DE6609863U - Halbleitergleichrichteranordnung. - Google Patents

Description

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Patentanwälte

Dr.-Ing. Wilhelm Reiche! DipL-Ing. Wolfgang Reichel ¹³·

6 Frankfurt a. M. I _{G 37} 396/21 g Gbm

Pcakstraße 13

5282

General Electric Company, Schenectady N.Y./USA Halbleitergleichrichteranordnung

Die Neuerung betrifft eine Halbleitergleiohrichteranordnung mit '*- einem Sxapel aus mindestens zwei axial aufeinander ausgerichteten metallischen Druckstempeln, zwischen deren einander zugewandten, senkrecht zur gemeinsamen Achse liegenden Grundflächen je ein in einem abgeschlossenen scheibenförmigen Gehäuse untergebrachter Halbleitergleichrichter derart eingespannt ist. daß die genannten Grundflächen der Druckstempel jeweils an den die Grundflächen des Gleichrichtergehäuses bildenden Hauptelektrodenanschlußkörpern des Halbleitergleichrichters anliegen und mit diesen einen großflächigen Kontakt bilden, und mit einer Einspannvorrichtung zum Übertragen eines Axialdrucks auf die Druckstespel₅ die einen zu dem Stapel achsparallel angeordneten, auf Zug beanspruchten Verbindungsbolzen enthält.

Bei dieser (aus der belgischen Patentschrift 620 870) bekannten Anordnung weist die Einspannvorrichtung zum Übertragen des Axialdrucks auf die Druckstempel vorzugsweise vier achsparallele Verbindungsbolzen auf, zwischen denen der Druckstempel- und Halbleitergleichrichter stapel ebenfalls achsparallel zu diesen angeordnet ist und deren Enden über jeweils ein Querstück mit Bohrungen, durch die jeweils ein Ende der Verbindungsbolzen ragt, mit den zugehörigen Stapelenden mechanisch verbunden sind. Auf die Enden der Verbindungsbolzen geschraubte Muttern üben eine Druckkraft auf die Querstücke aus, die von diesen auf die Stapel übertragen wird.

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Bei Verwendung von zwei oder mehreren Verbindungsbolzen mit Muttern ist es schwierig, alle Muttern so gleichmäßig anzuziehen, daß sie die gleiche Druckkraft ausüben. Dies kann zu einer Verkantung der Querstücke führen, so daß keine gleichmäßig verteilte Druckkraft und damit auch keine großflächige Kontaktierung zustande kommt. Diese ist wichtig für eine gute Wärmeableitung von den Halbleitergleichrichtern einerseits und einen möglichst großflächigen und widerstandslosen Stromdurchgang andererseits, wenn hohe Betriebsströme verlangt werden.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit nur einem einzigen Verbindungsbolzen auszukommen und auf alle Halbleitergleichrichter die gleiche, gleichmäßig auf die Kontaktflächen verteilte Druckkraft auszuüben, so daß ein großflächiger, inniger Kontakt zwischen den Druckstempeln und Halbleitergleichrichtern sichergestellt ist.

Nach der Neuerung \^ird diese Aufgabe bei einer Halbleitergleichrichteranordnung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß sie mindestens zwei weitere achsparallele Stapel mit jeweils mindestens zwei metallischen Brucksteinpeln aufweist, und daß der Verbindungsbolzen zentrisch zur Achse des durch die Stap el gebildeten regelmäßigen Prismas angeordnet ist.

Diese symmetrische Anordnung mehrerer Stapel mit nur einem einzigen Verbindungsbolzen in der Mitte ermöglicht die gleichzeitige Ausübung und gleichmäßige Verteilung des Kontaktdrucks auf alle Kontaktflächen durch Anziehen beispielsweise einer einzigen Mutter am Ende des VerbindungsDolzens; da nur an einer einzigen Ansatzsteile eine Kraft ausgeübt (nur eine einzige Mutter angezogen) zu werden braucht, können nicht schon von vornherein unterscniedlicne Kräfte ausgeübt werden, und v/egezi der Symmetrie der Anordnung ver-

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"teilt sich diese Kraft gleichmäßig auf alle Stapel in genau axialer Richtung jedes Stapels, so daß diese nicht in sich verbogen oder verkantet werden, Auch oeder weitere Stapel kann zwischen den Druckstempeln mindestens einen weiteren Halbleiter= gleichrichter in elektrischem und thermischem Kontakt mit den Druckstempeln auf v/eisen, und der (bzw. die) Halbleitergleichrichter eines Stapels kann (bzw. können) so auf einfache Weise zu; dem oder denen des anderen Stapels elektrisch parallelgeschaltet -Arerden, indem die äußeren Snden der Stapel durch Anschlüsse verbunden werden (die gleichzeitig als Kühlvorrichtungen ausgebildet sein können).

Nach der Neuerung ergibt sich mithin ein großflächiger elektrischer und thermjssher KontaK-t an ά^τι Kontaktstellen &sr Halbleitergleichrichter, so daß ein nahezu widerstandsloser Strom- und Wärmeübergang gewährleistet ist.

Bei einer anderen bekannten Halbleitergleichrlchteranoränung (DTPS 1 1 197 550) sind mehrere Metallringe unter Zwischenlage von ringförmig ausgebildeten Kühlblechen und Isolierringen mit ihren ^Bohrungen auf einen Verbindungsbolzen gesteckt und an den Snden des so gebildeten Stapels durch auf die Snden des Verbindungsbolzens geschraubte Muttern zusammengehalten. Die Metallringe sind in ihrer Radialrichtung mit Gewindebohrungen versehen, in die Halbleitergleichrichter, deren Gehäuse mit einem Gewindebolzen versehen ist, von außen her eingeschraubt sind. Das Gehäuse bildet den einen Anschluß des Gleichrichters, wogegen der andere als dünner Draht ausgebildet und von der dem Gewindebolzen gegenüberliegenden Seite her isoliert in das Gehäuse eingeführt ist. Derartige Gleichrichter sind für hohe Stromstärken wenig geeignet, da wegen des einen relativ dünnen Anschlußdrahtes kein beidseitig großflächiger elek-

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"crischer und thermischer Kontakt mit dem Gleichrichterkörper |

neulich ist. Zudem müssen alle Gleichrichter getrennt in die \

Mexallringe eingeschraubt und entsprechend festgezogen sowie \

gQgen ein Herausdrehen aufgrund mechanischer Erschütterungen j

gesichert sein. Dies stellt einen erheblichen Arbeitsmehrauf- ,·

wand gegenüber der Anordnung nach der Neuerung dar. Schließlich \

wirkt die Sinspannkraft nicht auf die Gleichrichter selbst, |

sondern nur auf die genannten Ringe. 1

Bei einer anderen bekannten Halbleitergleichrichteranordnung j

(DT-AS 1 210 956) sind zwar mehrere Halbleitertablettenstapel I

achsparallel um einen mittleren Halterungsbolzen herum angeordnet, doch dient diese Anordnung lediglich zur Halterung der Halbleitertablettenstapel, ohne daß eine größere Kraft in Axialrichtung der Stapel auf diese ausgeübt wird.

Bei einer weiteren bekannten Halbleitergleichrichteranordnung (Deutsches Gebrauchsmuster 1 898 526) sind abwechselnd Metall- und Isolierringe übereinander gestapelt, so daß ihre Bohrungen fluchten, und durch die Bohrungen ist ein Bolzen gesteckt. Auf den Bolzen v/ird eine Kraft ausgeübt. Die Ringe sind durch Löten oder Kleben miteinander verbunden. In Axialbohrungen der Isolierringe sind die Gleichrichterkörper angeordnet. Die Gleichrichterkörper werden beispielsweise jeweils durch eine Feder, die sich an dem die betreffende Bohrung auf der einen Seite abschließenden Metallring abstützt, gegen den die Bohrung auf der anderen Seite abschließenden Metallring gedrückt. Diese Federn gewährleisten jedoch keinen. gleichen Kontaktdruck bei allen Gleichrichtern, so daß diese bei einer Parallel- oder Reihenschaltung unterschiedlich belastet v/erden. Diese unterschiedliche Belastung aufgrund unterschiedlicher Kontaktwiderstände kann so weit führen, daß ein Gleichrichter über seine Nennleistung hinaus belastet und zerstört wird. Y/enn ein

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Gleichrichter ausfällt, müssen alle anderen Gleichrichter dessen Leistung Übernehmen₃ so daß auch diese überlastet und zerstört werden können.

Eine Weiterbildung der Halbleitergleichrichteranordnung nach der Neuerung besteht darin, daß in mindestens einem der weiteren Stapel zwischen den einander zugewandten Grundflächen der Druckstempel mindestens ein elektrisch isolierendes Distanzstück oder mindestens ein v/eiterer Halbleitergleichrichter angeordnet ist.

Die Verwendung eines isolierenden Distanzstückes anstelle eines Halbleitergleichrichters für den Fall, daß man entsprechend der gerade gewählten Halbleitergleichrichter-Schaltungsanordnung mit einer geringeren Anzahl von Halbleitergleichrichtern auskommt, ermöglicht eine angenäherte Nachbildung der mechanischen und thermischen Spannungsverhältnisse, die bei Verwendung eines Halbleitergleichrichters vorliegen, so daß auch ohne diesen Halbleitergleichrichter symmetrische Spannungsverhältnisse vorliegen, die eine gleichmäßige Kontaktierung gewährleisten.

Es ist zwar bekannt (PR-PS 1 369 122), bei einem Stapel aus Kühlkörpern, Halbleitergleichrichtern und Druckstempeln, die wie bei der eingangs erwähnten Anordnung zwischen zwei Querstücken mittels zweier Verbindungsbolzen eingespannt sind, ein Einsatzstück vorzusehen, das entsprechend der gewünschten Halbleitergleichrichter-Schaltungsanordnung elektrisch leitend oder isolierend ausgebildet ist, doch wirkt dieses Einsatzstück nicht wie eine Blindzelle zur Symmetrierung von Spannungsverhältnissen.

