföringsform av en kylkropp enligt uppfinningen.
Figur 3a visar kylkroppen sedd i ventilstapelns längdriktning. Figur 3b visar det med C-C i figur 3a betecknade snittet, figur Bo och figur 3d visar de med A-A respektive B-E i figur Bb betecknade snitten. Skillnaden mellan de i figur 2 och 3 visade kylkropparna är att kylkroppen enligt figur 3 inte har kylplat- torna 84 och 85 utan i stället för dessa nära kylkroppens yta belägna kylkana- ler 881, 882, 883, 885 för effektiv kylning av halvledarelementen. Detta med- för att kylvätskevägarna i kylkroppen är utformade på ett annorlunda sätt än det som ovan beskrivits i anslutning till figur 2. I den i figur 3a och figur Bb högra änden av kylkroppens huvuddel 81 är urtagningar 887 och 888 anordnade, vilka har den i figur 3b och figur 3c visade formen. Urtagningen 887 förbinder kanalerna 881 med kanalerna 882, och urtagningen 888 förbinder kanalerna 883 med kanalerna BBN. Vidare är på samma sätt som i figur 2 urtagningar 891 och 892 anordnade, vilka förbinder de runt motstånden kl och 22 respektive 23 och 25 anordnade kylkanalerna. .gir rppr :hf/J) i;.¿f¿ k' - _ ____._ 5,, 10 20 25 30 35 8305505-8 I ändstycket 82 är urtagnlngar 885, 886, 886', 893 samt kanaler'82U och 823 anordnade. Urtagningen 885 bildar förbindelse mellan kanalerna 881 och 883, urtagningen 886 bildar en samlingslåda för kanalerna 882, urtagningen 886' bildar en samlingslåda för kanalerna 88H, urtagningen 893 förbinder kylvätskekanalerna runt motstånden 22 och 23, kanalen 823 tjänar som tilloppsrör till samlingslådan 886 och kanalen 82ü som avloppsrör från kyl- kanalen 281 runt motståndet ZH. Kylvätskan flyter från inloppsledningen 821 genom kanalen 823, urtagningen 886 och kanalerna 882 till urtagningen 887, där den flyter över till kanalerna 881 och via dessa till urtagningen 885.
Via denna flyter den till kanalerna 883, till urtagningen 888 och via kana- lerna 88H till urtagningen 886'. Från urtagningen 886 flyter kylvätskan genom kylkanalen 211 runt motståndet 21, urtagningen 891, kylkanalen 221 runt motståndet 22, urtagningen 893, kylkanalen runt motståndet 23, urtag- ningen 892, kylkanalen EU1 runt motståndet 2H samt via kanalen 82ü till av- loppsledningen 822.
Figur M visar en ytterligare utföringsform av en ventilstapel enligt uppfin- ningen. Fig ha och fig Hb visar en del av stapeln sedd i två mot varandra vinkelrata riktningar och fig Hc det med A-A i fig Hb markerade snittet. Mellan varje par av nalvledarelement (t ex 1 och 2) är en motståndsplatta 102 anord- nad mellan två kylplattor 101, 103. Motståndsplattorna består liksom kylplat- torna av parallellepipediska lättmetallkroppar. Kylplattorna 101 och 103 är försedda med ett antal längsgående parallella kylvätskekanaler 101a-101f resp 103a-103f. Kylplattan 101 är försedd med ett tilloppsrör 110 för tillförsel av kylvätska. Tilloppsrören 110 för kylplattorna 101, 104, 107 etc är förbundna med varandra via rör 31a-34a av elektriskt isolerande material och bildar till- sammans med dessa en tilloppsledning. Kylplattan 103 är försedd med ett ut- loppsrör 111 för kylvätskan, vilket via de isolerande rören 31b-3Ub är för- bundet med utloppsrören hos kylplattorna 106, 109 etc. Varje kylplatta är i båda ändar försedd med en samlingslåda för kylvätskan, vilken fördelar kyl- vätskan till de parallella kylkanalerna respektive samlar ihop den från kana- lerna. Ett rör 112, som lämpligen kan vara ett med kylplattorna 101 och 103 fast förbundet metallrör, förbinder kylkanalerna i de båda kylplattorna.
