DE1218068B - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Gleichrichteranordnung und nach diesem Verfahren hergestellte Halbleiter-Gleichrichteranordnung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

Nummer: 1218 068

Aktenzeichen: S 76840 VHI c/21 g

Anmeldetag: 24. November 1961

Auslegetag: 2. Juni 1966

Es ist bekannt, Gleichrichter kleiner Bauart, insbesondere Selen-Gleichrichter, in der Weise zu fertigen, daß der Stapel aus Gleichrichterelementen und Anschlußteilen in einem Gehäuse angeordnet ist, das mit einem Deckel verschlossen wird.

Es ist weiterhin bekannt, derartige Stapel mittels einer Klammer zusammenzuhalten und anschließend zum Schutz gegen äußere Einflüsse in einem Tauchverfahren mit einem Kunstharzmantel zu umgeben oder in einem Becher aus Isolierstoff oder Metall mit einem Kunstharz zu vergießen. Dieser Vergießvorgang ist verhältnismäßig aufwendig und daher entsprechend teuer. Die Kosten für den Becher und die Vergießarbeit überschreiten in vielen Fällen die •.des Tablettenstapels.

Ferner wurde bereits eine Trockengleichrichtereinheit beschrieben, bei der plattenförmige Gleichrichterelemente zwischen zwei Isolierstoffolien eingeschlossen sind, die durch Verkleben oder Verschweißen miteinander verbunden sind. Hierbei handelt es sich um eine sandwichartige Anordnung, die nur für sehr flache Gleichrichterformen, praktisch nur Einzelelemente, brauchbar ist. Demgegenüber befaßt sich die vorliegende Erfindung mit der Aufgabe, einen räumlich ausgedehnten Stapel aus Gleichrichterelementen und Anschlußteilen mit einer Kunststofihülle zu umgeben.

Bei einer weiteren bekannten Gleichrichteranordnung ist um den Stapel aus Gleichrichterscheiben und Stromabnehmern ein Streifen aus Isolierstofffolie herumgelegt. Diese Folie hat jedoch nur die Aufgabe, den Stapel elektrisch zu isolieren; sie bildet keine abgeschlossene Hülle, sondern wird durch federnde Klammern am Gleichrichterstapel festgehalten.

Ferner ist es bekannt, elektrische Bauelemente, insbesondere Kondensatoren, mit einem in sich geschlossenen Schlauch aus thermoplastischem Material zu umhüllen, dessen Enden durch Zusammenquetschen unter Wärme verschweißt werden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Gleichrichteranordnung, bei dem ein oder mehrere Stapel aus tablettenförmigen Gleichrichterelementen und Anschlußteilen mit einer Kunststoffhülle umgeben werden. Für die Lösung der Aufgabe, die bisher üblichen Kunststoffumhüllungen für derartige Gleichrichteranordnungen so zu vereinfachen, daß die Kunststoffhülle ohne erheblichen zusätzlichen Aufwand verschlossen werden kann und in diesem Zustand ohne mechanische Hilfsmittel, wie z. B. Klammern, zusammenhält, werden zwei Möglichkeiten angegeben. Nach einer Verfahren zum Herstellen einer
Halbleiter-Gleichrichteranordnung und nach
diesem Verfahren hergestellte Halbleiter-Gleichrichteranordnung

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Paul Schnecke, Berlin

ao ersten Lösungsform der Erfindung werden der oder die Stapel mit einer aus einem thermoplastischem Isolierstoff bestehenden Folie in mehreren Lagen umwickelt und der röhrenförmige Wickel wird anschließend an beiden Enden unter Erwärmung zusammengequetscht und auf diese Weise verschlossen. Nach einer anderen Lösungsform werden der oder die Stapel mit einer mit einem Kleber versehenen Isolierstoff olie in mehreren Lagen umwickelt und der röhrenförmige Wickel wird anschließend an beiden Enden zusammengequetscht und auf diese Weise verschlossen.

