DE2805567C2 - Halterung für scheibenförmige Halbleiterbauelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für scheibenförmige Halbleiterelemente gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. Sie nimmt damit Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der DE-PS 22 57 353 ergibt.

Die DE-PS 22 57 353 betrifft eine Halterung für scheibenförmige Halbleiterelemente an einem Trägerrad, mit zwei Spannstücken, zwischen denen das Halbleiterelement mit seinen Stirnseiten sowie mindestens ein elektrischer Anschluß eingespannt sind, und die federnde Mittel zur Erzeugung eines Kontaktdruckes aufweist. Eines der Spannstücke, nämlich ein Kontaktbolzen, sowie das Halbleiterelement sind jeweils in Ausnehmungen am Außenumfang des Trägerrades angeordnet.

Bei dieser bekannten Halterung müssen die einzelnen Bauteile in die Ausnehmungen im Trägerrad eingeführt, in ihrer gegenseitigen Lage gesichert und der gesamte Zusammenbau durch einen Deckel zusammengespannt werden.

Die CH-PS 4 19 317 betrifft eine ähnliche Halterung von radial montierten Halbleiterbauelementen, bei welqher jedes Halbleiterelement und seine Isolation sich in einem Gehäuse befinden, dessen Montagerichtung bezüglich der Welle von außen nach innen ist, wobei dessen Wand durch die Zentrifugalkraft auf Zug beansprucht wird, das Halbleiterelement und die Isolation

ίο hingegen auf Druck beansprucht wird.

Bei beiden bekannten Anordnungen wird also kein komplettes, vormontiertes Modul in eine Ausnehmung am Trägerrad eingesetzt, sondern es erfolgt ein bloßer Zusammenbau, dessen einzelne elektrische und/oder Wärmeübergangsflächen erst nach dem Einschrauben des Gehäuses ihre eigentliche Funktion übernehmen können, wobei der Kraftfluß zwischen den endgültigen Einspannflächen nicht in der Halterung selbst, sondern über das die Halterung tragende Bauteil der Maschine, das Trägerrad, geschlossen ist

Aus der DE-OS 25 ί 1 636 ist ferner eine rotierende Gleichrichteranordnung für elektrische Maschinen be- ■ kannt, bei der die scheibenförmigen Halbleiterelemente am Innermrniang eines Trägerrad-Ringflansches federnd verspannt sind. Jedes Halbleiterelement ist zwischen einem radial außenliegenden und einem radial innenliegenden Spannstück, die über Schraubenbolzen mit dem Trägerrad-Ringflansch isoliert verschraubt sind, derart angeordnet, daß das Element mit seiner einen Stirnseite direkt an dem radial außenliegenden Spannstück anliegt, während an der anderen Stirnseite zwischen dem Halbleiterelemenht und dem radial innenliegenden Spannstück ein Drehstrom-Anschlußleiter und eine Druckfeder angeordnet sind. Das aus mehreren Teilen zusammengesetzte Trägerrad ist zur Festigkeitserhöhung an seinem Ringflansch mit einem aufgeschrumpften Kappenring versehen.

Eine derartige Gleichrichteranordnung ist im Hinblick auf das benötigte Material und die Montage sehr teuer. Es ist eine große Anzahl von Einzelteilen notwendig, zu deren Herstellung teilweise aufwendige Arbeitsgänge erforderlich sind. Der Zusammenbau der Einzelteile ist zeitraubend und durch die versteckte Anordnung der Baueinheit am Innenumfang des Ringflansches zusätzlich erschwert Besonders bei Reparaturfällen, bei denen das Auswechseln der Halbleiterelemente erforderlich ist, führt der umständliche und langwierige Aus- und Einbau zu langen Ausfallzeiten der Maschine. Ein weiteres Problem ist die im Betrieb an den Halbleiterelementen auftretende Erwärmung. Es ist daher, insbesondere zum Schütze der Halbleiterelemente, erforderlich, für eine gute Kühlung zu sorgen. Dies ist jedoch bei der vorstehend beschriebenen Ausführung nicht der Fall, da ein Luftstrom in axialer Richtung nicht möglich ist und unter dem Ringflansch eine Luftschicht milrotiert, die bereits nach kurzer Zeit heiß ist.

Die DE-OS 26 04 070 schließlich betrifft eine Befestigungseinrichtung eines scheibenförmigen Halbleiterbauelementes an einem Kühlteil, bestehend aus einem Querträger, einem Isolierglied und Befestigungsmitteln wie Bolzen. Zwischen dem Querträger und dem Kühlteil ist das mit einer Seite am Kühlteil anliegende Halbleiterbauelement in Scheibenform angeordnet, wobei an der entgegengesetzten Seite des Halbleiterbauelementes mit ihrer einen Seite die erste Stromzuführung anliegt, auf deren entgegengesetzten Seite das Isolierglied sitzt, in dessen Höhlung sich ein elastisches Glied von einem Kolben eingeeschlossen befindet, dessen entec-

gengesetzte Seite am Querträger anliegt

Ausgehend vom Bekannten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Halterung zu schaffen, die auf einfache und sichere Weise montiert werden kann, diese Montage außerhalb der Maschine durchgeführt werden kann, und die Anbringung an der Maschine ebenso wie das Wiederentfernen zu Reparatur- oder Prüfzwecken ohne großen Aufwand möglich ist

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung.

Die abhängigen Ansprüche 2 bis 6 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die gesamte Baueinheit als solche in die Ausnehmungen im Trägerrad eingeführt und mit diesem verschraubt werden. Dies führt zu einer wesentlichen Kosten- und Zeitersparnis. Die fertig montierte Baueinheit kann sehr schnell und einfach ausgewechselt werden; sie kann als komplettes Ersatzteil leicht gelagert und verschickt werden.

