CH368872A - Kühlanordnung an einem Flächengleichrichter - Google Patents

Kühlanordnung an einem Flächengleichrichter

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CH368872A
CH368872A CH5993558A CH5993558A CH368872A CH 368872 A CH368872 A CH 368872A CH 5993558 A CH5993558 A CH 5993558A CH 5993558 A CH5993558 A CH 5993558A CH 368872 A CH368872 A CH 368872A
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CH
Switzerland
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rectifier
cooling
cooling arrangement
arrangement according
heat sink
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Application number
CH5993558A
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Martin Heinz
Original Assignee
Siemens Ag
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/08Details
    • F16K5/12Arrangements for modifying the way in which the rate of flow varies during the actuation of the valve
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Description


  Kühlanordnung an einem Flächengleichrichter    Die     Erfindung    bezieht sich auf eine     Kühlänord-          nung    an einem Flächengleichrichter, insbesondere sol  chen     Flächengleichrichtern,    die auf der Basis eines  Halbleiterkörpers aus Germanium oder     Silizium    auf  gebaut sind. Bei solchen Flächengleichrichtern wird  das eigentliche     Gl'eichrichterelement    gewöhnlich in  einer metallischen Fassung angeordnet, welche gege  benenfalls unmittelbar als der eine Pol des Elementes  dient und als Gehäuse der Anordnung auch die an  dem     Gleichrichterel'ement    anfallende Verlustwärme  übernimmt, die von ihm dann abgeführt werden muss.

    Hierfür ist es auch bekanntgeworden, das Gehäuse,  welches die     Gleichrichterzelle    umschliesst, auf einem  besonderen     Bolzen    anzuordnen, an welchem von sei  ner Mantelfläche ausladend Kühlfahnen befestigt  sind.  



  In vielen Fällen ist es nun erwünscht, unter Be  nutzung der gleichen Grundbestandteile einer solchen  Einrichtung die Kühlanordnung verschiedenen, die  notwendige Wärmeabfuhr bestimmenden Fällen auf  einfache und wirksame Weise anpassen zu können.  



  Zur Lösung dieser Aufgabe weist bei einer Kühl  anordnung an     einem        Flächengleichrichter    erfindungs  gemäss diese Kühlanordnung wenigstens einen Trag  körper auf und ist auf der Mantelfläche dieses Kör  pers mindestens ein mit einem zentralen hülsenför  migen, aus :

  dem an ihn     anschliessenden        Teil    einer  Kühlfahne axial ausladenden Führungskörper     ver-          sehener    Kühlkörper aufgeschoben, neben welchem  auf dem Tragkörper Platz für wenigstens einen zwei  ten Kühlkörper vorhanden ist, um entsprechend der  von dem Halbleiterelement bei seinem betriebsmässi  gen Einsatz maximal abzuführenden     Jouleschen     Wärme eine geeignete Zahl der Kühlkörper wählen  zu können.

   Mindestens der oder die Kühlkörper oder  auch ihr Träger können mit einem dunklen Lack  überzug versehen sein, zum Zwecke, neben einer         Korrosionsschutzwirkung    gleichzeitig auch noch die  Funktion einer Verbesserung der     Wärmeabstrahlung     zu erfüllen.  



  Die genannte Kühlanordnung kann hierbei     eine          zylindrische    oder prismatische Form an ihrer Mantel  fläche aufweisen. Die zentralen Führungskörper der  selben haben eine innere Mantelfläche, welche zweck  mässig der äusseren Mantelfläche des Tragkörpers an  gepasst ist.

   Die Länge jedes der Führungskörper ist  mit Vorteil .derart bemessen, dass sich     ein    entspre  chend der     Kühlfahnenausdehnung    wirksamer     Über-          gangsquerschnitt        zwischen    den     Kühlanordnungs-Trag-          körpern    und dem einzelnen Führungskörper einer  Kühlfahne     sowie,ein    guter Sitz der Kühlfahne ergibt.

    Durch ihre Länge können die Führungskörper der  Kühlkörper auch     zwangläufig    unmittelbar als axiale       Mindestabstandsstücke        zwischen    je zwei am Trag  körper     axial    aufeinanderfolgenden Kühlkörpern be  nutzt werden.  



  Die an die Umgebung ihre Wärme abgebenden       Kühlfahnen-    bzw.     Kühlflächenteile    können sich dabei  entweder senkrecht oder geneigt zur Oberfläche des  Hülsenteiles an dem     einzelnen,    auf den     Kühlanord-          nungs-Tragkörper    aufgeschobenen Kühlkörper er  strecken.  



  Es können sich an     Kühlfahnenteile    gegebenen  falls weitere     Kühlfahnenteile        anschliessen,    die im  wesentlichen in Richtung der Längsachsen der Hül  senkörper verlaufen. Ein aufschiebbarer     Kühlkörper     mit     zugehörigem    Hülsenteil kann in einem halben  Querschnitt seines Längsschnittes eine Querschnitts  form eines L, eines U, eines S oder eine andere Form  haben.

