DE2225729A1

DE2225729A1 - Gleichrichterbruecke

Info

Publication number: DE2225729A1
Application number: DE19722225729
Authority: DE
Inventors: Carlo Ferrando; Franco Romanisio
Original assignee: International Rectifier Corp Italiana SpA
Current assignee: International Rectifier Corp Italiana SpA
Priority date: 1971-07-01
Filing date: 1972-05-26
Publication date: 1973-02-08
Also published as: ES403277A1; GB1343261A; FR2141396A5

Description

PATENTANWALT

WOLFCiANi? SCHULZ-DÖRLAM ' «-»ei«*« INGENIEUR DIPLOME ZZ25

D-8000 MÜNCHEN 80

MAUERKIRCHERSTRASSE 31 TELEFON (0811) 981979

International Rectifier
Corp, Italiana S.p.A

Gleichrichterbrücke

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichrichterbrücke, insbesondere für Drehstrom-Lichtmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit in einem geschichteten Körper eingeschlossenen, gekapselten Dioden,w±>ei der geschichtete Körper aus Metallschichten und diese mechanisch verbindenden und sie elektrisch voneinander isolierenden Isolierschichten besteht und zur Befestigung und elektrischen Verbindung der Dioden und zur Wärmeabfuhr von diesen dient»

Gleichrichterbrücken dieser Art sind bekannt... Hierbei werden zunächst die Metall- und Isolierschichten aufeinander geschichtet, wobei die Isolierschichten aus einem faserhaltigen Gewebe, beispielsweise aus Glasfasern, bestehen, das mit einem Kunstharz imprägniert und teilweise ausgehärtet ist. Unter Druclceinwirkung und bei erhöhter Temperatur werden dann die Schichten des gebildeten Körpers miteinander verbunden und das Kunst-

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harz ausgehärtet, wobei sich die Dioden bereits an ihren Anschlußstellen befinden. Die bei diesem Verfahren verwendeten, mit Kunstharz getränkten Faserstoffe sind als Hartgewebe bekannt.

Bei den bekannten Gleichrichterbrücken sind üblicherweise zwei Metallschichten vorgesehen, zwischen denen eine Isolierschicht liegt, und nach der Verbindung dieser Schichten werden die Metallschichten chemisch geätzt, wodurch die elektrischen Leiter der Gleichrichterbrücke gebildet werden. Die so gebildete Gleichrichterbrücke weist den wesentlichen Nachteil auf, daß die Wärmeabfuhr von den Dioden ungenügend und zudem für die verschiedenen Dioden verschieden stark ist, Weiter sind die elektrisch wirksamen Querschnitte nur klein, die mechanische Festigkeit ist insbesondere bei Verwendung für Kraftfahrzeug-Lichtmaschinen größerer Leistung ungenügend, und die Herstellung ist aufwendig,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden,

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Gleichrichterbrücke der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine mittlere Metallschicht eine sich annähernd über die Länge des geschichteten Körpers erstreckende Grundplatte bildet und mit die Dioden aufnehmenden Ausnehmungen versehen ist, daß die untereinander gleichnamigen Elektroden der mit dem einen Gleichstrompol zu verbindenden Dioden mit der Grundplatte verbunden sind, daß die untereinander gleichnamigen Elektroden der mit dem anderen Gleichstrompol zu verbindenden Dioden unter Vermeidungeines elektrischen Kontakts mit den inneren Wandungen der sie aufnehmenden Ausnehmungen durch eine auf einer Seite der Grundplatte liegende Isolierschicht hindurch mit einer

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auf der Außenseite dieser Isolierschicht liegenden, sich annähernd über die Länge des geschichteten Körpers erstreckenden äußeren Metallschicht verbunden sind und daß alle Dioden durch eine auf der anderen Seite der Grundplatte liegende Isolierschicht hindurch zum Anschluß an jeweils eine Wechselstromphase jeweils paarweise mit einem Teilabschnitt einer auf der Außenseite dieser Isolierschicht liegenden, unterteilten äußeren Metallschicht verbunden sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen;

Fig, 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Gleichrichterbrücke gemäß der Erfindung;

Tig. 2 die Gleichrichterbrücke gemäß Fig. 1 bei Blick in Richtung 2-2 j

Fig. 3 eine Draufsicht auf die der in Fig. 1 dargestellten Seite gegenüberliegende Seite der Gleichrichterbrücke ;

Fig, M- einen Schnitt durch die Gleichrichterbrücke gemäß Fig. 1 entlang der Linie M—4j

