DE1764795A1 - Gleichrichteranordnung - Google Patents

Gleichrichteranordnung

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DE1764795A1 DE19681764795 DE1764795A DE1764795A1 DE 1764795 A1 DE1764795 A1 DE 1764795A1 DE 19681764795 DE19681764795 DE 19681764795 DE 1764795 A DE1764795 A DE 1764795A DE 1764795 A1 DE1764795 A1 DE 1764795A1
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Description

SIEMENS AKTIENGESEIISCHAEI Münclien, 3 α JAi\f. 197 0
Berlin und München Witteisbacherplatz 2
VPA 68/0524
Hab/Hob
Gleichrichteranordnung
(Zusatz zu S 113 691 VIIIc/21g, VPA 68/0510)
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichrichteranordnung bestehend aus einer Sammelschiene, an der mindestens zwei nebeneinanderliegende Halbleiterbauelemente elektrisch einpolig und wärmeleitend befestigt sind.
Bei bekannten Gleichrichteranordnungen dieser Art besteht eine stoffschlüsaige oder eine nicht ohne weiteres wieder lösbare
kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse der
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Halbleiterbauelemente und der Sammelschiene. Die Halbleiterbauelemente sind beispielsweise mit der Sammelechime durch Lötung verbunden; in anderen Fällen ist das topfförmige, an . den Seiten mit einer Rändelung versehene Gehäuse der Halbleiterbauelemente in entsprechende Aussparungen der Sammelschiene eingepreßt.
Demgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung eine Gleichrichteranordnung, bei der die Strom und Wärme gut leitende Verbindung zwischen den Halbleiterbauelementen und der Sammelschiene jederzeit wieder ohne Zerstörung Irgendwelcher Teile lösbar ist. Dabei wird von den an sich bekannten Scheibenzellen ausgegangen. Es handelt sich dabei um ein Halbleiterbauelement, dessen Halbleiterkörper, z.B. aus Silizium mit mindestens einem pn-übergang, in einem Gehäuse zwischen zwei gegeneinander isolierten Deckplatten ohne Stoffschluß angeordnet ist. Zur Verbesserung der Kontaktierung des Halbleiterkörpers mit dem äußeren Stromkreis werden solche Scheibenzellen zwischen Druckstücke gegebenenfalls über duktile Zwischenlagen eingespannt
Die Erfindung ist bei einer Gleichrichteranordnung der eingangs genannten Gattung dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzstelle jedes Halbleiterbauelementes zwischen zwei zu beiden
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Seiten der Sammelschiene in derselben Richtung von ihr abstehenden Schenkeln liegt, daß in einem bestimmten Abstand über der Sitzstelle ein an beiden Schenkeln gelagertes Federstück angeordnet ist, und daß zwischen der Sitzstelle und dem Federstück eine Scheibenzelle über ein Isolierstück und das Druckstück eines Anschlußstückes so eingespannt ißt, daß die eine Koritaktflache der Scheibenzelle auf der Sitzstelle und die andere auf dem Druckstück aufliegt.
Bä einer Ausführungsform der Erfindung kann man Anschlußstücke verwenden, die zwischen den Schenkeln der Sammelschiene und dem Federstück liegen. Diese werden dann vorzugsweise in der Umgebung ihres Druckstückes auf der einen Seite mit seitlichen Führungen für je eine Scheibenzelle und auf der anderen Seite mit seitlichen Führungen für je ein Isolierstück ausgestattet. Das Federstück braucht dann keine besondere Führung für das Isolierstück aufzuweisen, sofern die Scheibenzelle durch die Sitzstelle - z.B. dme plane Vertiefung in der Sammelschiene - seitlich geführt ist. Zur Führung dient vorzugsweise ein auf das Anschlußstück aufgesetzter oder aufgepreßter, isolierender Hilfskörper. Bei der Ausführungsform hat das Isolierstück wenigstens eine konvexe fläche und wirkt dadurch als Gelenk.
Ale Isolierstück kann auch ein isolierender Überzug auf dem Federstück dienen. 109846/1396
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Pie Elaepaanung der Scheibenzelle* wird norzugswelse so gestaltet, daß die gesamte Fläche des Halbleiterkörpers gleichmäßig auf Druck beansprucht ist. Ma« kaaa hierzu die Kontaktflächen der Scheibenzelle eben und die auf einer solchen Kontaktfläche aufliegende Fläche des Drucketückes konvex oder diese letztere Fläche des Druckstückes eben und elneder Kontaktflächen der Scheibenzelle konvex ausbilden. In beiden Fällen 1st jedoch darauf zu achten« daß die mit den Drucketück zusammenwirkende Deckplatte der Scheibenzelle eine ausreichende Steifigkeit und Härte hat, well nur dann eine gleichmäßige Druckbelastung des Halbleiterkörper gewährleistet ist.
