DE1063280B - Kuehleinrichtung fuer eine Gleichrichteranordnung aus einer Vielzahl von Flaechen-gleichrichterelementen mit p-n-UEbergang - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für eine Gleichrichteranordnung aus einer Vielzahl von Flächengleichrichterelementen mit p-n-Übergang auf der Basis eines Halbleiters aus Germanium oder Silizium oder eines ähnlich elektrisch spezifisch hochbelastbaren Halbleiters, die an besonderen Kühlkörpern für die Ableitung der an den Gleichrichterelementen anfallenden elektrischen Verlustwärme befestigt sind.

Für solche Gleichrichterelemente war es bekannt, sie mit einem Gewindebolzen, der an ihrer das Gleichrichterelement einschließenden Fassung vorgesehen ist, in je ein Loch des Deckels eines mit Kühlflüssigkeit gefüllten Behälters einzusetzen und durch an der Innenseite des Deckels auf den Gewindebolzen aufgeschraubte Kühlkörper festzuspannen. Die das Gleichrichterelement einschließende Fassung mit dem aus ihr herausgeführten elektrischen Anschlußleiter liegt dann außerhalb des Behälters, während die Kühlkörper im Inneren des Behälters die von dem Gleichrichterelement übernommene elektrische Verlustwärme an die ruhende oder einem forcierten Umlauf unterworfene Kühlflüssigkeit abgeben.

Es ist weiterhin ein Aufbau für Gleichrichteranordnungen bekannt, bei welchem zwei L-förmige Körper an zwei Schenkeln derart isoliert miteinander verbunden sind, daß sie eine U-Form ergeben, innerhalb welcher an dem einen der Körper die Gleichrichterzelle befestigt und mit ihrem biegsamen Anschlußleiter an dem zweiten L-förmigen Teil angeschlossen ist. Der eine der L-förmigen Körper, welcher das Gleichrichterelement an seiner Fassung trägt, ist dabei gleichzeitig Träger von Kühlfahnen. Solche Anordnungen können an ihren L-förmigen Teilen miteinander zu größeren Einheiten zusammengefaßt werden, die dann mehrere Zellen für die Bildung geeigneter elektrischer Schaltungen umfassen.

Es war weiterhin für plattenförmige Gleichrichter bekannt, diese in Form von Ringscheiben herzustellen und diese zu Säulen mit gegenseitigem Abstand übereinanderzustapeln, so daß eine Kühlanordnung erreicht wird, bei welcher der Kühlmittelstrom zwischen die Gleichrichterplatten hindurch von ihrem Außenumfang zu ihrem inneren Umfang durch die Zwischenräume hindurch eingesaugt und dann in dem von ihnen umschlossenen zentralen Kanal abgesaugt wird.

Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß bei solchen Flächengleichrichteranordnungen mit p-n-Übergang auf der Basis oder nach Art eines Halbleiters aus Germanium oder Silizium bei den relativ hohen Strömen, die von ihnen geführt werden, auch die Zuleitungen gegebenenfalls eine beträchtliche Wärme entwickeln können. Wird diese Wärme nicht Kühleinrichtung
für eine Gleichrichteranordnung
aus einer Vielzahl von Flächengleichrichterelementen mit p-n-Übergang

Anmelder:

Siemens -S chuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Erich Waldkötter und Heinz Martin,
Berlin-Siemensstadt,
sind als Erfinder genannt worden

abgeführt, so kann sie in unerwünschter Weise ein Abströmen von Wärme von dem Halbleiterelement über die elektrische Zuleitung behindern, so daß dann die anfallende elektrische Verlustwärme nur über die mit der Kühleinrichtung verbundene Grundplatte des Halbleiterelementes abgeführt wird und es in unerwünschter Weise zu Wärmestauungen an den Gleichrichterelementen kommen kann. Zur Vermeidung dieser Mängel wird die eingangs genannte Kühleinrichtung für eine Gleichrichteranordnung aus einer Vielzahl von Flächengleichrichtern mit p-n-Übergang erfindungsgemäß derart aufgebaut, daß die von den Grundplatten der verschiedenen Kühlkörper der Vielzahl von Gleichrichterelementen ausladenden Kühlfahnen einen zentralen Kanal mit einer künstlichen Kühlmittelströmung umschließen und von diesem Kanal aus zu dem die Kühlkörper umgebenden Raum verlaufende Kanäle für die Kühlmittelströmung bilden und daß die Kühlmittelströmung sowohl durch die Kanäle zwischen den Kühlfahnen an den Grundplatten als auch über die Zuleitungen von den Gleichrichterelementen zu den Sammelschienen und gegebenenfalls über die Sammelschienen geführt ist.