Eine andere Weiterbildung der Halbleitergleichrichteranordnung nach der Neuerung, bei der die Einspannvorrichtung an beiden Enden des Verbindungsbolzens aufgeschraubte Muttern mit untergelegten Tellerfedern aufweist, über die der Druck der Muttern elastisch übertragen

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wird, besteht darin, daß der äußere Rand der Tellerfedern die geometrischen Achsen aller Stapel schneidet. Dadurch wird eine noch gleichmäßigere Aufteilung des Einspanndrucks auf alle Stapel erreicht.

Zur Raum- und Materialeinsparung können die Druckstempel in einem Stapel, der ein Distanzstück enthält, dünner sein als die Druckstempel in einem Stapel mit einem Halbleitergleichrichter.

Βίε Wärmeableitung wird noch dadurch verbessert, daß sich die Druckstempel in gut wärmeleitendem Kontakt durch gemeinsame Kühlrippen erstrecken. Statt dessen oder zusätzlich kann auch mindestens ein einen Halbleitergleichrichter aufweisender Stapel mit wassergekühlten Wärmesenken verbunden sein.

Bei Verwendung mindestens eines steuerbaren Halbleitergleichrichters ist vorzugsweise eine in einem Gehäuse befindliche Steuerschaltung für den oder die Halbleitergleichrichter zwischen den einander zugewandten Grundflächen zweier in einem Stapel unmittelbar benachbarten Druckstempel angeordnet. Die Steuerschaltung kann dabei anstelle eines DistanzStückes vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine besonders kompakte und raumsparende Anordnung.

Die beschriebene Anordnung besitzt zusammengefaßt folgende Vorteile: Mit dem einen auf Zug beanspruchten Verbindungsbolzen, der in der Mitte zwischen mehreren parallelen Stapeln von Druckstempeln angeordnet ist, wird auf die Stapel ein gleichförmiger Axialdruck übertragen, ohne daß eine komplizierte oder genaue Einstellung notwendig ist. Die Tellerfedern ermöglichen es, daß der auf Jeden Stapel übertragene Druck genau in Axialrichtung der Stapel auf diese ausgeübt wird, so daß eine ungleichförmige oder exzentrische Einspannung der Halbleitergleichrichter zwischen den Druckstempeln vermie-

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den oder zumindest stark reduziert wird. Obwohl die Anordnung verhältnismäßig einfach herzustellen ist, ist sie mechanisch unempfindlich und stabil, so daß ein gleichförmiger, unveränderbar hoher Druck auf den oder die Halbleitergleichrichter ausgeübt wird, auch wenn die Anordnung grob behandelt, in Querrichtung beansprucht oder extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt v/ird. Die Ausübung eines gleichförmigen, hohen Kontaktdruckes auf nahezu die gesamte Fläche jedes oder aller Halbleitergleichrichter ist von besonderer Wichtigkeit, wenn man durch die einzelnen Halbleitergleichrichter sehr starke Ströme leiten will.

Aufgrund der zusätzlichen Einrichtung zur Wärmeableitung kann jeder Halbleitergleichrichter ebenfalls einen höheren Strom führen. Wenn noch höhere Ströme erwünscht sind, dann können mehrere gleichartige Kalbleitergleichrichter innerhalb der gleichen Anordnung parallelgeschaltet werden. Zwei parallelgeschaltete Thyristoren können auch invers gepolt werden, so daß ein Wechselstromschalter entsteht. Weiterhin können innerhalb einer Anordnung auch zwei oder mehrere, in Serie geschaltete Halbleitergleichrichter untergebracht s^in, indem man mindestens zwei v/eitere Druckstempel vorsieht, die bezüglich den Druckstempeln eines der Stapel beabstandet und axial ausgerichtet ist. Mit Hilfe einer solchen Ausführungsform können die Betriebsspannungen der Anordnung erhöht oder andere Halbleiterbauelemente in verschiedener V/eise kombiniert werden. Vorzugsweise sind die Druckstempel innerhalb eines Stapels aus Kupfer hergestellt. Mit einer nach der Neuerung ausgebildeten Halbleitergleichrichteranordnung lassen sich beispielsweise folgende Nennwerte erreichen:

1. Eine Hochstromdiode, die vier Halbleitergleichrichter in Parallelschaltung enthält, ist bei Druckluftkühlung mit 2500 A (mittlerer Strom in Durchlaßrichtung) und 220 V (Sperrspannung) betreibbar.

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2. Ein Hochspannungsthyristor mit zwei Halbleitergleichrichtern in Reihenschaltung kann mit 420 A (mittlerer Strom in Durchlaßrichtung) und 3600 V (Spitzensperrspannung) betrieben werden.

3. Ein wassergekühlter Wechselstromschalter mit zwei antiparallelgeschalteten Halbleitergleichrichtern ist mit 1200 A (mittlerer

/ Strom in Durchlaßrichtung) und 1800 V (Spitzensperrspannung) betreibbar.

Die Halbleitergleichrichteranordnung nach der Neuerung wird nun auch anhand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben:

Die Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Halbleitergleichrichteranordnung nach der Neuerung.

Die Fig. la ist eine schematische Darstellung der Anordnung nach der Fig. 1, die sowohl elektrische als auch mechanische Einzelheiten zeigt.

Die Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1.

Die Fig. 3 ist eine Seitenansicht der in der Fig. 1 gezeigten An-

Die Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Halbleitergleichrichteranordnung nach der Neuerung mit zwei in Serie geschalteten Halbleiterbauelementen.

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Die Fig. 4a ist eine schematische Darstellung der Anordnung nach der* Fig. 4, in der sowohl elektrische als auch mechanische Einzelheiten gezeigt sind.

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Die Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Halbleitergleichrichteranordnung nach der Neuerung mit vier pärallelgeschälteten Halbleiterbauelementen.

Die Fig. 5a ist eine schematische Darstellung der Anordnung nach der Fig. 5, in der sowohl elektrische als auch mechanische Einzelheiten gezeigt sind.

Die Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 5.

Die Fig. 7 ist eine Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel der Halbleitergleichrichteranordnung nach der Neuerung, wobei zwei antiparallel geschaltet® Halbleitergleichrichter in einer gemeinsamen wassergekühlten Anordnung untergebracht sind.

Die Fig. Ta ist eine schematische Darstellung der in der Fig. 7 gezeigten Anordnung, wobei sowohl elektrische als auch mechanische Einzelheiten gezeigt sind.

Die Fig. 8 ist ein Teilschnitt längs der Linie 8-8 der Fig. 7.

Die Fig. 9 ist eine Seitenansicht der in der Fig. 7 dargestellten Anordnung..

Die Fig. 10a bis 1Oe sind schema-tisciie Darstellunger? verschiedener anderer Ausführungsforinen der Halbleitergleichrichter anordnung nach der Neuerung, wobei sowohl elektrische als auch, mechanische Einzelheiten gezeigt sind.

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Im folgenden wird zunächst die in den Fig. 1, 1a, 2 und 3 dargestellte Ausführungsforni der Kalbleitergleichrichteranordnung nach der Heuerung beschrieben. Bsi dieser Anordnung ist nur ein Halbleitergleichrichter 11 für hohe Ströme vorgesehenen. Das in der Fig. 2 im Schnitt dargestellte Halbleiterbauelement 11 enthält einen scheibenförmigen Halbleiterkörper 12 zwischen den ebenen Grundflächen 13 und 14 zweier tassenförmiger Elektroden, ,deren Ränder an den beiden Enden einer Keramikhülse 15 befestigt sind, so daß ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse für den Halbleiterkörper 12 entsteht. Die Seitenwände der tassenförmigen Elektroden bestehen aus einem duktilen Metall, z.B. Kupfer. Die Gruadflachen 13 und 14 dienen als Hauptelektroden des Haibleitergleichrichters, die im folgenden mit Anode bzw. Katode bezeichnet sind^ Der scheibenförmige Halbleiterkörper 12 enthält eine dünne, relativ großflächige Scheibe aus Halbleitermaterial, z.B. Silicium, mit Metallflächen, die vorzugsweise äußerst eben und parallel zueinander sind. Der Durchmesser einer Haibieiters-eheibe beträgt s.B. 31,β ss„ Der Durchmesser der tassenförmigen Elektroden des Halbleiterbauelementes ist etwa gleichgroß. Im Halbleiterkörper 12 ist mindestens ein gleichrichtender PN-Übergang ausgebildet, der parallel zu den 'Endflächen liegt. Das in den Fig. 1-3 dargestellte Halbleiterbauelement ist ein Thyristor (steuerbarer Gleichrichter), dessen Halbleiterkörper vier Zonen aus abwechselnd P- und N-leitendem Silicium besitzt, von denen die eine an ihrem Rand eine Steuerelektrode aufweist. Zum Anschluß einer äußeren Zuleitung an diese Steuerelektrode enthält die Keramikhülse 15 eine ringförmige Anschlußklemme 16.

