MA – Untersuchung von Designoptionen für cryogene Leistungselektronik

Die Kühlung von Leistungselektronik mit Kühlmitteltemperaturen bis -196°C verspricht deutliche Verbesserungen im Wirkungsgrad, bringt aber auch eine Vielzahl an Problemen mit sich. Während viele Leistungshalbleiter bei tiefen Temperaturen eine wesentlich verbesserte Performance zeigen, ist das Bild bei passiven Bauelementen sehr viel uneinheitlicher. Es kann daher Sinn machen oder gar erforderlich sein, verschiedene Bauelemente innerhalb derselben Leistungselektronik auf unterschiedlichen Temperaturniveaus zu betreiben. Das Gehäuse der Leistungselektronik muss zum einen das Eindringen von Luftfeuchtigkeit und damit Eisbildung verhindern, zum anderen müssen die thermische Isolation und elektrischen Durchführungen so gestaltet werden, daß unerwünschte Wärmeeinträge von außen minimiert werden. Als weitere Herausforderung ist die Materialauswahl zu sehen – sowohl bezüglich der Tieftemperaturtauglichkeit an sich als auch der Minimierung thermomechanischer Spannungen vor dem Hintergrund der sehr hohen Temperaturzyklen zwischen Ruhe- und Betriebszustand.

Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit sollen, aufbauend auf einer Literaturrecherche und kreativen eigenen Ideen, konstruktive Lösungsansätze systematisch erarbeitet, umfassend untersucht und mit Blick auf die vorstehend genannten Problemfelder kritisch bewertet werden. Soweit erforderlich, sind die Aussagen durch thermische Simulationen zu stützen. Optional kann eine besonders vielversprechende Konstruktion ausgearbeitet und realisiert werden.

Bearbeiter: Julius Zetttelmeier

Betreuer: S. Büttner, F. Hilpert, H. Rauh

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik, Energietechnik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März