   Bei     U-Form    bildet dann der Hülsenteil den  Jochteil des U, mit welchem der Kühlkörper auf die  Mantelfläche des Gehäuses, der Fassung der Gleich  richteranordnung oder dessen Träger aufgeschoben  ist, während im Falle der     L-Form    oder     S-Form    ein           Schenkel    des L oder S die Hülse bildet. Ein     Kühlfah-          nenteil        kann    dann gegebenenfalls auch unmittelbar  zur Bildung eines Trägers für den Gleichrichter aus  genützt werden.  



  Die Hülsenteile der einzelnen Kühlkörper     können     entweder lediglich mit Passung auf die Oberfläche  des Trägers bzw. die     Mantelfläche    des Gehäuses der       Gleichrichterfassung    aufgeschoben sein. Sie können  aber auch auf diese     Mantelfläche    aufgeschrumpft sein  oder gegebenenfalls nach dem Aufbringen mit der  entsprechenden Mantelfläche des Gehäuses bzw. des  Trägers verlötet werden, gegebenenfalls durch einen       Tauchprozess.    Hierbei muss     dann    sinngemäss darauf  Rücksicht genommen werden, dass keine Schäden für  die Inneneinrichtung entstehen können, falls an dieser  Lötverbindungen vorhanden sind.

   Das lässt sich aber  leicht durch Wahl eines     Lotes    entsprechend niedrige  ren Schmelzpunktes erreichen. Die Hülsenteile der       Kühlkörper    können gegebenenfalls mit Längsschlitzen  ausgestattet sein, so dass sich ein Sitz der Hülsen mit  federnder Klemmwirkung auf der Mantelfläche ihres  Trägers, also unmittelbar des Gehäuses der Gleich  richterfassung oder einen dieses tragenden Trägers  der Kühlkörper, welcher die     Wärmeleitbrücke    zwi  schen dem Gehäuse des     Gleichrichterelementes    und  den Kühlfahnen bildet, ergibt.

   Die Kühlanordnung  kann auf einfache Weise verschieden und doch wirk  sam bereits für das einzelne     Gleichrichterelement    ge  staltet werden, indem entweder ein oder mehrere  Kühlkörper oder/und     gleichzeitig    solche von verschie  dener     Form    bzw. Kühlwirkung an dem Gehäuse des       Gleichrichterelementes    bzw. dessen Träger angeord  net werden.  



  Wird ein besonderer Träger, ein sogenannter  Kernkörper, für die Kühlkörper benützt, der seiner  seits die Fassung des     Gleichrichtereiementes    bzw.  dessen Gehäuse trägt, so kann dieser Trägerkörper  zweckmässig aus einem gut wärmeleitfähigen Werk  stoff nach     Art    von Kupfer, Aluminium oder Silber  hergestellt werden, damit eine schnelle Abführung der  elektrischen Verlustwärme, welche an einer Stirn  fläche von dem das     Gleichrichterelement    einschlie  ssenden Gehäuse übernommen worden ist, zu den  Kühlfahnen sichergestellt wird. Für diese Zusammen  spannung von     Flächengleichrichter-Elementegehäuse     und     Kühlfahnen-Trägerkörper    kann insbesondere  eine Schraubverbindung benutzt werden.

   So kann die  ser Trägerkörper z. B. unmittelbar mit einer Gewinde  bohrung an einer oder beiden Stirnflächen     versehen     sein, so dass das     Flächengleichrichter-Elementegehäuse     mit einem an ihm vorgesehenen Gewindestutzen in  eine solche Gewindebohrung eingedreht und in ihr  festgespannt werden kann. Für die Montage der An  ordnung kann der Trägerkörper am anderen Ende  ebenfalls mit einer Gewindebohrung oder einem ent  sprechenden Gewindeschaft versehen werden, um das       Gleichrichterelement    mittels einer Schraubverbindung  an einem weiteren Träger befestigen zu können.

   Der       Trägerkörper    kann dabei in gleichartiger Weise, wie       vielfach    die metallische Fassung des Gleichriehter-         gehäuses    einen Pol des     Gleichrichterelementes    bildet,  dann als der eine     Anschlusspol    der     Flächengleichrich-          teranordnung    benutzt werden.  



  Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschau  lichen die Figuren der Zeichnung. Es zeigen:  die     Fig.    1 bis 3 ein erstes Ausführungsbeispiel,  und zwar:  die     Fig.    1 einen Schnitt nach der Linie     1-I    in       Fig.    2,  die     Fig.    2 eine Draufsicht mit teilweise weggebro  chener Grundplatte 7,  die     Fig.    3 eine Seitenansicht,  die     Fig.    4 ein Halbleiterbauelement mit Mitteln  zur Befestigung einer Kühlanordnung,  die     Fig.    5 eine zugehörige Kühlanordnung,  die     Fig.    6 ein aus den Teilen der     Fig.    4 und 5 ver  einigtes Aggregat,

    .die     Fig.    7 ein Flächengleichrichter mit Kühlfah  nen tragenden     Kühlanordnungs-Kernkörpern    und  die     Fig.    8 ein weiterer ähnlicher Flächengleich  richter.  



