DE2220288A1

DE2220288A1 - Gleichrichteranordnung

Info

Publication number: DE2220288A1
Application number: DE2220288A
Authority: DE
Inventors: Michael Schwarz; Herbert Vogt; Christian Wengler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-04-25
Filing date: 1972-04-25
Publication date: 1973-11-15
Also published as: ES410251A1; GB1366294A; FR2181644A1; FR2181644B1; IT983975B; JPS4921626A; JPS53499B2

Description

SIEMMS AKiDIEXGESELLSGHA?! München" 2, 2 5. APR 197 2

Berlin und München Witteisbacherplatz 2

^VPA . 72/1062

Gleichrichteranordnung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine GIeichrichteranordnung mit mindestens einer ebenen Kühlplatte, und mit mindestens einem Gleichrichter, dessen einer Pol mit der Kühlplatte elektrisch verbunden ist, und mit mindestens einer Zuführungsleitung, die mit dein anderen Pol' des Gleichrichters verbunden ist.

Es ist bereits eine Dreiphasen-Y/echselspannungsbrücke be-, schrieben worden, die zwei ebene, zusammen Hufeisenform bildende, aus Blech bestehende Kühlplatten aufweist. Diese Kühlplatten sind durch eine Isolierstofflage verbunden, der mit sechs Ausnehmungen versehen ist'. In diesen Aus-. nehmungen sitzt je ein Halbleiterelement eines Gleichrichters. Die eine Elektrode von drei Halbleiterelenenten ist mit einer der beiden Kühlplatten und die eine Elektrode von' drei weiteren Halbleiterelementen mit der anderen der beiden Kühlplatten verlötet. Die andere Elektrode je zweier Halbleiterelemente sind mit einer Leiterbahn einer kupferka- -, schierten Leiterplatte verbunden, die die Wechsßlstromzuleitungen der Gleichrichteranor'dnung enthält»

Die Halbleiterelemente sind mit den Kühlplatten fest verbunden und können daher, wenn sich bei der Prüfung der Gleichrichteranordnung eines der Halbleiterelemente als defekt herausstellen sollte, nur unter Schwierigkeiten durch ein neues Element ersetzt werden. Je mehr Halbleiterelemente eine Gleichrichteranordnung aufweist, desto größer wird die Wahrscheinlichkeit, daß die ganze Anordnung wegen des Defektes

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ORlQlNAL INSPECTED.

eines einzigen Halbleiterelementes unbrauchbar ist.

Es ist seit längeren bekannt, Halbleiterelemente oder Halbleiterbauelemente mit dem Gehäuse bzw. mit Zuführungsleitungen und/oder Kühlkörpern nicht zu verlöten oder zu verschweißen, sondern lediglich unter hohem Druck an diese Teile anzupressen. Um einen einwandfreien thermischen und elektrischen Übergang zwischen den genannten Teilen zu erreichen, muß ein Druck aufgewendet werden, der etwa zwischen 100 und 500 kp/cm liegt. Ein solch hoher Druck stellt an die mechanische Festigkeit einer Gleichrichteranordnung hohe Ansprüche.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichrichteranordnung der eingangs erwähnten Gattung so weiterzubilden, daß die Gleichrichter leicht auszuwechseln sind, daß die Anordnung jedoch wegen des hohen Anpreßdrucks nicht zu aufwendig wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter ein scheibenförmiges Gehäuse mit zwei metallenen Kontaktflächen aufweisen, daß jeder Gleichrichter zwischen einer Metallkappe und der Kühlplatte angeordnet ist, daß die Metallkappe mindestens an zwei Stellen mit der Kühlplatte mechanisch verbunden ist, daß diese Stellen nahe am Gehäuse liegen, daß eine der Kontaktflächen an der Kühlplatte anliegt, daß zwischen der anderen Kontaktfläche und der Metallkappe mindestens eine Druckfeder angeordnet ist und daß Mittel vorgesehen sind, die die andere Kontaktfläche gegen die Kühlplatte elektrisch isolieren.

Die Metallkappe weist zweckmäßigerweise am Rand Stege auf, die durch Schlitze in der Kühlplatte hindurchgehen und auf der der Kappe gegenüberliegenden Seite der Kühlplatte umgebogen sind und über den Rand der Schlitze hinübergreifen.

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Zwischen der Kappe und der Kühlplatte kann mindestens ein elektrisch isolierendes Distanzstück angeordnet sein. Mit der Kühlplatte kann auch eine Isolierstofflage verbunden sein, die Ausnehmungen aufweist, in der die Gleichrichter sitzen.

Das Distanzstück und die Isolierstofflage können aus einem Stück bestehen. Zwischen den Federn und den Gleichrichtern kann eine Anschlußfahne liegen.

