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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung basiert auf der am 29. August 2006 eingereichten früheren
japanischen Patentanmeldung 2006-231708 und
beansprucht das Vorrecht ihrer Priorität, so dass ihr Inhalt hierin
durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Wechselstromgenerator,
der in einem Fahrzeug, wie einem Personenkraftwagen, einem Lastkraftwagen
oder dergleichen, angebracht ist, und insbesondere auf einen Wechselstromgenerator
mit einem Gleichrichter zum Gleichrichten eines Wechselstroms, der
in dem Wechselstromgenerator erzeugt wird.
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Beschreibung der verwandten
Technik
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Ein
Fahrzeug eines Typs mit einer schrägen Schnauze ist in jüngster Zeit
erforderlich gewesen, um einen Fahrwiderstand in einem Fahrzeug
zu verringern und ein Sichtfeld für einen Fahrer zu verbessern.
Ein breiter Unterbringungsraum einer Fahrzeugzelle ist ferner in
jüngster
Zeit erforderlich gewesen, um Insassen des Fahrzeugs einen besseren Komfort
zu bieten. Diese Erfordernisse machen einen Platz eines Maschinenraums
schmäler.
Die Zahl von Baugliedern, die um eine Maschine des Fahrzeugs angeordnet
sind, wurde zusätzlich
erhöht.
Ein Wechselstromgenerator ist daher unvermeidlich nahe der Maschine
angeordnet, so, dass eine Wärme,
die in dem Wechsel stromgenerator von der Maschine aufgenommen wird,
erhöht
wurde. Der Wechselstromgenerator muss ferner in einer kleineren Größe hergestellt
werden.
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Da
die Zahl von Stromverbrauchern erhöht wurde, um einen Komfort
und eine Sicherheit der Insassen zu verbessern, muss ferner der
Wechselstromgenerator eine größere elektrische
Energie erzeugen. Eine Wärme,
die in dem Wechselstromgenerator selbst erzeugt wird, wurde daher
vergrößert. Ein Gleichrichter
mit vielen Dioden erzeugt insbesondere eine große Menge an Wärme. Es
ist daher erforderlich, eine Kühleistung
des Gleichrichters, der in einem schmalen Raum angeordnet ist, mit
einem niedrigen Aufwand zu verbessern. Jede Diode des Gleichrichters
hat ein Halbleiterpellet und eine Scheibe, die miteinander elektrisch
verbunden sind. Um eine Wärme,
die in den Halbleiterpellets erzeugt wird, in die Atmosphäre abzuführen, sind
die Scheiben des Gleichrichters durch Löten an einer Wärmesenke
befestigt.
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Um
eine thermische Ermüdung,
die während der
Scheibenbefestigung in dem Lot verursacht wird, zu verhindern, offenbart
die veröffentlichte
japanische Patenterstveröffentlichung
Nr. 2002-119029 ferner einen Wechselstromgenerator, in
dem Scheiben von gleichrichtenden Elementen (oder Dioden) eines Gleichrichters
in Löcher,
die in eine Wärmesenke
geöffnet
sind, gepresst sind, um die gleichrichtenden Elemente an der Wärmesenke
zu fixieren. Bei diesem Wechselstromgenerator sind die Scheiben
aus einem Material mit einer höheren
Härte als
dieselbe der Wärmesenke
gebildet. Die Scheiben werden daher kaum verformt, wenn dieselben
in die Löcher
eingeführt
werden, und mechanische Spannungen der Scheiben an Halbleiterpellets
sind reduziert. Bei diesem Gleichrichter ist ferner die Dicke von
jeder Scheibe eingerichtet, um gleich der oder größer als dieselbe
der Wärmesenke
zu sein, um das Halbleiterpellet entfernt von einer Seitenoberfläche der
Scheibe, die mit der Wärmesenke
in Berührung
ist, zu platzieren. Bei diesem Aufbau ist, wenn die Scheibe in ein
Loch der Wärmesenke
gepresst ist, eine Druckspannung, die dem Halbleiterpellet auferlegt
ist, beträchtlich
reduziert.
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Löcher in
der Wärmesenke
sind jedoch durch das Verformungsbearbeiten, wie ein Pressbearbeiten,
gebildet. Bei diesem Fall kann eine Größe jedes Lochs nicht genau eingerichtet
sein, so, dass eine zulässige
Abweichung zwischen dem Loch und der Scheibe unausreichend wird.
Eine Härte
bei Abschnitten der Wärmesenke,
die die Löcher
umgeben, ist ferner durch das Verformungsbearbeiten erhöht, so,
dass es schwer ist, eine mechanische Spannung an dem Halbleiterpellet
ausreichend zu reduzieren, wenn die Scheibe in das Loch gepresst
ist. Wenn die Scheibe dicker gemacht wird, um das Halbleiterpellet weiter
entfernt von einer Oberfläche
der Scheibe, die mit der Wärmesenke
in Berührung
ist, zu platzieren, wird ferner jedes gleichrichtende Element in
einer Dickenrichtung groß.
