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Elektronik im Tauchbad Mehr Leistung bei SiC-Umrichtern dank Immersionskühlung

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 1 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Fraunhofer-Inst. für Integrierte Systeme und Bauelemente (IISB)
ROHM Semiconductor GmbH
ISH Ingenieursozietät GmbH
CTX Thermal Solutions GmbH

Siliziumkarbid (SiC) ist ein fester Bestandteil der modernen Leistungselektronik. Doch die Anforderungen an die Kühlung sind hoch. Wenn klassische Kühlkonzepte versagen, schlägt die Stunde der Immersionskühlung. Das Eintauchen in dielektrische Flüssigkeiten löst dabei nicht nur thermische Probleme.

Eingetauchte Leistungselektronik: Die Immersionskühlung bricht thermische Barrieren auf, wo klassische Methoden versagen. Thomas Menrath präsentiert in Würzburg, warum die Zukunft hocheffizienter SiC-Umrichter im Tauchbad liegt. (Bild: frei lizenziert / Symbolbild / Pixabay)
Eingetauchte Leistungselektronik: Die Immersionskühlung bricht thermische Barrieren auf, wo klassische Methoden versagen. Thomas Menrath präsentiert in Würzburg, warum die Zukunft hocheffizienter SiC-Umrichter im Tauchbad liegt.
(Bild: frei lizenziert / Symbolbild / Pixabay)

Bisher war das Ziel jeder Kühlstrategie, die Flüssigkeit strikt von der Elektrik fernzuhalten. Bei der Immersionskühlung ist das Gegenteil der Fall. Denn bei diesem Verfahren wird das gesamte Leistungsmodul von einer dielektrischen (nicht leitenden) Flüssigkeit umspült. Der Vorteil ist offensichtlich und die Wärme wird direkt dort aufgenommen, wo sie entsteht, ohne den Umweg über komplexe Kühlkörperstrukturen und thermische Übergangswiderstände.

Thomas Menrath vom Fraunhofer IISB beleuchtet in seinem Vortrag am 30. September in Würzburg, warum dieser Ansatz weit mehr ist als nur ein thermischer Trick. Es geht um eine ganzheitliche Neukonzeption des Umrichters. Durch den Wegfall stoffschlüssiger Verbindungen und massiver Metallbauteile lässt sich der Materialeinsatz reduzieren, was sich auch positiv auf das Recycling am Ende des Lebenszyklus auswirkt.

Von der Simulation zur Messung

Das Forschungsprojekt GreenInverter zeigt den konkreten Weg auf. Menrath präsentiert die Entwicklung eines neuartigen SiC-Leistungsmoduls, das speziell für den Einsatz in Flüssigkeiten optimiert wurde. Dabei geht er auf die kritischen Fragen ein, die jeden Entwickler beschäftigen:

  • Welche dielektrischen Flüssigkeiten sind langzeitstabil und effizient?
  • Wie muss ein Leistungsmodul konstruiert sein, damit das Fluid optimal zirkulieren kann?
  • Wo liegen die Hürden bei der Abdichtung und der Systemintegration?

Nachhaltigkeit trifft Leistungsdichte

Immersionskühlung entschärft kritische Schnittstellen im System und Umrichter lassen sich sowohl kompakter als auch leistungsfähiger konstruieren. Gleichzeitig zahlt die Technologie auf die Nachhaltigkeitsziele der Industrie ein. Die Teilnehmer erhalten einen exklusiven Einblick in experimentelle Messungen und aktuelle Entwicklungsansätze, die zeigen, dass die „tauchende Elektronik“ kurz vor dem Sprung in die industrielle Praxis steht. (heh)

Der Vortrag von Thomas Menrath am 30. September in Würzburg ist Teil der Vorträge zum Thema Wärmemanagement. Weitere Details finden Sie auf der Programmwebseite.

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