DE3007306A1 - Luftgekuehlter stromrichter - Google Patents

Description

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Luftgekühler Stromrichter

Die vorliegende Patentanmeldung bezieht sich auf einen luftgekühlten Stromrichter.gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Leistungsstromrichter werden in der Regel in Brückenschaltung mit parallelen Halbleiterelementen hergestellt und mit Sicherungen für jeden parallelen Strompfad ausgerüstet, damit bei Kurzschluss eines Halbleiterelementes der defekte Strompfad abgeschaltet wird. Dies gilt auch bei Serieschaltung von wenigstens zwei Halbleiterelementen. So werden z.B. bei einer 3-Phasenbrückenschaltung je zwei seriegeschaltete Halbleiterelemente mit einer seriegeschalteten Sicherung verwendet, wobei je zwei dieser Einheiten parallelgeschaltet sind. Die Sicherung kann sich auf der Gleichstrom- oder auf der Wechselstromseite der Halbleitereinheit befinden, oder zwischen den Halbleiterelementen angeordnet sein, wobei für die Wahl der Variante konstruktive Gesichtspunkte massgebend sind. Bei Halbleiterelementen, die in Scheibenbauweise ausgeführt und beidseitig mit von Verspannelementen gehaltenen Kühlern versehen sind, darf nur einer der beiden Kühler fest eingespannt sein. Grund dafür ist die Empfindlichkeit der

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scheibenförmigen Halbleiterelemente auf unsymmetrische Druckverteilung. Es müssen noch weitere Randbedingungen eingehalten werden. So müssen Stromverbindungen, welche beim Auswechseln eines Halbleiterelementes gelöst werden, von der Bedienungsseite des Stromrichters her zugänglich sein. Dasselbe gilt auch für die Sicherungen, welche auswechselbar angeordnet sein müssen. Bei den bisherigen Ausführungsformen wurden diese Bedingungen so erfüllt, dass das Halbleiterelement oder die Halbleiterelemente einer Einheit und/oder die Sicherung auf eine feste Stromschiene montiert war, wobei wenigstens ein Anschluss mit flexiblen Kabeln oder flexiblen Metallbändern durchgeführt wurde. Daher wurden für eine Einheit mindestens eine feste Stromschiene benötigt, wodurch die Konstruktion komplizierter und die Montage der Stromrichter erschwert wurde.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen luftgekühlten Stromrichter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, dass er die Nachteile des Bekannten nicht aufweist und dass er konstruktiv einfacher und somit auch wirtschaftlicher ist. Der Stromrichter soll auch alle bisherigen Bedingungen erfüllen, d.h.: die Halbleiterelemente dürfen nicht unerwünscht mechanisch beansprucht werden und alle auswechselbaren Elemente müssen von der Bedienungsseite leicht zugänglich sein.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass sowohl die Halbleiterelemente als auch die Sicherungen leicht zugänglich angeordnet und ohne feste Stromschienen

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befestigt sind. Die Konstruktion und somit auch die Montage ist sehr einfach und es besteht keine Gefahr, dass die Halbleiterelemente unerwünscht mechanisch beansprucht werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Ausführungsform nach Anspruch 2 zeigt einen einfachen Aufbau der flexiblen, elektrisch leitenden Halterungen, bei dem sowohl eine ausreichende Flexibilität als auch eine gute Halterung und Distanzierung der Sicherungen gewährleistet ist. Die Variante nach Anspruch 3 erhöht die Elastizität der Blechstreifen. Der Anspruch 4 zeigt eine vorteilhafte Materialzusammensetzung der Halterungen, wobei selbstverständlich weitere an sich bekannte Materialien nicht ausgeschlossen sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil einer beispielsweisen Ausgestaltung des erfindungsgemässen luftgekühlten Stromrichters in vereinfachter Darstellung.

Fig. 2 eine beispielsweise Ausführungsform einer Einheit gemäss Fig. 1, wobei im rechten Teil der Figur 2 eine alternative Ausgestaltung einer flexiblen Halterung gezeichnet ist, und

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Pig. 3 eine Vorderansicht auf einen Teil der linken Halterung gemäss Fig. 2.