Fig, 5 in der Fig. M entsprechender Darstellung einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Gleichrichterbrticke gemäß der Erfindung;

Fig. 6 das elektrische Schaltbild der Gleichrichterbrücken gemäß Fig. 1 und 5,

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Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele von Gleichrichterbrücken sind zur Verwendung in Drehstrom-Lichtmaschinen von Kraftfahrzeugen bestimmt. Sie weisen in bekannter Weise sechs Dioden (Fig, 6) auf, die paarweise zum Anschluß an die Phasen der Lichtmaschine verbunden sind. Ein solches Diodenpaar ist in Fig, 6 mit D., D„ bezeichnet, diese Bezeichnung ist in den übrigen Figuren beibehalten.

Bei den in Fig. 1 bis, 4 und in Fig, 5 dargestellten Gleichrichterbrüeken ist jeweils eine metallene Grundplatte vorgesehen, die beispielsweise aus Stahl besteht, die Form eines Hufeisens hat und eine Dicke von beispielsweise mindestens 2mm hat, die eine genügende Festigkeit der Brücke gewährleistet. Die metallene Grundplatte Io bildet die mittlere Metallschicht eines geschichteten Körpers, der weiter,zwei äußere Metallschichten und zwei zwischen jeweils zwei benachbarten Metallschichten liegende Isolierschichten umfaßt, die aus im voraus mit einem elektrisch isolierenden Kunstharz imprägnierten Geweben bestehen. Auf einer Seite der Grundplatte Io hat die äußere Metallschicht die Form einer sich annähernd über die Länge des geschichteten Körpers erstreckenden Kupferplatte 22, Auf der anderen Seite ist eine Metallschicht vorgesehen, die in drei plattenförmige Teilabschnitte 14, 16,18 unterteilt ist, die gemeinsam ebenfalls annähernd die gesamte Länge des geschichteten Körpers überdecken und von denen jede mit einer Phase der Drehstrom-Lichtmachine zu verbinden ist. Die Teilabschnitte IU, 16, 18 werden im folgenden als Phasenplatten bezeichnet. Aus dem so gebildeten geschichteten Körper erstreckt sich die Grundplatte Io an einem Ende nach außen und bildet einen elektrischen Anschluß j bei den Ausführungsbeispielen ist dieser Anschluß der positive Gleichstrompol der Brücke, Die Dioden sind entlang des hufeisenförmigen

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geschichteten Körpers verteilt und paarweise angeordnet, wobei jeweils ein Paar mit einer der Phasenplatten 14, 16, 18 verbunden ist.

Die Figuren 4 und 5 zeigen einen Teil des geschichteten Körpers mit einem Paar von Dioden D^, D„, Für jedes dieser Paare weist die Grundplatte Io eine Vertiefung 21 und eine öffnung 26 auf. Eine der gekapselten Dioden, in diesem Fall D₁, ist in der Vertiefung 24 aufgenommen, wobei ihre Katode am Boden 24A der Vertiefung unter elektrischer Kontaktgabe anliegt. Die Anode erstreckt sich durch die Isolierschicht 12 und die Phasenplatte 14 hindurch und ist auf der Außenseite der Phasenplatte 14 mit dieser an einer Lotstelle 28 weichverlötet. Wie aus Fig. hervorgeht, ist die die.Katode der Diode D. bildende Kapsel von der Phasenplatte 14 durch die Isolierschicht 12 isoliert. Die zweite Diode D₂ des Diodenpaars ist in der öffnung 26 der Grundplatte Io untergebracht; bei dieser Diode D„ bildet die Kapsel die Anode, und diese durchsetzt eine öffnung in der Isolierschicht 2o, so daß sie mit der sich annähernd über die Länge des geschichteten Körpers erstreckenden Metallschicht 22 in Kontakt steht. Die Katode der Diode D„ erstreckt sich durch die Isolierschicht 12 und die Phasenplatte 14 hindurch und ist mit der Phasenplatte 14 an einer Lotstelle 3o weichverlötet. Somit ist die Diode D₁ zwischen die Grundplatte Io und .Phasenplatte 14 und die Diode D„ zwischen die Metallschicht 22 und die Phasenplatte 14 geschaltet. Beim Anlegen einer Wechselspannung an die Phasenplatte 14 werden daher die positiven Halbwellen über die Grundplatte Io me Diode D₁ geleitet, während die negativen Halbwellen über die Metallschicht 22 und die Diode D- fließen.

