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Selengleichrichter
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Selengleichrichter, dessen flache Halbleiterelemente, welche eine Kreis- oder Rechteckform haben, in geeigneter Weise orientiert und elektrisch verbunden, in einem Isoliergitter gelagert und zwischen zwei Isolierfolien in enge tiefe Nuten eines metallischen Kühlkörpers eingeschoben sind, welcher aus einer Basis und mindestens dreien zur Basis senkrechten Wänden besteht, die zueinander und zur längeren Achse des Kühlkörpers parallel sind.
Das gemeinsame Problem aller Konstruktionen von Miniaturgleichrichtern, welche als Gleichstromquellen benutzt werden, bildet eine maximale und verlässliche Ableitung der Verlustwärme, die an den Selengleichrichterelementen (Platten) entsteht, welche in Säulen angeordnet sind, da diese Wärme ein beschleunigtes Altern der Gleichrichter bewirkt.
Bei. manchen bekannten Konstruktionen sind die Gleichrichterelemente in einem Gehäuse derart gelagert, dass ein Teil der Verlustwärme in metallische Seitenwände des Gehäuses abgeleitet wird und ein Teil durch die durch die Zwischenräume zwischen den Elementen strömende Luft zur Ableitung gelangt.
Den Nachteil dieser Konstruktion bildet die verhältnismässig geringe Ausnutzung des Gehäuseraumes und die Notwendigkeit der Lagerung des Gehäuses in einer vorher bestimmten Lage.
Bei einer andern Konstruktion werden flache Gleichrichterelemente verwendet, welche eng aneinander zu Säulen zusammengesetzt werden, die z. B. in einem metallischen Gehäuse gelagert sind, welche an einen geeignet angeordneten Geräterahmen angelegt oder in denselben eingeschoben wird. Die Verlustwärme verteilt sich sodann in dem Rahmen, dessen normalerweise grosse Fläche eine gute Kühlung des Gleichrichters ermöglicht.
Bei manchen Gleichrichtern sind die Halbleiterelemente in einem metallischen Gehäuse derart gelagert, dass ihre Flächen parallel verlaufen oder auf der grössten Gehäusefläche aufsitzen. Die Wärmeableitung erfolgt dadurch, dass das Gehäuse mit seiner grössten Fläche an den Geräterahmen angelegt wird, in welchem die Gleichstromquelle montiert ist. Für den Fall, dass die Gleichrichterelemente in dem Gehäuse zu Säulen von einigen Platten geschaltet sind, kann es zu verhältnismässig beträchtlichen Wärme- unterschieden in der Erwärmung der äusseren Platten und dem Säuleninneren kommen. Wenn sich jedoch die Elemente in dem Gehäuse bloss in einer Schichte befinden, so wachsen die Dimensionen des Gleichrichters unverhältnismässig an.
Eine gute Kühlung unter Beibehaltung geringer Dimensionen des metallischen Schutz- und Kühlkörpers wird bei dem erfindungsgemässen Gleichrichter erzielt, bei welchem die flachenHalbleiterelemente von Kreis- oder Rechteckform in einem Isoliergitter gelagert sind und in geeigneter Weise für die Schaltung z. B. neben-oder nacheinander orientiert werden. Die Isoliergitter mit den Halbleiterelementen werden nach dem Ansetzen elastischer Einlagen und Ausführungsklemmen zwischen die Isolierfolien eingeschoben, welche an bestimmten Stellen mit metallischen Kontaktschichten versehen sind und das ganze Aggregat ist mechanisch verbunden.
Die derart entstandenen Gleichrichterkerne werden in einen metal- 2ischenKühlkörper eingelegt, welcher aus einer Basis und mindestens drei zu dieser Basis senkrechten Wän- den besteht, die zueinander und zur längeren Achse des Kühlkörpers parallel verlaufen. Der Kühlkörper kann z. B. aus Profilmaterial durch Präzisionsguss ausgebildet werden oder durch die Verbindung von gepressten Teilen.
Die Anordnung der erfindungsgemässen Gleichrichter ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
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Fig. l zeigt einen teilweisen Schnitt durch den Gleichrichter mit dem aus Profilmaterial ausgebildeten Kühlkörper, und Fig. la eine Seitenansicht. Fig. 2 veranschaulicht eine Teilansicht der Anordnung der
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ansichten der Gleichrichter, deren Gehäuse aus Pressteilen ausgebildet sind. Die Stirnansichten sind teilweise im Schnitt.