Zum Schutz der Kontaktflächen kann zusätzlich um die Scheibenzelle herum ein ringförmiger Mantel aus einem elastischen Isolierstoff gelegt sein, dessen Abmessungen so gewählt sind, daß er mit leichtem Druck zwischen der Sammelschiene und dem Federstück oder dem Flansch des entsprechend ausgebildeten Isolierstückee anliegt.
Ein zusätzlicher Schutz der Kontaktflächen kann durch ein bekanntes Kontaktfett erreicht werden.
Um ein unbeabsichtigtes Lösen des FederstUckes zu verhindern sind die Schenkel der Sammelschiene und / oder dl· Enden des FederstUckes mit Rasten versehen, so daß das FederstUck aus
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der eingerasteten Lage nur nach zusätzlichem Durchbiegen herausgenommen werden kann. Der Rastsitz ist der Form und Federkraft des Federstückes und der übrigen Konstruktion der Gleichrichternarordnung so angepaßt, daß an den Kontaktflächen eine
ausreichende Flächenpressung von mindestens 1 kp pro mm auftritt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert
Figur 1 zeigt dabei eine Draufsicht auf eine mit drei Scheibenzellen bestückte Gleichrichterariordnung,
Figur 2 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Figur 1 entlang der Linie II-II, ·
Figur 3 einen Querschnitt durch einen Teil der Anordnung nach Figur 1 entlang Linie III-III und
Figur 4 einen Querschnitt entsprechend Figur 3 durch ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Die mit 1 bezeichnete, z.B. aus Aluminium bestehende Sammelschiene weist zu beiden Seiten zwei in derselben Richtung von der Sammelechieneyfcechtwinklig abstehende Schenkel 11 und 12 auf, so daß die Sammelschiene im Querschnitt U-Profil hat. Im Aueführungsbeispiel hat die Sammelschiene die Form eines Kreieringsektors und ist beispielsweise durch Tiefziehen eines Bleches hergestellt.
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In die Schenkel 11 und 12 sind Widerlager 111 und 121 eingedrückt,
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an denen sich die Enden eines Federstückes 5 abstützen. Dieses Federstück - z.B. aus Federstahl - weist In der Mitte eine Aussparung auf, durch die das Ende eines sich gegen die Sammelschienehin verbreiternden Isolleretückes 4 ragt. Dieses Isollerstück 1st rotationssymmetrisch mit kugelförmiger, zu der Sammelschiene hin abfallender Schulter 41 ausgebildet. Um eine gelenkartige Bewegung des Isolierstückes In der Aussparung des Federetückes 5 zu ermöglichen, ist auch das Federstück um seine Auflagestelle auf der Schulter herum konvex ausgebildet. Die Krümmungsradien in der Umgebung der Berührung zwischen Schulter und Federstück sind dabei etwa gleich groß.
Das Isolierstück 4 hat eine zentrale Bohrung durch die der Schaft 31 eines mit einem Druckstück 32 versehenen Anschluß-Stückes 3 hindurchragt. Die Scheibenzelle 2 ist mit ihren Kontaktflächen 21 und 22 zwischen einer Sitzstelle 13 in der Sammelschiene 1 und dem Druckstück 32 eingespannt. Das Eindrücken der Sitzstelle 13 in die Suraelahlene bringt gleichzeitig eine Lageorientierung für die Scheibenzelle und eine Planierung der Kontaktfläche der Sammelschiene.
Zum Einspannen der Scheibenzelle wird das Federetück 5 zunächst gegenüber der in Figur 1 dargestellten Lage so versetzt auf Schaft 31 und Isolierstück 4 aufgesteckt daß eich die Enden unter die Widerlager drücken lassen ; danach werden diese Enden durch Drehung des FederstUckes unter die Widerlager
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und 121 bewegt. Zur Sicherung des Federstückes in dieser Lage sind die Widerlager kovex und die Enden des Druckstückes 5 komplementär konkav ausgebildet (vergl. Pig 3).
Die Materialien von je zwei aneinanderliegenden Kontaktflächen sollten in der elektrischen Spannungsreihe möglichst nahe beieinander stehen; bewährt haben sich verzinkte, vernickelte oder versilberte Oberflächen.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist besonders gut für den Anbau an das Lagerschild einer Drehs tromlichtmaadiiene £ geeignet. In diesem Pail wird man die Scheibenzellen 2 so einlegen, daß entweder ihre Anoden oder ihre Kathoden mit der Sammelschiene verbunden sind. Die in Figur 1 gezeigte Anordnung stellt so eine halbe Drehstrombrücke dar, bei der die Sammelschiene entweder den Puls- oder den Minuspol und die Schäfte 31 der Druckstücke 32 die Wechselstromanschlüsse darstellen. Mit zwei derartigen Anordnungen nach Figur 1 (wobei lediglich die Scheibenzellen an die beiden Sammelschienen mit unterschiedlicher Polarität eingelegt sind) läßt sich mit einfachen Mitteln eine komplette Drehstrombrücke aufbauen. Man bracht hierzu lediglich auf die beiden nebeneinander auf dem Lagerschild montierten Kalbbrücken eine Isolierstoffplatte mit Durchführungsbucheen für die insgesamt sechs Schäfte aufzustecken und diese Buchsen durch ge-
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druckte, gestanzte oder durch gewöhnliche Leitungen zu verbinden.