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Zwei weitere Diodenpaare sind in gleicher Weise mit ihren entsprechenden Phasenphtten 16, 18 verbunden, wie dies für das Paar der Dioden D., D„ beschrieben wurde,

Die Kapseln der Dioden D., D„ können mit der Grundplatte Io bzw. mit der Metallschicht 22 verlötet oder verschweißt sein; sie werden vorzugsweise hartverlötet» Ebenfalls wäre es möglich, die Dioden einfach gegen den Boden 24A bzw. die Metallschicht 22 federelastisch anzupressen, was beispielsweise durch einen elastischen Ring erfolgen könnte, der jeweils zwischen Kapsel und entsprechender Phasenplatte 14, 16, 18 zusammengequetscht ist und der vor der Verlötung der Elektroden der Dioden mit den Phasenplatten eine nach der Verlötung andauernde Andruckkraft-Vorbelastung erzeugt. In keinem Fäll dürfen jedoch die Kapseln der in den öffnungen 26 untergebrachten Dioden die Innenseite der Wandung der Öffnung berühren.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 4 sind, wie aus Fig, 4 erkennbar, die die mit der Grundplatte lo verbundenen Dioden aufnehmenden Vertiefungen 24 in die Grundplatte Io als Ausbuchtungen eingeprägt, so daß der Boden 24A der Ausbuchtung außerhalb der Ebene der Grundplatte Io auf deren der unterteilten Metallschicht gegenüberliegender Seite liegt. Bei dem Ausführungsbexspxel gemäß Fig, S sind demgegenüber die Vertiefungen jeweils durch eine öffnung in der Grundplatte Io gebildet, wobei diese öffnungen jeweils auf der der unterteilten Metallschicht gegenüberliegenden Seite der Grundplatte Io von auf dieser be-

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festigten, die Böden 2HA' der Vertiefungen bildenden Deckeln bedeckt sind. Die Deckel sind mit der Grundplatte Io hartverlötet, In beiden Fällen steht der Boden 2HA bzw, 2HA' über,die Seitenfläche der Grundplatte Io hervor, und die Isolierschicht 2o und die Metallschicht 22 weisen die Böden umgebende öffnungen 32 auf. Die öffnung der Metallschicht 22 umgibt den Boden 2HA bzw, 2HA' zur Vermeidung eines elektrischen Kontakts in einem Abstand, Durch das Freiliegen der Böden 2HA, 21A¹ hat die Umgebungsluft im Bereich der Dioden-D₁, D₂ unmittelbaren Zutritt zur Grundplatte Io, Um die Kühlwirkung zu vergrößern, kann die öffnung 32 der Metallschicht 22, wie in Fig, H dargestellt, größer gewählt werden, als dies aus Isolationsgründen erforderlich wäre. In Fig. 3 sind die Böden 2HA, 2HB, 2HG der entsprechende Dioden aufnehmenden Vertiefungen erkennbar.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist der Rand des geschichteten Körpers derartig treppenartig gestuft, daß jeweils Teile einer Seite des Grundkörpers Io und der Metallschicht 22 freiliegen, wodurch ebenfalls die Wärmeabfuhr verbessert wird,

InFig, 6 entsprechen die Bezugszeichen Io', IH', IB¹, 18', 22^f wirkungsmäßig der Grundplatte Io, den drei Phasenplatten IH, 16, 18'bzw, der sich über die Länge des geschichteten Körpers erstreckenden Metallschicht 22.