Kylvätska strömmar alltså från tilloppsledningen genom tilloppsröret 110 till kylplattan 101, där den genomflyter kanalerna 101a-101f. Via röret 112 flyter vätskan till kylplattan 103, där den genomflyter kylkanalerna 103a-103? och till slut lämnar kylplqttan genom utloppsröret 111. , , ._.,.._......_.....-....,....--»~, - ..-......, _. _ ,. szossos-s . 8 Hotståndsplattan 102 är en separat platta, som i drift ligger fastspänd mellan kylplattorna 101 och 103 av den på ventilstapeln verkande axiella kraften F. Plattan har fyra parallella genomgående hål för motstånden 21-2h.
Motstånden utgörs av metalltråd eller kroppar av annat lämpligt motstånds- 5 material och är fast ingjutna i hålen i motstândsplattan med hjälp av en elektriskt isolerande massa (t ex 2Hc) med tillräckligt god värmelednings- förmåga, t ex en keramisk massa. Motståndens tilledningar, t ex 2Ra, 2Hb, sticker ut på ömse sidor om motståndsplattan för att möjliggöra elektrisk anslutning av motstånden. 10 De övriga kylkropparna 10%-106, 107-109 etc är utförda på samma sätt.
Pâ samma sätt som vid de i fig 1-3 visade utföringsformerna av uppfinningen är spänningsdelarmotstånden 21-ZN anordnade vid den centrala delen av varje kylkropp. Genom den på stapeln verkande spännkraften F kommer motståndsplat- tan att hållas på plats och får god termisk kontakt med kylplattorna. Även i 15 detta fall erhålles en effektiv kylning av motstånden och ett minimum av värme- avgivning till omgivningen. Vid den i fig U visade ventilstapeln blir ett ut- byte av ett defekt motstånd en synnerligen enkel operation. Det enda som be- höver göras är att spännkraften F tas bort och de elektriska anslutningarna till den aktuella motståndsplattans motstånd lossas, varefter motståndsplat- 20 tan kan dras ut och en felfri platta sättas in. Vidare är antalet vätskekopp- lingar och -tätningar minimalt, vilket ger låg risk för kylvätskeläckage.
Fig 5 visar en ytterligare utföringsform av en ventilstapel enligt uppfinning- en. Fig Sa och 5b visar stapeln sedd i två mot varandra vinkelräta riktningar, och fig Sc visar det med A-A i fig 5b markerade snittet. Mellan halvledarele- 25 menten Uzex 1och 2) ligger kylkroppar 121-123, och ventilstapeln hålls samman av den axiella kraften F som alstras av spännorgan, t ex av det i fig 1 visade slaget. Kylkroppen 121 har två uppsättningar parallella kylvätskekanaler 121a och 121b vid de mot halvledarelementen vända ytorna. Från tilloppsröret 11Q flyter kylvätskan via en vid kroppens ena ände anordnad samlingnlåda genwm 30 kanalerna 121a till en i motsatt ände anordnad samlíngslåda och tillbaka genom kanalerna 121b och en samlingslåda till utloppsröret 111. Spänningn- delarmotstånden 21-2Ä är anordnade i fyra parallella hål 21'-°H' i kylkrop- pen. Motstånden har företrädesvis metallkapslat utförande. För att få god termisk kontakt mellan motstånden och kylkroppen utföres lämpligen motntàndon 35 och hålen med minsta möjliga spel, t ex s k sugpassning (speleL ur krnriigt överdrivet i fig Sc). För att förbättra värmeövergången mellan motståndet och _ -.____.... . .--._.._.,.. ...-.-.-.....___._....__ 10 15 20 - ssossqs-s kylkroppen kan värmeledande pastor eller pulver användas, t ex kiselfett kolpulver eller metallpulver, och då eventuellt i samband med ett något större spel mellan motstånden och hålen.
I stället för cylindriska kan hålen och motstånden utföras något koniska, varvid god termisk kontakt automatiskt erhålles när motstånden är införda 1 hålen.
