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Effektivere Umrichterentwaermung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000032780D
Original Publication Date: 2004-Dec-25
Included in the Prior Art Database: 2004-Dec-25
Document File: 3 page(s) / 154K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Zur Kuehlung von Leistungshalbleitern herkoemmlicher Umrichter und Umrichtermotoren werden derzeit Kuehlkoerper aus Aluminium eingesetzt. Diese besitzen ein gutes Waermeleitverhalten und ein geringes Gewicht. Als problematisch stellt sich die Entwaermung von Umrichtern in hoher Schutzart dar, da hier die Waerme in einem abgeschlossenen Volumen eingeschlossen ist. Diese muss durch grosse Kuehlkoerper und eventuell Zwangskonvektion abgefuehrt werden. Die Abbildung 1 zeigt eine herkoemmliche Loesung dieses Kuehlproblems. Hier ist das Leistungsteil (IGBT-Modul) des Umrichters unmittelbar mit dem Aluminiumgehaeuse thermisch gekoppelt. An der Uebergangsflaeche zwischen Leistungsmodul und Aluminiumgehaeuse tritt eine hohe Waermeflussdichte auf, d.h. in diesem Bereich entsteht ein erheblicher Beitrag zum Gesamtwaermewiderstand. Diese Loesung hat bei hohen Umgebungstemperaturen ihre Grenzen, so dass eine Verringerung der Waermewiderstaende wuenschenswert ist. Zur besseren Entwaermung wird daher vorgeschlagen, Waermeleitbauteile und/oder Kuehlkoerper einzusetzen, die aus Materialien mit besseren Waermeleitwerten bestehen. Ein Vergleich der spez. Waermeleitwerte von Kupfer und Aluminium weist fuer Kupfer einen Wert von 380W/mK aus gegenueber 200W/mK fuer Aluminium. Dies bedeutet, dass mittels Bauteilen und/oder Kuehlkoerpern aus Kupfer eine bessere Entwaermung als mit Aluminium moeglich ist.

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Effektivere Umrichterentwaermung

Idee: Jens Ulrich, DE-Bad Neustadt; Manfred Manowarda, Bad Neustadt

Zur Kuehlung von Leistungshalbleitern herkoemmlicher Umrichter und Umrichtermotoren werden derzeit Kuehlkoerper aus Aluminium eingesetzt. Diese besitzen ein gutes Waermeleitverhalten und ein geringes Gewicht.

Als problematisch stellt sich die Entwaermung von Umrichtern in hoher Schutzart dar, da hier die Waerme in einem abgeschlossenen Volumen eingeschlossen ist. Diese muss durch grosse Kuehlkoerper und eventuell Zwangskonvektion abgefuehrt werden. Die Abbildung 1 zeigt eine herkoemmliche Loesung dieses Kuehlproblems. Hier ist das Leistungsteil (IGBT-Modul) des Umrichters unmittelbar mit dem Aluminiumgehaeuse thermisch gekoppelt. An der Uebergangsflaeche zwischen Leistungsmodul und Aluminiumgehaeuse tritt eine hohe Waermeflussdichte auf, d.h. in diesem Bereich entsteht ein erheblicher Beitrag zum Gesamtwaermewiderstand.

Diese Loesung hat bei hohen Umgebungstemperaturen ihre Grenzen, so dass eine Verringerung der Waermewiderstaende wuenschenswert ist.

Zur besseren Entwaermung wird daher vorgeschlagen, Waermeleitbauteile und/oder Kuehlkoerper einzusetzen, die aus Materialien mit besseren Waermeleitwerten bestehen. Ein Vergleich der spez. Waermeleitwerte von Kupfer und Aluminium weist fuer Kupfer einen Wert von 380W/mK aus gegenueber 200W/mK fuer Aluminium. Dies bedeutet, dass mittels Bauteilen und/oder Kuehlkoerpern aus Kupfer eine bessere Entwaermung als mit Alum...