Der Gleichrichter kann daher nicht verkleinert werden.
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Die
veröffentlichte
japanische Patenterstveröffentlichung
Nr. 2004-112860 offenbart ferner einen Wechselstromgenerator,
bei dem eine Mehrzahl von Unterrippen durch Verformen einer Aluminiumplatte durch
Druckgießen
in einen komplizierten Aufbau gebildet sind und an einer Wärmesenke
befestigt sind, um auf der Wärmesenke
zu stehen. Ein wärmeabführender
Bereich der Wärmesenke
wird daher groß,
so dass eine Kühleistung
des Gleichrichters verbessert werden kann, ohne die Wärmesenke
entlang der Erstreckungsrichtung derselben zu vergrößern.
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Obwohl
die durch Druckgießen
verformten Unterrippen beliebig geformt sein können, um die Kühleistung
des Gleichrichters zu erhöhen,
werden Oberflächenabschnitte
der Unterrippen jedoch aufgrund des Gießens gehärtet. Bei diesem Fall ist es, wenn
die Scheiben in die Löcher
der Wärmesenke gepresst
sind, manchmal schwer, eine mechanische Spannung an den Halbleiterpellets
zu reduzieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, unter angemessener
Betrachtung der Nachteile des herkömmlichen Wechselstromgenerators
einen Wechselstromgenerator zu schaffen, bei dem eine mechanische
Spannung einer Scheibe an einem Halbleiterpellet in einem gleichrichtenden
Element eines Gleichrichters ungeachtet einer Härte einer Wärmesenke des Gleichrichters
und einer Härte der
Scheibe reduziert ist.
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Gemäß einem
Aspekt dieser Erfindung wird die Aufgabe durch die Schaffung eines
Wechselstromgenerators mit einem Gleichrichter gelöst, wobei
der Gleichrichter eine Wärmesenke
mit einer Mehrzahl von Löchern
und einer Mehrzahl von gleichrichtenden Elementen mit jeweils einer
Mehrzahl von Scheiben, die in den Löchern der Wärmesenke angeordnet sind, und
einer Mehrzahl von Halbleiterpellets, die an den Scheiben befestigt
sind, aufweist. Die Wärmesenke
hat eine erste Oberfläche und
eine zweite Oberfläche,
die einander entlang einer Tiefenrichtung des Gleichrichters entgegengesetzt
sind. Jedes Loch erstreckt sich entlang der Tiefenrichtung von der
ersten Oberfläche.
Die Halbleiterpellets sind miteinander elektrisch verbunden, um aus
einem Wechselstrom einen Gleichstrom zu erzeugen. Jede Scheibe hat
eine obere Oberfläche
und eine untere Oberfläche,
die einander entlang der Tiefenrichtung entgegengesetzt sind. Jedes
Halbleiterpellet ist an der oberen Oberfläche der entsprechenden Scheibe
angeordnet. Eine Berührung
von jeder Scheibe mit der Wärmesenke
ist auf eine Berührungsoberfläche der
Scheibe begrenzt. Eine Position der oberen Oberfläche von
jeder Scheibe in der Tiefenrichtung ist eingerichtet, um die obere
Oberfläche zwischen
der ersten und der zweiten Oberfläche der Wärmesenke zu platzieren. Ein
Bereich der Berührungsoberfläche von
jeder Scheibe in der Tiefenrichtung ist eingerichtet, um sich innerhalb
eines Bereichs von der unteren Oberfläche der Scheibe zu der oberen
Oberfläche
der Scheibe zu befinden.
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Bei
diesem Aufbau hat der Wechselstromgenerator das erste Merkmal, dass
eine Position der oberen Oberfläche
von jeder Scheibe in der Tiefenrichtung zwischen der ersten und
der zweiten Oberfläche
der Wärmesenke
platziert ist. Verglichen mit einem Fall, bei dem die Dicke einer
Scheibe gleich der oder größer als
dieselbe einer Wärmesenke
gemäß einem
Stand der Technik ist, kann demgemäß die Länge jedes gleichrichtenden
Elements in der Tiefenrichtung verkürzt werden.
