DE1514679A1 - Arrangement for liquid cooling of a rectifier cell - Google Patents

Description

Anordnung zur Flüssigkeitskühlung einer Gleichrichterzelle Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Flüssigkeitskühlung einer Gleichrichterzelle für hohe Ströme mit einkristallinem Halbleiterkörper, insbesondere eines Thyristors, der in einem scheibenförmigen Gehäuse angeordnet ist, das unmittelbar oder mittelbar an einem von einer Flüssigkeit durchströmten Kühlkörper anliegt.Arrangement for liquid cooling of a rectifier cell The invention relates to an arrangement for liquid cooling a rectifier cell for high Currents with a monocrystalline semiconductor body, in particular a thyristor, the is arranged in a disc-shaped housing, which is directly or indirectly rests against a heat sink through which a liquid flows.

Mit zunehmender Baugröße von urigesteuerten Siliziumgleichrichtern und Thyristoren wird die Leistungserhöhung immer mehr zu einem Problem der Abführung der Verlustwärme. Von einem Thyristor mit einem "trnn von beispielsweise 1000 A bei einem Spannungsabfal-' von 1,3 V müssen bereits 1,3 kW als Wärme abgeführt werden. Einen entscheidenden Fortschritt zur Lösung dieses Problems brachte dfe Anordnung der Thyristoren in einem scheibenförmigen Gehäuse, die im allgemeinen als Scheibenzelle bezeichnet wird. Die in einer solchen Zelle entstehende Verlustleistung kann von beiden Flachseiten der Scheibenzelle an einen Kühlkorper abgegeben werden. Der Luftkühlung solcher Zellen großer Leistung sind durch verschiedene Faktoren, insbesondere durch die Baugröße der Kühlkörper und der erforderlichen Ventilatoren sowie durch die Luftverschmutzung in den Betrieben vieler Anwender, Grenzen gesetzt. Die Flüssigkeitskühlung der Zellen .führt zu kleiner BaugrUe und besserer Kühlw-;_rkung der Kühlkörper und ermöglicht damit die Abführung grf"i3erer Verlustleistung von einer Zelle.With increasing size of primary-controlled silicon rectifiers and thyristors, the power increase is increasing to a problem the dissipation of waste heat. From a thyristor with a "trnn of for example 1000 A with a voltage drop of 1.3 V must already dissipate 1.3 kW as heat will. A decisive step forward in solving this problem was brought by dfe Arrangement of the thyristors in a disc-shaped housing, which in general is called a disc cell. The power loss occurring in such a cell can be delivered to a cooling body from both flat sides of the disc cell. The air cooling of such high capacity cells is due to various factors, in particular due to the size of the heat sinks and the required fans as well as the air pollution in the factories of many users, limits are set. The liquid cooling of the cells leads to a smaller size and better cooling effect the heat sink and thus enables the dissipation of larger power losses a cell.

Wegen des unterschiedlichen Kühlverhaltens von Flüssigkeiten bei verschiedenen Temperaturen sind mehrere Kühlflüssigkeiten in Betracht zu ziehen. Es ergibt sich daraus die Aufgabe, den Kühlkörper so zu gestalten, daß seine Wärmeabführung bei verschiedenen Flüssigkeiten etwa gleich bleibt.Because of the different cooling behavior of liquids with different Temperatures, several coolants are to be considered. It surrenders from this the task of designing the heat sink so that its heat dissipation at different liquids remains roughly the same.

