DE102006019315B4 - Gleichrichter für eine Elektromaschine - Google Patents

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Abstract

Gleichrichteranordnung, insbesondere für eine Elektromaschine, wobei wenigstens eine Diode (14) in eine Diodenaufnahme (12) des Kühlkörpers (11) eingesetzt ist, wobei sich die Diodenaufnahme (12) in Einpressrichtung (16) gegenüber dem Diodensockel (15) verjüngt, und die Diode (14) mit ihrem in die Diodenaufnahme (12) eingreifenden Diodensockel (15) und die Diodenaufnahme (12) geometrisch selbsthemmend zueinander ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Diodensockel (15) zylindrisch und die Diodenaufnahme (12) konisch ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gleichrichter für eine Elektromaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, Gleichrichter bei Elektromaschinen, z. B. Fahrzeuggeneratoren, vorzusehen, um die im Betrieb erzeugte Generatorspannung gleichzurichten. Üblicherweise umfasst der Gleichrichter eine Mehrzahl von Dioden, die mit einem Kühlkörper verpresst sind, um eine möglichst zuverlässige Abfuhr der Verlustleistung an ein Kühlmedium, z. B. Kühlluft oder Wasser, zu erreichen. Ein solcher Gleichrichter ist beispielsweise aus der US 5 866 963 A bekannt.
  • Des Weiteren ist aus der US 3 449 506 A bekannt, einen kupfernen Einsatz in einer Ausnehmung eines Schraubenkopfs zu verankern. Dieser Einsatz dient als Unterlage für eine Halbleiterscheibe eines Gleichrichterelements. Der kegelstupfförmige Einsatz wird in der kegelstupfförmigen Ausnehmung verformt. Dabei fließt Material des Einsatzes in eine ringförmige Nut der Ausnehmung und bildet einen formschlüssigen Hinterschnitt mit dem Schraubenkopf.
  • Aus der US 3 972 012 A ist eine Vorrichtung bekannt, bei der mittels einer Schraubkraft eine konische Klemme einen Sockel greift und dieser ein Diodenplättchen mit zusätzlicher Vorspannung an ein Gegenstück presst.
  • Aus der Offenlegungsschrift GB 890 449 A ist ein Kühlkörper mit einer konischen Diodenaufnahme bekannt, in die ein konisches Prägeteil gut passend eingepresst ist. Von diesem Dokument geht die Erfindung aus.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird eine Gleichrichteranordnung, insbesondere für eine Elektromaschine, wobei wenigstens eine Diode in eine Diodenaufnahme des Kühlkörpers eingesetzt ist, vorgeschlagen, bei der die Diode mit ihrem in die Diodenaufnahme eingreifenden Diodensockel und die Diodenaufnahme geometrisch selbsthemmend zueinander ausgebildet sind. Unter selbsthemmend ist zu verstehen, dass die Diodenaufnahme an jenem Ende, in das die Diode eingeführt wird, groß genug ist, um ein Einführen des Diodensockels ohne Abschälen zu ermöglichen, beim weiteren Einführen jedoch ein inniger Materialkontakt zwischen Diodensockel und Diodenaufnahme hergestellt wird und der Diodensockel nicht vollständig durch die Diodenaufnahme durchgeschoben werden kann. Die Diodenaufnahme verjüngt sich in Einpressrichtung gegenüber dem Diodensockel. Der Diodensockel ist zylindrisch und die Diodenaufnahme konisch ausgebildet. Der zylindrische Diodensockel entspricht der Geometrie von bekannten Dioden.
  • Es ist günstig, wenn die Diodenaufnahme in ihrem Innenumfang wenigstens bereichsweise in ihrem Kontaktbereich zum Diodensockel konisch ausgebildet ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die wenigstens bereichsweise konische Ausbildung der Diodenaufnahme sich über einen erheblichen Anteil ihrer Aufnahmetiefe für den Diodensockel erstreckt, im Gegensatz zu einer üblichen Fase bzw. Einführschräge. Ist die Diodenaufnahme an der Mantelfläche ihres Innenumfangs insgesamt konisch ausgebildet, kann diese einfach hergestellt werden.
  • Dabei ist es günstig, wenn die Diodenaufnahme einen Flankenwinkel zwischen 0,2° und 2,5°, bevorzugt zwischen 0,3° und 2° aufweist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1a–c ausschnittsweise eine Gleichrichteranordnung nach dem Stand der Technik,
  • 2a–c ausschnittsweise eine Gleichrichteranordnung nach einer Ausgestaltung der Erfindung
  • Ausführungsform der Erfindung