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Der
Wechselstromgenerator hat ferner das zweite Merkmal, dass sich ein
Bereich der Berührungsoberfläche von
jeder Scheibe in der Tiefenrichtung innerhalb eines Bereichs von
der unteren Oberfläche
zu der oberen Oberfläche
der Scheibe befindet. Die Scheibe nimmt durch die Berührungsoberfläche eine
Druckkraft von der Wärmesenke
entlang von Richtungen, die senkrecht zu der Tiefenrichtung sind,
auf, wenn dieselbe in ein Loch der Wärmesenke gepresst wird oder
zwangsmäßig an die
Wärmesenke
gepasst wird. Das Halbleiterpellet, das an der oberen Oberfläche der
Scheibe angeordnet ist, nimmt diese Druckkraft von der Wärmesenke
durch die Scheibe jedoch kaum auf. Eine mechanische Spannung an
dem Halbleiterpellet kann demgemäß ungeachtet
einer Härte
der Wärmesenke
und einer Härte der
Scheibe reduziert werden, so, dass die Befestigung des Halbleiterpellets
an der Scheibe stabil aufrechterhalten werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
Längsschnittansicht
eines Wechselstromgenerators gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Diagramm einer elektrischen Schaltung eines in 1 gezeigten
Gleichrichters;
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3 eine
Draufsicht des Gleichrichters gesehen von der hinteren Seite;
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4 eine
Schnittansicht eines gleichrichtenden Elements, das an einer in 1 gezeigten Wärmesenke
befestigt ist;
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5 eine Schnittansicht eines gleichrichtenden
Elements, das an einer Wärmesenke
befestigt ist, gemäß einer
zweiten Modifikation des Ausführungsbeispiels;
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6 eine
Schnittansicht eines gleichrichtenden Elements, das an einer Wärmesenke
befestigt ist, gemäß einer
dritten Modifikation des Ausführungsbeispiels;
und
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7 eine
Schnittansicht eines gleichrichtenden Elements, das an einer Wärmesenke
befestigt ist, gemäß einer
vierten Modifikation des Ausführungsbeispiels.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein
Ausführungsbeispiel
und seine Modifikationen der vorliegenden Erfindung sind nun unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugsziffern überall in der
Beschreibung gleiche Teile, Bauglieder oder Elemente angeben, es
sei denn, es ist anders angegeben.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
1
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1 ist
eine Längsschnittansicht
eines Wechselstromgenerators, der für ein Fahrzeug verwendet wird,
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel. Wie
in 1 gezeigt ist, hat ein Wechselstromgenerator 1 einen
zylindrischen Stator 2, einen säulenförmigen Rotor 3, der
in einem Mittelloch des Stators 2 angeordnet ist, eine
Bürstenvorrichtung 4,
einen Gleichrichter 5, einen Regler 12, einen
Rahmen 6, eine Riemenscheibe 8, die auf einer
vorderen Seite des Wechselstromgenerators 1 an dem Rotor 3 befestigt
ist, und einen hinteren Deckel 7.
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Der
Stator 2 hat einen Statorkern 21, eine Drei-Phasen-Statorverdrahtung 23 und
einen Isolator 24, der die Verdrahtung 23 von
dem Kern 22 elektrisch isoliert. Der Kern 21 hat
eine Mehrzahl von Schlitzen, die entlang einer Umfangsrichtung des Stators 2 in
gleichen Abständen
ausgerichtet sind. Die Verdrahtung 23 ist in jedem der
Schlitze untergebracht, um um den Kern 22 gewickelt zu
sein. Die Verdrahtung 23 hat drei Phasenverdrahtungen,
die in einer Y-Schaltung miteinander verbunden sind.
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Der
Rotor 3 hat eine Drehwelle 33, ein Paar von Polkernen 32,
die an der Welle 33 fixiert sind, um die Welle 33 in
einem Mittelloch des Kerns 32 zu platzieren, und eine Feldverdrahtung 31,
die um den Kern 32 zylindrisch und koaxial gewickelt ist.
Die Kerne 32 haben eine Mehrzahl von Nagelabschnitten, die
entlang einer Umfangsrichtung des Kerns 32 ausgerichtet
sind. Die Verdrahtung 31 ist aus einem Kupfer-Draht, der
mit einem Isolator oder einem Harz bedeckt ist, gebildet. Ein Kühlventilator 34 ist
durch Schweißen
oder dergleichen an einer vorderen Endoberfläche eines Polkerns 32,
der auf der vorderen Seite platziert ist, befestigt. Ein Kühlventilator 35 ist
durch Schweißen
oder dergleichen auf einer hinteren Endoberfläche des anderen Polkerns 32,
der auf einer hinteren Seite des Wechselstromgenerators 1 platziert
ist, befestigt.
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Zwei
Schleifringe 36 und 37 sind an einem hinteren
Abschnitt der Welle 33 befestigt, um mit der Welle 33 drehbar
zu sein. Jeder der Schleifringe 36 und 37 hat
jeweils zwei Halbabschnitte, die durch Drahtleitungen 38 und 39 mit
Enden der Verdrahtung verbunden sind.
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Die
Bürstenvorrichtung 4,
der Gleichrichter 5 und der Regler 12 sind an
einem hinteren Abschnitt des Rahmens 6 befestigt und sind
auf der hinteren Seite mit dem hinteren Deckel 7 bedeckt.
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Die
Bürstenvorrichtung 4 hat
zwei Bürsten 41 bzw. 42,
die die Ringe 36 und 37 pressen. Ein Feldstrom
wird von dem Gleichrichter 5 durch die Bürstenvorrichtung 4 und
die Ringe 36 und 37 der Verdrahtung 31 des
Rotors 3 zugeführt.