Es ist bekannt, daß die Wärmeströmung in gleicher Weise wie. der elektrische Strom durch Widerstände verschiedener Art beeinflußt wird, das sind insbesondere der Wärmeleitungswiderstand und der Wärmeübergangawiderstand. Die zulässige Temperaturerhöhung der Kühlflüssigkeit im Kühlkörper ist durch die maximal zulässige Temperatur des Silizium-I?albleiterkörpers festgelegt, die zur Zeit 1100 C nicht wesentlich überschreiten soll. Da die Temperaturdifferenz festliegt, muß der gesamte Wärmewiderstand der Kühlvorrichtung kle5n gehalten werden, wenn eine große Wärmeströmung erzielt werden soll. Es ist nun bereits vorgeschlagen worden (Anmeldung S 97 37`i :'IIIe/21g -PZA 65/1332) auf' beiden Flachseiten des Zellengehäuses jeweils einen von der Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlkörper anzuordnen, wobei der Kühlkreislauf mit dem Zellengehäuse gut wärmeleitend verbunden, jedoch elektrisch isoliert ist. In einer derartigen Anordnung können sämtliche Kühlkörper einer Stromrichteranlage an einen gemeinsamen Kühlkreislauf angeschlossen werden. Als Material für die Kühlkörper kann zweckmäßig Kupfer, insbesondere Elektrolytkupfer, verwendet werden. Kupfer hat nämlich neben Silber eine hohe Wärmeleitzahl" Die Erfindung geht nun aus von der Erkenntnis, daß der Kühlkörper durch besondere konstruktive Gestaltung für mehrere Kühlflüssigkeiten verschiedener Wärmeleitfähigkeit annähernd das gleiche Wärmeableitvermögen aufweisen kann. Diese Erkenntnis beruht auf folgenden Überlegungen. Der Kühlkörper hat im allgemeinen in radialer Richtung der Scheibenzelle eine wesentlich größere Ausdehnung als die Zelle selbst, insbesondere eine größere Ausdehnung als die Auflagefläche des Kühlkörpers an einer Flachseite der Zelle. Den Wärmestrom von Halbleiterkörper durch den Kühlkörper zur Kühlflüssigkeit kann man aufteilen in einen zentralen Strom, dessen Querschnitt etwa der Auflagefläche von Zellengehäuse und Kühlkörper entspricht und im allgemeinen eine Kreisfläche ist, und dessen Weglänge durch die Höhe des massiven Teiles des Kühlkörpers bestimmt wird. Der gesamte Wärmewiderstand für diesen Wärmestrom wird. somit bestimmt durch den Wärmeleitungswiderstand dieses Kühlkörperteiles und den Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Kühlkörper und der Kühlflüssigkeit in dem erwähnten Querschnitt. Ferner ergibt sich ein peripherer Wärmestrom, dessen Querschnitt durch die radiale Begrenzungsfläche des zentralen Stromes, das ist bei kreisförmiger Auflagefläche des Kühlkörpers eine Zylindermantelfläche, und dessen Weglänge von der Ausdehnung des Kühlkörpers in radialer Richtung der Auflagefläche bestimmt wird, das kann beispielsweise für einen Kühlki5rper mit annähernd zylindrischer Dosenform der Durchmesser dieser Dose sein. Der Gesamtwiderstand für diesen Teilstrom ergibt sich somit aus dem Wärmeleitungswiderstand dieses Kühlkörperteiles und dem Wärmeübergangswiderstand für den entsprechenden Querschnitt. Der gesamte Wärmewiderstand ergibt sich aus der Summe dieser Einzelwiderstände. Der Wärmeübergangswiderstand wird bekanntlich umso kleiner, je größer die Wärmeübergangszahl ist. Wasser hat eine verhältnismäßig große Wärmeübergangszahl und wäre somit an sich besonders gut als Kühlflüssigkeit geeignet. Es hat aber andererseits den Nachteil, daß es nur mit einem hohen Reinheitsgrad eine ausreichende Spannungsfestigkeit aufweist und es hat ferner mit 00 C einen Verhältnismäßig hohen Gefrierpunkt. Das Bestreben geht deshalb dahin, in Stromrichteranlagen Kühlflüssigkeiten mit einer . hohen Isolationsfestigkeit und einem möglichst niedrigen Stock- bzw. Gefrierpunkt zu verwenden. Diese Anforderungen werden beispielsweise durch Hexachlorbutadien C4 C16 (Tripen) erfüllt. Die Wärmeübergangszahl dieser Flüssigkeit ist jedoch erheblich größer als diejenige von Wasser, d.h. sie nimmt die Wärme nicht so "bereitwillig" auf' wie Wasser. Bei einer Ausgestaltung des Kühlkörpers nach der Er:@'ir."dung kann die Wärmeabführung bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels unabhängig von der Art des verwendeten Kühlmittels annähernd konstant gehalten werden.' Demgemäß betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Flüssigkeitskühlung einer Gleichrichterzelle für hohe Ströme mit einem einkristallinen Halbleiterkörper, insbesondere einem Thyristor, der in einem scheibenförmigen Gehäuse angeordnet ist, das unmittelbar oder mittelbar an wenigstens einem von der Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlkörper anliegt. Erfindungsgemäß beträgt das Verhältnis der mittleren Ausdehnung des Kühlkörpers in Richtung parallel zur Auflagefläche zwischen Kühlkörper und Zelle zur Dicke des am Zellengehäuses anliegenden Bodenteils des Kühlkörpers nicht wesentlich mehr als 8:1, vorzugsweise weniger als 6:1, insbesondere etwa 4:1. Es wurde nämlich erkannt, daß im wesentliche nur noch der unmittelbar an der Zelle anliegende, zentrale Teil des Kühlkörpers an der Wärme- ' abführung beteiligt ist, sobald die Dicke der Wandstärke des Kühlkörpers im Verhältnis zu dessen Ausdehnung ein vorbestimmtes Verhältnis unterschreitet. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel einer Kühleinrichtung nach der Erfindung veranschaulicht ist.It is known that the heat flow in the same way as. the electric current is influenced by resistors of various types, in particular the thermal conduction resistance and the heat transfer resistance. The permissible temperature increase of the cooling liquid in the heat sink is determined by the maximum permissible temperature of the silicon semiconductor body, which at the moment should not significantly exceed 1100 C. Since the temperature difference is fixed, the total thermal resistance of the cooling device must be kept small if a large heat flow is to be achieved. It has already been proposed (application S 97 37'i: 'IIIe / 21g -PZA 65/1332) to arrange a heat sink through which the cooling liquid flows on both flat sides of the cell housing, the cooling circuit being connected to the cell housing in a way that conducts heat well, however is electrically isolated. In such an arrangement, all the heat sinks of a power converter system can be connected to a common cooling circuit. Copper, in particular electrolytic copper, can expediently be used as the material for the heat sinks. In addition to silver, copper has a high coefficient of thermal conductivity. "The invention is based on the knowledge that the heat sink can have approximately the same heat dissipation capacity for several cooling liquids of different thermal conductivity due to a special structural design. This knowledge is based on the following considerations. The heat sink generally has in radial direction of the disk cell has a significantly larger expansion than the cell itself, in particular a larger expansion than the contact surface of the heat sink on a flat side of the cell of cell housing and heat sink and is generally a circular area, and whose path length is determined by the height of the massive part of the heat sink. The total thermal resistance for this heat flow is thus determined by the heat conduction resistance of this heat sink part and the heat transfer resistance between the heat sink and the cooling liquid in the cross section mentioned. Furthermore, there is a peripheral heat flow, the cross section of which is determined by the radial boundary surface of the central flow, which is a cylinder jacket surface in the case of a circular support surface of the heat sink, and the path length of which is determined by the expansion of the heat sink in the radial direction of the support surface approximately cylindrical can shape be the diameter of this can. The total resistance for this partial flow thus results from the heat conduction resistance of this heat sink part and the heat transfer resistance for the corresponding cross section. The total thermal resistance results from the sum of these individual resistances. As is well known, the heat transfer resistance becomes smaller, the greater the heat transfer coefficient. Water has a relatively high heat transfer coefficient and would therefore be particularly suitable as a cooling liquid. On the other hand, however, it has the disadvantage that it only has sufficient dielectric strength with a high degree of purity and, furthermore, it has a relatively high freezing point at 00 ° C. The aim is therefore to use cooling liquids in power converter systems with a. high insulation strength and the lowest possible freezing point or freezing point. These requirements are met, for example, by hexachlorobutadiene C4 C16 (tripene). The heat transfer coefficient of this liquid is, however, considerably greater than that of water, ie it does not take up the heat as "readily" as water. In an embodiment of the cooling body according to the invention, the heat dissipation can be kept approximately constant with the same flow rate of the coolant, regardless of the type of coolant used. Accordingly, the invention relates to an arrangement for liquid cooling of a rectifier cell for high currents with a monocrystalline semiconductor body, in particular a thyristor, which is arranged in a disk-shaped housing which is directly or indirectly in contact with at least one heat sink through which the cooling liquid flows Expansion of the heat sink in the direction parallel to the contact surface between the heat sink and the cell to the thickness of the bottom part of the heat sink resting on the cell housing is not significantly more than 8: 1, preferably less than 6: 1, in particular about 4: 1 only the central part of the heat sink directly adjacent to the cell is involved in the dissipation of heat as soon as the thickness of the wall thickness of the heat sink in relation to its expansion falls below a predetermined ratio Reference is made to drawing, in which an embodiment of a cooling device according to the invention is illustrated.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Flüssigkeitskühlkörper nach der Erfindung.Figure 1 shows a cross section through a liquid heat sink according to the invention.