Die Erfindung ermöglicht es, mit einfachen Mitteln und geringem Kostenaufwand eine allseitig abgeschlossene Isoh'erstoffumhüllung beliebiger Dicke herzustellen. Gegenüber der bekannten Verwendung eines in sich geschlossenen Schlauches, mit dem das Bauelement überzogen wird, hat das vorliegende Verfahren den Vorteil, daß sich durch Umwickeln mit einer dünnen Isolierstoffolie in mehreren Lagen leichter ein guter, am Stapel anliegender Abschluß erzielen läßt als durch Überziehen eines Schlauches mit der gleichen Gesamtwandstärke, was sich insbesondere auf die Ableitung der Verlustwärme vorteilhaft auswirkt.

Damit das äußere Ende der Isolierstoffolie auch bei Verwendung einer kleberlosen Folie dicht auf dem Wickelkörper aufliegt, ist es vorteilhaft, an dem Ende der Folie zusätzlich einen Kleber vorzusehen. Die aus dem Tablettenstapel herausgeführten Anschlußfahnen können nach einer oder beiden Seiten aus dem Kunststoffwickel herausragen. Mit Vorteil kann hierbei an der Austrittsstelle der Anschluß-

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fahnen eine zusätzliche Menge eines thermoplastischen Kunststoffes bzw, eines Klebers angebracht werden, damit beim Quetschvorgang zum luftdichten Abschluß ausreichend Material zur Verfugung steht. Die Anschlußfahnen können in an sich bekannter Weise einen für gedrückte Schaltungen genormten, rastergerechten Abstand aufweisen.

Um die beim Betrieb der Gleichrichteranordnung entstellende VerlustWäfme der Tabletten besser abführen zu können, kann man dem Material der Isolierstoffolie einen Füllstoff höherer Wärmeleitfähigkeit, etwa feinstes Quarzmehl oder ein Metalloxyd, z.B. Berylliumoxyd, beigeben. Eine Verbesserung der Wärmeabfuhr läßt sich auch dadurch erreichen, daß beim Wickeln zwischen die einzelnen Lagen eine Metallfolie mit eingelegt wird, so daß die abfließende Verlustwärme gleichmäßig auf die gesamte Oberfläche des Wickels verteilt und von dort an das umgebende Kühlmittel abgeführt wird.

Damit beim Zusammenziehen des Wickels die ao Kanten der Gleichrichtertabletten nicht beschädigt werden, können nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der oder die Gleichrichtertablettenstapel vor dem Einwickeln durch Tauchen oder Spritzen mit einem Schutzmantel aus isolierendem Material, beispielsweise einer Lackschicht, umgeben werden. Für einzelne, fertig geklammerte Elementarsysteme läßt sich die Erfindung auch so verwirklichen, daß die einzelnen Systeme nebeneinander auf eine Platte, beispielsweise aus Isolierstoff, gelegt und anschließend zusammen mit der Platte umwickelt werden.

Vor dem Verschließen des Wickels kann nach einer Weiterbildung der Erfindung ein flüssiges isoliermaterial, beispielsweise Öl, in den Wickel eingefüllt werden.

Die im allgemeinen erforderliche Beschriftung der Gleichrichteranordnungen mit Typennummern, Firmenzeichen od. dgl. kann bei dem vorliegenden Verfahren dadurch erfolgen, daß die Buchstaben oder Ziffern beim Zusammendrücken der Wickelenden gleich mit auf die Kunststoffumhüllung, beispielsweise durch Prägen, aufgebracht werden.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen Gleichrichteranordnüngen kleiner Bauart als Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Die Fig. 1 stellt einen Schnitt in Stapelrichtung durch eine Gleichrichteranordnung in Verdopplerschaltung mit zwei Gleichrichtertabletten, ζ. Β. Selentabletten, dar. Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des Tablettenstapels mit einem Schnitt durch die Isolierstoffumhüllung derselben Anordnung.

