DE1764382A1 - Halbleitergleichrichter - Google Patents

Halbleitergleichrichter

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DE1764382A1
DE1764382A1 DE19681764382 DE1764382A DE1764382A1 DE 1764382 A1 DE1764382 A1 DE 1764382A1 DE 19681764382 DE19681764382 DE 19681764382 DE 1764382 A DE1764382 A DE 1764382A DE 1764382 A1 DE1764382 A1 DE 1764382A1
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Description

R. ND 27
6. S I960 Chr/Κη
Anlage zur
Patent- ·
e-e-brauae i B-Anmeldung
Nippon Denso Co., Ltd., Kariya? Aichi (Japan) Halbleitergleichrichter
Die Erfindung betrifft einen Halbleitergleichrichter, vorzugsweise für dleichriohteranordnungen in Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei Elektroden, von denen eine mit einem Träger elektrisch und mechanismen verbunden ist, und mit einer aus Kunststoff bestehenden, die Halbloitertpile vollständig umschließenden Kapselung, und bezieht sich auf din besondere Ausbildung der Kapselung.
In bekannten (Jleichrichteranordnungen von Kraftfahrzeug-tfechselstrom- ^eneratoren ist eine bestimmte Anzahl Ton ale Halbleitergleichrichter verwendeten Dioden auf als Kühlplatten ausgebildeten Trägern befestigt. Die
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Diodenpillen befinden sich dabei üblicherweise in Metallbechern, die zugleich den einen Anschluß des jeweiligen Halbleiterelements bilden; die Metallbecher sind mit einem Deckel versehen oder mit einer Vergußmasse aufgefüllt ;durch den Deckel hindurch beziehungsweise aus der Vergußmasse heraus ra#t beispielsweise stiftförmig der andere Elektrodenanschluß des jeweiligen Halbleiterelemente. Die Metallbecher sind auf die Kühlplatten aufgeschraubt, aufgelötet oder in entsprechende Ausnehmungen eingepreßt; die freien anderen Elektrodenanschlüsse sind mit den zugehörigen Wicklungsenden des Wechselstromgenerators verbunden. Den in den Generatorwicklungen induzierten Wechselstrom wandeln die Gleichrichteranordnungen in Gleichstrom um, der dann üblicherweise an mit den Kühlplatten - die gleichzeitig als Sammelschienen für die einen Elektrodenanschlüsse dienen - verbundenen Ausgangsklemmen entnommen wird.
Sind Wechseletromgeneratoren mit derartigen Gleichrichteranordnungen in Kraftfahrzeuge eingebaut, die in Gegenden höherer Breitengrade eingesetzt sind, dann können mannigfache zerstörende Einflüsse auf die Gleichrichteranordnungen einwirken. Im Winter pflegt man dort die Straßen mit Salz zu bestreuen, um sie von Glatteis freizuhalten. Infolgedessen kann in die Generatorgehäuse der Kraftfahrzeuge durch die Belüftungsöffnungen Salzwasser eindringen und sich auf den Dioden festsetzen; dieses Salzwasser wirkt in einem solchen Fall als Elektrolyt zwischen den beiden Elektroden der Diode. Durch den Elektrolyt fließt ein Strom, der an den Elektroden Zersetzungen hervorruft und damit bald die Gleichrichteranordnungen zerstört»
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BAD OFHQINAL
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Kariya, Aichi
Wenn bei einer Gleichrichteranordnung der beschriebenen Konstruktion mit aufgelöteten Dioden diese Halbleiterelemente beispielsweise infolge Überlastung dauernd leitend werden und wenn demzufolge ein sehr hoher Strom fließt, kann das Lot schmelzen, mit dem die Metallbecher auf der Kühlplatte befestigt sind, so daß diese Dioden herunterfallen und im Generator Kurzschlüsse verursachen können. Durch solche Kurzschlüsse brennen meist Generatorwicklungen durch.