In Figur 2 ist ein Schnitt durch den Kühlkörper nach Figur 1 dargestellt.In FIG. 2, a section through the heat sink according to FIG. 1 is shown.

In Figur 3 ist der Wärmewiderstand eines Kühlkörpers in Abhängigkeit von seiner Bodendicke bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels für verschiedene räumliche Ausdehnungen des Kühlkörpers in. einem Diagramm schematisch veranschaulicat.In Figure 3, the thermal resistance of a heat sink is dependent of its bottom thickness at a constant flow rate of the coolant for different spatial expansions of the heat sink in. a diagram schematically to illustrate.

Nach Figur 1 kann der Kühlkörper 2 einer Siliziumgleichrichterr zelle 3, beispielsweise eines Thyristors, für hohe Stromstärken von beispielsweise mehr als 1000 A zweckmäßig als Zylinder mit einem Außendurchmesser i7 von wenigstens 100 mm, insbesondere etwa 140 bis 220 mm, ausgestaltet sein, dessen an der Gleichrichterzelle anliegende Flachseite vorteilhaft mit einem Vorsprung 4 in Form eines Kegelstumpfes versehen sein kann, dessen Deckfläche mit dem Durchmesser d von beispielsweise etwa 4 cm an das Gehäuse der Gleichrichterzelle angepreßt werden kann, das vorzugsweise scheibenfbrmig gestaltet sein kann, wie es in der Figur angedeutet ist. Falls das Gehäuse der Gleichrichterzelle 3 än der dem Kühlkörper zugewandten Flachseite völlig eben gestaltet ist, so kann der kegelstumpfförmige Vorsprung des Kühlkörpers entf=llen und die Gleichrichterzelle 3 unmittelbar an die obere Flachseite des Kühlkörpers 22 angelegt werden. Die Bodenhöhe H soll mindestens '5 mm, vorzugsweise etwa 3C bis 5:) mm, gewählt werden, damit die Ausbreitung der Wärme in dem peripheren Wärmestrom W2 nicht behindert und der zentrale Wärmestrom Wi entsprechend entlastet wird. An der dem Zellengehäuse gegenüberliegenden Deckfläche des zylindrischen Kühlkörpers 2 sind Stege oder Rippen 5 angeordnet, die jeweils gleiche lEihe haben und zusammen mit einem Deckel 6 des Kühlk@@rpers einen Kühlkanal oder unter umständen auch mehrere Kühlkanäle bilden.According to FIG. 1, the heat sink 2 can be a silicon rectifier cell 3, for example a thyristor, for high currents of, for example, more than 1000 A, expediently as a cylinder with an outside diameter of at least i7 100 mm, in particular about 140 to 220 mm, its on the rectifier cell adjacent flat side advantageously with a projection 4 in the form of a truncated cone can be provided whose top surface with the diameter d of, for example, about 4 cm can be pressed against the housing of the rectifier cell, which is preferably can be designed in the shape of a disk, as indicated in the figure. If that Housing of the rectifier cell 3 change the one facing the heat sink Flat side is designed completely flat, so the frustoconical projection of the Eliminate the heat sink and attach the rectifier cell 3 directly to the upper flat side of the heat sink 22 are applied. The floor height H should be at least 5 mm, preferably about 3C to 5 :) mm, to be chosen to allow the spread of heat in the peripheral Heat flow W2 is not obstructed and the central heat flow Wi is relieved accordingly will. On the top surface of the cylindrical heat sink opposite the cell housing 2 webs or ribs 5 are arranged, which each have the same row and together with a cover 6 of the cooling body, one cooling channel or, under certain circumstances, several Form cooling channels.