Das Halbleiterbauelement 11 liegt mechanisch zwischen und elektrisch in Serie mit zwei ausgerichteten Druckstempeln 20 und 21, die sowohl als elektrische Leiter als auch als Wärmeleiter dienen

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■und daher aus einem hochleitenden Metall, vorzugsweise Kupfer, bestehen. Sie besitzen eine runde Querschnittsfläche, deren Durchmesser normalerweise größer als der Durchmesser der Halb= leiterscheibe 12 ist. Die einander gegenüberliegenden Endabschnitte dieser Kupferstempel sind abgeschrägt, so daß sie in die tassenförmigen Elektroden des Halbleiterbauelementes 11 passen. Ihre Enden sind als ebene Kontaktflächen 22 bzw. 23 J ausgebildet. Die einander zugewandten Kontaktflächen 22 und 23 liegen senkrecht zur gemeinsamen Längsachse oder Mittellinie 24 der Kupferstempel 20 und 21 und im wesentlichen parallel zu den äußeren Kontaktflächen der Anode 13 und der Katode 14, mit denen sie in Berührung stehen. Außerdem sind sie im wesentlichen der i Form dieser äußeren Kontaktflächen angepaßt. Infolgedessen bilden f die Kontaktfläche 22 und die Anode 13 sowie die Kontaktfläche 23 I und die Katode 14 großflächige Kontakte.

I Die Anode und Katode des Halbleiterbauelementes 11 und die ent-I sprechenden Kupferstempel 20 und 21 sind dadurch elektrisch ge-I koppelt, daß die sich berührenden Kontaktflächen unter hohem

f ν Druck zusammengepreßt sind. Dies wird dadurch erreicht, daß die I Kupferstempel in axialer Richtung zusammengedrückt werden. Kein I Lot- oder anderes Mittel wird zum Verbinden dieser Teile verwen-I det, d.h. die Kupferstempel können vom Halbleiterbauelement vollf ständig getrennt werden. Trotzdem erhält man an den Kontakten

dieser Teile eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit, I indem man die Kupferstempel einem hohen Axialdruck, z.B. 900 kg, I aussetzt: und diesen Druck sehr gleichmäßig über eine große Fläche I verteilt.

eine gleichförmige Verteilung des Kontaktdruckes zu gewährleisten^ sind parallel zu den Kupferstempeln 20 und 21 zwei wei^ tere Sätze 26,27 "und 28,29 (Fig. 3) von beabstandeten, axial auf-

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einander ausgerichteten metallischen Druckstempeln vorgesehen. Die Stempel 2c "bis 29 bestehen vorzugsweise aus zylindrischen Eisen- oder Stahlstäben, deren Durchmesser naerklich kleiner als die Durchmesser der Kupferstempel 20 und 21 sind. Die einander zugewandten Enden der ausgerichteten Stahlstempel sind als ebene Endflächen ausgebildet, die normal zur Achse dieser Stempel liegen.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, sind die Stempel jedes der zusätzlichen Stapel durch ein Distanzstück 30 mechanisch verbunden, das zwischen deren einander zugewandten Enden liegt und mit diesen ausgerichtet ist. Jedes Distanzstück 30 besitzt die Form eines Rades mit einem relativ dicken Flanschteil und einem festen Steg 31, dessen Durchmesser etwa gleich dem Durchmesser der anliegenden Stempel ist. Der Steg des Distanzstückes 30 ist axial zwischen den Endflächen 32 und 33 der Stahlstempel 26 und 27 eingeklemmt, solange auf diese Stempel ein Axialdruck ausgeübt wird.

Jedes Abstandsstück 30 besteht aus einem starren, elektrisch isolierend wirkenden Material, z.B. aus Keramik oder aus

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glssgebundenem Glimmer.. Die Kombination

aus einem Distanzstück und den angrenzenden Stempeln bildet eine stabile Säule, die mechanisch, (aber nicht elektrisch) parallel zu dem Satz aus ICupfersvenpeln 20 und 21 angeordnet ist. Das gleiche Ergebnis körnte erziele v/erden, wenn man das isolierer.de Mstanzstück ac Ende eines einzigen langen Stahlstempeis anordnen oder zusätzlich zu can gezeigten !Teilen v/eitere aufeinander ausgerichtete Distsnzstücke und Stempel vorsehen würde. Die gezeigte Kombination wird öeiooh vorgezogen, da durch sie das Zusammensetzen und Auewechseln der einzelnen Teile der Gleichrichteranordnung erleichtert wird. Durch den dicken Plansch des Distanzstückes 30 wird sichergestellt, daß zwischen den gegenüberliegenaen Enden der Stahlstempel geeignete, aus Luft (Durchschlagsstrecke) und Oberfläche (Kriechweg) bestehende Zwischenräume aufrechterhalten sind. Es v/erden außerdem Distanzstücke mit geeignet dünnen Stegen verwendet, so daß die ebenen, parallelen Endflächen 32 und 53 der Stahlsteinpel 26 und 27 einen Abstand voneinander haben, 'der dem Spalt zwischen, den gegenüberliegenaen Kontaktflächen 22 und 23 der Kupferstempel 20 und 21 entspricht, und so daß die Endfläche 32 koplanar mit der RontaktfläGhe 'bzw. die Endfläche 33 koplanar mit der Kontaktfläche 23 sein kann. Das Distanzstück 30 hat daher die Wirkung einer 31indzelle, da sie zwar dem Halbleiterbauelement 11 ähnlich ist, jedoch anstatt aus einem in eine Richtung leitenden Leiter aus einem Isolator besteht. Wenn keine Isolierung notwendig wäre, könnte ein Distanzstück aus Metall verwendet werden.

Wie aus der. Zeichnung hervorgeht, sind die drei zueinander parallelen Sätze von Stempeln (20. 21 bzw. 26. 27 bzw.20, 29) in einem symmetrischen Muster angeordnet. Alle Stempel werden

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-	• nit EiIfe eines e	; a	• * · * · · * «It·· ■ · t · t , * ■.«,
	einem Axialdruck '	pa	-12-
	Bauteil bestehl	St	inzigcn auf Zug beanspruchten Bauteils
	aus Stahl, der	3	unterworfen. Der auf Zug beanspruchte
ausgerichteten	us einen langen Verbindungsbolzen 34
den Fig. 2 und	rallel zu den Stapelnavon aufeinander
empeln angeordnet ist. Entsprechend
ist eine auf das eine Ende dieses

Verbindungsbolzens aufgeschraubte Mutter 35 mechanisch mit den zugehörigen Snden 2Oa₃ 25a und 28a der Stempel 20, 26 und 28 und eine auf das andere Ende des Verbindungsbolzen 34 aufgeschraubte Kutter 35 mechanisch mit den entgegengesetzten Snden 21a, 2?a und 29a der Stempel 21, 27 und 29 verbunden. Infolgedessen werden die Stempel jedes Stapels oder Satzes beim Anziehen der Muttern 35 und 36 in axialer .'Ri.chtung zusammengedrückt und das Halbleiterbauelement 'i'\ und die Distanzstücke 30 fest zwischen den Stempeln"eingespannt. Damit auf alle drei Sätze von Stempein der gleiche Druck wirkt, ist die Längsachse des Verbindungsbolzens bezüglich der Achsen der entsprechenden Sätze in der Kitte angeordnet.

In dem beschriebenen Ausführungsteispiei enthält die Verbindung zwischen jedem Ende des Verbindungsbolzens 34 und den zugehörigen Stempeln der drei Sätze eine Tellerfeder 57 (nach Belleville). Gemäß der Fig. 2 besitzt jede Tellerfeder eine Krone 38, die über die zugehörige Mutter 35/36 mit dem Verbindungsbolzen verbunden ist, während der Hand 39 jeder Tellerfeder über den axialen Mittelpunkten der Enden der Stempel liegt. Auf diese V/eise ist der auf den Satz aus Kupferstempein 20 und 21 ausgeübte Druck auf die Achse zentriert, so daß keinerlei Momente auftreten, die ein Verkippen oder Verkanten der Stempel zur Folge haben und die gleichförmige Verteilung des Drucks über die gesamte Oberfläche der Kontaktflächen 22 und 23 beeinflussen könnten.

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Das gleiche Ergebnis Ico^mte auch auf andere v/eise erzielt werden, wenn-man nämlich ζ.3· ε-f jedem Stempel einzelne Tellerfed'em (siehe Beschreibung zu Pig. 6) oder eine Zugel-]?eder--V er bindung verwendet, die längs der Achse eines Stempels wirksam ist.

Damit ein Kurzschluß der Kupferstempel 20 und 21 über den Verbindungsbolzen 54 verhindere wird, ist dieser von einer Isolierhülse 40 umgeben und zwischen mindestens einer der Tellerfedern 37 und jedem mit dieser in Berührung befindlichen Stempelende ist eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material vorgesehen, die vorzugsweise aus einem Isolierring 41 aus glasgebundenem Glimmer besteht, durchhdeasen Mittelöffnung der Verbindungsbolzen ragt, .Nahe seines Randes ist der Isolierring 41 in gleichen Abständen mit drei in axialer Richtung verlaufenden Vorsprüngen 42 versehen, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser der Stahlstempel 26 bis 29 sind. Die Vorsprünge 42 sind außerdem in axialer Richtung über den angrenzenden Stempeln angeordnet, v/ie aus der Pig. 2 hervorgeht. In den Kupferstempeln 20 und 21 sind Stahleinsätze 44 von gleichem Durchmesser vorgesehen, die über die Enden 20a und 21a hinausragen. Auf j ed en der drei Vorsprünge 42 des Isolierringes 41 ist eine harte Kejallkappe 45 aufgesetzt, gegen, deren äußere ebene Oberfläche der Rand 39 aer tellerfeder 37 drückt.

