Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Anordnung mit flüssigkeitsgekühltem elektrischem Leistungswiderstand,

Fig. 2 einen Kühlkörper zur ersten Ausführungsform,

Fig. 3, 4 einen alternativen Kühlkörper zur ersten Ausführungsform,

Fig. 5, 6 eine zweite Ausführungsform einer Anordnung mit flüssigkeitsgekühltem elektrischem Leistungswiderstand,

Fig. 7 eine strukturierte Widerstandsschicht zur zweiten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer Anordnung mit flüssigkeitsgekühltem elektrischem Leistungswiderstand dargestellt. Es ist ein für Flüssigkeitskühlung geeigneter quaderförmiger Kühlkörper 1 mit Anschlußstutzen 2, 3 für Kühlmittelzulauf und Kühlmittelrücklauf zu erkennen, der zumindest auf seiner einen quadratischen oder rechteckigen Hauptoberfläche mit einer strukturierten Widerstandsschicht 4 versehen ist. Für den elektrischen Anschluß ist die Widerstandsschicht 4 mit zwei großflächigen, vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Anschlußflächen 5, 6 versehen, auf die elektrische Anschlußleitungen 7, 8 gelötet sind. Alternativ zur Lötung sind auch andere allgemein bekannte elektrische Kontaktierungen 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 beispielsweise aus zwei nebeneinanderliegenden, in Reihe geschalteten, jeweils mäanderförmigen Teilwiderständen aufgebaut sein.

Das Aufbringen der Widerstandsschicht kann in Dünnfilm-Technik (Aufdampfen, Aufsputtern, Ionenplattieren) oder in Siebdrucktechnik mit anschließendem Einbrennen erfolgen. Eine Verstärkung der Widerstandsschicht erfolgt zweckmäßig durch galvanische Verfahren.

Zum Schutz vor Oxidation, Korrosion oder mechanischer Schädigung ist es möglich, über der elektrisch leitfähigen Widerstandsschicht 4 eine oder mehrere Schutzschichten anzubringen. Der Kühlkörper 1 kann auf seiner weiteren Hauptoberfläche mit einer weiteren strukturierten Widerstandsschicht versehen sein.

Als Werkstoff für die Widerstandsschicht 4 können Metalle 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 wesentlich abweichen.

Aluminiumnitrid dient vorzugsweise als Werkstoff für den Kühlkörper, da es sich hierbei um einen elektrisch isolierenden und thermisch gut leitenden keramischen Werkstoff handelt. Alternativ kann der Kühlkörper aber auch aus Berylliumoxid oder aus einem anderen elektrisch isolierenden und thermisch gut leitenden Werkstoff (andere Keramik oder Kunststoff) bestehen.

Fig. 2 zeigt einen Kühlkörper zur ersten Ausführungsform in Schnitt. Der Flüssigkeitskühlkörper 1 weist einen inneren Kühlkanal 9 auf, der sich im Inneren des Kühlkörpers an einem Ende 10 Y-förmig in zwei parallelliegende interne Kanäle aufspaltet, die jeweils S-förmig das Innere des Kühlkörpers durchlaufen und sich am weiteren Ende 11 T-förmig vereinen. Das Ende 10 führt zum Anschlußstutzen 2, während das weitere Ende 11 mit dem Anschlußstutzen 3 verbunden ist.

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 Kühlkanäle 13 auf, die durch eine Vielzahl von Zapfen 14 gebildet werden. Die Anschlußstutzen 15 für Kühlmittelzulauf 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 Hauptoberflächen des Kühlkörpers befinden.

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 Inneren des massiven, in Form einer Kühldose ausgebildeten Kühlkörpers 19 weisen wie der Kühlkörper 12 gemäß Fig. 3 eine waffelmusterförmige Struktur auf, was den Strömungswiderstand im Vergleich zur Ausführungsform gemäß Fig. 2 erheblich reduziert und gleichzeitig ein sehr gutes Wärmeübertragungsverhalten gewährleistet.

Dabei sind eine Vielzahl parallel zueinander verlaufender 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 voneinander 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 vergrößern die wärmeübertragende Oberfläche im Innenraum des Kühlkörpers beträchtlich.

Die Kühlkanäle 20 münden zumindest teilweise in zwei sich gegenüberliegenden Enden 22 bzw. 23, die mit Anschlußstutzen 24 bzw. 25 für die externe Kühlmittelzu- und -abfuhr versehen sind. Dabei erfolgt die Kühlmittelzu- 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 Seiten für elektrische Anschlüsse zur Verfügung stehen.

Diese spezielle Anschlußkonfiguration wird erzielt, indem beide Anschlußstutzen 24, 25 jeweils rechtwinklig abgebogen sind, so daß ihre dem Kühlkörper abgewandten, zum externen Anschluß geeigneten Endstücke parallel verlaufen 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 verbunden, die ihrerseits an eine externe Kühlmittelversorgung anschließbar ist. Die ringförmig um die Endstücke der Anschlußstutzen 24 bzw. 25 verlaufenden Löt- oder Klebestellen sind mit Ziffer 29 bezeichnet.

Die Wellrohre 26, 27 sind vorzugsweise mit der Montageplatte 28 verlötet und gewährleisten vorteilhaft einerseits den Ausgleich von Fertigungstoleranzen und andererseits eine Beweglichkeit bei der Montage. Zur Verbindung zwischen Montageplatte 28 und externer Kühlmittelversorgung 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 Kühlmittelversorgung gewährleistet.

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 Anschlußstutzen 24, 25 ist so bemessen, daß die für die elektrische Isolation erforderlichen Luft- und Kriechstrecken zwischen den zu kühlenden Widerständen und den metallischen Wellrohren 26, 27 eingehalten werden.

In Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Kühlkörpers dargestellt. Insbesondere ist der Anschlußstutzen 24 des Kühlkörpers 19 zu erkennen. Der Metallbalg 26 ist einerseits an der Löt- oder Klebstelle 29 mit dem Endstück des Anschlußstutzens 24 und andererseits mit der metallischen Montageplatte 28 verbunden. Beide Hauptoberflächen des Kühlkörpers 19 sind mit strukturierten Widerstandsschichten 32, 33 versehen.

In Fig. 7 ist eine strukturierte Widerstandsschicht zur zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 5, 6 dargestellt. Es ist die mäanderförmig strukturierte Widerstandsschicht 32 zu erkennen, bestehend aus zwei Teilwiderständen, wobei sich der erste Teilwiderstand zwischen einer äußeren Anschlußfläche 34 und einer zentralen Anschlußfläche 35 sowie der zweite Teilwiderstand zwischen einer äußeren Anschlußfläche 36 und der zentralen Anschlußfläche 35 befinden.

Der Einsatz der vorstehend beschriebenen Leistungswiderstände erfolgt beispielsweise in Stromrichtergeräten für Fahrzeuge, insbesondere auch Schienenfahrzeuge. Während des Betriebes des Leistungswiderstandes wird die dabei produzierte Verlustwärme an die Kühlflüssigkeit des eingesetzten Flüssigkeitskühlkörpers abgeführt. Dieser an die Kühlflüssigkeit übertragene Wärmestrom wird in einem räumlich getrennt an beliebiger Stelle auf dem Fahrzeug angeordneten Wärmeübertrager an die Umgebungsluft abgeführt.