Wird die Breite der Kühlkanäle und die Dicke der Trennwände zwischen den Kanälen, das ist die Stegbreite, klein, wie es zur Erreichung einer großen Wärmeübergang sfläche auf kleinem Raum erstrebenswert ist, so muß man einen hohen Pumpendruck aufbringen, um die Kühlflüssigkeit mit einer für den Wärmeübergang ausreichenden Geschwindigkeit durch die engen und langen Kanäle zu treiben. Ferner ist bei engen Kanälen die Turbulenz der Flüssigkeitsströmung mit ihren guten wärmeabführenden Eigenschaften anfrage gestellt. Hinzu kommt ein grißerer Aufwand in der Fertigung solcher Kanäle. Es wurde nun gefunden, daß sich der Wärmewiderstand verschiedener Kühlmittel in Abhängigkeit von der itrömungsgeschwindigkeit und der Ausgestaltung des Kühlkanals unter Umständen erheblich ändern kann. Kühldosen mit kleineren Ausmaßen und entsprechend kurzem Kühlkanal können für Wasser als Kühlmittel unter Um-' ständen gleiche und bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten sogar kleinere Wärmewiderstände als größere Kühlkörper mit entsprechend langem Kühlkanal haben. Dagegen hat sich erwiesen, daß die Verhältnisse bei Hexachlorbutadien und Transformatorenöl als Kühlmittel gerade umgekehrt liegen: Große Kühlkörper haben kleinen Wärmewiderstand, während die kleinen Kühlkörper einen sehr großen Wärmewiderstand aufweisen. Ein großer Kühlkörper muß aber auch einen entsprechend dicken Boden haben, damit die Wärme vom Konus 4 aus über einen großen Querschnitt mit möglichst geringem Wärmeleitungswiderstand bis an die äußersten Kühlkanäle strömen kann.Will the width of the cooling channels and the thickness of the partitions between the channels, that is the web width, small, as it is necessary to achieve a large heat transfer s area is desirable in a small space, one must have a high pump pressure apply to the cooling liquid with a sufficient for the heat transfer Driving speed through the narrow and long canals. Furthermore, with tight Channels the turbulence of the liquid flow with their good heat dissipating Properties requested. In addition, there is a greater effort in production such channels. It has now been found that the thermal resistance is different Coolant depending on the flow velocity and the design of the cooling duct can change considerably under certain circumstances. Cooling boxes with smaller dimensions and accordingly short cooling channel can use water as a coolant under certain circumstances the same and at higher flow velocities even smaller Have thermal resistances than larger heat sinks with a correspondingly long cooling channel. On the other hand, it has been found that the ratios for hexachlorobutadiene and transformer oil as a coolant are the other way round: Large heat sinks have low thermal resistance, while the small heat sinks have a very high thermal resistance. A large heat sinks must also have a correspondingly thick base so that the Heat from the cone 4 over a large cross section with the lowest possible heat conduction resistance can flow to the outermost cooling channels.