Die Tellerfedern 37 dienen nicht nur im Sinne mechanischer Hebel zum Übertragen eines Drucks vom Verbindungsbolzen 34 auf die entsprechenden Stempel der Anordnung, sondern sorgen auch zusätzlich für die erwünschte Elastizität der Einspannvorrichtung. Durch diese Eigenschaft wird die

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Anfangseinstellung der liiiicpaniTvorrichtung beschleunigt und werden, /später dimensioneile Minderungen der Anordnung (z.B. aufgrund von temperaturSchwankungen oder Alters= erscheinungen) ausgeglichen, ohne daß der Kontaktdruck merklich nshläßt. Ss v;erden Tellerfedern bevorzugt, deren inögli<ih3 Belastung vox etwa 2,5 aial so groß wie die tatsächliche Belastung ist, so daß sie nach dem Einbauen in die Ealbleitergleichrichteranordnung nur teilweise durchgedrückt sind. Da sie somit nicht flachgedrückt werden, \-ie~vaan die entsprechenden Metallkappen 4p jev^eils nur von ihren Händern 59 berührt. Der Außendurchnesser der !Tellerfeder:! ist derart gewählt, daß die sich ergebende Berührungslinie die Achsen alla^ drei Stapel oder Sätze von Stempeln 20, 21 bzw. 26, 27 bzw. 28, 29 schneidet.

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Zum elektrischen Verbinden des Hslbleiterbauelementes 11 1 mit; einer äußeren elektrisches. Sehs!"susg üsd zus sechäniscrieii f Befestigen der gesamten Anordnung sind die Kupferstempel 20 | und 21 mit geeigneten Ansehlußelementen ausgerüstet. Gesäß i den 5¹Ig. 1-3 enthalten die Anschlußalemente zwei leitende I Anschlußklemmen 46 und. 47, die vorzugsweise aus I-förmigen · ' | Kupferstäben oder Ku-oferleitimgen bestehen, die "oBispielsweise | durch Hartlötung oder dergleichen an dsn äußeren 3nden 20a ί und 21a der Kupferstenpel befestigt sind. Zur 23rhöhung j der festigkeit und Steifigkeit ist die Anschlußklemme 46 auch an den äußeren Snden 26a und 2Sa je eäies Stempels der beiden Sätze von Stahlstempeln und die Anschlußkleame 47 in ähnlicher ¥eise an den äußeren Bnden 27a "und 29a der anderen Stempel dieser Sätze befestigt. In jeder Anschlußklemme ist eine Mit te !öffnung vorgesehen j durch, die

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Verbindungsbolzen 54 ragt, der an dieser Stelle von der Isolierhülse 40 und einen hülsenartigen Ansatz an einem, der Isolierringe 41 umgeben ist. In dein diese öffnung "bildenden Rand ist eine exzentrische Kerbe 48 vorgesehen, in die ein Keil 43 eingreift, der vom hülsenartigen Ansatz am Isolierring 41 radial nach außen ragt. Hierdurch ist die Winkelstellung des Isolierrings 41 festgelegt bzw. sind die C\. ■ Vorsprünge 42 auf die zugehörigen Sätze van Stempeln ausgerichtet. In den äußeren Enden'der Anschlußklemmen 46 und 47 sind Löcher 49 vorgesehen, mit deren Hilfe die Anordnung an (nicht gezeigte) elekb risch leitende Stützkörper angeschraubt werden kann.

Sie beschriebene, gleichförmig wirkende Einspannvorrichtung zum Einspannen eines Halbleiterkörpers 11 unter Druck, wobei ■ die Kontaktflächen 22 und 23 zweier Kupferstempel 20 und 21 fest gegen die äußeren Kontaktflächen der Anode 13 bzw. der Katode 14 des Halbleiterbauelementes gedruckt sind, "besitzt insbesondere die folgenden vier Vorteile.

' Die Anordnung ist erstens in. mechanischer Hinsicht sehr stabil. Auch bei großen Semperaturschwänkungen werden über viele Betriebsjähre hinweg die auf das Halbleiterbauelement wirkenden hohen Betriebsdrücke aufrechterhalten. Durch die aus drei Sätzen von Stempeln bestehende Einspannvorrichtung wird ein unerwünschtes Durchbiegen der ausgerichteten Kupferstempel 20 τχηά 21 und eine Zeisörung der gegeneinsnd ergedrückt en Kontaktflächen auch dann, vermieden, oder auf ein Minimum herabgesetzt ,wenn die Anordnung grob behandelt cd er beim Einbauen in seitlicher Sichtung beansprucht oder belastet wird.

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Die beschriebene Anordnung ist zweitens einfach herzustellen. Un sicherzustellen, acB der crfordeiiche hohe Kontaktdruck über eine große ?läche des für hohe Ströme ausgelegten HaIbleiterbauelementes gleichförmig yerteilt wird, ist nur eine einzige unkomplizierte Einstellung notwendig, nämlich das Pestziehen einer der Muttern 55/36 auf dem Verbindungsbolzen 34. Der als Polge davon auf den Satz von Kupferstempeln 20, 21 ausgeübte Druck ist in axialer Richtung zentriert, so daß ein paralleler, gleichförmiger Kontäs im Bereich der gesamten !Fläche der aneinandergrenzenden Kontaktflächen gewährleistet ist, auch wenn die Tellerfedern 37 durch die Muttern exzentrisch gespannt sind. TJn jedoch ■ · auch dies möglichst zu vermeiden, ist die Krone 38 jedes Pederringes eben geschliffen, so daß sie mit der darüberliegenden Mutter auf dem ganzen Umfang fortlaufend in - Berührung ist.

Ein dritter Vorteil der Anordnung besteht darin, daß Reparaturen'leicht ausführbar sind. Das Halbleiterbauelement

- 11 ist nicht bleibend mit den anderen Teilen der Anordnung.

\ verbunden und daher leicht aus der Anordnung zu entfernen. Each dem Lösen einer der Muttern vom Verbindungsbolzen können die Kupferstempel 20 und 21 voneinander getrennt "•und zaun ein beschädigtes Halbleiterbauelement-durch ein,neues ersetzt werden. '

Schließlich ist die beschriebene Einrichtung viertens "besonders kompakt, was für die Strom- und Spannungseigenschaf tea vorteilhaft ist. Der die beiden Sätze von Stahlstempeln 26, 27 und 28, -2S umgebende Saum ist in vorteilhafter

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Weise, durch Einrichtungen sur Wärmeableitung ausgefüllt, damit die Kühlung der beiden Kupferstempel 20 und 21 erhöht werden kann. Der von ei.-..-:.: lialbleiuurov-uolement geführte Maxita !strom ist prinzipiell durch die Qualität derjenigen Einrichtungen bestimmt, mit denen die V/ärme von den inneren 2X-übergangen abgeleitet wird. Eine . Kühlung des Halbleiterbauelement^ \on oeiden Seiten her ist besonders dann erwünscht, wenn starke Stromstöße fließen sollen. Die beschriebene Anordnung ist für diesen^Zweck gut geeignet.

!Die beiden Kupferstempel 20 und 21 der Anordnung dienen nicht nur als cechanische Stützen und elektrische Zuführungen, sondern auch als thermische Y/ärmesenken für das Kalbleiterbauelement 11. Un die V/ämeasleiiung * von diesen Stempeln in dem in den Pig. 1-3 dargestellten Ausführungsbeispiel zu fördern, sind diese Stempel mit zwei Gruppen 50 und 51 von beabstandet ^n Kühlrippen aus Metall ausgerüstet. Sie Kühlrippen in 3ed er Gruppe bestehen aus dünnen Kupferpia ti; en, die senkrecht zixr Achse des zugehörigen Kupferstes?eis angeordnet sind und durah ""-.-/ Hartlötung oder dergleichen" an den Kupferstempeln be- ^: festigt sind. Jede Kühlrippe besitzt geeignete Löcher,

durch die die z-agehörenden Stahlstempel und der Verbindungsbolzen der Anordnung ragen.

ί · —

j Die erste. Kühlrippe 50a bzw. 51a am inneren Ende jeder

j Gruppe -50 bzw..51 ist dicker und damit stärker -und auch

] . ^etwas länger und breiter als die übrigen Kühlrippen. Die Abmessungen der in Ebenen parallel zu diesen ersten

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Kühlrippen pOs und p'.a liegenden Teij2 der Anschlußklemmen 46 und 4-7 sind genauso groß wie die dieser Kühlrippen.

Infolgedessen wird die gesamte Anordnung, wenn sie mit ihren Vorder-, Rück- oder Seitenteil auf einer Unterlage ruht, stets durch diese vier relativ starren Sauteile abgestützt. Zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit

is"s die Kühlrippe pOa mit den Stahlstempeln 26 und 28 ;1

und die Kühlrippe pia axt den Stahlstempeln 27 und 29 verlötet oder anderswie verankert, ium Einstellen der richtigen Lage c&ser Kühlrippen auf den Stahlstempeln

"während der Verlötung sind Spaltringe 52 vorgesehen. i

Die ersten Kühlrippen 50a und 5"ia übernehmen den !j

wichtigsten Teil der V/ärmeableitung und sind deswegen so j nahe wie möglich an Halbleiterbauelement 11 angeordnet.. Un jedoch zu vermeiden, daß die Übertragung hoher Kontaktdrücke auf die Anode 13 und die Katode 14 des Halbleiterbauelementes gestört wird, befinden sich weder diese Kühlrippen noch die Kupferstempel in unmittelbarer Nähe der Keramikhülse 15 mit dem Halbleiterbauelement 11 in Anlage. In den kleinen Zwischenräumen an den beiden Ift&en dieser Keramikhülse 15 sind vorzugsweise Dichtnngsringe ( 53 aus einem nachgiebigen Material, z.B. Siliconkautschuk vorgesehen, die zur mechanischen Stabilität der Keramikhülse 15 beitragen und verhindern, daß Staub oder andere Verunreinigungen in den Raum eintreten, der die abgeschrägten Enden der Kupferstempel umgibt.