  • Die 1a–1c zeigen jeweils einen Ausschnitt aus einer bekannten Gleichrichteranordnung 10 während des Zusammenbaus. Eine Diode 14, die auf ihrem üblichen Diodensockel 15 montiert ist, wird in Einpressrichtung 16 in eine Diodenaufnahme 12 mit kreisförmigem Innenumfang 13 eines Kühlkörpers 11 eingeschoben (1a). Die Diode 14 ist an ihrem Diodensockel 15 breiter als an ihrer elektrisch aktiven Seite. Der Diodensockel 15 weist typischerweise an seinem Außenumfang eine Rändelstruktur auf und ist üblicherweise aus nickelbeschichtetem Kupfer gebildet. Der Kühlkörper 11 besteht üblicherweise aus Aluminium.
  • Beim Einführen in die Diodenaufnahme 12 wird eine dem Kühlkörper 11 zugewandte Kante 17 des Diodensockels 15 aufgrund der Übergangspassung und des stumpfen Übergangs zwischen Rändel und Diodenaufnahme 12 abgeschält (1b). Der Einpressvorgang wird abhängig von einer Überlappung der Durchmesser des Diodensockels 15 und der Diodenaufnahme 12 des Kühlkörpers 11, typischerweise mit einer Einpresskraft von bis zu 10 kN durchgeführt.
  • Dieser Abschälprozess reduziert nach Abschluss des Einpressvorgangs eine Kontaktfläche zwischen Diodensockel 15 und Diodenaufnahme 12 auf rund 50% der maximal möglichen Kontaktfläche, und ein Spalt 18 klafft zwischen dem Diodensockel 15 und der Diodenaufnahme. Daraus resultiert eine erhöhte Bauteiltemperatur, da die Verlustwärme nicht ausreichend an den Kühlkörper 11 abgegeben werden kann.
  • Die 2a–2c zeigen eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gleichrichteranordnung 10 mit einem Kühlkörper und einer Diode 14 mit Diodensockel 15. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen angegeben. Statt einer zylindrischen Form weist eine Diodenaufnahme 12 eine konische Form auf, wobei deren Durchmesser in Einpressrichtung 16 sich verjüngt (2a). Da der Durchmesser 19 eingangs der Diodenaufnahme 12 des Kühlkörpers 11 größer ist als der Durchmesser 20 an deren Ende, bildet sich entlang einer Aufnahmetiefe 21 der Diodenaufnahme 12 ein wesentlich größerer Kontaktbereich zwischen der Diodenaufnahme 12 und dem Diodensockel 15 aus (2c). Der Diodensockel 15, insbesondere seine Rändelung am Außendurchmesser, wird erst in größerer Tiefe der Diodenaufnahme 12 zum kleineren Durchmesser 20 hin nennenswert verformt. Dagegen passt sich der Diodensockel 15 in seiner Form der Diodenaufnahme 12 an (2b).
  • Durch den innigen Kontakt wird ein verbesserter Wärmeübergang zwischen der Diode 14 und dem Kühlkörper 11 erreicht. Der Einpressvorgang kann mit geeigneten Mitteln hinsichtlich der Einpresstiefe und der Einpresskraft kontrolliert werden.
  • Ein günstiger Neigungswinkel der Diodenaufnahme 12 liegt in einem Bereich, bei dem der Winkel mindestens so groß ist, dass ein Einfluss der konischen Form spürbar ist, jedoch so klein, dass beim Einpressen eine zulässige Einpresskraft nicht überschritten wird. Ein günstiger Bereich liegt z. B. zwischen 0,2° und 2,5°, bevorzugt zwischen 0,3° und 2°.

Claims (4)

  1. Gleichrichteranordnung, insbesondere für eine Elektromaschine, wobei wenigstens eine Diode (14) in eine Diodenaufnahme (12) des Kühlkörpers (11) eingesetzt ist, wobei sich die Diodenaufnahme (12) in Einpressrichtung (16) gegenüber dem Diodensockel (15) verjüngt, und die Diode (14) mit ihrem in die Diodenaufnahme (12) eingreifenden Diodensockel (15) und die Diodenaufnahme (12) geometrisch selbsthemmend zueinander ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Diodensockel (15) zylindrisch und die Diodenaufnahme (12) konisch ausgebildet ist.
  2. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenaufnahme (12) in ihrem Innenumfang (13) wenigstens bereichsweise in ihrem Kontaktbereich zum Diodensockel (15) konisch ausgebildet ist.
  3. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenaufnahme (12) einen Flankenwinkel zwischen 0,2° und 2,5°, bevorzugt zwischen 0,3° und 2° aufweist.
  4. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Diodensockel (15) und Diodenaufnahme (12) ein Winkel von etwa 0,4°, bevorzugt etwa 0,3° ausgebildet ist.
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