DE1064639B - Cooled dry rectifier enclosed by a metal housing - Google Patents
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Description
Von einem Metallgehäuse eingeschlossener gekühlter Trockengleichrichter Die Erfindung betrifft einen von einem Gehäuse eingeschlossenen Trockengleichrichter, welcher eine Kühlung erforderlich macht.Cooled dry rectifier enclosed in a metal housing The invention relates to a dry-type rectifier enclosed in a housing, which requires cooling.
Beim Betrieb von Trockengleichrichtern entsteht durch die Verluste im Trockengleichrichter Wärme, welche eine Temperaturerhöhung herbeiführt, die über die für den einzelnen Trockengleichrichtertyp zulässige Höchsttemperatur hinausgehen kann, sofern nicht durch Kühlung eine ausreichende Abführung der entstehenden Wärme erfolgt. Nun müssen die Trockengleichrichter mit feuchtigkeitsempfindlichen Halbleiterkristallen in ein Gehäuse dicht eingeschlossen werden, wodurch die Wärmeleitung weiter herabgesetzt wird.When operating dry rectifiers, the losses arise in the dry rectifier heat, which brings about a temperature increase over the maximum temperature permissible for the individual dry rectifier type can, unless by cooling, a sufficient dissipation of the heat generated he follows. Now the dry rectifier must be made with moisture-sensitive semiconductor crystals be sealed in a housing, whereby the heat conduction is further reduced will.
Um die Wärmeableitung zu erhöhen, ist bekannt, an die Trockengleichrichter oder an deren Gehäuse Kühlscheiben anzubringen. Bei einem bekannten Trockengleichrichter ist mit dem Trockengleichrichter ein Kühlkörper fest verbunden, der von zylindrischer Form ist und dessen Mantelfläche durch radiale Schlitze rippenförmig ausgebildet ist. Hierzu werden feste mechanische Verbindungen, wie Lötungen oder Schweißung, benutzt. Die Absicht ist, eine kleine Wärmeübergangszahl zu erreichen. Da jedoch die Abstimmung von Trockengleichrichtern hinsichtlich Verlustleistung und zulässige Höchsttemperatur zweckmäßig mit der Kühlungsart und der Dimensionierung der Kühlung, z. B. Bemessung der Größe der Kühlscheiben, praktisch nur durch Versuche mit genügender Sicherheit zu ermitteln sind, stört hierbei die bekannte Bauweise sehr erheblich.In order to increase the heat dissipation, it is known to use dry rectifiers or to attach cooling disks to their housing. In a known dry rectifier a heat sink is permanently connected to the dry rectifier, the one from cylindrical Is shape and its outer surface is rib-shaped by radial slots is. For this purpose, fixed mechanical connections, such as soldering or welding, used. The intention is to achieve a small heat transfer coefficient. However, since the coordination of dry rectifiers with regard to power dissipation and permissible Maximum temperature appropriate with the type of cooling and the dimensioning of the cooling, z. B. Dimensioning the size of the cooling disks, practically only through tests with sufficient Safety are to be determined, the known construction interferes here very considerably.
Sowohl die zur Lösung einer festen Löt- oder Schweißverbindung von Kühlblechen und Trockengleichrichter erforderlichen hohen Temperaturen als auch die Unzugänglichkeit der Verbindungsstelle bei Trockengleichrichtern, die von einem Metallgehäuse eingeschlossen sind, ergeben leicht eine unerträgliche Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Gleichrichters.Both those used to solve a fixed soldered or welded connection of Heat sinks and dry rectifiers required high temperatures as well the inaccessibility of the junction in the case of dry rectifiers supplied by a Enclosed metal housings easily result in an intolerable change the electrical properties of the rectifier.
Ein anderer bekannter Trockengleichrichter zeigt einen Aufbau, bei welchem am Boden eines metallischen Gehäuses sich eine quaderförmige Verstärkung befindet, die einen Schraubbolzen trägt. Auf diesen Bolzen können Kühlscheiben aufgereiht werden. Dieser Bolzen dient außerdem der Befestigung des ganzen Trockengleichrichters an einem Träger. Dieser Aufbau weist besonders deshalb Nachteile auf, weil die Kühlscheiben nicht von dem Trockengleichrichter gelöst werden können, ohne daß es hierzu erforderlich wäre, den Trockengleichrichter von seinem Träger zu entfernen.Another known dry rectifier shows a structure in which at the bottom of a metallic housing is a cuboid reinforcement is located, which carries a bolt. Cooling disks can be lined up on these bolts will. This bolt is also used to fasten the entire dry rectifier on a carrier. This structure has disadvantages in particular because the cooling disks cannot be detached from the dry rectifier without being required to do so would be to remove the dry rectifier from its support.