Alternativt kan, för att öka kontaktytan och förbättra värmeövergången, mot- stånd och nål utföras gängaae på sådant sänt; au: motsuånden kan skruvas in 1 kylkroppen.
Enligt ett ytterligare alternativ kan spelet mellan motstånd och hål utföras så stort att det rymmer ett elastiskt, företrädesvis metalliskt mellanlägg, t ex en vägformad fjädrande plåt, som dels upprätthåller en tryckkraft mellan motståndet och hâlets vägg och dels med god värmeledningsförmåga överför värme mellan motståndet och kylkroppen.
De övriga kylkropparna i ventilstapeln är utförda på samma sätt som den ovan beskrivna kylkroppen 121. Även vid denna utföringsform av uppfinningen är motstånden anordnade vid den centrala delen av varje kylkropp och samma fördelar uppnås som vid de tidi- gare beskrivna utföringsformerna. Dessutom kan vid den i fig 5 visade stapeln varje motstånd bytas för sig, och detta kan göras utan att man lossar spänn- kraften på stapeln.
De ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen är endast exempel och ett stort antal andra utföringsformer är givetvis möjliga inom ramen för upp- finningen.
Claims (9)
1. Halvledarventil för högspänning, innefattande ett flertal elektriskt seriekopplade halvledarelement (1-6) och ett flertal vätskegenomflutna kyl- kroppar, varvid halvledarelementen och kylkropparna är anordnade i en stapel på sådant sätt att varje halvledarelement är anordnat mellan två kylkroppar. Ventilen har tryckorgan (1Ä, 15, 16, 17, 18, 19) anordnade att alstra en i stapelns längdriktning verkande tryckkraft. ventilen har med varje halvledar- element parallellkopplade spânningsdelarsektioner, vilka innefattar motstånd (21-211). Ventilen k ä n n e t e c k n a s av att minst ett av en spänningsdelar- sektions motstånd (t ex 21) har kapslat utförande och i huvudsak lângsträckt cylindrisk form. Motståndet är anordnat med åtminstone sin huvuddel belägen inuti en av de vätskegenomflutna kylkropparna (8) och med sin längdaxel i huvudsak vinkelrätt mot ventilens längdaxel.
2. Halvledarventil enligt patentkrav 1, vilken k ä n n e t e c k n a s av attnflera motstånd (21-23) är anordnade i kylkroppen bredvid varandra i ett mot ventilens längdaxel vinkelrätt plan och med sina längdaxlar paral- lella.
3. Halvledarventíl enligt patentkrav 1, vilken k ä n n e t e c k n a s av att ändarna hos motständen skjuter ut på ömse sidor om kylkroppen. R. n e t e c k n a s Halvledarventil enligt något av föregående patentkrav, vilken k ä n - av att kylkroppen har två parallella anliggningsytor för på ömse sidor om kroppen anordnade halvledarelement (1, 2), ett mellan an- liggningsytorna beläget centralt parti samt mellan var och en av anliggnings- ytorna och det centrala partiet en uppsättning kylvätskekanaler (SHI, 851; 121a, 121b).
4. Motstånden (21-ZH) är anbringade i kylkroppens centrala parti.
5. Halvledarventil enligt något av föregående patentkrav, vilken k ä n - n e t e c k n a s av att vart och ett av de i kylkroppen anordnade motstån- den (t ex 22) är anordnat i en kylvätskegenomfluten kanal (221) i kylkroppen.
6. Halvledarventil enligt patentkrav 5, vilken k ä n n e t e c k n a s av att vart och ett av motstånden (t ex 22) är anordnat i en separat urhorr- ning (221), vilken har större tvärsnittsyta än motståndet och är anordnad att i axiell riktning genomflytas av en kylvätskeström. szossns-3 11
7. Halvledarventil enligt patentkrav 4, vilken k ä n n e t e c k n a s av att kylkroppen innefattar tre efter varandra i ventilstaplens längdrikt- ning anordnade delar (101, 102, 103). I var och en av de båda yttre, närmast halvledarelementen belägna delarna (101, 103) är kylvätskekanalerna (101a-f, 103a-f) anordnade. Mittdelen (102) är lösbar från de båda yttre delarna, och i mittdelen är motstånden (21-2ü) anordnade.