Alle die Funktionstüchtigkeit und Qualität der Baueinheit bestimmenden Einstellarbeiten und Prüfungen können außerhalb der Maschine ausgeführt werden. Die Baueinheit kann sogar außerhalb der Maschine mechanischen und elektrischen Tests unterzogen werden.

Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Halterung mit Spanneinrichtung für scheibenförmige Halbleiterelemente (teilweise im Schnitt),

F i g. 2 die Ansicht von unten einer Halterung gemäß Fig. 1,

F i g. 3 eine auf einem Trägerrad montierte Halterung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ein Halbleiterelement (Diode, Thyristor) 1 in einem Träger 2, der aus einem Trägerkörper 3 und einem Bügel 4 besteht, angeordnet. Der Trägerkörper 3 ist auf der dem Bügel 4 abgewandten Seite mit Kühlrippen 5 versehen. Die Fläche des Trägerkörpers 3 ist zwi- sehen den Fußpunkten des Bügels 4 als Kontaktfläche für das Halbleiterelement 1 ausgebildet und in der Mitte mit einem Positionierstift 6 versehen. Der Steg des Bügels 4 weist einen zum Trägerkörper 3 gerichteten Zylinder 7 auf, der mit einer zentrischen Bohrung mit Ge- winde versehen ist. Ein Isolierstück 8 weist an seiner dem Halbleiterelement 1 zugewandten Seite in der Mitte eine kugelförmige Vertiefung auf. Ein Kühlkörper 9 aus Aluminium ist an der dem Isolierstück 8 zugewandten Seite mit einer kugelförmigen Erhöhung versehen, die in die Vertiefung des Isolierstückes 8 eingreift. Die dem Halbleiterelement 1 zugewandte und ebene Seite des Kühlkörpers 8 weist in der Mitte einen Positionierstift 10 auf. Zwischen dem Halbleiterelement ί und dem Kühlkörper 9 ist ein elektrischer Anschluß 11, beispielsweise ein Kupferblech, angeordnet

In der zentrischen Bohrung des Zylinders 7 sind zehn Tellerfedern 12 zwischen dem Isolierstück 8 und einer Druckscheibe 13 angeordnet Die Druckscheibe 13 liegt gegen eine mit einer zentrischen Bohrung 14 versehenen Spannschraube 15, die in das Gewinde der Bohrung des Zylinders 7 gedreht ist

In F i g. 2 ist der unbestückte Träger 2 in einer Ansicht von unten dargestellt, wobei die Bezeichnungen denen der Fig. 1 entsprechen. Die Fußpunkte des Bügels 4 sind annähernd in einer Diagonalen der Kontaktfläche des Trägerkörpers 3 angeordnet. In dem Trägerkörper 3 sind zwei Bohrungen 16 angeordnet.

F i g. 3 zeigt einen mit einem Halbleiterelement 1 und einem Kühlkörper 3 bestückten Träger 2, d«r auf einem Trägerrad 17 montiert ist Das Trägerrad 17 ist auf einer Welle 18 befestigt jedoch von dieser elektrisch isoliert (die Isolation ist in der Zeichnung nicht dargestellt). Das Trägerrad 17 weist an seinem Außenumfang Ausnehmungen 19 auf, in die bestückte Träger eingesetzt sind. Neben der Ausnehmung 19 sind an der Mantelfläche des Trägerrades 17 Gewindebolzen 20 angeordnet auf die der Tragkörper 3 gesteckt und mit Muttern 21 befestigt ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Halterung für scheibenförmige Halbleiterbauelemente an einem Trägerrad, insbesondere rotierende Gleichrichteranordnung für elektrische Maschinen, mit zwei Spannstücken, zwischen denen das Halbleiterelement mit seinen Stirnseiten sowie mindestens ein elektrischer Anschluß eingespannt und federnde Mittel zur Erzeugung eines Kontaktdrukkes vorgesehen sind, wobei mindestens eines der Spannstücke sowie das Halbleiterelement jeweils in Ausnehmungen am Außenumfang des Trägerrades angeordnet sind und die besagten Spannstucke am Außenumfang des Trägerrades lösbar befestigt sind, und mit Kühlelementen, dadurch gekennzeichnet, daß das eine, radial außenliegende Spannstück als Trägerkörper (3) ausgebildet ist, das andere Spannstück als ein mit dem Trägerkörper (3) einstückig ausgeführter Bügel (9) zwischen dem Trägerkörper (3) und dem Bügel (4) eingespannt sind, und die gesamte aus Trägerkörper (3), Bügel (4), Halbleiterelement (1) und Kühlelementen (9) bestehende Baueinheit in fertig montierter Form in die besagten Ausnehmungen einsetzbar ist, und daß die federnden Mittel (12) zur Erzeugung des Kontaktdruckes eine Spanneinrichtung (13,15) umfassen.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kühlkörper (9) und dem Bügel (4) ein Isolierstück (8) angeordnet ist.

3. Halterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (9) auf dem Isolierstück (8) kugelgelenkartig gelagert ist.

4. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel zur Erzeugung des Kontaktdruckes ein Tellerfederpaket (12) aufweisen.

5. Halterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerfederpaket (12) in einem Zylinder (7) am Bügel (4) angeordnet sind und die Spanneinrichtung aus einer Druckscheibe (13) und einer in den Zylinder (7) gedrehten Spannschraube (15) mit zentrischer Bohrung (14) besteht

6. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (3) mit Kühlrippen (5) versehen ist.