Die beiden Kühlstrecken können dabei in bezug auf den Kühlmittelstrom, der eine Saug- oder Druckströmung sein kann, in Reihe oder parallelgeschaltet sein. Die Kühlfahnen können gleichzeitig auch Träger einer besonderen Grundplatte der Anordnung sein bzw. auf eine solche Grundplatte aufgesetzt sein,

909 607/302

Claims (5)

1 damit in der Umfangsrichtung geschlossene Kühlkanäle entstehen. Diese Grundplatte kann gegebenenfalls gleichzeitig unmittelbar für das Tragen des Kühlmittelstromerzeugers ausgenutzt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform ergibt sich, wenn aus den einzelnen Kühlfahnen ein Ringzylinder gebildet wird, in dessen zentraler Zone der Kühlmittelstromerzeuger angeordnet ist. Dieser Ringzylinder kann, wenn es sich um Gleichrichteranordnungeu handelt, in welcher mehrere Flächengleichrichter vereinigt sind, aus Ringsektoren aufgebaut sein, von denen jeder vorzugsweise auf der einen Seite z. B. je ein Flächengleichrichterelement trägt, während auf der gegenüberliegenden Seite der Platte der Kühleinrichtung die Kühlfahnen vorgesehen sind. Diese Sektoren können ihrerseits an einer gemeinsamen Platte aus Metall oder Isoliermaterial bzw. in einem Gestell getragen oder unmittelbar miteinander gegebenenfalls über sie gegeneinander isolierende Zwischenstücke oder Zwischenlagen verbunden sein. Eine solche gemeinsame Grundplatte kann dabei weiterhin den Träger von Isolatoren bilden für das Halten der Sammelschienen des Systems und an welche die Anschlußleitungen der einzelnen Gleichrichterelemente angeschlossen sind. Diese Tragplatte der Sammelschienen kann dabei jeweils an der Stelle, wo zwei benachbarte Sektoren mit je einem Gleichrichterelement der Anordnung zusammenstoßen, mit entsprechenden Aussparungen versehen sein, so daß an dieser Stelle Leitungsverbindungen angebracht werden können, durch welche eine bestimmte Schaltung zwischen den Gleichrichtern der Anordnung hergestellt werden kann. Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels, bei dessen Beschreibung sich noch weitere vorteilhafte Einzelmerkmale einer zweckmäßigen Ausgestaltung der vorliegenden Kühleinrichtung ergeben werden, wird nunmehr auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen. Fig. 1 ist ein im Schnitt gemäß der Linie A-B der Fig. 2 dargestellter Aufriß der Anordnung; Fig. 2 zeigt eine Grundrißansicht; Fig. 3 zeigt einen Schnitt der Anordnung nach Fig. 1 gemäß der Linie C-D durch die Kühlfahnen der einzelnen Ringsektoren; in Fig. 4 ist ein einzelnes Flächengleichrichterelement in seiner Anordnung an einer mit Kühlfahnen versehenen Grundplatte gezeigt. In den Figuren bezeichnen 1 bis 6 Grundplatten in Ringscheibensektor form, von denen jede je eines der Flächengleichrichterelemente 7 bis 12 trägt. Die einzelnen Grundplatten 1 bis 6 sind jeweils mit Kühlfahnen 1 a bis 6 a versehen, wie es an der einzelnen Grundplatte 1 nach Fig. 4 zu erkennen ist. Die Grundplatten 1 bis 6 sind an einer gemeinsamen Tragplatte aus Isoliermaterial vereinigt, welche mit 13 bezeichnet ist. An denjenigen Stellen, wo zwei der Grundplatten 1 bis 6 einander benachbart liegen, ist diese Platte 13 mit je einer der Aussparungen versehen, welche mit 14 bis 19 bezeichnet sind. Hierdurch ist es möglich, in jeder dieser Aussparungen an elek frischen Anschlüssen, welche an den Grundplatten nur schematisch durch Kreuze als Symbole für Schraubanschlüsse angedeutet sind, eine elektrische Verbindung vorzunehmen bzw. eine Zuleitungsschiene anzuschließen. Diese Platte 13 trägt Isolatoren 20 bis 25, welche ihrerseits Träger für die Sammelschienen sind, wie sie beispielsweise in Fig. 1 mit 26 bezeichnet und in Fig. 2 nur ihrer Schaltung nach angedeutet sind. Die freien Enden der Kühlfahnen, welche sich 280 von den Grundplatten 1 bis 6 in Fig. 1 nach unten erstrecken, sind durch eine Isolierplatte 27 abgedeckt, welche auch durch ihre Ausbildung als z. B. recheeckige Platte- und ihre Ausstattung mit Bohrungen a bei entsprechender, nicht besonders dargestellter mechanischer Verbindung mit den übrigen Teilen der Anordnung die Grundplatte dieser gesamten Anordnung sein kann. Diese ist gleichzeitig Träger für das Kühlmittelstromerzeugeraggregat, welches aus dem Antriebsmotor 28 und dem Lüfter 29 besteht. bezeichnet einen Leitzylinder für denKühlmittelstrom, der von dem Lüfterrad 29 gemäß den einge tragenen Pfeilen zwischen den Kühlfahnen 1 a bis 6 a hindurch eingesaugt und auf dessen Druckseite nach außen geschleudert wird, um die Sammelschienen 26 und die Zuleitungen 31 bis 36 zu bespülen, welche von den einzelnen Gleichrichterelementen 7 bis 12 zu den Sammelschienen 26 bzw. einen Ringkontakt führen, auf welchen ein anderes Gleichrichterlement festgeschraubt ist. Patentansprüche:

1. Kühleinrichtung für eine Gleichrichteranordnung aus einer Vielzahl von Flächengleichrichterelementen mit p-n-Übergang auf der Basis eines Halbleiters aus Germanium oder Silizium oder eines ähnlich elektrisch spezifisch hochbelastbaren Halbleiters, die an besonderen Kühlkörpern für die Ableitung der an den Gleichrichterelementen anfallenden elektrischen Verlustwärme befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Grundplatten der verschiedenen Kühlkörper der Vielzahl von Gleichrichterelementen ausladenden Kühlfahnen einen zentralen Kanal mit einer künstlichen Kühlmittelströmung umschließen und von diesem Kanal zu dem die Kühlkörper umgebenden Raum verlaufende Kanäle für die Kühlmittelströmung bilden und daß die Kühlmittelströmung sowohl durch die Kanäle zwischen den Kühlfahnen an den Grundplatten als auch über die Zuleitungen von den Gleichrichterelementen zu den Sammelschienen und gegebenenfalls über die Sammelschienen geführt ist.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flächengleichrichterelemente tragenden, mit Kühlfahnen versehenen Grundplatten unmittelbar miteinander mechanisch vereinigt sind, gegebenenfalls über elektrisch isolierende Zwischenlagen.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flächengleichrichterelemente tragenden Grundplatten an einer besonderen isolierenden Grundplatte bzw. an einem entsprechenden Gestell gehalten oder vereinigt sind.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flächengleichrichter tragenden Grundplatten an einer besonderen metallischen Grundplatte bzw. an einem entsprechenden Gestell gehalten oder vereinigt sind.

5. Kühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Tragplatte der die Flächengleichrichterelemente tragenden Grundplatten gleichzeitig unmittelbar oder über besondere Isolatoren die Sammelschienen trägt, an welche die zweiten Zuleitungen der Flächengleichrichterelemente angeschlossen sind.