Nun sind aber die kleineren Kühlkörper in weit höherem Maße von der Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit abhängig, als die großen Kühlkörper mit verhältnismäßig dickem Boden. Eine Begründung ist darin zu erblicken, daß der Wärmewiderstand der kleinen Dosen überwiegend vom Wärmeübergangswiderstand bestimmt wird, der in größerem Maße von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt, während die großen Dosen überwiegend Wärmeleitungswiderstände und somit von der Strömungsgeschwindigkeit unabhängige Anteile des gesamten Wärmewiderstandes enthalten. Geht die Flüssigkeitsgeschwindigkeit gegen sehr hohe Werte, so erhält man sowohl für kleine als auch für große Kühldosen Grenzwerte, die dadurch bestimmt sind, daß der Wärmeübergangswiderstand sehr klein wird .und der gesamte Wärmewiderstand im wesentlichen nur noch durch die Wäxmeleitungswiderstände bestimmt wird. Umgekehrt überwiegt bei sehr geringer Flüssigkeitsgeschwindigkeit der Übergangswiderstand und bestimmt fast ausschließlich den Gesamtwiderstand,der dann entsprechend hoch wird: Ferner ist die Abhängigkeit der Pumpenleistung von der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels bei der Kühlkörpergestaltung zu beachten. Es wurde nämlich erkannt, daß bei kleinen Dosen nur mit viel höherer Strömungsgeschwindigkeit gleich niedrige Wärmewiderstände wie bei den schweren Dosen zu erreichen sind. Die erforderliche Pumpenleistung steigt mit abnehmender Kühlkörpergröße mit wenigstens annähernd der dritten Potenz.-Für die Wahl einer verhältnismäßig großen Kühldose spricht auch die entsprechend große Wärmekapazität solcher Dosen, die bei kurzzeitigem Ausfall des Flüssigkeitsumlaufes mit ihrer großen Kupfermasse die Verlustwärme speichern und die sofortige Zerstörung des Thyristors durch Überhitzung verhindern kann. Ferner sind die großen Dosen verhältnismäßig unempfindlich gegen Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit. Nach diesen Überlegungen erscheint es zweckmäßig, für die Abführung der Wärme von -einem Gleichrichter mit etwa 800 bis 1000 A Nennstrom den Durchmesser eines zylindrischen Kühlkörpers nicht kleiner als 100 mm, vorzugsweise größer als 140 mm zu wählen.Now, however, the smaller heat sinks are much more different from the The flow rate of the cooling liquid depends on the size of the heat sink with a relatively thick bottom. One reason is to be seen in the fact that the Thermal resistance of the small cans mainly determined by the heat transfer resistance which depends to a greater extent on the flow velocity, while the large doses predominantly heat conduction resistances and thus on the flow velocity contain independent parts of the total thermal resistance. Goes the liquid speed against very high values, one obtains for both small and large cooling boxes Limit values that are determined by the fact that the heat transfer resistance is very small is .and the entire thermal resistance essentially only through the thermal line resistances certainly will. Conversely, when the liquid velocity is very low, the transition resistance predominates and almost exclusively determines the total resistance, which is then correspondingly high becomes: Furthermore, the dependence of the pump performance on the flow velocity of the coolant must be taken into account when designing the heat sink. For it was recognized that with small doses only with a much higher flow velocity the same low Thermal resistances as with the heavy cans can be achieved. The required Pump performance increases with decreasing heat sink size with at least approximately the third power.-Also speaks for the choice of a relatively large cooling box the correspondingly large heat capacity of such cans, which in the event of a short-term failure of the liquid circulation with their large copper mass store the lost heat and can prevent the immediate destruction of the thyristor due to overheating. Further the large doses are relatively insensitive to fluctuations in the flow rate. After these considerations, it seems appropriate for the dissipation of heat from -a rectifier with about 800 to 1000 A rated current the diameter of a cylindrical The heat sink should not be smaller than 100 mm, preferably larger than 140 mm.