Aus der französischen Patentschrift 1 242 208 ist eine Gleichrichteranordnung bekannt, bei der Diodenelemente auf einem ebenen metallischen Träger befestigt und zum Zweck der Isolation mit einem elektrisch nicht leitenden Material vollständig umgössen sind. Würde man eine derartige Anordnung als Gleichrichteranordnung für Wechselstromgeneratoren in Kraftfahrzeugen einsetzen, so bestünde die Gefahr, daß sich die Diodenelemente durch Materialspannungen bei Erschütterungen oder beim Erhitzen in einem Kurzschlußfall von der Unterlage ablösten und - wie schon beschrieben herunterfielen und Kurzschlüsse verursachten.
Die vorliegende Erfindung vermeidet in vorteilhafter Weise die Unzulänglichkeiten von Gleichrichteranordnungen der eingangs genannten Art dadurch, daß der Träger mit mindestens einem Durchbruch versehen ist, durch den sich der Kunststoff der Kapselung auf die den Halbleiterteilen abgewandte Seite des Trägers erstreckt.
In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Kunststoff auf des Träger auf der von den Halbleiterteilen abgewandten
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Seite von dem jeweiligen Durchbruch aus seitlich über den Rand des Durchbruchs hinaus. Hierdurch erreicht man eine sichere und dauerhafte Verankerung des Künstetoffee an diesem Träger.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele» näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Schnittbild eines Wechselstromgenerators für Kraftfahrzeuge mit einer bisher gebräuchlichen Gleichrichteranordnung,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1, nämlich ein schematisches Schnittbild einer auf einer Kühlplatte befestigten Diode bekannter Bauart,
Fig. 3 ein schematisches Schnittbild einer erfindungsgemäß auf einer als Träger dienenden Kühlplatte befestigten und gekapselten Diode,
Fig. 4 ein echematiechee Schnittbild eines Teils eines Brückengleichrichters für Drehetromlichtmaschinen nach der Erfindung, und
Fig. b schematisch eine Gleichrichteranordnung für einen Drehstromgenerator, die nach der Erfindung ausgebildet ist.
In der Zeichnung beziehen eich gleiche Bezugssiffern auf gleiche oder entsprechende Teile.
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Kariya, Aichi
In Fig. 1 ist ein Teil eines Wechselstromgenerators 1 dargestellt, an dessen Lagerschild 2 Kühlplatten 3 und 4 befestigt sind. Das Lagerschild 2 weist Ausnehmungen 5 auf, durch die die vom nicht dargeetellten Kühlventilator durch den Generator 1 gepreßte Kühlluft fließen kann. Auf den als Träger verwendeten Kühlplatten 3 und 4 sind als Gleichrichterelemente dienende Dioden 6, 7 befestigt, und zwar auf der Kühlplatte 3 beispielsweise solche Dioden 6, deren Kathode am Gehäuse liegt und die dann Plusdioden genannt werden, und an der Kühlplatte 4 solche Dioden 7» deren Anode am Gehäuse liegt und die dann als Minusdioden bezeichnet werden. Die Anschlußdrähte 8, 9 der Dioden 6, 7 sind mit den zugehörigen Wicklungsenden der Generatorwicklung 10 verbunden. Den in der Wicklung 10 induzierten Wechselstrom richten die Dioden 6, 7 gleich; der Gleichstrom kann über die Generator-Austfangsklemmen, von denen in Fig. 1 nur die an die Kühlplatte 4 angeschlossene Minusklemme 11 dargestellt ist, entnommen werden.
Fig. 2 zeigt Kinzelheiten einer Diode 6 bzw. 7t deren mechanischer Aufbau gleich ist. in leitender Verbindung mit dem Gehäuse 13 dieser Diode steht die eine elektrode einer Diodenpille 14; an die andere Elektrode der Pille führt der Anschlußdraht 8 bzw. 9. Mit Hilfe eines Lots 16 ist das Gehäuse auf der Kühlplatte 3 bzw. 4 befestigt. Je nachdem, ob es sich um eine Plusoder eine Minuadiode handelt, ist die Kathode oder die Anode der Diodenpille mit dem GehäuHe I3 verbunden.