Eine Flussrichtung des Feldstroms in der Verdrahtung 31 wird
jede halbe Drehung der Welle 33 geändert, so, dass ein Drei-Phasen-Wechselstrom
in der Statorverdrahtung 23 erzeugt wird.
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Der
Gleichrichter 5 richtet den Wechselstrom der Verdrahtung 23 gleich,
um einen Gleichstrom als eine elektrische Energie, die in dem Wechselstromgenerator 1 erzeugt
wird, zu erzeugen. Der Gleichrichter 5 hat eine Anschlussplatte 51,
in der Verbindungsanschlüsse
eingebettet sind, eine Wärmesenke 52 auf
einer Seite einer positiven Elektrode und eine Wärmesenke 53 auf einer
Seite einer negativen Elektrode, die einan der in einem vorbestimmten
Abstand gegenüberliegen,
sechs gleichrichtende Elemente (oder Dioden) 54, die an
die Wärmesenke 52 gepasst
sind, und sechs gleichrichtende Elemente (oder Dioden) 55,
die an die Wärmesenke 53 gepasst sind.
Die gleichrichtenden Elemente 54 und 55 dienen
als Halbleitervorrichtungen. Eine in den Elementen 54 und 55 erzeugte
Wärme wird
zu den Wärmesenken 52 und 53 übertragen
und wird in die Atmosphäre
abgeführt.
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Die
Elemente 54 und 55 sind ferner mit den Verbindungsanschlüssen der
Platte 51 verbunden, um eine Diodenbrückenschaltung zu bilden. Die
Elemente 54 sind mit der Wärmesenke 52 elektrisch
verbunden, und die Wärmesenke 52 ist
mit einer positiven Elektrode einer Batterie (nicht gezeigt) elektrisch verbunden.
Die Elemente 55 sind mit der Wärmesenke 53 elektrisch
verbunden, und die Wärmesenke 53 ist
an Masse gelegt. 2 ist ein Diagramm einer elektrischen
Schaltung des Gleichrichters 5. Wie in 2 gezeigt
ist, ist jedes von den gleichrichtenden Elementen 54 und 55 aus
einer Diode gebildet, und der Gleichrichter 5 hat zwei
Diodenbrückenschaltungen,
die parallel zueinander angeordnet sind.
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Der
Regler 12 regelt einen Wert des Feldstroms, der der Feldspule 31 zugeführt wird,
um eine elektrische Energie, die in dem Wechselstromgenerator 1 erzeugt
wird, zu steuern.
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Der
Rahmen 6 bringt den Stator 2 und den Rotor 3 unter.
Der Rahmen 6 hat ein vorderes Lager 63 und ein
hinteres Lager 64. Das Lager 63 hält den vorderen
Abschnitt der Welle 33 drehbar. Das Lager 64 hält den hinteren
Abschnitt der Welle 33 drehbar. Der Rahmen 6 hält den Stator 2 und
den Rotor 3, derart, dass der Rotor 3 in einem
vorbestimmten Abstand von dem Stator 2 in einem Mittelloch
des Stators 2 angeordnet ist. Der Rahmen 6 hat
ferner eine Mehrzahl von Auslassfenstern 61 und Einlassfenstern 62.
Die Fenster 61 sind entlang der Umfangsrichtung ausgerichtet,
um einem Endabschnitt der Verdrahtung 23, der von dem Kern 21 zu
der vorderen Seite vorspringt, gegenüberzuliegen. Die Fenster 62 sind
jeweils auf der vorderen und der hinteren Seite geöffnet. Wenn
die Ventilatoren 35 und 35 mit den Kernen 32 und
der Welle 33 gedreht werden, nehmen die Ventilatoren 34 und 35 durch
die Einlassfenster 62 kühlende
Winde auf, kühlen
den Stator 2 und den Rotor 3 und stoßen die
Winde durch die Auslassfenster 61 aus.
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Bei
diesem Aufbau des Wechselstromgenerators 1 wird, wenn eine
Drehkraft durch einen Riemen (nicht gezeigt) und die Riemenscheibe 8 von
einer Maschine (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs zu der Welle 33 übertragen
wird, der Rotor 3 entlang einer vorbestimmten Drehrichtung
gedreht. Wenn der Feldverdrahtung 31 des drehbaren Rotors 3 durch die
Bürstenvorrichtung 4 von
dem Gleichrichter 5 ein Feldstrom zugeführt wird, werden die Nagelabschnitte
der drehbaren Kerne 32 magnetisiert. Ein Drei-Phasen-Wechselstrom
wird daher in der Statorverdrahtung 23 erzeugt. Der Regler 12 passt
den Feldstrom auf der Basis einer mechanische Spannung einer Batterie
(nicht gezeigt) an, um den Strom der Verdrahtung 23 zu
steuern. Der Gleichrichter 5 wandelt den Wechselstrom der
Verdrahtung 23 in einen Gleichstrom um. Dieser Gleichstrom
wird zu Stromverbrauchern und der Batterie ausgegeben. Der Gleichstrom
wird ferner als der Feldstrom dem Regler 12 zugeführt.