8. Halvledarventil enligt patentkrav 7, vilken k ä n n e t e c k n a s av att mittdelen (102) är försedd med en genomgående urborrning För vart och ett av motstånden, i vars centrala del motståndets aktiva del är anbringad. I mellanrummet mellan motstândets aktiva del och urborrningens vägg är ett elektriskt isolerande material (t ex 24c) anbringat.
9. Halvledarventil enligt patentkrav H, vilken k ä n n e t e c k n a s av att kylkroppens centrala parti är försett med en genomgående och från kylvätskekanalerna skild urborrning (21'-2ü') för vart och ett av motstânden. Varje motstånd är utfört metallkapslat och är anordnat i en urborrning i god termisk kontakt med dennas vägg. n l-Jwïfïï 'r 'fm-vr _ krav ”UJÄLMÅJ .A
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE8305503A SE441047B (sv) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | Halvledarventil for hogspenning med spenningsdelarsektioner innefattande motstand |
IN742/DEL/84A IN161499B (sv) | 1983-10-06 | 1984-09-21 | |
EP84111531A EP0142678B1 (de) | 1983-10-06 | 1984-09-27 | Halbleiterventil |
DE8484111531T DE3483680D1 (de) | 1983-10-06 | 1984-09-27 | Halbleiterventil. |
US06/656,847 US4578745A (en) | 1983-10-06 | 1984-10-02 | Semiconductor valve |
CA000464764A CA1228893A (en) | 1983-10-06 | 1984-10-04 | Semiconductor valve |
JP59207247A JPS6095960A (ja) | 1983-10-06 | 1984-10-04 | 半導体整流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE8305503A SE441047B (sv) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | Halvledarventil for hogspenning med spenningsdelarsektioner innefattande motstand |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE8305503D0 SE8305503D0 (sv) | 1983-10-06 |
SE8305503L SE8305503L (sv) | 1985-04-07 |
SE441047B true SE441047B (sv) | 1985-09-02 |
Family
ID=20352795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8305503A SE441047B (sv) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | Halvledarventil for hogspenning med spenningsdelarsektioner innefattande motstand |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4578745A (sv) |
EP (1) | EP0142678B1 (sv) |
JP (1) | JPS6095960A (sv) |
CA (1) | CA1228893A (sv) |
DE (1) | DE3483680D1 (sv) |
IN (1) | IN161499B (sv) |
SE (1) | SE441047B (sv) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2590005B1 (fr) * | 1985-11-08 | 1987-12-11 | Alsthom Cgee | Systeme de composants semi-conducteurs de puissance refroidis par circulation d'un liquide |
EP0234021B1 (de) * | 1986-01-16 | 1991-12-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung für eine Flüssigkeitskühlung eines elektrischen Bauelementes, insbesondere Halbleiter-Bauelementes |
US4896062A (en) * | 1988-06-03 | 1990-01-23 | Westinghouse Electric Corp. | Rotating rectifier assembly |
CH677293A5 (en) * | 1989-01-16 | 1991-04-30 | Asea Brown Boveri | Power semiconductor heat sink - has meandering flow path containing insulating hose filled with cooling fluid |
SE464492B (sv) * | 1989-08-16 | 1991-04-29 | Asea Brown Boveri | Anordning av ventilstapel foer hoegspaend likstroem i en ventilhall |
DE4023687C2 (de) * | 1990-07-26 | 2000-09-07 | Abb Schweiz Ag | Stromrichteranordnung |
SE467809B (sv) * | 1991-01-15 | 1992-09-14 | Asea Brown Boveri | Ventilstapel foer hoega spaenningar innefattande brandskaermar anordnade mellan ovanfoer varandra belaegna ventilmoduler |