Die Wärme wird mit' Hilfe der beiden Kupferstempel 20 unü I LiXXVA VA CXX .LXAXX ϋ XX ^Uq^UX VAXXC U CXA XVuCtX J-X i.j-* JJ CIl^X UjJ^/Wli J\J IAAAVA ^/ ι

von beiden Seiten des Halbleiterkörpers 12 des Halbleiter-

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bauelementes 11 v/eggeführt. Der Wirkungsgrad der Wärmeableitung wird -dadurch erhöht, daß-man Luft über die großen Oberflächen der Kühlrippen strömen läßt, wie es in den Pig. 1 und 2 durch Pfeile 54 dargestellt ist. Die gesamte Anordnung wird normalerweise zwischen den Wänden 55 eines Luftkanals befestigt, durch den die Kühlluft geleitet wird. Die Länge der Kupferstempel 20 und 21 ist in erster Linie durch die Zahl und die Größe der Kühlrippen und der dazwischenliegenden Zwischenräume gegeben, die vorhanden sein müssen, um eine vorausgesetzte Kühlung des Halbleiterbauelementes bei gegebener Strömungsgeschwindigkeit der Luft ohne Überschreitung eines gegebenen Abfalls des Luftdrucks zu erreichen. Durch Abkühlen der Luft oder andererseits durch Verringern der an die Kühlung gestellten Anforderungen können die Kupferstempel zu hieben Stutzen verkürzt werden.

Um eine unwirksame Verteilung der Kühlluft"- durch den weiten Haum zu vermeiden) der an die Keramikhülse 15 des Halbleiterbauelementes 11 angrenzt, ist zwischen den beiden Gruppen 50 und 51 aus Kühlrippen eine Prallwand 56 vorgesehen. Wie aus den Pig. 2 und 3 hervorgeht, enthält die Prallwand vorzugsweise einen langen, ü-förmigen Streifen aus Isoliermaterial, längs dessen Seiten nach außen gebogene Lappen 56a und 56b angebracht sind, die an den ihnen zugewandten Oberflächen der ersten Kühlrippen 50a bzw. 51a anliegen. Dadurch sind Kanäle ausgebildet, so daß Luft zwischen der Prallwand und diesen Oberflächen strömen kann. Auf diese W^e verhindert das geschlossene Ende der Prallwand 56 eine Luftströmung in einem Haum, der zwischen den Kühlrippengruppen 50 und 5.1 liegp, aber nicht unmittelbar an diese angrenzt. In diesem "toten" Luftraum ist das Halbleiter- _v bauelement 11 angeordnet.

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3as offene Ende äer TJ-f ömigen prallwand 56 ist durch, einen kurzen. U-förmig en Bauteil 57 aus Isoliermaterial verschlossen, in dem ein koaxialer Anschluß 58 für eine St euer leitung 59a "befestigt ist, die ic Bedarfsfall mit der Steuerelektrode 16 des Ealbleiterbauelementes Ti verbunden ist. Wie in der Pig. 2 dargestellt ist, ist j die Hülle des AnschluSes 58 mit der Katode 14 des HaIbleiterbauelementes 11 über eine v/eitere Leitung 59"b verrunden, die nit der Steuerleitung 5Sa verdrillt ist. Die Enden der Prallwand 56 ragen.weS genug vor, damit zwischen \ Ο '. ^^e£b Hülle des AnschluSes, die sich auf Katodenpotential "befindet, und den nächstliegenden Sand der ersten Kühlrippe 50s, die sich auf .Anodenpotential befindet, ein ausreichender Oberflächenabstand (Kriechweg) sichergestellt ist.

Die gestrichelten Linien in der ?ig. 3 deuten an, wie die Seiten der JPrallwahd 56 längs den Vorder- und Rückseiten der Kühlrippengruppen verlängert und umgebogen sein könnten, um anstelle der in der Pig. 1 sichtbaren äußeren Wäiiae einen in sich selbst abgeschlossenen Luftkanal für den Durchstron der Kühlluft su bilden. Das gleiche Ergebnis könnte man auch dadurch erzielen, daß man die vorderen und hinteren Enden der einzelnen Kühlrippen der Gruppen 50 und 51 umbiegt.

Das Halbleiterbauelement 11 und die beiden dazu parallel liegenden, isolierenden Distanzstücke 30 sind auf diese Weise unter Druck zwischen zwei Teilanordnungen eingespannt, die mittels des in der liitte liegenden A^erbindungsbolzens •34 trennbar zusammengehalten werden. Jede Seilanordnung enthält in einem Stück einen Kupferste&pel, zwei dazu parallele Stahlstesipel, eine mit allen drei Stempeln ver-

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bundene AnschluSklemne und eine Gruppe von beabstandeten Kühlrippen, die vo~ den Kupfers te-ρ ein radial nach außen ragen. 273 eh. den Zusammenbau ;eder Seilanordnung, aoer vor deal Vereinigen mit der dazugehörigen Teilanordnung, werden die lcoplanaren' Oberflächen 22 und 32 bzw. 23 und 33, die sich an den inneren Enden der entsprechenden Stempel befinden, vorzugsweise geschliffen und-geläppt, so daß sie genau Ί eben und senkrecht zur Achse 24 der ICooferstemOel sind. In ähnlicher Weise werden die äußeren Enden 26a und 28a ' bzw. 27a und 29a der Stahlstempel und die äußeren ebenen Oberflächen der Stahleinsätze 44 der Kupfer stempel in einer gemeinsamen„ zur.Achse 24 senkrechten Ebene geshiiffen. Nach dem endgültigen Zusammenbau v/ird der erforderliche \ Axialdruck dadurch auf den Satz von Xupferstempeln 20 und 21 übertragen, zwischen denen die Hauptelektroden des Halbleiterbauelementes 11 zusammengedrückt sind, indem man eine der Muttern 35, 36 so lange anzieht, bis der Verbindungsbolzen durch eine dreimal so große Kraft gespannt ist. Ein Drittel dieser Spannung wird mittels der Tellerfeder 37 auf jeden ,->, der drei parallelen Sätze von Stempeln übertragen. Die angegebene Belastung ist praktisch dann gegeben, wenn man die fingerfest angezogene Mutter um weitere 1 1/6 Drehungen anzieht.

' In den tfig. 4 und 4a ist eine zweite Ausführungsform der Neuerung gezeigt, wobei zwei Halbleitergleichrichter 11 (Thyristoren) innerhalb einer gemeinsamen Anordnung in Serie geschaltet sind. Da viele Teile dieser Anordnung · gleich entsprechenden Teilen der anhand der Jig. 1-3 beschriebenen AusfUhrungsform sind, sind diese Teile auch mit den gleichen Eezugszeichen versehen. Auch die

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»I €

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Aus führung s form nach den Ii¹Ig. 4 und 4a enthält zwei aus j

einem Stück bestehende Teilanordnungen, zwischen denen |,

zusätzlich eine mittlere oder dritte Teilanordnung ange- I

ordnet ist. |

Die mittlere Teilanordnung enthält einen dicken Kupfer- |

stempel 61, zwei dazu parallele Stahlstempel 62 und 63 |

von gleicher Länge und eine Gruppe 64 von beabstandeten, ' |

"% dünnen Kühlrippen aus Metall, die am Kupfer· stempel 61 |

. befestigt sind. Die erste und letzte Kühlrippe 64a und f

64b an den Enden der Gruppe 64 sind größer als die übrigen- |

und zur Bildung einer aus einem Stück bestehenden Teil- ι

anordnung mit den Stahlstempeln 62 und 63 verlötet. Der. |

zusätzliche Xupferstenpel 61 ist alt Abstand zwischen f

den Kupfestempeln 20 und 21 der ersten beiden Teilanordnungen \

und in axialer Ausrichtung mit diesen angeordnet, so daß er . j

mit diesen beiden Kupferstempeln ein Satz von drei aufeinander Ί

ausgerichteten Druckkörpern bildet. Ihnlisk ist dar Stahl- I

stempel 62 mit Abstand und in einer Linie mit den Stahl- I

stempeln 26 und 2? xm.a der Stahlstempel S3 mit Abstand ι

und in einer Linie mit der. Stahlstempeln 28 und 29 ange- 1

— ordnet, so daß zwei zueinander parallele Sätze von aufeinander | ausgerichteten Stahlstempeln entstehen, die je drei Stempel

enthalten. \

Das obere Ende des mittleren Kupfer stempeis 61 der 5¹Ig- 4
ist abgeschrägt und mit einer ebenen Kontaktfläche versehen,
die senkrecht zur gemeinsamen Achse des Satzes aus den drei
" Kupferstempeln 20, 61, 21 lieg;. Diese Kontaktflache ist genauso
wie die Kontaktfläche 22 des Kupferstempeis 20 ausgebildet.
Das andere Ende des Kupferstempeis 61 ist ebenfalls abgeschrägt und am Ende mit einer ebenen Kontaktfläche versehen,

•fr·«*

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die senkrecht zur gemeinsamen Achse liegt und genauso wie die Kontaktfläche 23 des Kupferstempeis 21 ausgebildet ist. Zwischen den "beiden Kupferstempeln 20 una 61 ist ein Halbleiterbauelement angeordnet, dessen Anode leitend nit j der Kontaktfläche 22 und dessen Katode leitend mit der ] gegenüberliegenden Kontaktfläche des Kupferstenpels 61 verbunden ist. Zwischen den beiden Kupferstenpeln 21 und ist ein zweites Halbleiterbauelement 11 angeordnet, dessen Katode leitend mit der Kontaktfläche 23 und dessen Anode leitend mit der gegenüberliegenden Kontaktfläche des Kupferstempels 61 verbunden ist. Auf diese V/eise ergibt sich ein Stapel aus zwei Halbleiterbauelementen 11, die'elektrisch mit den Kupferstempeln 20 und 21 und daher auch mit den Anschlußklemmen 46 und 47 der Anordnung in Serie geschaltet sind. Die Spitzenspannung in Sückwärtsrichtung einer solchen •Anordnung ist relativ hoch und beträgt beispielsweise 3600 Volt. Wenn ein äußerer elektrischer Anschluß mit der Verbindungsstelle der beiden Halbleiterbauelensnte erwünscht ist, dann kann eine der Kühlrippen der mittleren. Sisppe o4, z.B. die Kühlrippe 64c, verlängert werden.