  Die     Fig.    1 bis 3 zeigen eine Ausführung, bei wel  cher das das     Gleichrichterelement        einschliessende    me  tallische Gehäuse an seiner Mantelfläche unmittelbar  die mit ihren Hülsenteilen aufgeschobenen Kühlfah  nen trägt.  



  1 bezeichnet das metallische Gehäuse bzw. die  Fassung der     Gleichrichteranordnung,    welches unmit  telbar den einen elektrischen     Anschlusspol    der nicht  besonders dargestellten, von dem Gehäuse einge  schlossenen     Gleichrichteranordnung    bildet. Am obe  ren Ende dieses Gehäuses tritt durch eine Durchfüh  rung 2 aus Isoliermaterial, z. B. eine Glasverschmel  zung, der andere     Anschlussleiter    3 der     Gleichrichter-          anordnung    heraus. Das Gehäuse 1 weist eine zylin  drische Mantelfläche la auf. Auf diese zylindrische  Mantelfläche     sind    Kühlkörper 4 bis 6 aufgeschoben,  von denen jeder einen hülsenförmigen Teil 4a bzw.

    5a bzw. 6a aufweist, der mit seiner inneren Mantel  fläche auf der äusseren Mantelfläche la des Gehäuses  aufliegt. Diese Berührungsfläche zwischen der Ober  fläche la des als Träger der Kühlanordnung dienen  den Gehäuses 1 und je einem der Hülsenkörper 4a  bis 6a bildet den     flbergangsquerschnitt,    über welchen  die von dem Gehäuse 1 von dem von ihm umschlos  senen     Gleichrichterelement    übernommene Verlust  wärme an die Kühlfahnen     4f    bis     6f    abgegeben wird.  Während die Kühlkörper 4 und 5, bezogen auf die  Längsachse des Kühlkörpers, einseitig nur einen L  förmigen Querschnitt besitzen, weist der Kühlkörper  6 einen     S-förmigen    Querschnitt auf.

   Mit einem Teil  <I>6b, 6e,</I> welcher sich parallel zur Längsachse des  Gehäuses 1 erstreckt, bildet der radial von dem Hül  senteil<I>6a</I> ausladende Teil eine grössere Kühlfahne     6f.     Dieser Teil 6b bildet zusammen mit dem weiteren  Stück 6c dieses parallel zur Längsachse sich     erstrek-          kenden    Teiles eine     T-Form        (Fig.    3). Mittels dieser  beiden Teile 6c kann der Kühlkörper 6 in Ausspa  rungen einer Grundplatte 7 eingeführt werden, bis  die Kanten 6b' der Fahnenteile 6b sich gegen diese      Grundplatte legen, wonach dann der aus den Schlit  zen     hervortretende    Teil der Lappen 6c um seine  Längsachse verdreht werden kann, wie es z.

   B. in den       Fig.    1 und 2 angedeutet ist zur Bildung einer mecha  nischen     Schränkverbindung    zwischen dem Flächen  gleichrichter und der Grundplatte 7. In einem Lap  pen 6c ist eine Bohrung     6d    für die Vornahme eines  elektrischen     Anschlusses    vorgesehen.  



  Wie sich aus der zeichnerischen Darstellung er  gibt, bildet die     Kühlfahne    6 f des Teiles 6 zusammen  mit der Platte 7, an welcher die     Gleichrichteranord-          nung    befestigt wird,     gleichzeitig    ein Schutzgehäuse  für den mechanisch empfindlicheren Teil 2, 3 des  Gleichrichters, an welchem durch die isolierte Durch  führung 2 der zweite     Anschlussleiter    3 der Gleich  richterzelle aus dem Gehäuse 1 heraustritt.  



  In dem Ausführungsbeispiel mit den     Einzelteilen     nach den     Fig.    4 und 5 und der Zusammenstellung  nach     Fig.6    ist eine Ausführungsform gezeigt, bei  welcher das     Gleichrichterelement    in eine metallische  Fassung 101 eingeschlossen ist, die     ihrerseits    an  einem der Kühleinrichtung angehörenden Träger be  festigt ist, auf welchem die Kühlkörper mit ihren Hül  senteilen befestigt sind.  



       Fig.    4 zeigt die äussere Ansicht eines Gehäuses,  welches ein     Flächengleichrichterelement    mit p n  übergang, z. B. auf der Basis von     Silicium    oder Ger  manium als Halbleiter, einschliesst, was nicht beson  ders dargestellt ist. 101 bezeichnet die metallische  Gehäusefassung, die unmittelbar den einen äusseren       Anschlusspol    des     Gleichrichterelementes    darstellt, und  die nach unten in den     Schraubenschaft    102 ausläuft.  Der Becher 103 dieses Gehäuses ist aussen nach Art  eines     Sechskantschraubenkopfes    ausgebildet.

   An der  innenliegenden     Bodenfläche    dieses Bechers ist das       Gleichrichterelement,    z. B. aus Silicium, befestigt. Mit  dem nicht sichtbaren äusseren     metallischen        Ring    einer       Isoliermaterialdurchführung    für den isoliert heraus  zuführenden     Anschlussleiter    des anderen     Poles    des  eingeschlossenen     Gleichrichterelementes    ist der Ge  häuseteil 103 über einen     Ring    105 aus Lötmetall  mechanisch und gasdicht verbunden. Die Durchfüh  rung kann z.