JPH0637219A (ja) * | 1992-07-16 | 1994-02-10 | Fuji Electric Co Ltd | パワー半導体装置の冷却装置 |
DE9309428U1 (de) * | 1993-06-24 | 1993-08-12 | Siemens AG, 80333 München | Stromrichtermodul |
CN1037733C (zh) * | 1994-08-04 | 1998-03-11 | 上海激光电源设备厂 | 单相高压整流设备 |
US5983997A (en) * | 1996-10-17 | 1999-11-16 | Brazonics, Inc. | Cold plate having uniform pressure drop and uniform flow rate |
SE520788C2 (sv) * | 1997-03-24 | 2003-08-26 | Abb Ab | VSC-strömriktare |
DE19717087A1 (de) * | 1997-04-23 | 1998-10-29 | Asea Brown Boveri | Niederinduktiver Stromrichter |
DE19830424A1 (de) * | 1998-07-08 | 2000-01-13 | Asea Brown Boveri | Formteil zur Halterung von Kühlkörpern in einem Spannstapel |
EP1148547B8 (en) * | 2000-04-19 | 2016-01-06 | Denso Corporation | Coolant cooled type semiconductor device |
JP4774581B2 (ja) * | 2000-06-30 | 2011-09-14 | 株式会社デンソー | 冷却流体冷却型半導体装置 |
JP4089595B2 (ja) | 2002-12-16 | 2008-05-28 | 株式会社デンソー | 冷媒冷却型両面冷却半導体装置 |
DE102004059963A1 (de) * | 2003-12-18 | 2005-08-11 | Denso Corp., Kariya | Einfach zusammengesetzter Kühler |
JP2005332863A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Denso Corp | パワースタック |
JP2006145396A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-08 | Sharp Corp | バーンイン装置 |
US20060219396A1 (en) * | 2005-04-04 | 2006-10-05 | Denso Corporation | Lamination-type cooler |
JP2006332597A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-12-07 | Denso Corp | 半導体冷却ユニット |
DE102005048492B4 (de) * | 2005-10-07 | 2009-06-04 | Curamik Electronics Gmbh | Elektrisches Modul |
WO2007149023A1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Abb Technology Ltd. | Cooling and shielding of a high voltage converter |
DE102006046040A1 (de) * | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Siemens Ag | Thyristorventil einer HGÜ-Anlage |
US8189324B2 (en) * | 2009-12-07 | 2012-05-29 | American Superconductor Corporation | Power electronic assembly with slotted heatsink |
CN101719719B (zh) * | 2009-12-14 | 2013-02-06 | 中国电力科学研究院 | 一种晶闸管换流阀阀模块 |
JP5556680B2 (ja) * | 2011-01-21 | 2014-07-23 | 株式会社デンソー | 冷却流体冷却型半導体装置 |
CN102882356B (zh) * | 2012-09-19 | 2015-03-04 | 许继电气股份有限公司 | 一种换流阀悬吊阀塔 |
JP2014078599A (ja) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Denso Corp | 電力変換装置 |
JP6135623B2 (ja) | 2014-09-02 | 2017-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
CN105958407B (zh) * | 2016-05-26 | 2018-07-06 | 许继电气股份有限公司 | 一种高压直流断路器阀塔结构 |
CN105895458A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-08-24 | 许继电气股份有限公司 | 直流断路器及其转移支路用功率组件 |
CN105931923B (zh) * | 2016-05-26 | 2018-05-04 | 许继电气股份有限公司 | 一种高压直流断路器 |
KR102011307B1 (ko) * | 2018-03-30 | 2019-10-21 | 엘에스산전 주식회사 | 무효전력보상장치의 스위치어셈블리 |
KR102094223B1 (ko) * | 2018-03-30 | 2020-03-27 | 엘에스산전 주식회사 | 무효전력보상장치의 스위치어셈블리 |
US11515802B2 (en) * | 2020-12-15 | 2022-11-29 | Caterpillar Inc. | Modular configurable inverter and systems, components, and methods thereof |
EP4422061A1 (en) * | 2023-02-21 | 2024-08-28 | General Electric Technology GmbH | Assembly |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2504768A1 (de) * | 1975-02-05 | 1976-08-19 | Siemens Ag | Thyristorsaeule |
DE2556239A1 (de) * | 1975-12-13 | 1977-06-23 | Licentia Gmbh | Kuehleinrichtung zur fluessigkeitskuehlung fuer ein elektrisches bauteil |