Claims

International Rectifier Corp,
Italiana S,p.A,

ANSPRÜCHE

fl»)Gleichrichterbrücke, insbesondere für Drehstrom-Lichtmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit in einem geschichteten Körper eingeschlossenen, gekapselten Dioden, wobei der geschichtete Körper aus Metallschichten und diese mechanisch verbindenden und sie elektrisch voneinander isolierenden Isolierschichten besteht und zur Befestigung und elektrischen Verbindung der Dioden und zur Wärmeabfuhr von diesen dient, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Metallschicht eine sich annähernd über die Länge des geschichteten Körpers erstreckende Grundplatte (lo) bildet und mit die die Dioden (D₁J D„)aufnehmenden Ausnehmungen (24,26) versehen ist, daß die untereinander gleichnamigen Elektroden der mit dem einen Gleichstrompol (+) zu verbindenden Dioden (D.) mit der Grundplatte (lo) verbunden sind, daß die untereinander gleichnamigen Elektroden der mit dem anderen Gleichstrompol (-) zu verbindenden Dioden (D„) unter Vermeidung eines elektrischen Kontakts mit den inneren Wandungen der sie aufnehmenden Ausnehmungen (26) durch eine auf einer Seite der Grundplatte (lo) liegende Isolierschicht (2o) hindurch mit einer auf der Außenseite dieser Isolierschicht (2o) liegenden, sich annähernd über die Länge des geschichteten Körpers erstreckenden äußeren Metallschicht (22) verbunden sind und daß alle Dioden (D₁, D«) durch eine auf der anderen Seite der Grundplatte (lo) liegende Isolierschicht (12) hindurch zum Anschluß an jeweils eine Wechselstromphase jeweils paarweise mit einem Teilabschnitt (11,16,18) einer auf der Außenseite dieser Isolierschicht 12 liegenden, unterteilten äußeren Metallschicht verbunden sind,

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2, Gleichrichterbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschichten (12,2o) aus einem imprägnierten, faserhaltigen Stoff bestehen.

3, Gleichrichterbrücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (lo) eine größere Dicke als die übrigen Metallschichten (22;14,16, 18) aufweist (Fig. 4,5),

4, Gleichrichterbrücke nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die die mit der Grundplatte (lo) verbundenen Dioden (D₁) aufnehmenden Aussparungen (24) in die Grundplatte (lo) als Ausbuchtungen eingeprägt sind, so daß der Boden (2HA, 24B, 24C) der Ausbuchtung außerhalb der Ebene der Grundplatte (lo) auf deren der unterteilten Metallschicht gegenüberliegender Seite liegt (Fig, 3,¹O,

5t Gleichrichterbrücke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die mit der Grundplatte (lo) verbundenen Moden (D*) aufnehmenden Aussparungen (24) jeweils durch eine öffnung in der Grundplatte (lo) gebildet sind und daß diese öffnungen jeweils auf der der unterteilten Metallschicht gegenüberliegenden Seite der Grundplatte (lo) von auf dieser befestigten, die Böden (24A¹) der Ausnehmungen (24) bildenden Deckeln bedeckt sind (Fig.5).

6, Gleichrichterbrücke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Böden (24A¹) bildenden Deckel auf ihren Innenseiten die Ausnehmungen (24) vergrößernde Vertiefungen aufweisen,

7. Gleichrichterbrücke nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sich annähernd

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über die Länge des geschichteten Körpers erstreckende äußere Metallschicht (22) die Böden (2HA, 2HB, 2HCj 2HA¹) in einem Abstand umgebende öffnungen (32) aufweist-(Fig. 4,5),

8, Gleichrichterbrücke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Grundkörper (lo) und der sich annähernd über die Länge des Grundkörpers (lo) erstreckenden äußeren Metallschicht (22) liegende Isolierschicht (2o) von den Böden (2HA, 2HB, 2HCj 2HA¹) durchsetzte öffnungen aufweist.

9, Gleichrichterbrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (lo) an einem Ende des geschichteten Körpers aus den übrigen Schichten heraustritt und als elektrische Anschlußvorrichtung ausgebildet ist,

10, Gleichrichterbrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Grundplatte (lo) verbundenen Dioden (D.) mit dieser verlötet oder verschweißt, vorzugsweise hatverlötet, sind,

11, Glexchrichterbrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der sich annähernd über die Länge des geschichteten Körpers erstreckenden äußeren Metallschicht verbundenen Dioden (D«) mit dieser verlötet und verschweißt, vorzugsweise hartverlötet, sind,

12, Glexchrichterbrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit ' der Grundplatte (lo) verbundenen Dioden (D.) und/

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oder die mit der sich annähernd über die Länge des geschichteten Körpers erstreckenden äußeren Metallschicht verbundenen Dioden (D-) unter elektrischer Kontaktgabe federelastisch angedrückt sind,

13, Gleichrichterbrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Körper die Form eines Hufeisens hat,

14, Glexchrxchterbrücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der unterteilten Metallschicht und der zwischen ihr und der Grundplatte (lo) liegenden Isolierschicht (12) geringer als die Breite des Grundkörpers ist und daß die Breite des Grundkörpers (lo) und der ihm und der sich annähernd über die Länge des geschichteten Körpers erstreckenden Metallschicht (22) liegenden Isolierschicht geringer als die Breite dieser Metallschicht (22) ist, so daß der Rand des geschichteten Körpers treppenartig gestuft ist.

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