   B. in Form eines     Druckglasverschmel          zungskörpers    104 gefertigt sein. Durch diese Glas  durchführung 104 ist der an den zweiten Pol des       Gleichrichterel'ementes    angeschlossene elektrische Lei  ter     herausgeführt.    Zur Bildung des aussen sichtbaren       Anschlussleiters    106 kann unmittelbar das zur Eva  kuierung des     Innenraumes    des     Gleichrichtergehäuses     dienende     Metallröhrchen    benutzt werden, welches  einen zentralen Teil der     Druckglasverschmelzung    104  bildet.

   Bis in dieses     Evakuierungsröhrchen    kann. sich  ein biegsamer Leiter     erstrecken,    der an den zweiten  Pol des vom Gehäuse umschlossenen Gleichrichter  elementes eingeschlossen ist. Dieses     Anschlussröhr-          chen    wird nach Vollendung des     Evakuierungsprozesses     zur Bildung eines dichten Abschlusses auf eine gewisse  Länge     flachgedrückt,

      wobei in dem flachgedrückten       Teil    unmittelbar der     Endteil    des     angeführten    bieg  samen     inneren        Anschlussleiters    mit festgespannt wird    und dadurch unmittelbar die elektrische Verbindung  zwischen dem Rohrteil und dem biegsamen Leiter  hergestellt wird. Auf diese Weise wird unmittelbar       ein    flacher äusserer     Anschlussleiter    an dem Gleich  richter gewonnen.  



       Fig.    5 zeigt einen     zylindrischen    Körper 107 aus  einem vorzugsweise gut wärmeleitenden Metall, wie  z. B.     Kupfer.    Auf diesen als Trägerkörper sind     die     Kühlkörper 108 mit ihrem hülsenartigen Teil 108a  aufgeschoben     bzw.        aufgeschrumpft        und    gegebenen  falls     anschliessend    mit dem Körper verlötet. Von<B>die-</B>  sen     Hülsenkörpern    laden die radial zur Achse des  Körpers sich erstreckenden Kühlplatten bzw. Kühl  fahnen 108b aus. Diese können einen gekrümmten  Umfang, also z. B. kreisförmigen Umfang, haben  oder auch einen vieleckigen Umfang, z.

   B. einen qua  dratischen oder rechteckigen. Diese     Kühlkörper    kön  nen in der Weise hergestellt sein, dass ihr Hülsen  körper durch einen     Tiefziehprozess    aus     einer    vorher  ebenen Platte erzeugt wird, welche dann die     kühl-          mittelbespülten        Flächen    liefert. In der     Darstellung     nach der     Fig.5    enden die Hülsen an denjenigen  Enden, an denen sie keine Kühlfahnen tragen, in einem  gewissen Abstand von der     Kühlfahne    des nachfolgen  den Kühlkörpers.

   Die Länge der Hülsen 108a kann  aber auch derart bemessen werden, dass sie     unmittel-          bar    bei der Montage der     Kühlkörper    an dem Träger  körper 107 als     Distanzstücke    für die Distanzierung  der     Kühlfahnen    benachbarter     Kühlkörper    wirken. Die  genannten Enden der Hülsen 108a legen sich in die  sem Falle unmittelbar gegen die     Kühlfahne    des nach  folgenden Kühlkörpers. Der Körper 107 ist an     seinen     Stirnseiten 107a     und    107b mit je einer Gewindeboh  rung 109a bzw. 109b versehen.  



  Wie weiterhin die     Fig.    6     veranschaulicht,    ist in  die     Gewindebohrung        109a    das     Gleichrichtergehäuse     101 mit seinem     Schraubengewinde-Schaftteil    102 ein  gedreht und gegen die     Stirnfläche    107a des Träger  körpers 107 mit seiner äusseren Grundfläche 103a  festgespannt.  



  Zur Befestigung des Flächengleichrichters, z. B.  auf einer mit einer entsprechenden Bohrung     verse-          henen        elektrischen    Sammelschiene 110, ist in die       untere        Gewindebohrung    109b     eine    Schraube 111 ein  gedreht und über eine     Unterlegscheibe    112 an der  Sammelschiene     festgespannt.     



  Die Zahl und Grösse der Kühlkörper 108 sowie  die Länge ihres     Trägerkörpers    107 wird entsprechend  den     zu        beherrschenden        Kühlverhältnissen    gewählt  werden.  



  Bei der Ausführung ist     unterstellt    worden, dass  das metallische Gehäuse 103     gleichzeitig    als der eine  äussere elektrische     Anschlusspol    des     in    das Gehäuse  103 gasdicht     eingeschlossenen        FlächengleichTichter-          elementes    mit     p-n-Übergang        benutzt        ist.    Der Kühl  körperträger 107     (Kernkörper)

      ist also     dann        in    der  Darstellung     zugleich        ein.    elektrischer     Verbindungs-          leiter    zwischen dem Gehäuseteil 103 und der elek  trischen     Sammelschiene    110. Der Aufbau der An  ordnung kann auch     derart    gewählt werden, dass ge-           gebenenfalls    mehrere Kühlkörper zur gemeinsamen  Bildung des     Kühlkörpers    für ein Flächengleichrichter  element oder für mehrere     Flächengleichrichter    mitein  ander mechanisch verbunden werden.