In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Diode 6 bzw. 7 dargestellt. An der für die Anordnung di(?aer Diode auf der Kühlplatte 3 bzw. 4 vorgesehenen Stelle ist eine Auflageplatte I7 angebracht, die zweckmäßigerweiae aus Kupfer besteht.
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BAD ORIGINAL
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Darüber ist. die Pille 14 und über dieser der Anschlußdraht B bzw. 9 ange_ ordnet.
Alle diese Teile 3, (4), 17, I4, 8, (9) sind in gegenseitigem Abstand beispielsweise mit Lot mechanisch und elektrisch fest verbunden. - In der Kühlplatte 3 bzw. 4 sind in der Umgebung der Auflageplatte 17 mehrere Durch-, brüche 18, beispielsweise in Form von Stanzlöchern, vorgesehen. :. ..::_.
In der geschilderten Anordnung iet die Auflageplatte 1J1 die Diodenpille I4 sowie das der Diodenpille zugewandte lande des Anschlußdrahts θ baw. 9 mit einer Kunststoffmasse 19 vollständig überdeckt; lediglich das von der, Diodenpille 14 abgewandte Ende dea Aneehlußdrahtea ö baff 9 iatafreigelap3enisin besondere vorteilhafter Weise durchdringen Teile 20 derKunststoffmasse,-LX^ die Durchbrüche 18 und erstrecken sich auf der der Halbleiteranordnung 6 l bzw. 7 abgewandten Seite der Kühlplatte 5 bzw. 4 vom jeweiligen üurchbruph 1Θ aus seitlich über den Rand des Durchbruchs hinaus. Die Teile 20 der Kunststoffmasse 19 können sich seitlich so weit erstrecken, daß sie ineinander übergehen, wie das z.B. Fig. 4 zeigt.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Halbleiterelemente 6 bzw, 7 ist der räumliche Abstand der elektrisch leitenden-Teile 3 bzw» 4 und θ bzw* 9, ■eiche nicht vom Kunststoff 19 umhüllt sind, sehr groß, wie das durch djte- ; gestrichelte Linie 22 für den Abstand des Anscblußdrahtes 8 baw. 9 der Kühlplatte 3 baw. 4·
Bei Oleiohriohteranordnungen für Brückengleichrichter; in Direh«trp«generatoren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, jeweils drei Dioden gleicher Polarität -
lostieit
BAD ORIGINAL Nippon Denso Co., Ltd. R. ND 27 Chr/Κη Kariya, Aichi
also drei Plus- oder drei Minusdioden - auf einem gemeinsamen Träger anzuordnen. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 4· Hier sind jeweils drei Diodenpillen 14 auf einer Kühlplatte 3 bzw. 4 nebeneinander angeordnet und gemeinsam vom Kunststoff 1$ umhüllt. Auch hierbei erstrecken sich Teile 20 des Kunststoffs 19 durch Durchbrüche 1Θ auf die de· jeweiligen Halbleiterelement gegenüberliegenden Seite der Kühlplatte und τοη dort aus seitlich über den Rand der Durchbräche hinaus, und zwar jeweils bis zum nächsten Durchbruch.
Fig. 5 zeigt schematisch eine Brückengleichrichteranordnung für einen Drehstromgenerator. Hier sind zwei «it Durchbrüchen 18 versehene Kühlplatten 3» vorgesehen, auf denen die Dioden 6, 7 befestigt und in der geschilderten Art jeweils von Kunststoff umschlossen sind. Von den Anschlußenden Θ, 9 der Dioden 6, 7 führen Yerbindungsleitungen zu den Enden der Generatorwicklung Die Kühlplatten 3» 4 dienen hierbei gleichzeitig als Sammelechienen für die jeweils zusammengefaßten Elektrodenanechlüsse der Dioden 6, 7 innerhalb der Gleichrichteranordnung; an die Platte 3 ist die Plueklemme 23 und an die Platte 4 die Minusklemme 11 des Generators angeschlossen.