Der Kühlkanal kann nach Figur 2 vorteilhaft in Form einer doppelten Spirale ausgebildet sein, die.nur eine einzige Riehtungsumkehr der Strömungsrichtung bedingt. Hei einem Außendurchmesser des zylindrischen Kühlkörpers mit etwa 140 mm, einer Kanalhöhe von etwa 10 mm und einer Kanalbreite von etwa 4 mm und einer Stegbreite von etwa 3,5 mm hat sie neun Flüssigkeitsumläufe. Das Verhältnis der Breite zur Höhe des Kühlkanals kann in Verbindung mit der Erfindung etwa 1:2 gewählt werden, wobei die Dicke des Steges zwischen den Windungen des Kühlkanals etwa gleich oder nicht wesentlich kleiner als die Breite des Kühlkanals zu wählen ist und aus fertigungstechnischen Gründen zweckmäßig eine Kanalbreite von etwa 4 mm eingehalten werden kann. Bei einer Erhöhung oder Verminderung des Zylinderdurchmessers erhöht oder vermindert sich dann lediglich die Zahl der Flüssigkeitsumläufe entsprechend.According to FIG. 2, the cooling channel can advantageously be in the form of a double Spiral be formed, die.only a single reversal of direction the Direction of flow conditional. Hei an outer diameter of the cylindrical heat sink with about 140 mm, a channel height of about 10 mm and a channel width of about 4 mm and a web width of about 3.5 mm, it has nine fluid circuits. The relationship the width to the height of the cooling channel can be approximately 1: 2 in connection with the invention can be chosen, the thickness of the web between the turns of the cooling channel to be roughly the same or not significantly smaller than the width of the cooling channel and for manufacturing reasons, it is advisable to have a channel width of about 4 mm can be maintained. When increasing or decreasing the cylinder diameter then only increases or decreases the number of fluid circulations accordingly.

Eine @,eionders einfache Art der Herstellung eines Kühlkanals in Form der dargestellten doppelten Spirale oder auch beispielsweise für eine abweichende äußere@Form des Kühlkörpers einen Kühlkanal mit parallel zueinander verlaufenden Teilstücken des Kanals ergibt sich dadurch, daß das.Kanalprofil in den Kühlkörper mittels einer entsprechend geformten Matrize eingestampft wird. Das Kanalprofil kann dann durch einen einzigen Schlag- oder Stauchvorgang hergestellt werden, wobei der Kühlkörper zweckmäßig erwärmt werden kann. Das Profil kann aber mit entsprechend höherem Druck auch in den kalten Kühlkörper eingeschlagen werden. Ferner läßt sich ein solches Kühlkanal- . system auch durch elektrolytisches Senken wirtschaftlich herstellen. Die an beiden Flachseiten der Scheibenzelle 3 anliegenden Kühlkörper können mittels einer Druck- oder Spannvorrichtung mit einem Einspanndruck P von beispielsweise etwa 600 kg an das Zellengehäuse angepreßt werden. Zu diesem Zweck kann auf den Deckel 6 des Kühlkörpers jeweils noch eine Druckplatte aufgelegt werden oder der Deckel 6 kann selbst als Druckkörper ausgebildet und zu diesem Zweck beispielsweise im wesentlichen die Form eines Kegels haben, wie es in Figur 1 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist.A @, eionders simple way of producing a cooling channel in the form the illustrated double spiral or, for example, for a different one outer @ shape of the heat sink a cooling channel with parallel to each other Sections of the channel result from the fact that das.Kanalprofil in the heat sink is crushed by means of a correspondingly shaped die. The channel profile can then be produced by a single impact or upsetting process, wherein the heat sink can be heated appropriately. The profile can however with accordingly higher pressure can also be hammered into the cold heat sink. Furthermore can such a cooling channel. system also economical thanks to electrolytic lowering produce. The adjacent to both flat sides of the disk cell 3 Heat sinks can use a pressure or clamping device with a clamping pressure P of about 600 kg, for example, can be pressed against the cell housing. To this For this purpose, a pressure plate can be placed on the cover 6 of the heat sink or the cover 6 itself can be designed as a pressure body and for this purpose for example substantially in the shape of a cone, as shown in FIG a dash-dotted line is indicated.