   Hierbei kön  nen diese     Kühlkörper        wärmeleitungsmässig    in Rei  henschaltung oder in einer Parallelschaltung mitein  ander verbunden werden. Im letzteren Falle kann  eine entsprechende     Wärmeleitungsschiene        zwischen     den einzelnen     Kühlkörpern    erforderlich werden.  



  Es     kann    aber auch     von    zwei Flächengleichrichter  gehäusen 101 je eines an jeder Stirnfläche des Kör  pers 107 befestigt werden, so dass der Körper 107  dann gleichzeitig einen gemeinsamen elektrischen  Pol und gemeinsamen Kühlkörper für beide     bzw.     allgemein mehrere     Flächengleichrichterelemente    ver  körpert.  



  Zur     Bildung    des mechanischen Trägers eines sol  chen     Gleichrichters        kann    eine     entsprechende    Trag  schiene     ummittelbar        zwischen    einem Flächengleich  richtergehäuse<B>101</B> und dem     Kühlkörperträger    107  eingespannt werden. Eine solche Tragschiene wird       dann    z.

   B. mit einer Bohrung oder     Aussparung        auf     den Schraubenschaft der     Gewindeverbindung    auf  geschoben.     Eine    solche Tragschiene kann dabei aus  Metall oder auch Isoliermaterial bestehen, wobei  allerdings im letzteren Falle für das Vorliegen einer  entsprechenden metallischen     Wärmeleitbrücke    zwi  schen dem     Flächengleichrichtergehäuse    101 und dem       Kühlkörperträger    107     zu    sorgen ist.

   Der     Isoliermate-          rialkörper        kann    für diese Zwecke mit einer entspre  chenden     metallischen    Buchse versehen sein oder  einer     U-förmigen    metallischen     Wärmeleitbrücke,     gegen deren eines freie Schenkelende sich einmal das       Flächengleichrichtergehäuse    101 und gegen deren  anderes freie Schenkelende der     Kühlkörperträger    107  mit ihren     Wärmeübergangsflächen    legen.

   Eine solche  besondere Buchse aus einem Werkstoff guter Wärme  leitfähigkeit könnte auch in der Tragschiene benutzt  werden, wenn diese aus Metall, jedoch von nur ge  ringerer     Wärmeleitfähigkeit,    besteht.  



  Sind mehrere     Flächengleichrichtergehäuse    101 an  dem gleichen     Kühlkörperträger    107 befestigt     bzw.        an     der gleichen zusammengesetzten     Kühlanordnung,    so  können sinngemäss auch mehrere solche     mechanische     Träger des Gleichrichters zwischen verschiedenen der       Flächengleichrichtergehäuse    101 und einer Kühl  fahnentraganordnung angeordnet werden.  



       Mechanische    Träger für den Gleichrichter können  auch an     Kühlfahnen    der Kühlanordnung befestigt  werden, wobei gegebenenfalls eine mechanische Ver  bindung dieser Träger mit den Kühlfahnen über ent  sprechende elektrisch isolierende Verbindungen er  folgt. Es kann eine Kühlfahne     ferner    auch, wie be  reits     früher    erwähnt, unmittelbar     derart        ausgebildet     werden, dass sie     zur    Bildung eines mechanischen Trä  gers des Gleichrichters geeignet ist.  



  Eine     Kühlfahne    kann auch     derart    ausgebildet  werden, dass sie einen     elektrischen.    Anschluss des       Gleichrichters    bildet. Die Kühlfahne kann hierfür an  der in Frage kommenden     Stelle    entsprechend gestaltet    sein für die Herstellung einer mechanischen Verbin  dung, wie z. B. nach Art einer     Anschlussöse.    Sie kann  statt dessen oder zusätzlich an der gleichen Stelle  auch mit einem entsprechenden Überzug vorbereitet  sein, der die Herstellung einer mechanischen und  elektrischen Verbindung erleichtert, wie z.

   B. mit  einem Überzug eines Lotes für eine     Lötung.    Diese       Lötung    ist bereits in dem Ausführungsbeispiel nach  den     Fig.    5 und 6 angedeutet, indem an einer Ecke der       Kühlfahne    108b     eine    Bohrung 113 vorgesehen ist,  und zwar in einem Flächenteil 114, der für eine       Lötung    durch eine entsprechende     Verzinnung    der  Oberfläche der     Kühlfahnenecke    vorbereitet ist. Eine  Kühlfahne kann naturgemäss auch beide Funktionen,  nämlich die der Bildung eines elektrischen Anschlus  ses als auch diejenige der Bildung eines mechanischen  Trägers, zugleich übernehmen.

   Der     Kühlkörperträger     und die     Kühlkörper    können an ihrer     Oberfläche    mit  einem gegen Korrosion schützenden Überzug versehen  sein. Dieser Überzug kann dabei ein dunkler Lack sein,  so dass dadurch die Anordnung zu einem schwarzen  Körper gemacht wird, an welchem auf diese Weise  die Wärmeabstrahlung begünstigt wird.  