In Fig. 1 sind mit 1 zwei Gleichrichterelemente in Tablettenform bezeichnet: 2, 3 und 4 sind Anschlußbleche, die die gleiche Form und Größe wie die Gleichrichtertabletten aufweisen und mit diesen zu einem Stapel geschichtet sind; ihre aus dem Stapel herausgeführten, streifenförmigen Anschlüßfahnen sind mit la, 3 a und 4a bezeichnet (vgl. Fig. 2). Die Anschlußfahnen sind außerhalb des Tablettenstapels derart gebogen, daß sie nach Herausführen aus dein Wickel in einer Ebene liegen. Zur Erzeugung des erforderlichen Kontaktdruckes dient eine in den Stapel eingelegte Blattfeder 5.

Mit 9 ist die Kunststoffumhüllung der Gleichrichteranordnung bezeichnet; sie besteht aus einer Isolierstoffolie^ die in mehreren Lagen möglichst dicht um den Tablettenstapel gewickelt wird. Der ursprünglich röhrenförmige Wickel wird an den Stellen 9 ώ und 9 b, gegebenenfalls unter Anwendung von Wärme, zusammengequetscht. Damit tatsächlich ein luftdichter Abschluß des Tablettenstapels gewährleistet ist, kann es von Vorteil sein, vor dem Zusamrnertquetschen der Wickelenden an den mit 9 a und

9 b bezeichneten Teilen des Wickels bzw. der Anschlußfahnen eine zusätzliche Menge eines thermoplastischen Kunststoffes oder eines handelsüblichen Klebers, etwa auf der Basis eines Epoxydharzes,' anzubringen. Die Anchlußteile 2/2 α, 3/3 α und 4/4 α sind so ausgebildet, daß der Abstand der Anschlußfahnen der Normung für gedruckte Schaltungen entspricht, d. h. 2,5 mm oder ein Vielfaches davon beträgt. ^v

Bei dem Zusammenbau einer Gleichrichteranordnung nach den F i g. 1 und 2 werden die einzelnen Gleichrichtertabletten 1, die Anschlußbleche 2, 3 und 4 sowie die Kontaktfeder 5 gestapelt und während des Umwickeins mittels einer entsprechend geformten Klammer oder Zange zusammengehalten. Nach Fertigstellung des Wickels wird die Klammer oder Zange vom Stapel abgezogen und anschließend die Enden des röhrenförmigen Wickels durch Zusammenquetschen verschlossen.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine Gleichrichteranordnung in Brückenschaltung mit acht Tabletten. Mit

10 sind die acht Gleichrichtertabletten bezeichnet; 11, 12, 13, 14 uüd IS sind die Anschlußbleche, die die gleiche Form und Größe wie die verwendeten Gleichrichtertabletten haben. Die Anschlußbleche haben kurze, innerhalb des Wickels befindliche Anschlußfahnen Ua, 12 α, 13 α, 14 α und 15 α, die mit den nach außen geführten Anschlußdrähten Ub, 11b, 13 έ, 14 δ und 15 & durch Schweißen oder Löten verbunden sind. Zwei in den Tablettenstapel eingelegte Blattfedern 16 dienen der Erzeugung des erforderlichen Kontaktdruckes. Bei der Gleichrichteranordnung mit den fünf dargesteflten Anschlüssen handelt es sich um eine Anordnung in sogenannter offener Brückenschaltung. Falls es erwünscht ist, kann innerhalb des Wickels eine zusätzliche Verbindung 17 vorgesehen werden, damit man mit nur vier Anschlüssen auskommt. Mit 18 ist die Kunststoffumhüllung der Gleichrichteranordnung bezeichnet; sie besteht aus einer Isolierstoffolie, die in mehreren Lagen möglichst dicht um den Tablettenstapel gewickelt und an den Stellen 18 a und 18 & durch Zusammenquetschen der Wickelenden verschlossen wird. Während des Wickelvorganges wird der Stapel aus Gleichrichterelementen und Anschlußteilen wiederum durch eine entsprechend geformte Zange oder Klammer zusammengehalten, die nach Fertigstellung des Wickels vom Stapel abgezogen wird.