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Als
Nächstes
ist ein Aufbau des Gleichrichters 5 unter Bezugnahme auf 3 und 4 detailliert
beschrieben.
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3 ist
eine Draufsicht des Gleichrichters 5, der von der hinteren
Seite zu sehen ist. Wie in 3 gezeigt
ist, hat die Wärmesenke 52 sechs
Löcher,
die fast konzentrisch angeordnet sind, und die gleichrichtenden
Elemente 54 sind jeweils in die Löcher der Wärmesenke 52 gepresst,
um an der Wärmesenke 52 befestigt
zu sein. Die Wärmesenke 53 hat
sechs Löcher 56,
die fast konzentrisch angeordnet sind, und die gleichrichtenden
Elemente 55 sind jeweils in die Löcher 56 der Wärmesenke 53 gepresst,
um an der Wärmesenke 53 befestigt
zu sein. Da die Elemente 54 und 55 an den Wärmesenken 52 und 53 befestigt
sind, ohne ein Lot zu verwenden, können die Elemente 54 und 55 mit
einem niedrigeren Aufwand an den Wärmesenken 52 und 53 befestigt
werden, während
die Zahl von Arbeitsschritten zum Befestigen der Elemente 54 und 55 an
den Wärmesenken 52 und 53 reduziert
wird.
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4 ist
eine Schnittansicht von einem gleichrichtenden Element 55,
das an der Wärmesenke 53 befestigt
ist. Alle Elemente 55 sind auf die gleiche Art und Weise
wie das in 4 gezeigte Element 55 an
der Wärmsenke 53 befestigt.
Die gleichrichtenden Elemente 54 sind ferner auf die gleiche
Art und Weise an der Wärmesenke 52 befestigt,
wie die Elemente 55 an der Wärmesenke 53 befestigt
sind, so dass detaillierte Beschreibungen und Darstellungen für die Elemente 54,
die an der Wärmesenke 52 befestigt
sind, weggelassen sind.
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Wie
in 4 gezeigt ist, hat die Wärmesenke 53 eine vordere
Oberfläche 531 und
eine hintere Oberfläche 532,
die einander entlang einer Tiefenrichtung des Gleichrichters 5 entgegengesetzt
sind. Jedes gleichrichtende Element 55 hat ein Halbleiterpellet 510 und
eine Scheibe 500, die in dem Loch der Wärmesenke 53 angeordnet
sind. Die Pellets 510 der Elemente 55 sind miteinander
elektrisch verbunden, um aus dem Wechselstrom den Gleichstrom zu
erzeugen. Die Scheibe 500 ist in eine Säulenform mit einer Konkavität 504 an
einem Ende derselben gebildet. Die Scheibe 500 hat eine
obere Oberfläche 506 und
eine untere Oberfläche 501,
die einander entlang der Tiefenrichtung entgegengesetzt sind. Die
obere Oberfläche 506 bezeichnet
einen Boden der Konkavität 504.
Ein Material der Scheibe 500 hat vorzugsweise eine höhere Härte als
dieselbe eines Materials der Wärmesenke 53.
Ein Material der Scheibe 500 kann jedoch eine Härte haben,
die gleich der oder niedriger als dieselbe eines Materials der Wärmesenke 53 ist.
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Das
Halbleiterpellet 510 ist auf der oberen Oberfläche 506 an
die Scheibe 500 gelötet,
so, dass das Pellet 510 durch eine Lotschicht 512 auf
der oberen Oberfläche 506 angeordnet
ist. Eine Zuleitung 520 ist ferner an das Pellet 510 gelötet, so
dass die Zuleitung 520 durch eine andere Lotschicht 514 auf dem
Pellet 510 angeordnet ist. Das Pellet 510 ist
mit einer Schutzschicht 522 bedeckt, die aus einem Silikongummi
oder einem Harz hergestellt ist.
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Genauer
gesagt, die Scheibe 500 hat sowohl einen massiven Abschnitt 500a,
der zwischen den Oberflächen 501 und 506 platziert
ist, als auch einen hohlen Abschnitt 500b mit der Konkavität 504.