Des weiteren ist bekannt, einen Trockengleichrichter in ein zylindrisches Gehäuse mit einem ringförmigen Isolierteil und zwei metallischen Endscheiben einzuschließen. Die beiden Metallscheiben tragen je einen zentralen Gewindebolzen oder statt dessen je eine Gewindebohrung, welche der Befestigung des Trockengleichrichters auf einem Träger dienen.It is also known to convert a dry rectifier into a cylindrical Enclose housing with an annular insulating part and two metallic end plates. The two metal disks each carry a central threaded bolt or instead one threaded hole each, which is used to attach the dry rectifier to a Serve carrier.
Gemäß der Erfindung ist am Gehäuseboden des Trockengleichrichtergehäuses durch eine lösbare mechanische Verbindung ein metallischer, insbesondere massiver Kühlblock befestigt, welcher mit ebenen, in radialer Richtung angeordneten, metallischen Kühlscheiben versehen ist, die an der dem Trockengleichrichter zugewandten Endfläche des Kühlblockes ohne Verbindung oder Berührung mit dem Trockengleichrichtergehäuse über die Endfläche des Kühlblockes überstehen, und an der vom Kühlblock -abgewandten Seite des Trockengleichrichtergehäuses ist mittels einer Porzellanisolierung ein Bolzen herausgeführt, der an seinem freien Ende mit einem Schraubgewinde versehen ist und einen Elektrodenanschluß des Trockengleichrichters bildet.According to the invention, the dry rectifier housing is on the housing bottom a metallic, in particular solid, connection through a detachable mechanical connection Cooling block attached, which with flat, arranged in the radial direction, metallic Cooling disks is provided on the end face facing the dry rectifier of the cooling block without connection or contact with the dry rectifier housing Project beyond the end face of the cooling block, and at the one facing away from the cooling block Side of the dry rectifier housing is a porcelain insulation Bolt led out, which is provided with a screw thread at its free end and forms an electrode connection of the dry rectifier.
Bei dem Trockengleichrichter nach der Erfindung können die Nachteile der bekannten Trockengleichrichter vermieden werden. Insbesondere kann ein Wechsel des Kühlkörpers eines Trockengleichrichters vorgenommen werden, ohne daß deswegen ein Ausbau des Trockengleichrichters aus der Trockengleichrichteranordnung erfolgen müßte. Außerdem kann für diesen Trockengleichrichter in kurzer Zeit und ohne Schädigung des Trockengleichrichters auch bei umfangreicheren Versuchsreihen eine Auswahl unter mehreren Kühlanordnungen oder unter mehreren Bemessungsmöglichkeiten getroffen werden, oder es können geeignete Kombinationen von Kühlblöcken und Trockengleichrichtern durch Erprobung leicht ermittelt werden. Wie eingehende Untersuchungen weiterhin zeigten, kann mit einer lösbaren mechanischen Verbindung ein solcher Wärmekontakt zwischen Trockengleichrichter und Kühlblock hergestellt werden, daß dieser praktisch keinen Unterschied gegenüber einem Kontakt durch eine feste Verbindung erkennen läßt.In the dry rectifier according to the invention, the disadvantages the known dry rectifier can be avoided. In particular, a change of the heat sink of a dry rectifier can be made without it the dry rectifier assembly can be removed from the dry rectifier arrangement would have to. In addition, this dry rectifier can be used in a short time and without damage of the dry rectifier is a selection under several cooling arrangements or several design options are made, or suitable combinations of cooling blocks and dry rectifiers can be used can easily be determined by trial and error. How in-depth research continues showed that such a thermal contact can be achieved with a detachable mechanical connection between Dry rectifier and cooling block are manufactured, that this is practically no difference compared to a contact through a fixed one Recognize connection.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht in einer vorteilhaften Ausführung von Kühlblock und Kühlscheiben; diese ergibt eine verbesserte Wärmeableitung, ohne die Trennungsmöglichkeit der Verbindung von Trockengleichrichter bzw. Trockengleichrichtergehäuse und Kühlblock zu beeinträchtigen.A further development of the invention consists in an advantageous embodiment of cooling block and cooling disks; this results in improved heat dissipation without the possibility of separating the connection of dry rectifier or dry rectifier housing and affecting the cooling block.
