DE1146165B

DE1146165B - Vorrichtung zum Kuehlen elektrischer Schaltelemente

Info

Publication number: DE1146165B
Application number: DEST17458A
Authority: DE
Inventors: Hans Penner; Horst Reichmuth
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1961-02-13
Filing date: 1961-02-13
Publication date: 1963-03-28

Description

Vorrichtung zum Kühlen elektrischer Schaltelemente Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen elektrischer Schaltelemente, insbesondere solcher, die an Niederspannung liegen, mit Hilfe von die Kühlfläche vergrößernden Kühlblechen, die das Schaltelement nahezu berühren. In vielen Fällen macht das Anbringen von Kühlblechen an Schaltelementen Schwierigkeiten und ist manchmal überhaupt nicht möglich. Solche Schaltelemente sind insbesondere Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, Transformatoren u. ä. Soweit diese Schaltelemente einen Metallmantel besitzen, ist es einfach, an diesen Metallmantel vor dem Einbringen des Schaltelementes die Kühlrippen anzulöten oder anzuschweißen. Anders ist es jedoch, wenn Kühlbleche nachträglich an den gegebenenfalls nichtmetallischen Mantel eines Schaltelementes angebracht werden müssen. Meistens ist es dann unmöglich, an dem das Element enthaltenden Behälter oder an dem Element selbst Schweiß-oder Lötarbeiten auszuführen, ohne das Element zu beschädigen. Werden die Kühlbleche aber nur durch Klammern an die Gehäusewand oder an das Element selbst angefügt, so ist die Wärmeleitung über diese Verbindung meistens so unzureichend, daß die zusätzlichen Kühlbleche ihre Wirkung verfehlen und eine ausreichende Wärmeabgabe an die umgebende Luft nicht möglich ist.
Gemäß der Erfindung ist deshalb die Berührungsstelle zwischen dem Schaltelement bzw. dem Gehäuse des Schaltelementes und einem oder mehreren Kühlblechen mit einer weichen elastischen Paste umgeben, die aus einem isolierenden, wachsartigen Träger und einer Beimengung von feinem Metallpulver besteht.
In besonderen Fällen sind Schaltelemente in Blechgehäusen eingeschlossen, die zwar das Element vor mechanischen Angriffen schützen, aber dem Abführen der Wärme hinderlich sind. Nach einer weiteren Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung wird der Zwischenraum zwischen Innenwand des Gehäuses und Oberfläche des Schaltelementes mit einer solchen weichen Paste versehen, die feines Metallpulver enthält. Das Gehäuse kann dann so beschaffen sein, daß seine Oberfläche, gegebenenfalls durch zusätzliche Kühlbleche, so groß ist, daß die Kühlung ausreicht.
Als Paste wird Siliconpaste verwendet, die auch Zusätze enthalten kann, die sie elastisch macht, so daß sie auch bei mechanischen Beanspruchungen stets den Zwischenraum voll ausfüllt. Das Metallpulver besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, zweckmäßig aus Kupfer.
Siliconpaste ist als Träger besonders gut geeignet, da sie sich zwischen -70 und -I-250° C nur wenig in ihren Eigenschaften verändert. In der Zeichnung werden einige Anwendungsbeispiele dargestellt: Die Fig. 1 a und 1 b zeigen ein stabfönniges Element 1 (Fig. 1 a im Längsschnitt), das ein Widerstand, Kondensator oder ein Transistor sein kann. Es ist mittels einer wärmeleitenden Paste 2 in ein Blechgehäuse 3 gebettet, an dem sich Kühlfahnen 4 befinden.
Fig. 1 b zeigt den Querschnitt des Elementes nach Fig. 1 a.
Fig. 2 zeigt einen gekapselten Transistor 1, der sich im Betrieb sehr stark erwärmt. Er ist in einem tellerförmigen Gehäuse eingeschlossen, dessen gegenüberliegende Ebenen mit Kühlblechen 4 versehen sind. Diese Kühlbleche sind durch die wärmeleitende Paste 2 in innigen Kontakt mit der Oberfläche des Gehäuses des Transistors 1 gebracht. Die Kühlbleche sind rechtwinklig abgebogen, um das Element nicht zu sperrig werden zu lassen. Die Zuleitungen 5 sind nach einer Seite durch das Blech hindurch herausgeführt.
Fig. 3 zeigt einen Transformator mit einem Eisenkern 11 in Mantelform. Die Anschlüsse 12 zur Spule 13 werden beiderseitig durch ein Gehäuse 14 hindurchgeführt. Am Gehäuse 14 befinden sich mehrere Kühlfahnen 15. Der Eisenkern 11 ist in dem Gehäuse 14 durch die erfindungsgemäße wärmeleitende Paste eingebettet.
Versuche haben ergeben, daß die Wärmeabführung von elektrischen Schaltelementen über Kühlbleche an die Außenluft mittels der erfindungsgemäßen Paste in den meisten Fällen völlig ausreichend ist und manchmal auch nur die einzige Möglichkeit der Kühlung darstellt, wenn. ein hoher Aufwand, z. B. durch Gebläse, vermieden werden soll. Die Wärmeleitfähigkeit der Paste ist besser als alle bisherigen elektrisch isolierenden Mittel, wie z. B. der bekannten Kühlflüssigkeiten für Transformatoren usw.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Kühlen eines elektrischen Schaltelementes, insbesondere eines solchen, das an Niederspannung liegt, durch Kühlbleche, die das Schaltelement mindestens nahezu berühren, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsstelle zwischen Schaltelement bzw. seinem Gehäuse und einem oder mehreren Kühlblechen mit einer weichen Paste umgeben ist, die aus einem isolierenden wachsartigen Träger und einer Beimengung von feinem Metallpulver besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement in ein Blechgehäuse eingeschaltet ist und der Zwischenraum zwischen Innenwand des Gehäuses und den Oberflächen des Schaltelementes mit einer feines Metallpulver enthaltenden isolierenden Paste gefüllt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste eine Siliconpaste ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste elastisch ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver aus Kupfer besteht.