Eine Steifigkeit des massiven Abschnitts 500a in Richtungen,
die senkrecht zu der Tiefenrichtung sind, ist höher als dieselbe des hohlen
Abschnitts 500b. Eine Seitenwand der Wärmesenke 53, die dem
Loch derselben gegenüberliegt,
ist in eine gestufte Form gebildet, um zwischen mindestens dem hohlen
Abschnitt 500b der Scheibe 500 und der Wärmesenke 53 eine Öffnung 530 zu
haben. Der massive Abschnitt 500a ist entlang einer Richtung
von der vorderen Oberfläche 531 zu
der hinteren Oberfläche 532 in das
Loch der Wärmesenke 53 gepresst,
derart, dass eine Presspassoberfläche (oder eine Berührungsoberfläche) 502 der
Scheibe 500 mit der Wärmesenke 53 direkt
in Berührung
ist. Der hohle Abschnitt 500b und die Wärmesenke 53 liegen
mit der Öffnung 530 dazwischen
einander gegenüber,
so, dass der hohle Abschnitt 500b von der Wärmesenke 53 entfernt
angeordnet ist. Der massive Abschnitt 500a nimmt daher
eine Druckkraft von der Wärmesenke 53 entlang von
Richtungen, die im Wesentlichen senkrecht zu der Tiefenrichtung
sind, auf, so dass die Scheibe 500 in die Wärmesenke 53 zwangsmäßig gepasst
wird. Der hohle Abschnitt 500b nimmt im Gegensatz dazu keine
Druckkraft von der Wärmesenke 53 auf.
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Eine
Position der oberen Oberfläche 506 in der
Tiefenrichtung ist eingerichtet, um die obere Oberfläche 506 auf
einem Niveau zwischen den Oberflächen 531 und 532 der
Wärmesenke 53 zu platzieren.
Das heißt,
die obere Oberfläche 506 ist
innerhalb des Lochs der Wärmesenke 53 platziert,
um eine Länge
des Elements 55 in der Tieferrichtung zu verkürzen.
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Ein
Bereich der Presspassoberfläche 502 der
Scheibe 500 in der Tieferrichtung ist ferner eingerichtet,
um sich innerhalb eines Bereichs von der unteren Oberfläche 501 zu
der oberen Oberfläche 506 der
Scheibe 500 zu befinden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind beispielsweise die untere Oberfläche 501 der Scheibe 500 und
die hintere Oberfläche 532 der
Wärmesenke 53 in
der gleichen Ebene platziert, und eine Länge der Oberfläche 502 in
der Tiefenrichtung ist eingerichtet, um kürzer als eine Entfernung zwischen
den Oberflächen 501 und 506 zu sein.
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In
der Annahme, dass alle Abschnitte einer Scheibe einschließlich eines
hohlen Abschnitts in ein Loch einer Wärmesenke gepresst sind, derart,
dass der hohle Abschnitt mit der Wärmesenke in Berührung ist,
nimmt der hohle Abschnitt eine Druckkraft von der Wärmesenke
auf und wird verformt. Bei diesem Fall werden sowohl ein Halbleiterpellet
als auch eine Lotschicht zwischen dem Pellet und der Scheibe in
eine Kegelform verformt. Das Pellet wird dann gebrochen, oder/und
das Pellet wird von der Scheibe gelöst.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist im Gegensatz dazu lediglich der massive Abschnitt 500a der
Scheibe 500 mit einer höheren
Steifigkeit in das Loch der Wärmesenke 53 gepresst.
Der hohle Abschnitt 500b nimmt daher keine Druckkraft von
der Wärmesenke,
wenn derselbe in das Loch eingeführt wird
und nach der Einführung
in dem Loch platziert wird, auf. Bei diesem Fall wird der hohle
Abschnitt 500b nicht wesentlich verformt, so, dass eine
mechanische Spannung an dem Pellet 510 und der Lotschicht 512,
die durch den hohlen Abschnitt 500b umgeben sind, beträchtlich
reduziert werden kann.
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Eine
mechanische Spannung an dem Pellet 510 von jedem gleichrichtenden
Element in dem Gleichrichter 5 kann demgemäß ungeachtet
einer Härte
der Wärmesenken 52 und 53 und
einer Härte der
Scheibe 500 jedes gleichrichtenden Elements reduziert werden.
Das heißt,
die Verbindung des Pellets 510 mit der Scheibe 500 kann
stabil aufrechterhalten werden.
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MODIFIKATION 1
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Die
Wärmesenke 53 wird
durch Gießen
oder Verformungsbearbeiten gebildet, so, dass ein Oberflächenabschnitt
der Wärmesenke 53,
der jedes Loch umgibt, gehärtet
ist. In der Annahme, dass die Berührungsoberfläche 502 der
Scheibe 500 mit dem gehärteten
Oberflächenabschnitt
der Wärmesenke 53 zwangsmäßig in Berührung ist,
ist es erforderlich, eine Härte
der Scheibe 500 für
den Zweck eines Unterdrückens
der Verformung der Scheibe 500 weiter zu erhöhen.
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Bei
dieser Modifikation wird der gehärtete Oberflächenabschnitt
der Wärmesenke 53 vorzugsweise
durch eine spanabhebende Bearbeitung geschnitten, so, dass ein nicht
gehärteter
Berührungsabschnitt
der Wärmesenke 53 mit
der Presspassoberfläche 502 der
Scheibe 500 zwangsmäßig in Berührung ist.
Bei diesem Fall kann die Härte
der Scheibe 500 eingerichtet sein, um etwas höher als
die Härte
der Wärmesenke 53 zu
sein. Ein Aufwand zum Erzeugen der Scheibe 500 kann demgemäß gesenkt werden,
während
die Verformung der Scheibe 500, die in die Wärmesenke 53 zwangsmäßig gepasst
ist, unterdrückt
wird. Das heißt,
eine mechanische Spannung an dem Pellet 510 kann weiter
reduziert werden.