Der in den Fig. 1 und la dargestellte Gleichrichter besteht aus den Halbleiterselenelementen 1 von Kreis- oder Rechteckform, welche paarweise im Isoliergitter 2 gelagert sind und z. B. abwechselnd mit der Gegenelektrode und Basiselektrode nach aufwärts orientiert sind. Das Isoliergitter 2 mit den Halbleiterelementen 1 wird sodann zwischen zwei Isolierplatten 3 (z. B. Polyazetatfolien) eingelegt, welche an bestimmten Stellen mit leitenden Schichten 4 versehen sind, mittels welcher die Schaltung der Halbleiterelemente 1 für die gewünschte Gleichrichterspannung vorgenommen wird. Zwecks Erzielung einer vollkommenen Verbindung zwischen den Elementen 1 und den leitenden Schichten 4 wird zwischen jedem Paar der Elemente 1 eine elastische metallische Einlage 5 angeordnet (s.
Fig. 2, welche eine detaillierte Anordnung der Gleichrichterelemente im Gleichrichterkern veranschaulicht). An den Randelementen sind die elastischen Einlagen 5 mit Lötfahnen 6 versehen. Das ganze Aggregat 1 - 6, welches den Gleichrich- terkern 7 bildet, wird sodann in das metallische Gehäuse 8 eingeschoben, welches gleichzeitig den Kühlkörper bildet. Dieser Kühlkörper ist derart angeordnet, dass auf der Basis 9 mindestens drei senkrecht zur Basis 9 stehende Rippen oderWände 10a, lOb, 10c ausgebildet sind, die parallel zueinander und zur längeren Achse des Kühlkörpers verlaufen. Zwischen den Rippen 10 sind enge tiefe Nuten 11 ausgebildet, in welche die Gleichrichterkerne 7 eingeschoben und z. B. mittels Nieten 12 gesichert werden.
Die Anzahl der Rippen 10 kann derart erhöht werden, dass in den Nuten 11 eine grössere Anzahl von Kernen 7 gelagert werden kann, welche der gleichgerichteten Spannung entsprechen.
Bei dem Gleichrichter gemäss den Fig. 3 und 3a ist der Gleichrichterkern 7, welcher mit demjenigen im vorstehenden Falle übereinstimmt, in die Nuten 11 des metallischen Körpers 8 eingeschoben. Der Kühlkörper ist aus gepressten metallischen Teilen gebildet, welche derart angeordnet sind, dass ein Teil die Basis 9 und die Aussenwände 10a, lOb bildet und der zweite, später in die Basis eingeschobene Teil, die Innenwand 10c bildet. Entsprechend der Anzahl der Wände 10 können in den Nuten 11 zwei, drei oder mehrere Gleichrichterkerne 7 angeordnet werden.
Der Schutz- und Kühlkörper gemäss Fig. 3 kann auch aus einfachen Teilen ausgebildet werden, welche an der Basis 9 z. B. durch Schrauben oder Nieten verbunden sind (s. Fig. 4, 5).
Der Schutz- und Kühlkörper gemäss den Fig. 6 und 6a ist aus einem in die Form des Buchstaben"U" gebogenen metallischen Teil hergestellt, zwischen dessen Armen mindestens eine Wand 10c angeordnet ist, welche senkrecht zur Basis 9 und parallel zu den Armen 10a, lob verläuft. Die Innenwand 10c kann z. B. zur Basis 9 (durch Nietung) derart befestigt sein, dass die Verbindung über die Basisfläche nicht emporragt.
Zwecks Befestigung kann der Gleichrichter mit Füssen 13 versehen sein (Fig. l und 6), oder ist es möglich, dieMittelwand zu verlängern (Fig. 5) und als Basis des Gleichrichters anzuordnen und sie gleich-
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festigen.
Mit Rücksicht darauf, dass Miniaturgleichrichter, unter welche auch der erfindungsgemässe Gleichrichter fällt, den Charakter einer Massenverwendung aufweisen, ist es notwendig, die Konstruktion des Gleichrichters für eine halbautomatische oder automatische Montage vorzubereiten. Die Gleichrichterelemente werden z. B. in ein Isoliergitter eingelegt, welches aus einem Material hergestellt ist, das ein Gestaltbeharrungsvermögen aufweist und nach Erwärmung seine Dimensionen verkleinert. Dadurch werden die Elemente im Gitter befestigt. Nach dem Ansetzen elastischer Einlagen, Ausführungen und nach
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det derart selbstständige Gleichrichterkerne, welche später in die Nuten des metallischen Kühlkörpers eingelegt werden.
Die Fertigung kann kontinuierlich auf einem laufenden Band vorgenommen werden, von welchem sodann die einzelnen Kerne bloss abgetrennt werden.
Der erfindungsgemässe Gleichrichter weist eine gute Ableitung der Verlustwärme auf, da jedes der Gleichrichterelemente mindestens mit einer seiner Flächen mit dem Kühlkörper in Berührung kommt, wobei seine Dimensionen klein sind und er kann in beliebiger Lage montiert werden.