CH629913A5 (de) * | 1977-07-12 | 1982-05-14 | Asea Ab | Fluessigkeitsgekuehltes thyristorventil. |
DE3007168C2 (de) * | 1980-02-26 | 1984-11-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Flüssigkeitsgekühlte Halbleitersäule |
DE3133485A1 (de) * | 1980-09-15 | 1982-05-06 | Peter 2563 Ipsach Herren | Fluessigkeitsgekuehlte elektrische baugruppe |
JPS57196553A (en) * | 1981-05-28 | 1982-12-02 | Toshiba Corp | Water cooling thyristor converter |
-
1983
- 1983-10-06 SE SE8305503A patent/SE441047B/sv not_active IP Right Cessation
-
1984
- 1984-09-21 IN IN742/DEL/84A patent/IN161499B/en unknown
- 1984-09-27 DE DE8484111531T patent/DE3483680D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-09-27 EP EP84111531A patent/EP0142678B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-10-02 US US06/656,847 patent/US4578745A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-10-04 CA CA000464764A patent/CA1228893A/en not_active Expired
- 1984-10-04 JP JP59207247A patent/JPS6095960A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4578745A (en) | 1986-03-25 |
JPS6095960A (ja) | 1985-05-29 |
SE8305503D0 (sv) | 1983-10-06 |
EP0142678B1 (de) | 1990-11-28 |
SE8305503L (sv) | 1985-04-07 |
EP0142678A3 (en) | 1987-03-04 |
IN161499B (sv) | 1987-12-12 |
CA1228893A (en) | 1987-11-03 |
JPH053143B2 (sv) | 1993-01-14 |
EP0142678A2 (de) | 1985-05-29 |
DE3483680D1 (de) | 1991-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE441047B (sv) | Halvledarventil for hogspenning med spenningsdelarsektioner innefattande motstand | |
EP2715891B1 (en) | Withdrawable switchgear with thermosiphon heat- pipe cooled bushings | |
US10408384B2 (en) | Thermal contact between cryogenic refrigerators and cooled components | |
KR101882637B1 (ko) | 에너지 저장 디바이스들을 둘러싸기 위한 장치 | |
CN104795348B (zh) | 一种大功率压接式igbt封装模块夹具 | |
CN1725386A (zh) | 直流超导送电电缆和送电系统 | |
US20090139698A1 (en) | Carbon-based waterlock with attached heat-exchanger for cooling of electronic devices | |
KR20170104460A (ko) | 램프 헤드 어셈블리 및 이를 어셈블하는 방법들 | |
GB2386425A (en) | Magnetic resonance machine having a gradient coil that is connected to an electric conductor arrangement for the purpose of supplying electricity. | |
CN106706963A (zh) | 一种大功率压接式igbt封装模块压装测试夹具 | |
JP2010220396A (ja) | キャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータ | |
GB201021634D0 (en) | Current lead assembly for superconducting magnet | |
US20140162882A1 (en) | Cable termination for high voltage power cables cooled by a gaseous cryogen | |
JP2018166368A (ja) | 熱電発電装置 | |
JP2014146675A (ja) | 熱電発電システム | |
WO2002029930A2 (en) | A terminal connection for a superconductive cable | |
CN102744484B (zh) | 辐射散热器与空间行波管收集极钎焊连接专用系统 | |
US3192453A (en) | Rectifier stack | |
EP2645379A1 (en) | Electrical insulator bushing | |
US20030085048A1 (en) | Method and apparatus for cooling electrical fuses | |
RU148963U1 (ru) | Криогенное устройство для исследования магнитных свойств материалов | |
CN217190171U (zh) | 一种新型结构内冷式均匀梯度磁场装置 | |
GB2094547A (en) | Stack mounted electrical components | |
GB887568A (en) | Improvements in or relating to mounting arrangements for semiconductor devices | |
CN113310537A (zh) | 一种主动冷却型真空环境高温液态金属流量计 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8305503-8 Effective date: 19891023 Format of ref document f/p: F |