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MODIFIKATION 2
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5 ist eine Schnittansicht eines gleichrichtenden
Elements 55, das an der Wärmesenke 53 befestigt
ist, gemäß einer
zweiten Modifikation dieses Ausführungsbeispiels.
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Wie
in 5 gezeigt ist, ist eine Umfangsseitenoberfläche der
Scheibe 500, die der Wärmesenke 53 gegenüberliegt,
in eine gestufte Form gebildet, um zwischen mindestens dem hohlen
Abschnitt 500b der Scheibe 500 und der Wärmesenke 53 eine Öffnung 534 zu
haben. Die Presspassoberfläche 502 der
Scheibe 500 entspricht einem Abschnitt der Umfangsseitenoberfläche der
Scheibe 500, der keiner Öffnung gegenüberliegt.
Eine Seitenoberfläche
der Wärmesenke 53,
die das Loch derselben umgibt, ist entlang der Tiefenrichtung in
eine flache Form gebildet.
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Da
der hohle Abschnitt 500b der Scheibe 500 und die
Wärmesenke 53 einander
mit der Öffnung 534 dazwischen
gegenüberliegen,
ist der hohle Abschnitt 500b mit der Wärmesenke 53 nicht
in Berührung.
Der hohle Abschnitt 500b der Scheibe 500, der
an die Wärmesenke 53 gepasst
ist, nimmt daher keine mechanische Spannung von der Wärmesenke 53 auf.
Auf die gleiche Art und Weise wie bei dem in 4 gezeigten
gleichrichtenden Element 55 kann demgemäß eine mechanische Spannung
an dem Pellet 510 des gleichrichtenden Elements 55 in
dem Gleichrichter 5 reduziert werden.
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Wenn
die Scheibe 500 entlang einer Passrichtung (oder einer
oberen Richtung in 5) von der hinteren
Oberfläche 532 zu
der vorderen Oberfläche 531 in
das Loch der Wärmesenke 53 gepresst wird,
kommt ferner der hohle Abschnitt 500b der Scheibe 500 mit
der Wärmesenke 53 nicht
in Berührung.
Selbst wenn die Scheibe 500 entlang der Passrichtung in
das Loch der Wärmesenke 53 gepresst wird,
kann demgemäß eine mechanische
Spannung an dem Pellet 510 reduziert werden. Das heißt, die Verbindung
des Pellets 510 mit der Scheibe 500 kann stabil
aufrechterhalten werden.
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MODIFIKATION 3
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6 ist
eine Schnittansicht eines gleichrichtenden Elements, das an der
Wärmesenke 53 befestigt
ist, gemäß einer
dritten Modifikation dieses Ausführungsbeispiels.
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Wie
in 6 gezeigt ist, unterscheidet sich eine Scheibe 500A von
jedem gleichrichtenden Element 55A des Gleichrichters 5 von
der in 4 gezeigten Scheibe 500 dahingehend,
dass die Scheibe 500A einen Rändelabschnitt 540 hat,
der einer Seitenwand der Wärmesenke 53 gegenüberliegt.
Der Rändelabschnitt 540 wird
durch Bearbeiten eines äußeren Oberflächenabschnitts
der Scheibe 500A durch Rändeln gebildet. Eine Oberfläche des
Rändelabschnitts 540 ist
aus sowohl einer Presspassoberfläche
(oder einer Berührungsoberfläche) 502,
die mit der Wärmesenke 53 in
Berührung
ist, als auch einer Nicht-Berührungsoberfläche, die
durch die Öffnung 530 von
der Wärmesenke 53 entfernt
angeordnet ist, zusammengesetzt.
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Wenn
die in 4 gezeigte Scheibe 500 mit einer Presspasskraft
in ein Loch der Wärmesenke 53 gepresst
wird, wird eine mechanische Spannung an dem Pellet 510 und
der Lotschicht 512 proportional zu der Presspasskraft geändert. Bei
einem Fall, bei dem eine Größe der Scheibe 500 größer als
dieselbe ist, die für
eine Größe des Lochs
geeignet ist, ist es ferner erforderlich, die Scheibe 500 mit
einer größeren Presspasskraft
in das Loch zu pressen. Wenn die Scheibe 500, die nicht
durch Rändeln
bearbeitet ist, in ein Loch der Wärmesenke 53 gepresst
wird, ist es daher erforderlich, eine Größe der Scheibe 500 mit einer
hohen Genauigkeit zu bestimmen.
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Bei
dieser Modifikation kann im Gegensatz dazu, selbst wenn eine Größe der Scheibe 500A mit dem
Rändelabschnitt 540 nicht
genau bestimmt ist, die Scheibe 500A mit einer ordnungsgemäßen Presspasskraft
in ein Loch der Wärmesenke 53 gepresst werden.