Besondere Vorteile werden bei einem Trockengleichrichter gemäß der Erfindung erzielt, wenn er einen Halbleiterkristall aus Germanium, Silizium, einer halbleitenden Verbindung aus einem Element der III. Gruppe und einem Element der V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente oder einem anderen Halbleiter für Trockengleichrichter hoher Verlustleistungsdichte aufweist.Particular advantages are given to a dry rectifier according to Invention achieved when he has a semiconductor crystal made of germanium, silicon, a semiconducting compound from an element of III. Group and an element of V. Group of the Periodic Table of the Elements or any other semiconductor for Has dry rectifier high power dissipation density.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 3 in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeichnet.To further explain the invention, FIGS. 1 to 3 in partly schematic representation of exemplary embodiments of the invention drawn.
Fig.1 zeigt einen Schnitt durch einen Trockengleichrichter. In dem Metallgehäuse l befindet sich der Halbleiterkristall 2, z. B. aus Germanium, und die Elektroden 3 und 4 des Trockengleichrichters. Das Metallgehäuse 1 ist vorzugsweise von kreiszylindrischer Form und hat in seiner Deckfläche eine Öffnung, in welche eine Porzellanisolierung 5 eingesetzt ist. Durch diese Porzellanisolierung 5 hindurch ist die Elektrode 3 isoliert aus dem Metallgehäuse 1 herausgeführt. Dieser Teil der Elektrodenzuleitung besteht zweckmäßig aus einem Bolzen 6, der an seinem freien Ende mit einem Schraubgewinde versehen ist.Fig. 1 shows a section through a dry rectifier. By doing Metal housing l is the semiconductor crystal 2, z. B. from germanium, and the electrodes 3 and 4 of the dry rectifier. The metal case 1 is preferably of circular cylindrical shape and has an opening in its top surface, into which a porcelain insulation 5 is used. Through this porcelain insulation 5 the electrode 3 is led out of the metal housing 1 in an insulated manner. this part the electrode lead expediently consists of a bolt 6 on its free End is provided with a screw thread.
Auf dem Gehäuseboden ist der Halbleiterkristall 2 mittels einer Elektrode 4 als Lotschicht angebracht. Vorzugsweise wird diejenige der Elektroden 3 und 4 als Lotschicht verwendet, welche den kleineren Wärmeflußwiderstand zwischen Wärmequelle und Gehäusewand 1 aufweist. Das Trockengleichrichtergehäuse 1 ist mit seinem Gehäuseboden an einem metallischen massiven Kühlblock 7 durch eine lösbare mechanische Verbindung befestigt. Diese Verbindung wird vorteilhaft durch einen gewindetragenden Stift8, der sich auf der Außenseite des Gehäusebodens befindet, und einer das entsprechende Muttergewinde tragenden Bohrung9 in dem Kühlblock? gebildet. Ein Elektrodenanschluß wird an dem Metallgehäuse1 oder vorzugsweise an dem Kühlblock 7 vorgenommen.The semiconductor crystal 2 is on the housing bottom by means of an electrode 4 attached as a layer of solder. Preferably, that of electrodes 3 and 4 becomes used as a solder layer, which has the smaller heat flow resistance between heat source and housing wall 1. The dry rectifier housing 1 is with its housing bottom on a metal massive cooling block 7 by a releasable mechanical connection attached. This connection is advantageously achieved by a threaded pin8, which is located on the outside of the case bottom, and one the corresponding one Nut thread bearing bore9 in the cooling block? educated. An electrode connector is carried out on the metal housing 1 or preferably on the cooling block 7.
Der Kühlblock? ist mit ebenen in radialer Richtung angeordneten metallischen Kühlscheiben 10 versehen. Der Kühlblock 7 hat ferner zweckmäßig kreiszylindrische Form und die gleiche radiale Ausdehnung wie das Trockengleichrichtergehäuse 1 und ist nur an seiner Mantelfläche 11 mit ebenen Kühlscheiben 10 versehen. Die Kühlscheiben 10 schließen mit der Bodenfläche 12 des Kühlblockes 7 günstig mindestens angenähert bündig ab. Die Höhe des Kühlblockes 7 kann etwa das ein- bis zweifache seines Durchmessers betragen.The cooling block? is with flat metallic ones arranged in the radial direction Cooling disks 10 provided. The cooling block 7 also has appropriately circular cylindrical Shape and the same radial extent as the dry rectifier housing 1 and is only provided with flat cooling disks 10 on its outer surface 11. The cooling disks 10 close to the bottom surface 12 of the cooling block 7 favorably at least approximately flush. The height of the cooling block 7 can be approximately one to two times its diameter be.