Gemäss Fig. 1 bestehen zwei Einheiten aus je zwei Baugruppen 1 und 2, wobei jede Baugruppe 1 oder 2 aus einem Halbleiterelement I₃ z.B. einem Thyristor, und aus zwei Kühlern 4 besteht. Jede Baugruppe 1, 2 wird mittels nicht dargestellter, an sich bekannter Verspannelemente zusammengehalten. Sicherungen 5 sind in jeder Einheit in Serie zwischen dem einen Ende der Baugruppen 1 und 2 über flexible Halterungen 6 befestigt, wobei die Halterungen 6 die Sicherungen 5 tragen. Die anderen Enden der Baugruppen 1, 2 sind an einer elektrisch isolierenden Rückwand 7 befestigt und an Leiter 9 angeschlossen. In der Fig. 1 sind als Beispiel ein Netzleiter der R-Phase und ein +-Leiter des Gleichstromausgangs des Stromrichters dargestellt. Mit der Bezugsziffer 8 ist eine Frontplatte des Stromrichters bezeichnet. In dem in der Fig. 1 als Draufsicht dargestellten Stromrichter liegen die Baugruppen 1 und 2 in derselben horizontalen Ebene. Die Baugruppen können selbstverständlich auch anders zueinander angeordnet sein, etwa in einer vertikalen Ebene.

Gleiche Teile sind in Fig. 2 und 3 mit denselben Bezugsziffern versehen wie in Fig. 1.

In Fig. 2 ist eine Einheit mit Baugruppen 1 und 2 und einer Sicherung 5 gemäss Fig. 1 ausführlicher dargestellt. Die Kühler 4 bestehen aus Hauptkörpern 10, die beidseitig die scheibenförmigen Halbleiterelemente 3 berühren und

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mit Kühlrippen 11 versehen sind. Gebogene Enden 12 der Kühlrippen 11 dienen einerseits zur Befestigung der flexiblen Halterungen 6, die die Sicherungen 5 tragen, andererseits zur Befestigung an die elektrisch isolierende Rückwand 7. Im linken Teil der Figur 2 ist eine flexible Halterung 6 gezeigt, die aus einem Kupferblechstreifen besteht. Im rechten Teil der Figur 2 ist die Halterung 6 aus zwei aus vernickeltem Aluminium bestehenden Einzelblechen 13 zusammengesetzt, womit die Flexibilität der Halterung 6 erhöht wird. Die Verbindung der Bestandteile ist in diesem Beispiel mit Muttern, Schraubenbolzen oder Schrauben 14 durchgeführt.

In Fig. 3 ist ein Teil der linken Halterung 6 aus Fig. in Vorderansicht gezeigt. Die aus dem Kupferblechstreifen bestehende Halterung 6 ist mit Dilatationsschlitzen 15 versehen, wodurch die Gefahr einer unsymmetrischen Belastung des Halbleiterelementes 3 noch weiter vermindert wird.

Der Erfindungsgegenstand ist selbstverständlich auf das in der Zeichnung Dargestellte nicht beschränkt. So können die flexiblen Halterungen 6 auch eine andere Form aufweisen. Man kann auch andere Arten von Kühlern 4 verwenden. Auch die Dilatationsschlitze 15 können eine andere Form aufweisen. Die Sicherung 5 kann in separate Sicherungskörper unterteilt werden, die z.B. parallelgeschaltet werden. Eine Sicherung 5 kann auch für mehr als zwei seriengeschaltete Halbleiterelemente 3 verwendet werden· Für die Halterungen 6 sind auch andere Materialien geeignet,

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als bisher beschrieben. Man kann z.B. auch Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwenden.

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Claims (4)

8/80 Patentansprüche

1. jLuftgekühler Stromrichter mit je wenigstens zwei in

^-—''Serie geschalteten Halbleiterelementen und wenigstens· einer in Serie mit diesen Halbleiterelementen geschalteten Sicherung, wobei die Halbleiterelemente beidseitig mit Kühlern versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherung (5) zwischen den einen Kühlern (4) der Halbleiterelemente (3) mittels flexibler, elektrisch leitender Halterungen (6) befestigt ist, wobei diese Halterungen (6) die Sicherung (5) tragen und ihre Lage im Raum elastisch fixieren, und dass die anderen Kühler (4) der Halbleiterelemente (3) an einer elektrisch isolierenden Rückwand (7) angebracht und an Leiter (9) angeschlossen sind.

2. Stromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen, elektrisch leitenden Halterungen

(6) aus einem oder mehreren Blechstreifen (13) bestehen.

3. Stromrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Blechstreifen bestehenden Halterungen (6, 13) mit Pilatationsschlitzen (15) versehen sind.

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4. Stromrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (6, 13) aus oberflächenveredeltem Material bestehen₃ z.B. aus vernickeltem Aluminium.

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