Eine mechanische Spannung an dem Pellet 510 kann demgemäß weiter
reduziert werden und die Verbindung des Pellets 510 mit
der Scheibe 500 kann stabil aufrechterhalten werden.
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Bei
dieser Modifikation wird der ganze Seitenabschnitt der Scheibe 500A,
der der Wärmesenke 53 gegenüberliegt,
durch Rändeln
bearbeitet. Das Rändeln
kann daher ohne Weiteres durchgefürhrt werden, ohne einen Bereich
für den
Rändelabschnitt 540 mit
einer hohen Genauigkeit vorzubestimmen. Lediglich ein begrenzter
Seitenabschnitt der Scheibe 500A, an dem der Presspassabschnitt 502 gebildet ist,
kann jedoch durch Rändeln
bearbeitet werden.
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Die
Scheibe 500A kann ferner eine gestufte Wand haben, die
der Wärmesenke 53 gegenüberliegt,
derart, dass die Presspassoberfläche 502 an
einem Rändelabschnitt
der Scheibe 500A gebildet ist.
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MODIFIKATION 4
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7 ist
eine Schnittansicht von einem gleichrichtenden Element 55,
das an der Wärmesenke 53 befestigt
ist, gemäß einer
vierten Modifikation dieses Ausführungsbeispiels.
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Wie
in 7 gezeigt ist, ist die Öffnung 534 mit einem
vorbestimmten Material 550 bepackt. Verglichen mit Materialien
der Scheibe 500 und der Wärmesenke 53 hat das
Material 550 eine niedrige Elastizität, und eine thermische Leitfähigkeit
des Materi als 550 ist nicht so niedrig oder ist im Wesentlichen gleich
einer thermischen Leitfähigkeit
der Scheibe 500 oder der Wärmesenke 53.
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Selbst
wenn der Wechselstromgenerator 1 Wasser oder Flüssigkeit
mit einem Frostschutzmittel, das auf einer Straße verteilt ist, aufnimmt,
besteht daher keine Wahrscheinlichkeit, dass das Wasser oder die
Flüssigkeit
in die Öffnung 534 eintritt.
Verschiedene Probleme, wie eine Korrosion, die durch das Wasser
oder die Flüssigkeit
in dem Gleichrichter 5 verursacht werden, können demgemäß verhindert
werden.
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Selbst
wenn sich das Material der Scheibe 500 von demselben der
Wärmesenke 53 unterscheidet,
um eine Differenz eines Koeffizienten einer linearen thermischen
Ausdehnung zwischen der Scheibe 500 und der Wärmesenke 53 zu
erzeugen, kann ferner eine mechanische Spannung an der Scheibe 500,
die durch eine Änderung
einer Temperatur verursacht wird, durch das Material 550,
das eine niedrige Elastizität
hat, absorbiert werden. Eine mechanische Spannung an dem Pellet 510 kann
demgemäß reduziert
werden, und die Verbindung des Pellets 510 mit der Scheibe 500 kann
stabil aufrechterhalten werden.
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Da
das Material 550 eine bevorzugte thermische Leitfähigkeit
hat, kann außerdem
eine Wärme, die
in dem Pellet 510 erzeugt wird, durch das Material 550 zu
der Wärmesenke 53 gleichmäßig übertragen werden.
Eine Kühleistung
des Gleichrichters 5 kann demgemäß verbessert werden.
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Bei
dieser Modifikation ist lediglich die Öffnung 534 mit dem
Material 550 bepackt. Der ganze Gleichrichter 5 einschließlich der Öffnung 534 kann jedoch
mit einer Farbschicht mit einer geringen Elastizität bedeckt
sein, um verschiedene Probleme, die durch Wasser oder eine Flüssigkeit
einschließlich
eines Frostschutzmittels verursacht werden, zu verhindern.
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Auf
die gleiche Art und Weise wie die Öffnung 534, die mit
dem Material 550 bepackt ist, kann ferner die in 4 oder 6 gezeigte Öffnung 530 mit
dem Material 550 bepackt sein.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
und den Modifikationen durchdringt jedes der Löcher in den Wärmesenken 52 und 53 die
entsprechende Wärmesenke.
Jede der Wärmesenken 52 und 53 kann
jedoch einen Abschnitt mit einer dünner gemachten Wand haben,
in dem jedes von nicht durchdringenden Löchern platziert ist. Bei diesem
Fall kann jede Scheibe 500 durch ein leitfähiges Klebstoffmaterial,
wie ein Lot, an einem Abschnitt mit einer dünner gemachten Wand befestigt
sein.
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Obwohl
der Gleichrichter 5 in dem Wechselstromgenerator 1 angeordnet
ist, sollte außerdem dieses
Ausführungsbeispiel
nicht als die vorliegende Erfindung begrenzend aufgefasst werden.
Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise bei einer Halbleitervorrichtung,
einschließlich
des Gleichrichters 5, angewendet sein.