Die Zwischenräume zwischen den einander zugewandten Enden der aufeinander ausgerichteten Stahlstempel bzw. der beiden Sätze 26, 62, 27 und 28, 63, 29 sind jeweils mit starren Distanzstücken 30 ausgefüllt. Die beiden Stahlstempel an den Enden dieser beiden Sätze sind daher jeweils durch zwei Distanastücke und einen mittleren Stahlstempel 62 bzw. 63 verbunden. In der Mitte zwischen den Sätzen aus Kupfer?-und Stahlstempeln und parallel zu. ihnen erstreckt sich ein längerer Verbindungsbolzen 65, dessen beide:. Enden mit Hilfe von Muttern 35 und 36, Isolier-

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rin&eii 4-1 und dazwischenliegenden Tellerfedern mit den zugehörigen Stempeln verbunden sind, wodurch alle Stempel in axialer Richtung zusammengedrückt und die Halbleiterbauelemente 11 bzw. die Distanzstücke 50 fest, aber lösbar, -zwischen ihnen eingespannt werden. Die mechanische Verbindung zwischen der Mutter 55 und dem mittleren Kupferstempel 61 wird bei dieser Anordnung durch den Stempel 20 und das eine HaIbIeuerbauelement 11 hergestellt. Um ein Driften des

•^ elektrischen Potentials des Verbindungsbdzens 65 zu vermeiden, kann dieser mittels einer (nicht gezeigten';)' leitenden Klammer mit dem mittleren Kupferstempel 61 elektrisch verbunden werden.

Gemäß der Pig. 4 enthält die Anordnung zwischen den beiden Gruppen von Kühlrippen 50 und 64 bzw* 51 und 64 je eine Prallwand 56. Außerdem sind koaxiale Anschlüsse 58 für die Steuerleitungen der Thyristoren 11 vorgesehen. Im übrigen besitzt die gesamte Anordnung die gleichen Merkmale und Vorteile, die in Verbindung mit dem ersten Ausführungs= bexspiel beschrieben sind. Das zweite Ausführungsbeispiei 2ctz?m. dadnreji modifiziert werden, daß man weitere mittlere ^ ^ Teilanordnungen hinzufügt und einen Stapel aus mindestens drei in Serie liegenden Halbleiterbauelementen bildet.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in den 5¹Xg. 5₃ 5a und 6 dargestellt. In der hier gezeigten Anordnung sind vier Halbleiterdioden 71 parallel zueinander angeordnet. Jedes Halbleiterbauelement 71 enthält gemäß · der 2ig. 6 einen scheibenförmigen Halbleiterkörper 72, der zwischen den ebenen Böden 75 und 74- zweiter tassen-. _ förmiger Slelrfcroden angeordnet ist, deren Ränder an entgegengesetzten Enden einer Eeramikhülse 75 befestigt sind,

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so daß ein aus eineis. Stück bestehendes, hermetisch abgedichtetes Gehäuse für den Halbleiterkörper 72 entsteht. Ia Inneren des Halbleiterkörpers 72 ist ein einziger großflächiger Plf-Übergang ausgebildet, der su &en entgegengesetzten Endflächen, ixa sllgessin#a parallel verläuft, Ms Böden 73 und 74 der tassenförmigen Elektroden dienen als Hauptelektroden bzw. als Anode und Katode des Halbleiterbauelementes.

Jedes Halbleiterbauelement liegt nechanisch zwischen und elektrisch in Serie siit je zwei aufeinander ausgerichteten Druckkörpern oder Kupfersteapeln 7o und 77, öie gleichzeitig als Stroa- und als Viärr.eleiter dienen. Die Kupfer stempel Iq und 77 besitzen einen kreisrunden Querschnitt und einen. Durohnes3er, der vorzugswei se größer als der des Halbleiter— körpers 72 ist* Die eisssder zugewandte» Enden der Kupferstenpel sind abgeschrägt, so daß sie in die tasseiförmigen Elektroden des Halbleiterbaueieinentes 71 passen , und besitzen aa 3nde einander zugewandte Kontaktflächen 78 und 79. Sie Kontaktflächen 78 un^ 79 sind sueinander parallel und besitzen im wesentlichen die gleiche Pora wie die äußeres Eontaktflächen der ünode 75 "und der Katode 74*

Zum Einspannen der vier HalbleiterToauelenente 71 sind vier parallele Sätze von axial aufeinander ausgerichteten Kupferstenpeln 76 und 77 vorgesehen. Gei^.ß der Pig. 5 sind diese vier Sätze in einem syanmetrIschen Muster angeordnet. Alle Kupferstempel werden mit Hilfe eines einzigen auf Zug beanspruchten 3auteils in axialer Richtung zusammengedrückt. Dieser Bauteil enthält einen Verbindungsbolzen 80 aus Stahl, der parallä. zu den Sätzen von Kupferstempeln in deren Mitte angeordnet ist. Die beiden Enden des Verbindungsbolzens sind

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mit Hilfe zweier Kuttern 81 und S2 nit den zugehörigen.

Kupfer stempeln 75 und 77 jedes Satzes mechanisch verbunden.

Die Verbindungsglieder zwischen den Kuttern 81 und 82 und den zugehörigen Kupferstenpeln enthalten in der gleichen Reihenfolge einen tassenfömigen Ketallring 83, eine relativ große Tellerfeder 84-, einen Isolierring 85 aus glasgebundenem Glimmer oder dergleichen, eine von vier kleiiS^ren Tellerfedern 86, von denen je «ine auf einem Kupferstempel ruht, und einen von vier Stahlringen 87.

Wie aus der Pig. 6 hervorgeht, besitzen die tassenförmigen Metallringe 8'5 in der Mitte eine Vertiefung, in der eine Kutter 81 oder 82 angeordnet ist. Die Vertiefungen sind zur Verbesserung des Aussehens ait satt aufsitzenden Metallkappen 88 abgedeckt. Der Außendurchmesser jeder großen Tellerfeder 84 ist etwa gleich den Durchmesser desjenigen Kreises, der- die Achsen aller vier Sätze von Kupferstempeln schneidet. Infolgedessen liegen ihre Sander über den axialen Mittelpunkten dieser Sätze. Beim Zusammenbau werden diese Tellerfedern¹84 flachgedrückt und im Bedarfsfall können beide oder auch nur eine v/eggelassen werden. Mit dem j

Isolierring 85 und einer den Verbindungsbolzen 80 umgebenden Isolierhülse 89 werden Kurzschlüsse der Kupferstempel 76 und über den Verbindungsbolzen vermieden.

Die einzelnen Tellerfedern 86 sorgen für die erwünschte Elastizität der Einspannvorrichtung. Jede Tellerfeder 86 liegt auf einem axialen Vorsprung verringerten Burohmessers am äußeren Ende des zugehörigen Kupfer.stempels, während seine Krone gegen einen ■ Stahlring 87 drückt. Der Rand der Tellerfeder 86 liegt in einer passenden Ausnehmung, die - wie ig.ezej.gi,- an der Innenseite des Isolierrings 85 ausgebildet

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• " · J

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ist. Durch diese Anordnung v/erden mit Hilfe des gemeinsamen, auf Zug beanspruchten Verbindungsbolzens 80 im v/es ent j±i hen gleichgroße Axialdrücke auf jeden der vier Sätze von Zupferstempeln 76, 77 übertragen.

Damit die vier Halbleiterbauelemente 71 in Parallelschaltung an eine äußere, für hohe Ströme ausgelegte Schaltungsanordnung angeschlossen werden können, sind geiaäS den Pig. 5 und 6 an den Kupferstempein 76 und 77 nahe ihren inneren Snden zwei flache, ,— rechteckige Anschlußklemmen 90 und 91 durch Hartlötung oder

Λ dergleichen befestigt. An den äußeren Enden dieser Anschlußklemmen sind Löcher vorgesehen, damit sie mit geeigneten (nicht gezeigten), elektrisch leitenden Stützkörpern verschraubi v/erden können. Um die Wärmeableitung von den verschiedenen Kupferstempeln 76 und 77 zu fördern, sind diese mit zwei Gruppen 92 und 93 vnn beabstandeten Kühlrippen aus Metall ausgerüstet, Die Kühlrippen jeder Gruppe sind durch Abstands-• ringe 94 voneinander getrennt und durch Hartlötung oder dergleichen an den Kupferstempeln befestigt. Der Durchmesser des äußeren Endes jedes Kupferstempels kann im Bedarfsfall mit zunehmendem axialen "Abstand gegenüber einer . Anschlußklemme 90, 91 fortschreitend verringert werden. Gemäß einer anderen

( Ausführungsform können die Kühlrippen in jeder Gruppe parallel zu den Achsen der Kupferstempel angeordnet und mit der zugehörigen Anschlußklemme verbunden sein, in welchem Falle die Kupferstempel zu bloßen Stutzen verkürzt sein könnten, die aus den einander zugewandten Oberflächen der Anschlußklemmen 90 iind 91 herausragen. f

Bei Druckluftkühlung kann die in den Pig. 5 und 6 dargestellte ι

Kslbleitergleichrichteranordnung fortlaufend 2500 Ampere f

(mittlerer Vorwärtsstrom) führen. Im übrigen besitzt diese |

für hohe Ströme geeignete Anordnung auch diejenigen Vorteile, |

die in Verbindung mit dsm zuerst beschriebenen Ausführungsbei- |

spiel ausgeführt sind. Hinzu kommen jedoch noch zwei weitere f

Vorteile. ' ' f

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Erstens wird mittels eines einzigen Verbindungsbolzens, innerhalb einer relativ kompakten, für hohe Ströme geeigneten Anordnung, ein hoher Kontaktdruck gleichförmig und normal zu jedea einer Vielzahl einzelner Halbleitergleichrichter übertragen. Eine nahezu gleiche Aufteilung des Kontaktdruckes ist außerordentlich wichtig, wenn bei parallel geschalteten Halbleiterbauelementen eine ausgeglichene Stromverteilung erreicht werden soll.