Es ist in Einzelfällen günstig, wenn die Kühlscheiben 10 in radialer Richtung längs der Achse von Trockengleichrichter 2-4 bzw. Trockengleichrichtergehäuse 1 und Kühlblock 7 eine veränderliche Ausdehnung, insbesondere aber eine längs des Kühlblockmantels 11 mindestens angenähert konstante maximale Ausdehnung aufweisen.It is advantageous in individual cases if the cooling disks 10 in radial Direction along the axis of dry rectifier 2-4 or dry rectifier housing 1 and cooling block 7 have a variable extent, but in particular one along the Have cooling block jacket 11 at least approximately constant maximum expansion.
Ein Beispiel einer solchen Ausführung besteht darin, daß die Kühlscheiben 10 von der Bodenfläche 12 des Kühlblockes 7 bis auf die Höhe der Endfläche des Kühlblockes 7, die dem Trockengleichrichter zugewandt ist, eine konstante maximale radiale Ausdehnung haben. Nun kann die radiale Ausdehnung bei weiterem Fortschreiten in Richtung von Gehäuseboden zur Deckfläche des Mantelgehäuses 1 etwa linear abnehmen, und zwar beispielsweise derart, daß die Kühlbleche etwa vier Fünftel der Höhe des Metallgehäuses 1 vom Gehäuseboden entfernt als Spitze einer Dreiecksfläche enden.An example of such a design is that the cooling disks 10 from the bottom surface 12 of the cooling block 7 to the level of the end surface of the cooling block 7, which faces the dry rectifier, has a constant maximum radial expansion to have. Now the radial expansion can be further advanced in the direction of Remove the housing bottom to the top surface of the casing 1 approximately linearly, namely for example such that the cooling plates are about four fifths of the height of the metal housing 1 end away from the case back as the tip of a triangular surface.
Fig.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. In zum Teil schematischer Darstellung ist in dieser Figur ein Schnitt durch einen Trockengleichrichter dargestellt.Fig. 2 shows a further embodiment. In partly schematic This figure shows a section through a dry rectifier.
Wie Fig. 1 enthält Fig. 2 einen von einem Metallgehäuse 1 eingeschlossenen Trockengleichrichter 2-4, dessen Halbleiterkristall 2 mittels einer der Elektroden 3 und 4, nämlich der Elektrode 4, auf dem Gehäuseboden angelötet ist. Die Elektrode 3 ist über einen Bolzen 6 mit Schraubengewinde durch den Porzellanisolator 5 hindurch aus dem Metallgehäuse 1 isoliert herausgeführt. Die Befestigung des ganzen Trockengleichrichters an Gehäuseteilen kann daher günstig mittels der Bolzenelektrode erfolgen.Like FIG. 1, FIG. 2 includes one enclosed by a metal housing 1 Dry rectifier 2-4, the semiconductor crystal 2 of which by means of one of the electrodes 3 and 4, namely the electrode 4, is soldered to the housing base. The electrode 3 is through the porcelain insulator 5 via a bolt 6 with a screw thread led out of the metal housing 1 insulated. The fastening of the whole dry rectifier on housing parts can therefore be done inexpensively by means of the bolt electrode.
Der Gehäuseboden weist ebenfalls einen gewindetragenden Stift 8 auf, der von einer das entsprechende Muttergewinde tragenden Bohrung 9 in dem Kühlblock 7 aufgenommen wird. Der Kühlblock 7 trägt die Kühlscheiben 10, welche mit dem Trockengleichrichter 2-4 nur über den Kühlblock 7 in Verbindung stehen, nicht etwa auch durch direkte Verbindung oder Berührung mit dem Metallgehäuse 1.The bottom of the case also has a threaded pin 8, that of a bore 9 in the cooling block carrying the corresponding nut thread 7 is recorded. The cooling block 7 carries the cooling disks 10, which are connected to the dry rectifier 2-4 are only connected via the cooling block 7, not also through direct ones Connection or contact with the metal housing 1.