  Es liegt auch eine solche Lösung im Rahmen der.       Erfindung,    wonach an einer     Stirnseite    eines     Kühlkör-          perträgers    107 oder auch an einem Teil seiner Man  telfläche mehrere     Gleichrichterelemente    nebeneinan  der montiert werden. Diese Fläche des Trägers muss  dann mit einer entsprechenden     Vielzahl    von Befesti  gungsstellen, z. B. Gewindebohrungen, für die An  ordnung der     Flächengleichrichterelemente    versehen  werden.  



  Die Kühlkörper 108 selbst können ebenso wie der  Träger 107 aus einem die Wärme gut leitenden  Material, z. B. Kupfer oder Aluminium, hergestellt  werden.  



  Der Körper 107, welcher die Kühlkörper 108  trägt, kann auch     mindestens    an einem seiner Enden  bzw. seiner Stirnfläche mit einer     becherartigen    Ver  tiefung versehen sein, in welcher ein Gle-ichrichter  gehäuse 101 angeordnet und befestigt ist. Hierdurch  kann der     Kühlkörperträger    gegebenenfalls zugleich  in dieser     Form    die     Rolle    einer mechanischen Schutz  einrichtung für den Flächengleichrichter übernehmen.  



  In der bisherigen Schilderung ist zwar in Betracht  gezogen worden, dass das metallische Gleichrichter  gehäuse unmittelbar den einen äusseren     Anschlusspol     der einen Elektrode des     Flächengleichrichterelemen-          tes    bilden kann, jedoch nicht, mit welcher  Elektrode des     Mächengleichrichterelementes    die  ser äussere Anschluss verbunden ist. Die elek  trische Polarität dieses     Anschlusses    kann aber bei der  Einordnung des Gleichrichters in eine     Schaltung    von  Wichtigkeit sein. So gibt es Schaltungen, in welchen  Gleichrichter mit ihren gleichnamigen Polen, das  heisst dem Plus- oder dem Minuspol zusammentreffen.  Das ist z.

   B. bei     Sternpunktschaltungen    bzw. Mittel  punktschaltungen der Fall und an den Gleichstrom  ausgangsklemmen von Brückenschaltungen. Ander  seits treffen in den Schaltungen auch Gleichrichter-           elemente    mit ungleichnamigen Polen zusammen. Das  ist z.

   B. der Fall an den     Wechselstromanschlüssen    von  ein- oder     mehrphasigen        Brückenschaltungen.    Wird  daher ein gemeinsamer Träger für mehrere     Flächen-          gleichrichterelemente    benützt, so     kann    es sich gleich  zeitig als zweckmässig erweisen, einerseits     solche    zur       Verfügung    zu haben, bei denen der     eine    Pol des in  das Gehäuse eingeschlossenen Flächengleichrichter  elementes mit dessen metallischer Fassung elektrisch  verbunden ist, und anderseits solche,

   bei denen diese  metallische Fassung am anderen Pol des eingeschlos  senen     Gleichrichterelementes    angeschlossen ist. Durch  die Befestigung der in der Polarität ihrer Fassung aus  gewählten     Gleichrichterelemente    an ihrem Träger  kann dann unmittelbar die     gewünschte    Schaltung her  gestellt werden.  



  Eine beispielsweise Ausführung für eine solche  Anordnung     veranschaulicht    die     Fig.    7 der Zeichnung.  In dieser bezeichnet 115 eine Trägerplatte aus Isolier  material. Diese ist, wie ihre teilweise     Schnittdarstel-          lung    erkennen lässt, mit Aussparungen 116 bis 118  versehen. In jeder dieser Aussparungen ist je einer  der     Kühlkörperträger    119 bis 121 angeordnet, der an  seiner Mantelfläche analog     Fig.    5 und 6 mit Kühl  körpern 122 bis 124 (aus Hülse und Kühlfahne) ver  sehen ist.

   Diese Träger 119 bis 121 sind im     Falle     dieses     Ausführungsbeispieles    auf ihrer     Längsmitte     durch den Trägerkörper 115 gefasst. An jeder Stirn  seite der     Kühlkörperträger   <B>119</B> bis 121 ist je eines  der     Flächengleichrichterelemente    125 bis 127 bzw.  128 bis 130 angeordnet. Wie die an der metallischen  Fassung der     Gleichrichterelemente    eingetragene Po  larität (+) bzw.

   (-) andeuten, haben     die    Elemente  125 bis 127 an den linken Stirnseiten der Körper 119  bis 121 an der metallischen Fassung negative Polari  tät, während die an den rechten Stirnseiten der Kühl  körperträger     angeordneten    Elemente 128 bis<B>130</B> an  den Fassungen positive Polarität haben. Die An  schlüsse der anderen Pole entgegengesetzter Polari  tät der     Gleichrichterelemente,    welche durch die  Durchführungen isoliert aus den Gehäusen heraus  geführt sind, sind durch je eine der Verbindungs  leitungen 131     bzw.    132     miteinander    verbunden.