^3 Die beschriebene Anordnung ist zweitens außergewöhnlich vielseitig, da mit Hilfe einer relativ kleinen Anzahl von Grundkomponenten sehr viele verschiedene Schaltungsanordnungen zusammengesetzt werden können. Bei den drei bereits beschriebenen und bei den später noch zu beschreibenden Ausführungsbeispielen v/erden Thyristoren und/oder Dioden aus nur zwei handelsüblichen, genormten, in Serienprodukten hergestellten Gruppen von Halbleiterbauelementen verwendet.

In den Pig. 7,7a,8 und 9 sind zwei v/eitere Ausführungsformen der Neuerung gezeigt. Hierbei sind zwei antiparallel geschaltete !Thyristoren gemeinsam in einer wasser- "ⁱ . gekühlten Anordnung untergebracht, die als Wechselstromschalter für 1 200 Ampere (Sffektivwert) verwendet werden kann. Die Halbleitergleichrichter sind wiederum mit 11 bezeichnet. Wie aus der ?ig. 7a hervorgeht, ist das eine Halbleiterbauelement 11 mechanisch zwischen und elektrisch in Serie mit zwei axial aufeinander ausgerichteten Kupferstempeln 100 und 101 und das andere Halbleiterbauelement ' mechanisch zwischen und elektrisch in Serie mit zwei weiteren, axial aufeinander· ausgerichteten Kupfersteiapein 102 und 103 angeordnet. Diese beiden Sätze von aufeinander ausgerichteten Kupferstempeln liegen zueinander und zu einem

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viritwc:: ü;:t^ von au ίο inander ausgerichteten Stahlstempeln 104 und 105 parallel, zwischen denen ein starres Distanzstück 30 angeordnet ist.

In Übereinstimmung mit den Pig. 7 und 9 sind die drei Sätze von Stempeln 100,101 bzw. 102,103 bzw. 104,105 in Arx eines Dreibeins symmetrisch zueinander angeordnet. Alle drei Sätze von Stempeln werden in axialer Richtung zusasm enge drückt, so daß die Kupferstempel fest gegen die Hauptelektrode:*! 13 und 14 der zugehörigen Halbleiterbauelenente Π gepreßt sind, und zwar πit Hilfe einer Einspannvorrichtung, die ein einziges, auf Zug beanspruchtes Bauteil, vorzugsweise einen mit Isoliermaterial ummantelten. Verbindungsbolzen 106 aus Stahl, enthält, der ir. der Kittejzwischen und parallel zu den drei Sätzen angeordnet ist» Bas eine Ende des Verbindungsbolzens 106 ist mittels einer Kutter 3G, einer Tellerfeder 37 und eines Isolierrings 41 mit den äußeren Snden der Stempel 101,103 und verbunden. In ähnlicher V/eise ist das andere Ende des Verbindungsbolzens mit den Stempeln 100,102 und 104 verbunden, außer daß hier der Isolierring 41 fehlt. Infolgedessen befinden sich der Verbindungsbolzen 106 und die beiden Kuttern 35 und 36 auf dem gleichen elektrischen Potential wie die Kupferstempel 100 und 102.

Die bei den in den Pig» 7-9 gezeigten Ausführungsbeispielen verwendeten Teile der Einspannvorrichtung zum übertragen eines gleichförmigen Drucks sind die gleichen wie die, die auch in den Ausführungsbeispielen nach den ?ig. 1-3 verwendet sind. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 7-9 sind jedoch zwei Halbleiterbauelemente ii parallel geschaltet. Die Anschlußelemente zum Verbinden der Halbleiterbauelemente mit einer äußeren elektrischen Schaltungs·

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anordnung und zua mechanischen Befestigen der gesamten Anordnung enthalten zwei hohle Wäraesenken 107 und 108 aus einen elektrisch leitenden Material, vorzugsweise Kupfer. Die äußeren Enden der Kupfersteapel 100 und 102 verlaufen durch die Wärmesenke 107. Ein aus dieser heraussagender Ära 107A dient als AnschluSklearne für diese beiden Stempel. Die äußeren Enden der Kupfersteapel 101 und 103 verlaufen durch die andere V/äraesenke 108. Sin aus dieser herausragender Ära 108 dient als Anschlußkleaae für diese beiden Kupferstempel.

Zua Herstellen eines Wechselstromschalter sind die beiden Halbleiterbauelemente 11 geaäß der Pig. 7A invers gepolt, indem die Anschlußklemme 107A über den Kupfersteapel 100 mit der Anode 13 des ersten Halbleiterbauelementes und über den Kupferstempel 102 mit der Katode 14 des anderen Halbleiterbauelementes und die Anschlußkleaae 108a über den Kupferstespel 101 alt der Katode 14 des ersten Halbleiter=

13 des anderen Halbleiterbauelementes verbunden ist. Damit I

bauelementes und über den Kuofersteauel 103 mit der Anode %

zwischen den entsprechenden Kupferstempeln und den invers gepolten Halbleiterbauelementen 11 ein guter elektrischer und thermischer Kontakt besteht, sind die einander zugewandten Enden der Kupferstempel 100 und 101 in derselben Weise wie die einander zugewandten Enden der Kupfersteapel 20 und 21 im Ausführungsbeispiel nach der Pig. 2 ausgebildet, v;ährend das innere Ende des Kupferstempeis 102 genau wie das des Kupferstempels 101 und das innere Ende des Kupferstempels 103 genau wie das des Kupferstempels 100 ausgebildet ist. Die koaxialen Anschlüsse 58 für die Steuerleitungen zu den Steuerelektroden 16 der Halbleiterbauelemente 11 sind auf Isolierplatten 1Q9 befestigt, die in Übereinstimmung mit der Pig. 9 an den Wärmesenken 107 und 108 befestigt sind.

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Um einen'möglichst hohen Strom durch den V/echselstromschalter zu erhalten, wird die Wärme dadurch von den Kupferstempeln " 100 bis 105 und damit von den Halbleiterbauelementen 11 abgeleitet, daß san durch die beiden hohlen Wärme-senken 107 und 108 Wasser strömen läßt. Jede Wärmesenke enthält eine Einlaßöffnung 110 für Kühlwasser, eine spiralförmige Leitung 111, die einen der Kupferstempel zweimal umschlingt, eine leitung 112 zu einer weiteren spiralförmigen Leitung, die den anderen, in der gleichen Wärmesenke be-/' j ' findlichen Kupferstempel zweimal umschlingt und eine Auslaßöffnung 113. Wie aus der Pig. 8 hervorgeht, enthält die spiralförmige Leitung 111 vorzugsweise zwei ringförmige Jiuten, die in verschiedenen Höhen im Mantel des Kupferstempels ausgebildet sind, eine Öffnung zura vertikalen Verbinden zwischen den beiden Hut en und zwei Stöpsel 114-, mit denen die Nuten jeweils auf entgegengesetzten Seiten dieser Öffnung verschlossen werden. Der Durchmesser jedes Kupfersteffipels nimmt mit zunehmendem axialen Abstand vom Halbleiterbauelement 11 fortschreitend ab, damit dem Kühlwasser im heißeren Bereich der Stempel eine größere Ober^ fläche ausgesetzt ist.

ν - Zur Ableitung der Wärme von den Kupferstempeln können auch andere Einrichtungen verwendet werden. Tm Bedarfsfall können die Kupferstempel beispielsweise kurze Stutzen sein, die aus massiven, wassergekühlten Wärmesenken herausragen, die selbst zwischen diesen Stempeln und den Ϊeilerfedern eingespannt sind.

Die Vielseitigkeit der beschriebenen Anordnungen wird noch, deutlicher, wenn man an Hand der Pig. 10a-10e verschiedene Kombinationsmöglichkeiten betrachtet.

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In. der Pig. 10a sind ein Thyristor 11 und eine Rückkopplungsdiode 71 invers-parallel zwischen zwei Anschlußklemmen 115 und 116 geschaltet. Bei einer derartigen. Anordnung ist der thyristor 11 unter Druck zwischen zwei aufeinander ausgerichteten KupJerstempeln 117 und 118 angeordnet, wobei seine Anode mit dem Kupferstempel 117 und seine Katode mit den Kupferstempel 118 in Berührung steht. Die Diode 71 ist dagegen unter Druck zwischen zwei aufeinander ausgerichteten Kupferstempeln 119 und 120 angeordnet, wobei r-\ -ihre Katode mit dem Kupferstempel 119 und ihre Anode mit des Kupferstempel 120 in Berührung steht. Die Anschlußklemme 115 ist dabei an den Kupferstempeln 117 und 119 und die Anschlußklemme 116 an den Kupferstempeln 118 und 120 befestigt. In Übereinstimmung mit der Fig. 10a ist - parallel zu den beiden Sätzen von Kupferstempeln 117,118 und 119,120 ein weiterer Satz von aufeinander- ausgerichteten. Druckkörpern 121 und 122 angeordnet, zwischen denen ein starres Abstandsstück 30 eingespannt ist. Die drei Sätze werden mit Hilfe eines in der Mitte angeordneten, auf Zug beanspruchten Bauteils, mit dessen Enden sie mechanisch verbunden sind, in axialer Richtung zusammengedrückt. Der auf Zug beanspruchte Bauteil ist in dieser schematischön Sarstellung, in der sowohl elektrische als auch mechanische Einzelheiten dargestellt sind, nicht gezeigt.