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Kühlkanäle mit den Stegen 5 getrennt vom Kühlkörper 2 herzustellen und als besonderen Körperteil mit entsprechender Dichtung zwischen dem eigentlichen Kühlkörper 2 und dem Deckel 6 anzuordnen. In Figur 3 ist der Wärmewiderstand R KD der Kühldosen in Abhängigkeit von der Bodendicke H für verschiedene Durchmesser D bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels Hexachlorbutadien (Tripen) von v = 2 m/sec in einem Diagramm aufgetragen. Man erkennt die sprunghafte Verminderung des Wärmewiderstandes bei einem Kühlkörper mit einem Durchmesser von D = 110 mm gegenüber einem gleichen Kühlkörper mit 46 mm Durchmesser. Der Wärmewiderstand eines Kühlkörpers mit 170 mm Durchmesser und 10 mm Bodendicke sinkt bei einer Erhöhung der Bodendicke auf 25 mm auf etwa die Hälfte.Under certain circumstances it can be useful to connect the cooling channels with the webs 5 to be produced separately from the heat sink 2 and as a special body part with a corresponding To arrange a seal between the actual heat sink 2 and the cover 6. In FIG. 3 is the thermal resistance R KD of the cooling boxes as a function of the base thickness H for different diameters D at a constant flow rate of the coolant Hexachlorobutadiene (tripene) of v = 2 m / sec plotted in a diagram. One recognises the sudden reduction in thermal resistance in a heat sink with a Diameter of D = 110 mm compared to the same heat sink with a diameter of 46 mm. The thermal resistance of a heat sink with a diameter of 170 mm and a base thickness of 10 mm decreases by about half when the floor thickness is increased to 25 mm.

Claims (3)

Patentansprüche 1. Anordnung zur Flüssigkeitskühlung einer Gleichrichterzelle für hohe Ströme mit einkristallinem Halbleiterkörper, insbesondere einem Thyristor, der in einem scheibenförmigen Gehäuse angeordnet ist, das unmittelbar oder mittelbar an wenigstens einem von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlkiirper anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der mittleren Ausdehnung (D) des Kühlkörpers (2) in Richtung parallel zur Auflagefläche zwischen Kühlkörper (2) und Zelle (3) zur Dicke (H) des am Zellengehäuse anliegenden Bodenteils des Kühlkörpers (2) nichtwesentlich mehr als 5:1, vorzugsweise-weniger als 6:1, insbesondere etwa 4:1, beträgt. Claims 1. Arrangement for liquid cooling of a rectifier cell for high currents with a monocrystalline semiconductor body, in particular a thyristor, which is arranged in a disc-shaped housing, which is directly or indirectly rests against at least one cooling body through which a cooling liquid flows, characterized in that the ratio of the mean expansion (D) of the heat sink (2) in the direction parallel to the contact surface between heat sink (2) and cell (3) insignificant to the thickness (H) of the bottom part of the heat sink (2) resting on the cell housing more than 5: 1, preferably less than 6: 1, in particular about 4: 1. 2. Anordnung nach Anspruch 1 zur Kühlung einer Gleichrichter-Zelle, deren Verlustleistung etwa 1,3 kW beträgt mit einem wenigstens annähernd zylindrischen Kühlkörper, dadurch,gekennzeichnet, daß die Wandstärke des an der Zelle (3) anliegenden Zylinderbodens mindestens 25 mm, vorzugsweise 30 bis 50 mm, und der Zylinderdurchmesser vorzugsweise mindestens 100 mm, insbesondere 140 bis 220 mm, beträgt. 2. Arrangement according to claim 1 for cooling a rectifier cell, the power loss about 1.3 kW with an at least approximately cylindrical heat sink, characterized in that, that the wall thickness of the cylinder base resting on the cell (3) is at least 25 mm, preferably 30 to 50 mm, and the cylinder diameter preferably at least 100 mm, in particular 140 to 220 mm. 3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Kühlkörpers (2) an seiner dAr Zelle (3) abgewandten Oberfläche mit einem Kühlkanal versehen ist. 3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the bottom of the cooling body (2) on its dAr cell (3) facing away from the surface is provided with a cooling channel.