Eine Dreiphasen-Wechselspannungsbrücke erhält Juan, z. B. wenn zwei in.der gleichen Ebene liegende Kühlplatten vorgesehen sind, die zusammengesetzt Hufeisenforin haben und durch eine hufeisen- oder U-förmig ausgebildete Isolierstofflage verbunden sind. Die Isolierstofflage bildet hier einen Isolierrahmen. Der Isolierrahmen weist sechs Ausnehmungen auf. Die' eine Kontaktfläche von drei Gleichrichtern ist mit der einen und die eine Kontaktfläche von drei Gleichrichtern mit der anderen Kühlplatten verbunden. Die anderen Kontaktflächen von jeweils zwei benachbarten Gleichrichtern sind über je eine Kontaktfahne mit einer Dreiphasen-Wechselspannungsquelle verbunden. Die Kühlplatten müssen aus gut wärme- und stromleitendem Material bestehen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch eine Gleichrichteranordnung entlang der Linie I-I nach Figur 2, Figur 2 die Aufsicht auf eine Dreiphasen-Gleichrichterbrücke

und
Figur 3 die Untersicht auf die Brücke nach Figur 2.

Die Anordnung nach Figur 1 weist eine ebene Kühlplatte 1 auf. Diese kann z. B. aus einem Wärme und Strom gut leitendem Material, wie z. B. aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Die Kühlplatte 1 dient gleichzeitig zur Stromleitung. Auf der Kühlplatte 1 ist ein Gleichrichterelement mit einem scheiben-

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förmigen Gehäuse, das im folgenden "Scheibenzelle" genannt wird, angeordnet. Diese Scheibenzelle ist mit 2 bezeichnet. Die Scheibenzelle 2 weist metallische Kontaktflächen 3 und 4 auf. Die Kontaktfläche 3 sitzt auf der Kühlplatte 1. Auf der Kontaktfläche 4 sitzen der Reihe nach eine Anschlußfahne 10, eine Druckfeder 8, die z. B. aus zwei Tellerfedern bestehen kann, ein Druckstück 13 und eine Isolierschicht 9. Die Feder 8 stützt sich über das Druckstück 13 und die Isolierschicht 9 gegen eine Metallkappe 5 ab und preßt die Scheibenzelle 2 mit einem Druck von 100 bis 500 kp/cm² an die Kühlplatte 1. Die Metallkappe 5 ist über Stege 6 mit der Kühlplatte 1 mechanisch verbunden. Zu diesem Zweck sind in der Kühlplatte Schlitze vorgesehen, von denen einer mit 7 bezeichnet ist. Die Metallkappe 5 weist zweckmäßigerweise drei oder mehr Stege auf.

Es ist ersichtlich, daß die Stellen, an denen die Metallkappe 5 an der Kühlplatte 1 befestigt ist, nahe an der Scheibenzelle 2 liegen. Auf diese Weise wird das durch die Druckfeder 8 auf die Leiterplatte ausgeübte Biegemoment klein gehalten, so daß es genügt, wenn die Kühlplatte 1 relativ geringe Dicke z. B. 2 mm aufweist. Die Metallkappe 5 besteht zweckmäßigerweise aus Stahl, Damit die Scheibenzelle 2 unter einem definierten Druck an die Kühlplatte angepreßt wird, muß ein bestimmter Abstand zwischen der Metallkappe 5 und der Kühlplatte 1 eingehalten werden. Dazu dient ein isolierendes Distanzstück 11, das zwischen der Metallkappe 5 und der Kühlplatte 1 innerhalb der Stege angeordnet ist. Dieses Distanzstück kann z. B. aus einen Isolierrohr bestehen, das seitlich lediglich eine öffnung für die Anschlußfahne 10 enthält.

Die Metallkappe kann von der Scheibenzelle gesehen konvex ausgebildet sein. Dadurch erhöht sich die Steifigkeit der

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Metallkappe und die Einhaltung eines definierten Drucks zwischen Scheibenzelle und Kühlplatte ist gewährleistet.

In Figur 2 ist die Aufsicht auf eine Dreiphasen-Gleichrichterbrücke für sechs Scheibenzellen gezeigt. Die Gleichrichterbrücke weist zwei Kühlplatten 15 und 16 auf, die z. B, aus Aluminium bestehen. Die Kühlplatten 15 und 16 sind elektrisch voneinander getrennt und bilden die positive bzw. negative Sammelschiene der Brücke. Sie liegen in einer Ebene und werden durch eine TJ-oder hufeisenförmige, einen Isolierstoffrahmen bildende Isolierstofflage 14 miteinander verbunden, die Ausnehmungen 12 aufweist, in denen die Scheibenzellen sitzen. Die aus den Kappen 5 herausragenden Anschlußfahnen sind hier ebenfalls mit 10 bezeichnet. Die Anschluß fahnen zweier nebeneinander liegenden Scheibenzellen sind mit je einem V/echselspannungsanschluß 18, 19, 20 verbunden. Die Scheibenzellen sind so in die Ausnehmungen eingelegt, daß einmal der Pluspol und bei der benachbarten Scheibenzelle der Minuspol mit den Kühlplatten elektrisch verbunden ist.