Bei Gleichrichteranordnungen mit flachen Stapeln, also nur mit wenigen Gleichrichtertabletten, können, wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, nach Umwikkeln des Stapels die Wickelenden in Stapelrichtung zusammengequetscht werden. Die Anschlußbleche sind hierbei mit derart langen Fahnen versehen, daß diese nach dem Zusammenquetschen des Wickels aus diesem hefausragen. Für Stapel mit einer größeren Anzahl Gleichrichtertabletten ist es zweckmäßig, die Enden des Wickels quer zur Stapehichtung zusammenzuquetschen, wie es in den F¹ i g. 3 und 4 dargestellt ist. Damit sich dennoch bei einer derartigen Anordnung ohne Schwierigkeiten ein rastergerechter Abstand der aus dem Wickel herausragen-

den Anschlußteile erreichen läßt, werden mit Vorteil als Stromzuführungen allseitig biegsame Drähte Ub, 12 b, 13 b, 14 b und 15 b verwendet, die in der bereits beschriebenen Weise mit den im Stapel liegenden Anschlußblechen verbunden sind.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispie'l der Erfindung ähnlich der Gleichrichteranordnung nach den Fig. 1 und 2, wobei jedoch in der Kunststoffumwicklung Zwischenlagen aus einer Metallfolie vorgesehen sind. ίο

Die nach Fig. 5 in den Kunststoffwickel 20 eingelegte Metallfolie ist mit 21 bezeichnet. Ihre Breite ist so gewählt, daß die Quetschstellen 20 α und 20 b von der Metallfolie frei bleiben. Die Metallfolie kann aber auch über die gesamte Länge des Wickelkörpers in die Kunststoffumwicklung eingelegt werden, wenn an den Quetschstellen eine genügende Haftfestigkeit zwischen Metall- und Isolierstoffolie gewährleistet ist. Als Metallfolie kann beispielsweise eine Aluminiumfolie verwendet werden. Sie hat die Wirkung, daß die Verlustwärme der Gleichrichtertabletten gleichmäßig auf die gesamte Oberfläche des Wickels, gegebenenfalls mit Ausnahme der Quetschstellen, verteilt und von dort an das umgebende Kühlmittel, in der Regel Luft, abgeführt wird.

Als weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 6 einen Schnitt in Stapelrichtung durch eine Gleichrichteranordnung, die aus zwei einzelnen Gleichrichtersystemen in Einwegschaltung besteht. Diese Systeme sind gemeinsam in die Isolierstoffolie eingewickelt.

In F i g. 6 sind mit 25 die Gleichrichtertabletten der beiden Einzelsysteme bezeichnet. Jedes System besteht aus einem tablettenförmigen Gleichrichterelement 25 und Anschlußblechen 26 und 27 bzw. 29 und 30 sowie aus der in den Stapel mit eingelegten Blattfeder 28. Mit 26 a und 27 a bzw. 29 a und 30 a sind kurze, innerhalb des Wickels befindliche Anschlußfahnen bezeichnet, an die in gleicher Weise, wie es am Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, allseitig biegsame Anschlußdrähte angeschweißt oder angelötet werden. Die gemeinsame Kunststoffumhüllung der beiden Gleichrichtersysteme ist durch die Folie 31 gebildet. Die aus den beiden Systemen bestehende Gleichrichteranordnung wird so umwickelt, daß mindestens eine Lage 31a der Folie zwischen die einzelnen Stapel gelegt wird. Das Zusammenquetschen der Wickelenden erfolgt vorzugsweise in Stapelrichtung.