Bei dem beachriebenen Ausführungabeispiel Bind die Widerlager und Federstücke so ausgebildet, daß die Pederstücke nach einer Drehbewegung in einen Rastsitz einrasten.
Eine andere, einfacher zu fertigende Lagerung der Federetücke in den Schenkeln 11 und 12 ist in Figur 4 dargestellt. Diese Figur zeigt einen Schnitt entsprechend dem in Figur 3 dargestellten. Das Federstück ist wieder mit 5 bezeichnet und ist in aine U-förmige Aussparung 12 eingelegt. Die Abmessungen der Aussparung,der Scheibenzelle, des Anschlußstückes und des Iaolierstückea sind dabei so gewühlt, daß sich die in Figur 4 dargestellt« Lage nur unter Anwendung eines äußeren Druckes auf das Federstück herstellen läßt. Außerdem sind die Abmessungen sowie die Federkonstante des Federstückes so gewählt, daß sich bei der in Figur dargestellten Lage der gewünschte Kontaktdruck einstellt.
Sobald die Enden des Federstückes 5 in die in Figur 4 dargestellte Lage durch äußeren Druck gebracht sind, wird der mit 114 bezeichnete Teil zu beiden Selten der U-förnigen Ausaparung mit Hilfe eines Stemmwerkzeugea 6 abgetrennt und In die gestrichen mit 113 bezeichnete Lage gebracht.
Gemäß Figur 4 können alle In Figur 1 dargestellten FederatUcke 5 auf beiden Selten mit den Schenkeln 11 bzw. 12 verbunden aein. Zum Auswechseln der Scheibenzellen können die FederatUcke 5 mit
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Hilfe einer Zange um wenige Zehntel eines Millimeters angehoben werden.
4 Figuren
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Claims (1)

1.) Gleichrichteranordnung, bestehend aus einer Sammelschienet an der mindestene zwei nebeneinanderliegende Halbleiterbauelemente elektrisch einpolig und wärmeleitend befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzstelle (13) jedes Halbleiterbauelementes (2) zwischen zwei zu beiden Seiten der Sammelschiene (1) in derselben Richtung τοη ihr abstehenden Schenkeln (11,12) liegt, daß in eines bestimmten Abstand über jeder Sitzstelle (13) ein an beiden Schenkeln (1^,12) gelagertes Federstück (5) angeordnet ist, und daß zwischen der Sitatelle (13) und dem Federetück (5) eine Scheibenzelle (2) Über ein Isolierstück (4) und das Druckstiick (32) eines Anschlusstückes (3) so eingespannt 1st, daß die eine Kontaktfläche der Scheibenzelle auf der Sitzstelle (13) und die andere auf dem Drucketück (32) aufliegt.
2.) Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn· zeichnet, daß das Anechlußstück auf der einen Seite Führungen für die Scheibenzelle und auf der anderen Seite Führungen für das Isolierstuck hat.
3.) Gleichrichteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungen ein auf das Anschlußstück auf-
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gesteckter oder aufgepreßter isolierender Hilfskörper dient.
4.) Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federstück gegenüber der Sitzeteile eine Aussparung aufweist, in der das Isolierstück sitzt, und daß das Anschlußstück (3) ein T-förniges Druckstück (32) und einen Schaft (31) hat, der durch eine Aussparung des Isolierstückes (4) ragt.
5.) Gleichrichteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstück mindestens eine konvexe Fläche hat.
) Gleichrichteranorndung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche der Scheibenzelle eben und die auf einer dieser Kontaktflächen aufliegende Fläche des Druckstückes konvex ausgebildet sind.
7.) Gleichrichteranordnung nach eine» der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer Kontaktfläche der Scheibenzelle aufliegende Fläche des Druckstückes eben und eine der Kontaktflächen der Scheibenzelle konvex ausgebildet ist.
6.) GleichrichteranorAnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstück (4) rotationssymmetrisch mit einer
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kugelförmigen, zur Scheibenzelle hin abfallenden Schulter (41) und das Federetück (5) um seine Auflagestelle auf der Schulter herun konvex ausgebildet sind.
9·) Gleichrichteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien der Schulter und des Federetückes in der Umgebung ihrer Berührungsstellen etwa gleich groß sind.
10.) Gleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9t dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (11,12) der Sammelschiene (1) und/oder die Enden des Federstückes (5) Rasten aufweisen.
11.) Gleichrichteranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager (111, 121) konvex und die Enden des Federetückes (5) komplementär konkav oder umgekehrt ausgebildet sind.
12.) dUeichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenzelle von einem ringförmigen Mantel us elastischem Isolierstoff umgeben ist, der mit leichtem Druck eirteSfts gegen die Sammelschiene, andererseits gegen das Druckstück oder einen entsprechenden Flansch des Isolieratückes anliegt.
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