Der nach der Erfindung aufgebaute Halbleitergleichrichter vereinigt in sich mehrere Torteile. Einmal ist die der Atmosphäre zugängliche Entfernung 22 (Fig. 4) zwischen den Diodenanechlüssen 15 und der Kühlplatte 3 bzw. 4 sehr groß, so daß selbst dann, wenn sich auf der Gleichrichteranordnung in einem Drehstromgenerator salzhaltiges Wasser angesetzt hat, zwischen den Elektroden der Dioden sich kau« ein Kriechstrom ausbilden kann. Dadurch wird eine Korrosion der Anschluss« weitgehend vermieden. Zum andern kann sich durch den mechanisch außerordentlich stabilen Aufbau der Gleichrichteranordnung
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kein Diodenelement von der Kühlplatte lösen, es sei denn durch gewaltsames Zerbrechen der Kapselung. Weder thermische Überlastungen noch Vibrationseinflüsse können so ein Herunterfallen von Dioden herbeiführen, wodurch die eingangs genannten Kurzschlüsse sicher vermieden werden.
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Claims (1)

  1. Nippon Denso Co., Ltd. *■* R. ND 27 Chr/Κη
    Kariya, Aichi
    Ansprüche
    1. Halbleitergleichrichter, vorzugsweise für Gleichrichteranordnungen in Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge, mit mindestens zwei Elektroden, von denen eine mit einem Träger elektrisch und mechanisch verbunden ist, und mit einer aus Kunststoff bestehenden, die Halbleiterteile vollständig umschließenden Kapselung, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) mit mindestens einem Durchbruch (18) versehen ist, durch den sich der Kunststoff der Kapselung (19) auf die den Halbleiterteilen abgewandte öeite des Trägers (3) erstreckt.
    2. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kunststoff (19) auf dem Träger (3) auf der von den Halbleiterteilen (14) abgewandten Seite von dem jeweiligen Durchbruch (18) aus seitlich über den Rand des Durchbruchs hinaus erstreckt.
    3. Halbleitergleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Träger (3) mehrere Durchbrüche (18) vorgesehen sind und daß sich der Kunststoff der Kapselung (I9) auf der von den Halbleiterteilen (I4) abgewandten Seite durchgehend zwischen mindestens zweiendieser Durchbrüche (18) erstreckt.
    4. Halbleitergleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger (3) mehrere als Gleichrichter ausgebildete Halbleiterteile (14) angeordnet sind, die von einer gemeinsamen, au3 Kunststoff bestehenden Kapselung (19) vollständig umschlossen sind,
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    Nippon Deneo Co., Ltd. W ' R. ND 27 Chr/Κη
    Kariya, Aichi '
    und daß zwischen den einzelnen Halbleiterteilen (14) Durchbrüche (1Θ) im Träger (3) vorgesehen sina, durch die eich der die Kapselung (19) bildende Kunststoff erstreckt.
    !?. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß alle Halbleiterteile (14) auf derselben Seite des Trägers (3) angeordnet sind.
    6. Halbleitergleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der für die Kapselung (19) der Halbleiterteile (I4) dienende Kunststoff ein aushärtbares Kunstharz ist·
    7. Halbleitergleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verwendung in einem Drehstrom-Brückengleichrichter, insbesondere für den Drehstromgenerator eines Kraftfahrzeugs, jeweils drei Diodenpillen (14) auf einem plattenförmigen, als Wärmesenke und elektrisches Verbindungsglied dienenden Träger (3) mechanisch und elektrisch befestigt und mit einer gemeinsamen, aus einem Kunststoff bestehenden Kapselung (19) umgeben sind, die sich durch Durchbrüche (18) in dem Träger (3) bis auf dessen von den Diodenpillen (I4) abgewandten Seite erstreckt.
    8. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Anschlüsse (8) der Diodenpillen (I4) etwa senkrecht zu der Ebene des Trägers (3) aus der Kunststoffkapselung (19) heraueragen und mit den drei Phasenwioklungen (10) des Drehstromgenerators verbindbar sind.
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    Nippon Dene:ο Co., Ltd. " R. ND 27 Chr/Kn
    Kariya, Aichi
    9. Halbleitergleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Halbleiterteilen (14) verbundene Träger (3) plattenförmig ausgebildet ist.
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