Fig. 7 stellt einen Schnitt durch eine Gleichrichteranordnung mit vier nebeneinander auf eine Platte gelegten Elementarsystemen in Einwegschaltung dar, die mit der Platte zusammen eingewickelt werden.

In F i g. 7 sind mit 34 die Gleichrichtertabletten der vier Elementarsysteme bezeichnet. Sie liegen jeweils in einer Metallklammer 38, die mit einer Isolierstoffolie 37 ausgekleidet ist. Die Isolierstofffolie umfaßt den Boden und zwei Seitenflächen des Tablettenstapels. Auf dem Tablettenstapel liegt eine Blattfeder 36, die durch die umgelegten oberen Enden der Klammer 38 angedrückt wird und so den erforderlichen Kontaktdruck zwischen den Stapelelementen herstellt. Die Klammer 38 steht über die Feder 36 in leitender Verbindung mit der obersten Tablette des Stapels; sie ist deshalb mit einer Anschlußfahne 38 a versehen. An der Unterseite jedes Stapels liegt jeweils ein Kontaktblech 35 mit der Anschlußfahne 35 a. Bei dem Zusammenbau der Gleichrichtefaüördnung werden die vier Elemeritarsysteme nebeneinander, durch isölierscheiben 39 voneinander getrennt, auf die Platte 41, z. B. eine Isolierstoffplatte, gelegt und mit der Isolierstoffolie in mehreren Lagen umwickelt. Diese Isolierplatte dient dazu, den zu einer Anordnung zusammengefaßten Elementarsystemen vor allen Dingen beim Wickeln, die genügende Steifigkeit zu geben. Das Ende 40 a der Folie ist vorzugsweise zusätzlich mit einem Kleber versehen, damit der Folienrand an dieser Stelle des Wickelkörpers dicht anliegt. Die Anschlußfahnen 35 a und 38 a sind wiederum so ausgebildet, daß ihr Abstand der Normung für gedruckte Schaltungen entspricht. Die vor und hinter der Zeichenebene liegenden Enden des Wickels werden in Stapelrichtung der einzelnen Elementarsysteme zusammengequetscht.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Gleichrichteranordnung, bei dem ein oder mehrere Stapel aus tablettenförmigen Gleichrichterelementen und Anschlußteilen mit einer Kunststoffhülle umgeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stapel mit einer aus einem thermoplastischem Isolierstoff bestehenden Folie in mehreren Lagen umwickelt werden und der röhrenförmige Wickel anschließend an beiden Enden unter Erwärmung zusammengequetscht und auf diese Weise verschlossen wird.

2. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Gleichrichteranordnung, bei dem ein oder mehrere Stapel aus tablettenförmigen Gleichrichterelementen und Anschlußteilen mit einer Kunststoffhülle umgeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stapel mit einer mit einem Kleber versehenen Isolierstoffolie in mehreren Lagen umwickelt werden und der röhrenförmige Wickel anschließend an beiden Enden zusammengequetscht und auf diese Weise verschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Folie, deren Material ein Füllstoff höherer Wärmeleitfähigkeit zugesetzt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Wickeln zwischen die einzelnen Lagen eine Metallfolie eingelegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Gleichrichtertablettenstapel vor dem Wickeln durch Tauchen oder Spritzen mit einem Schutzmantel aus isolierendem Material umgeben werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stapel nebeneinander auf eine Isolierstoffolie gelegt und gemeinsam in die Folie eingewickelt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verschließen des Wickels in diesen ein flüssiges Isoliermaterial, z. B. Öl, eingefüllt wird.

8. Nach einem der Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 7 hergestellte Halbleiter-Gleichrich-

teranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Wickel bzw. den Wickeln herausgeführten Anschlußfahnen einen für gedruckte Schaltungen genormten, rastergerechten Abstand aufweisen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 950 665, 967 449; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 072 752, 1082 983; britische Patentschrift Nr. 500 733.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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