   Die  Kühlfahnen     122a,    123a und 124a der     Kühlkörper     122 bis 124 (Hülse und     Kühlfahne)    sind an     ihrem     Umfang unmittelbar derart ausgebildet, dass an ihnen  ein elektrischer Anschluss vorgenommen werden kann,  wie es durch die     Anschlusslekungen    133 bis 135 an  gedeutet ist. Es ist zu erkennen, dass durch dieses  schaltungsmässige gegenseitige Zuordnen der Flä  chengleichrichter 125 bis 130 eine     dreiphasige        Brük-          kenschaltung    gebildet ist.

   Wesentlich, wie bereits her  vorgehoben, ist an dieser aufbaumässigen Anordnung,  dass an dieser gleichen     Kühlanordnung,    die einen An  schlusspol in der Anordnung bildet, mindestens zwei       Gleichrichterelemente    angeordnet sind, welche an  ihren metallischen Fassungen entgegengesetzte Polari  tät besitzen.  



  Ein weiteres Ausführungsbeispiel veranschaulicht  die     Fig.    8 der     Zeichnung.    Soweit in     dieser        Ausführung       wieder die gleichen     Teile    vorhanden sind wie     in    dem  Ausführungsbeispiel der     Fig.    7,     sind    der Einfachheit       halber    unmittelbar für die     gleichartigen        Teile    die glei  chen Bezugszeichen beibehalten worden.

   An Stelle  des Trägers 115 sind     nunmehr    die beiden     Isolierschie-          nen    136 und 137 benützt. Jede derselben ist, wie ins  besondere aus der     Schnittdarstellung        links    oben     an     der     Isolierschiene    137 zu erkennen ist, über Schrau  ben 138 unter     Benützung    von Distanzstücken 139 an  je einer     Kühlfahne    der Kühlkörper 122 bis 124  (Hülse und Kühlfahne) befestigt. Diese Kühlfahnen  sind jeweils mit<I>122b</I> bis<I>124b</I> und 122c bis 124c  bezeichnet.

   Zwischen den Enden der     Isolierschienen     sind     Zwischenwände    140 bzw. 141 eingefügt, die  über eine nur     angedeutete    Schraubverbindung und  eventuelle     nicht    besonders     dargestellte    dichtende     Zwi-          schenlagen    mit den     Isolierschienen    136 bzw. 137       mechanisch    verbunden sind.

   Bei dieser     Anordnung     soll angenommen werden, dass sie beispielsweise einen  sich vertikal     erstreckenden    Schacht bildet, durch wel  chen die Luft durch Konvektion oder erzwungen hin  durchströmt, und der     in    der zeichnerischen Darstel  lung von oben betrachtet wiedergegeben ist.

   Die Zwi  schenwände 141 können, wie die Zeichnung erken  nen lässt, aus einem     ursprünglich        T-förmigen    Blech  streifen derart gebogen     sein,    dass sie     zusätzlich    zu der       U-Form,    deren freie Schenkel 141a zur mechanischen  Verbindung mit den Isolierschienen 136 und 137  dienen, einen gegen diese Schenkel gebogenen Teil       141bnutBefestigungslöchern    141e aufweisen und auf  diese Weise Tragwinkel für den Gleichrichter bilden.  



  Für die     Schraubverbindung        zwischen    dem Gleich  richtergehäuse und dem     Kühlkörperträger    119 bis  121 kann es sich als zweckmässig     erweisen,    ein koni  sches Gewinde zu benutzen, um auf diese Weise einen  guten     Presssibz    zwischen den     einzelnen    Gewindegän  gen des Schrauben und Mutterteiles und damit einen  wirksamen Querschnitt für den Wärmeübergang an  ,der Schraubverbindung zu erreichen.