Der Kühlblock 7 weist an seiner Mantelfläche 11 und an seiner Bodenfläche 12 ebene, in radialer Richtung angeordnete Kühlscheiben 10 auf, welche vom Kühlblockboden bis zum Mantelende nach der Seite des Metallgehäuses 1 hin ohne Unterbrechung durchlaufen. Es ist möglich, die Ausdehnung der Kühlscheiben 10 in axialer Richtung längs der Bodenfläche des Kühlblockes 7 von der in radialer Richtung längs der Mantelfläche des Kühlblockes 7 verschieden, beispielsweise kleiner zu wählen Die Kühlscheiben 10 schließen bei der Ausführungsform der Fig. 2 an dem vom Kühlblock 7 abgewandten Ende des Trockengleichrichtergehäuses 1 mit dessen Endfläche nicht bündig ab, sondern enden beispielsweise in einer Höhe von etwa fünf Sechstel der axialen Ausdehnung des Trockengleichrichtergehäuses 1 vom Gehäuseboden ab. Eine solche Bemessung ergibt eine Ausführung von verringertem Gewicht bei unverminderter Kühlleistung, denn der Temperaturabfall längs der Kühlscheiben 10 in Richtung ihrer axialen Ausdehnung ist bis zu dieser Stelle so groß, daß eine Wärmeweiterleitung durch eine vergrößerte Ausdehnung der Kühlscheiben nur noch einen unerheblichen Beitrag zur Wärmeleitungsleistung liefern würde.The cooling block 7 has on its jacket surface 11 and on its bottom surface 12 flat cooling disks 10 arranged in the radial direction, which from the cooling block bottom Run through to the end of the jacket on the side of the metal housing 1 without interruption. It is possible, the expansion of the cooling disks 10 in the axial direction along the Bottom surface of the cooling block 7 from the radial direction along the lateral surface of the cooling block 7 different, for example to choose smaller The cooling disks 10 close in the embodiment of FIG. 2 on the one facing away from the cooling block 7 The end of the dry rectifier housing 1 is not flush with its end face, but rather end, for example, at a height of about five sixths of the axial extent of the dry rectifier housing 1 from the housing base. Such a dimensioning results an embodiment of reduced weight with undiminished cooling capacity, because the Temperature drop along the cooling disks 10 in the direction of their axial extension is so large up to this point that a heat conduction through an enlarged Expansion of the cooling disks only makes an insignificant contribution to the heat conduction performance would deliver.
Fig.3 ist eine perspektivische, zum Teil schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trockengleichrichters nach Fig. 1. Der Trockengleichrichter nach Fig.3 unterscheidet sich von der Fig. 1 zugrunde liegenden Ausführung durch die axiale Ausdehnung der Kühlscheiben 10 in Richtung der vom Kühlblock 7 abgewandte Endfläche des Trockengleichrichtergehäuses 1.3 is a perspective, partly schematic representation an embodiment of a dry rectifier according to the invention according to FIG. 1. The dry rectifier according to FIG. 3 differs from the one on which FIG. 1 is based Execution by the axial expansion of the cooling disks 10 in the direction of the cooling block 7 facing away from the end face of the dry rectifier housing 1.
Die Kühlscheiben 10 erstrecken sich nicht wie in dem Beispiel in Fig.1 bis zu der Endfläche des Trockengleichrichtergehäuses 1, sondern enden etwa ein Fünftel der Höhe des Trockengleichrichtergehäuses 1 von der die Elektrodenführung 5-6 aufweisenden Endfläche des Trockengleichrichtergehäuses 1 entfernt. Ihre radiale Ausdehnung wird an diesem Ende außerdem durch eine Abschrägung verkürzt.The cooling disks 10 do not extend as in the example in FIG up to the end face of the dry rectifier housing 1, but end approximately one Fifth of the height of the dry rectifier housing 1 from the electrode guide 5-6 having end face of the dry rectifier housing 1 removed. Your radial Expansion is on this end is also shortened by a bevel.
Der vorliegende Trockengleichrichter wird hauptsächlich so verwendet, daß er in Betrieb von einem Luftstrom längs der Achse vom Trockengleichrichtergehäuse und Kühlblock angeblasen wird. Statt einem Luftstrom kann auch irgendein anderes strömendes Medium, z. B. umlaufendes Öl oder Wasser, zur Kühlung vorgesehen werden.The present dry rectifier is mainly used that it is in operation by a stream of air along the axis of the dry rectifier housing and cooling block is blown. Instead of an air stream, any other can be used flowing medium, e.g. B. circulating oil or water, are provided for cooling.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEL24746A DE1064639B (en) | 1956-04-28 | 1956-04-28 | Cooled dry rectifier enclosed by a metal housing |
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| DEL24746A DE1064639B (en) | 1956-04-28 | 1956-04-28 | Cooled dry rectifier enclosed by a metal housing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1064639B true DE1064639B (en) | 1959-09-03 |
Family
ID=7263187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEL24746A Pending DE1064639B (en) | 1956-04-28 | 1956-04-28 | Cooled dry rectifier enclosed by a metal housing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1064639B (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3213336A (en) * | 1959-08-03 | 1965-10-19 | Int Electronic Res Corp | Transistor heat dissipators |
| US3262028A (en) * | 1962-04-17 | 1966-07-19 | Harold B Hermann | Electrical component mounting device |
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1956
- 1956-04-28 DE DEL24746A patent/DE1064639B/en active Pending
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