In Figur 3 ist die Gleichrichterbrücke nach Figur 2 von unten gezeigt. Gleiche Teile wie in den vorhergehenden' Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In dieser Figur ist deutlich zu sehen, daß sich beide Kühlplatten 15 und 16 zu einer Hufeisen- oder U-Form ergänzen. Eine Gleichrichterbrücke dieser Form eignet sich besonders gut zur Gleichrichtung der von einen Dreiphasen-Wechselspannungsgenerator eines Kraftfahrzeuges gelieferten Spannung. Die Gleiehrichterbrücke kann unmittelbar an der Stirnseite des Gehäuses des Generators angeschraubt werden.

Die vorliegende Erfindung eignet sich nicht nur für Dreiphasen-V/echselspannungsbrücken, sondern ermöglicht auch eine Anwendung von Scheibenzellen mit Druckkontakt z» B« in ge-

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druckten Schaltungen. Dabei können die Scheibenzellen einzeln Dder in beliebigen schaltungstechniachen Variationen eingesetzt werden.

9 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

1.JGleichrichteranordnung mit mindestens einer ebenen ^-— Kühlplatte und mit mindestens einem Gleichrichter, •dessen einer Pol mit der Kühlplatte elektrisch verbunden ist, und mit mindestens einer Zuführungsleitung, die mit dem anderen Pol des Gleichrichters verbunden ist, dadurch gekennz e i c h η e t , daß die Gleichrichter (2) ein scheibenförmiges Gehäuse mit zwei metallenen Kontaktflächen (3,4) aufweisen, daß jeder Gleichrichter zwischen einer .Metallkappe (5) und der Kühlplatte (1, Fig.1) angeordnet ist, daß die Metallkappe (5) mindestens an zwei Stellen mit der Kühlplatte (1) mechanisch verbunden ist, daß diese Stellen nahe am Gehäuse liegen, daß eine Kontaktfläche (3) an der Kühlplatte anliegt, daß zwischen .der anderen Kontaktfläche (4) und der Metallkappe (5) mindestens eine Druckfeder (8) angeordnet ist, und daß Mittel vorgesehen sind, die die andere Kontaktfläche gegen die Kühlplatte elektrisch isolieren»

2. Gleichrichteranordnung nach -Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß*Metallkappe (5) am Rand Stege (6) aufweist, die durch Schlitze (7) in der Kühlplatte (1) hindurchgehen und daß die Stege auf "der der Kappe (5) gegenüberliegenden Seite der Kühlplatte umgebogen sind und über den Rand der Schlitze (7) hin-

übergreifen.
*die

3· Gleichrichteranordnung nach Anspruch 1 oder 2," dadurch' gekennzeichnet, daß zwischen der Kappe (5) und der Kühlplatte (1) mindestens ein elektrisch isolierendes Distanzstück (I1)"ange· ordnet ist.

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4« Gleiclirichteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß mit der Kühlplatte eine Isolierstofflage (14) verbunden ist und daß die Isolierstofflage (14) Ausnehmungen (12) aufweist , in der die Gleichrichter (2) sitzen.

5. Gleichrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Distanzstück (11) und. die Isolierstofflage (14) aus einen einzigen Stück bestehen.

6. Gleichrichteranordnung nach einen der Ansprüche 1

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Feder (8) und dem Gleichrichter (2) eine Anschlußfahne (10) liegt.

7. Gleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in der gleichen Ebene liegende Kühlplatten (15$16) vorgesehen sind, die zusammengesetzt Hufeisenform haben, daß die Isolierstofflage (14) hufeisen- oder U-förmig ausgebildet ist und sechs Ausnehmungen (12) aufweist, daß jeweils die einen Kontaktflächen von drei Gleichrichtern mit der einen (15) bzw. der anderen (16) Kühlplatte verbunden sind und daß die anderen Kontaktflächen von jeweils zwei benachbarten Gleichrichtern über Anschlußfahnen mit einer Dreiphasen-V/echselspannungsquelle verbunden sind.

8. Gleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlplatten (15,16) aus Metall bestehen.

9. Gleichrichteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkappe (5) von der Scheibenzelle gesehen konvex gewölbt ist ο

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