   Ebenso     kann    es  sich als     zweckmässig    erweisen, an den miteinander     in.          Berührung        kommenden    Sitzflächen von     Gleichrich-          tergehäuse    und     Kühlkörperträger    jeweils eine ko  nische oder eine pyramidenförmige     Passform        für    die       Verbesserung    des     Wärmeüberganges    vom Gleichrich  ter zum Kühlkörper zu benutzen, über welche die  beiden Körper durch eine     Schraubverbindung    zusam  mengespannt werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Kühlanordnung an einem Flächengleichrichter, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung wenigstens einen Tragkörper (1, 107) aufweist, dass auf der Mantelfläche dieses Körpers mindestens ein mit einem zentralen, hülsenförmigen, aus dem an ihn anschliessenden Teil einer Kühlfahne axial ausladen den Führungskörper (6a, 108a) versehener Kühlkör per aufgeschoben ist,
    neben welchem auf dem Trag körper Platz für wenigstens einen zweiten Kühlkörper vorhanden ist, um entsprechend der von dem Halb leiterelement bei seinem betriebsmässigen Einsatz maximal abzuführenden Jouleschen Wärme eine ge eignete Zahl der Kühlkörper wählen zu können. UNTERANSPRÜCHE 1. Kühlanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger des Kühlkörpers un mittelbar das eine GI'eichrichterzelle einschliessende, metallische Gehäuse (1) ist. 2.
    Kühlanordnung nach Patentanspruch, mit meh reren Kühlkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger der Hülsen der Kühlkörper ein mit dem metal lischen Gehäuse der Gleichrichterzelle verbundener metallischer Kernkörper (107) ist, der die Wärme leitbrücke von der metallischen Fassung eines Gleich richterelementes zu den Kühlfahnen bildet. 3.
    Kühlanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Teile von Kühlfahnen unmittel bar zur Bildung mechanischer Träger des Gleichrich ters ausgebildet und der zugehörige Kühlkörper sich am Ende der Kühlanordnung befindet, wobei die ge nannten Kühlfahnenteile eine solche Formgebung und Lage haben, dass sie für den die isolierte Durch führung aufweisenden Teil des Gleichrichters ein Schutzgehäuse bilden. 4.
    Kühlanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, d'ass die Kühlkörper, an einer Seite eines Schnittes durch die Längsachse des Flächen- gleichrichters gesehen, einen L-, U- oder S-förmigen Querschnitt haben, wobei sie mit dem einen Schenkel der L-Form bzw. S-Forn1 bzw. mit dem Jochteil der U-Form als Hülsenkörper auf die Oberfläche des Tragkörpers aufgeschoben sind.
    5. Kühlanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die hülsenförmigen Teile der Kühlkörper mit einer Mantelfläche auf die Mantel fläche eines Kühlanordhungs-Kernkörpers aufge schrumpft oder/und mit dieser verlötet sind. 6.
    Kühlanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlanordnungs-Tragkörper an seinen Enden mit mindestens einem Gewinde zur Herstellung einer Schraubverbindung mit dem Ge häuse eines Flächengleichrichters versehen ist und durch diese Schraubverbindung eine Stirnfläche des Flächengleichrichtergehäuses an der Stirnfläche des Kühlanordnungs-Tragkörpers festgespannt ist.
    7. Kühlanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubverbindüngsteil an der nicht für die Anordnung eines Flächengleichrich- tergehäuses benutzten anderen Stirnfläche des Trag körpers zur Befestigung der Gleichrichteranordnung aus Flächengleichrichtergehäuse und Kühlkörper an einem weiteren Träger derart benutzt ist, d'ass der Tragkörper an dem weiteren Träger durch eine Schraube festgespannt ist.
    B. Kühlanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, d'ass der gleiche Tragkörper-Kühlkör- per mehreren Flächengleichrichtergehäusen gemein sam ist, indem an jeder der Stirnflächen des Tragkör pers mindestens je ein Flächengleichrichtergehäuse befestigt ist. 9. Kühlanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Flächengleichrichterele- ment mehrere Kühlkörper mechanisch miteinander verbunden sind. 10.
    Kühlanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass einzelne Kühlfahnen Mit tel besitzen, um als elektrische Anschlüsse oder/und mechanische Träger des Gleichrichters benutzt wer den zu können. 11. Kühlanordnung nach Unteranspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass zwischen Flächengleich richtergehäuse und Kühlkörper eine Schraubverbin- d'ung vorhanden und unmittelbar Trägerschienen für die Flächengleichrichterelemente mit eingespannt sind.
    12. Kühlanordnung nach Unteranspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass nichtmetallische Träger schienen vorhanden sind und zwischen Gleichrichter gehäuse und Kühlkörper eine metallische Wärmeleit- brücke angeordnet. ist.
    13. Kühlanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ein Kühlkörperträger min destens an einer seiner Stirnflächen mit einer becher- förmigen Aussparung versehen ist, in welcher das Flächengleichrichtergehäuse untergebracht und me chanisch mit dem Kühlkörper verbunden ist. 14.
    Kühlanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass an dem gleichen Kühlkör- perträger als elektrischem Anschlusspol mehrere der art aufgebaute Flächengleichrichterelemente befestigt sind, dass bei einem oder mehreren derselben der positive Pol und bei einem oder mehreren anderen der Flächengleichrichterelemente der negative Pol an den Kühlkörperträger angeschlossen ist.
    15. Kühlanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ein Flächengleichrichter- elemente tragender Kühlkörperträger in dessen Längs mitte an einem Träger oder über eine oder mehrere Kühlfahnen an einer oder mehreren Tragschienen be festigt ist. 16.
    Kühlanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mehrere Kühlkörper der art an ihren Enden durch Trägerteile (136, 137) eines gemeinsamen Gestelles getragen sind, dass durch diese Trägerteile zusammen mit weiteren Hilfswänden ein Kühlschacht für die Kühlkörper und damit der Kühl fahnen entsteht, ausserhalb welchem Kühlschacht die durch isolierte Durchführungen geführten Anschlüsse der Flächengleichrichterelemente aus diesen heraus treten.
    17. Kühlanordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mindestens der oder die Kühlkörper oder auch ihr Träger mit einem dunklen Lacküberzug versehen sind, zum Zwecke, neben einer Korrosionssehutzwirkung gleichzeitig noch eine Ver besserung der Wärmeabstrahlung zu erreichen.
CH5993558A 1957-06-27 1958-05-27 Kühlanordnung an einem Flächengleichrichter CH368872A (de)

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