Bei einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach der . Pig. 10a könnten die beiden Kupferstempel 119 und 120 einen aus drei oder mehreren, aufeinander ausgerichteten Supfersijeapeln bestehenden Satz angehören, in dem zwei in Serie liegende Sückkopplungsdioden 71 angeordnet sind, "woToei an dem mittleren Kupferstempel dieses Satzes eine JlnseniuBkleiinae angebracht sein könnte, damit die Verbindungsstelle zwischen den beiden Dioden an eine äußere elek-

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· S IP # ft * * * H

- 3'3 -

trische Schaltungsanordnung anschließbar ist.

In dos Alisführungsbeispiel nach der Pig. HOb sind drei . voneinander getrennte Halbleiterbauelemente 11 zwischen den einander zugewandten Süden von in Achsrichtung zusammengedrückt en Xupferstenpeln 125,124 angeordnet/ die zu einen von drei parallelen Sätzen gehören. Daher liegen alle Halbleiterbauelemente elektrisch parallel zwischen zwei Anschlußklemmen 125 bzw.-126, die sit &en ersten

·""""* Stempeln 123 bzw. mit den zweiten Stempeln 124 Jedes Satzes verbunden sind, iiese für hohe Ströae geeignete Anordnung kann koaxial gemacht werden, indem nan den (nicht gezeigten) auf Zug beanspruchten 3auteil als Teil der elektrischen Zuleitungen verwendet. Zu diesem Zweck könnte dieser Sauteil aus einen geeigneten, elektrisch leitenden Katerial bestehen. In der Verbindung zwischen seines unteren Ende und den Kupferstempeln. 24 würde dann keine elektrische Isolierung vorgesehen sein, wie es beispielsweise in den Ausführungsbeispielen der Pig. 7=9 der Jail ist. Bas obere < Ende des auf Zug beanspruchten Bauteils dient dann als

] Anschlußklemme 12S. .

j I Die Anordnung nach der Pig. 10c ist wie die nach der Pig. 7a ein Wechselstromschalter, der jedoch gleichzeitig mit ] · einer Steuerschaltung für die beiden Thyristoren 11 aus-] gerüstet ist. Die Steuerschaltxing ist in einem Gehäuse

% untergebracht, welches anstelle eines Distanzstückes 30

zwischen den einander zugewandten Enden eines Satzes von axial ausgerichteten Stempeln 128 und 129 angeordnet ist.

Die Stempel 128 bzw. 129 sind dabei an diejenigen Anschlußklemmen 130 bzw. 131 angeschlossen, zwischen die die beiden Thyristoren invers-parallel geschaltet sind, so daß diese Stempel den zugehörigen Thyristoren als Bezugspunkte für

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II·,« J

- 3.4 -

die Steuersignale dienen können. Dabei kann weiterhin die I

Potentialdifferenz zwischen den beiden Stempeln 128 und |

I 129» die dann besteht, wenn keiner der !Thyristoren leitend I

ist, als Speisespannung für die Steuerschaltung verwendet; j

werden. Die Steuerschaltung ist über Steuerleitungen 132 !

und 133 mit den Steuerelektroden der entsprechenden 3?hy- i

ristoren 11 verbunden. Der Betrieb der Steuerschaltung kann. ?

mittels geeignet angekoppelter Einrichtungen gesteuert oder I üb er v/acht werden. - .;

In der Pig. 1Od ist eine Anordnung gezeigt, in der sechs

Halbleiterbauelemente 71 zu einem Dreiphasen-Gleichrichter verbunden sind. Diese Anordnung enthält drei parallele
Sätze aus je drei axial aufeinander ausgerichteten Stempeln
134,135 und 136, zwischen deren einander zugewandten Enden j die Halbleiterbauelemente 71 eingespannt sind. Die Anschluß- | elemente enthalten eine Anschlußklemme 137a für Gleich- | . strom, die mit dem ersten Stempel 134 jedes Satzes und |

daher mit den -Katoden der drei Halbleiterbauelemente 71 I

verbunden ist, eine zweite Anschlußklemme 137b für Gleichstrom, die mit den dritten Stempeln 136 jedes Satzes und ii ,-^ damit mit den Anoden der anderen drei Halbleiterbauele- f ■"· .. mente 71 verbunden ist, sowie je eine Anschlußklemme 13Sa, j 138b, 138c für Y/echselstrom, die jeweils mit einem kittle- ^;' ren Stempel 135 jedes Satzes verbunden ist. ·:

Ein Dreiphasen-Brückengleichrichter kann nach Art der ·

Jig. 1Oe zusammengesetzt werden. Diese Anordnung nach ■ ; der Fig. 1Oe enthält zwei beabstandete, axial aufeinander

ausgerichtete Kupferstempel 141 und 142, zwischen denen _;

v/eitere auf sie ausgerichtete Kupferstempel 143.144,145, . i

146-und 147 angeordnet sind. Jeweils zwischen zwei zusam- ;

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α engehör enden Kupferstempels sind Halbleiterbauelemente 71 angeordnet. Dem Satz von Kupferstempeln 141-147 liegen zwei entsprechende Sätze von aufeinander ausgerichteten Stahlstempeln parallel, die durch eine Vielzahl von isolierenden Distanzstücken 3o verbunden sind. Alle Stempel v/erden mit Hilfe eines (nicht gezeigten) in der Mitte angeordneten, langen Verbindungsbolzens in axialer Richtung zusammengedrückt. Die Anschlußelemente für "diese Anordnung enthalten eine Anschlußklemme "148a für Gleichstrom, die / mit dem ersten und fünften Kupferstempel 141 und 146 und daher mit den Katoden dreier Kalbleiterbauelemente 71 verbunden ist, eine zweite Anschlußklemme 148b für Gleichstrom, die mit dem dritten und siebten Kupferstempel 144 und und daher mit den.Anoden der anderen drei Halbleiterbauelemente 71 verbunden ist, sowie drei weitere Anschlußklemmen 149a, 149b und 149c für Wechselstrom, "die mit dem zweiten, vierten und sechsten Kupferstempel 143.145 und 147 verbunden sind.

Außer den hier beschriebenen Ausführungsformen gibt es noch viele andere Kombinationsmöglichkeiten, Beispielsweise können zwei Kupferstempel und ein Stahlstempel zu einem Satz von aufeinander ausgerichteten Metallstempeln kombiniert werden, wobei zwischen den beiden Kupferstempein ein Halbleiterbauelement und zwischen dem Stahlstempel und dem angrenzenden Kupferstempel ein Distanzstück angeordnet ist und dieser angrenzende Kupferstempel geeignete Anschlußelemente aufweist.

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Claims (1)

1. 4t -ft» *«>· ·»

   Schutzansr»rüche

   Halbleitergleichrichteranordnung mit einem Stapel aus mindestens zwei axial aufeinander ausgerichteten metallischen Druckstempeln, zwischen deren einander zugewandten, senkrecht zur gemeinsamen Achse liegenden Grundflächen je ein in einem abgeschlossenen scheibenförmigen Gehäuse untergebrachter Halbleitergleichrichter derart eingespannt ist, daß die genannten Grundflächen der Druckstempel jeweils an den die Grundflächen des Gleichrichtergehäuses bildenden Hauptelektrodenanschlußkörpern des Halbleitergleichrichters anliegen und mit diesen einen großflächigen Kontakt bilden, und mit einer Einspannvorrichtung zum Übertragen eines Axialdrucks auf die Druckstempel, die einen zu dem Stapel achsparallel angeordneten, auf Zug beanspruchten Verbindungsbolzen enthält,

   dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei weitere achsparallele Stapel cit jeweils mindestens zwei metallischen Druckstempeln (z.B. 26, 27; 28, 29) aufweist» und daß der Verbindungsbolzen (z.B. 34) zentrisch zur Achse des durch die Stapel gebildeten regelmäßigen Prismas angeordnet ist.

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   - Di -

   Halbleitergleichrichteroiordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der weiteren Stapel zwischen den einander zugewandten Grundflächen der Druckstempel (z.B. 26, 27; 28, 29) mindestens ein elektrisch isolierendes Distanzstück (30) oder mindestens ein weiterer Halbleitergleichrichter angeordnet ist.

   Halbleitergleichrichteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Einspannvorrichtung an beiden Enden des Verbindungsbolzens aufgeschraubte Muttern mit untergelegten Tellerfedern aufweist, über die der Druck der Muttern elastisch übertragen wird,

   dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand der Tellerfedern (z.B. 37) die geometrischen Achsen aller Stapel schneidet.

   Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstempel (z.B. 26, 27; 28, 29) in einem Stapel, der ein Distanzstück (30) enthält, dünner sind als die Druckstempel (z.B. 20, 21) in einem Stapel mit einem Halbleitergleichrichter (11).

   Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckstempel (z.B» 20, 21; 26 bis 29) in gut wärmeleitendem Kontakt durch gemeinsame Kühlrippen (50, 51) erstrecken.

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   I* «t Cl <

   6. Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche

   dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein einen Halbleitergleichrichter (11) aufweisender Stapel mit wassergekühlten Wärmesenken (107, 108) verbunden ist.

   7. Halbleitergleichrichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mindestens eines steuerbaren Halbleitergleichrichters (11) eine in einem Gehäuse (127) befindliche Steuerschaltung für den oder die Halbleiter gleichrichter zwischen den einander zugewandten Grundflächen zweier in einem Stapel unmittelbar benachbarter Druckstempel (128, 129) angeordnet ist.

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