JPH0722552U

JPH0722552U - 冷却されるべき複数の電気素子を持つ回路装置

Info

Publication number: JPH0722552U
Application number: JP012736U
Authority: JP
Inventors: エーミール・デンツレル
Original assignee: H.A.SCHLATTER AKTIENGESELLSCHAFT
Current assignee: H.A.SCHLATTER AKTIENGESELLSCHAFT
Priority date: 1987-08-03
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1995-04-21
Anticipated expiration: 2003-07-29
Also published as: JPS6451645A; AU1898688A; FI883567A; AU601860B2; CN1011563B; FI883567A0; CA1305777C; EP0302237A1; US4897763A; CN1031167A; EP0302237B1; IN172441B; ES2030115T3; DE3867956D1; JPH0729643Y2; CH673188A5

Abstract

(57)【要約】【目的】大きい電流による電流力に対して安定で電気
素子の均一な冷却が保証される簡単でこじんまりした回
路装置を提供する。【構成】複数の電気素子が、接続導体と共に列をなし
て、冷媒の流入空所及び流出空所を持つ電気導体から成
る１つの共通な冷媒分配器に沿つて設けられ、電気素子
の接続導体の冷却通路が、並列に冷媒分配器の流入空所
及び流出空所に接続され、各電気素子が接続導体及び冷
媒分配器と共にサンドイツチ状に組立てられ、それによ
り接続導体の冷却通路が冷媒分配器の流入空所及び流出
空所に連通し、互いに隣接しかつ冷媒を導きかつ異なる
電位を持つ電気導体が、冷却通路をふさぐことなく密に
かつ電気的に互いに絶縁されて結合されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、冷却されるべき複数の電気素子がその電気導体から成る接続導体と共に組立てられ、これらの接続導体の少なくとも一部が、電気素子により発生されて接続導体へ伝達される損失熱を導出する冷媒が通る冷却通路を持つている、冷却されるべき複数の電気素子を持つ回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

このような回路装置はスイス国特許第４７１４８８号明細書から公知であり、変圧器を持つ整流装置として構成される回路装置は通電条片を持ち、この通電条片上に半導体素子の電極が接触している。半導体素子の冷却は、複数の冷却通路を持つ通電条片により行なわれ、隣接する冷却通路を通つて冷媒が互いに逆方向に流れる。

【０００３】他のこのような回路装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第２７４６３０号明細書から公知であり、半導体整流素子の接触面が、冷却通路を備えた接続導体の間に締付けられている。冷却通路は、冷媒導管により冷媒回路に接続されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の課題は、低抵抗の大電流回路でも電流力に対して安定なこじんまりした構造で回路装置を構成して、電気素子の最適な均一冷却が保証され、付加的な冷却導管及び管取付け金具なしに、冷却の流入用及び流出用にそれぞれ１つの接続口しか必要でないようにすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この課題を解決するため本考案によれば、複数の電気素子が、接続導体と共に列をなして、冷媒の流入空所及び流出空所を持つ電気導体から成る１つの共通な冷媒分配器に沿つて設けられ、電気素子の接続導体の冷却通路が、並列に冷媒分配器の流入空所及び流出空所に接続され、各電気素子が接続導体及び冷媒分配器と共にサンドイツチ状に組立てられ、それにより接続導体の冷却通路が冷媒分配器の流入空所及び流出空所に連通し、互いに隣接しかつ冷媒を導きかつ異なる電位を持つ電気導体が、冷却通路をふさぐことなく密にかつ電気的に互いに絶縁されて結合されている。

【０００６】

【考案の効果】

こうして本考案によれば、すべての電気素子に対して共通な冷媒分配器が設けられて、その流入通路及び流出通路がこれらの電気素子の接続導体の冷却通路に並列に接続されているので、すべての電気素子を並列にほば同じ温度に冷却することができる。更にこの冷媒分配器が電気導体から成り、冷却通路をふさぐことなく、電気素子の接続導体から絶縁されているので、接続導体とは異なる電位をとる電気導体としても利用することができる。なお電気素子に対して共通な冷媒分配器は梁として形成可能なので、この梁の両側に接続導体及び電気素子をサンドイツチ状に重ねて取付けて、機械的に安定しかつこじんまりした構造単位にまとめることができ、付加的な冷却導管及び管取付け具なしに、冷却回路を構成することができる。

【０００７】

【実施例】

本考案の実施例を図面により以下に詳細に説明する。

【０００８】回路装置は、一次巻線５，６，７及び二次巻線１，２，３を持つ三相大電流変圧器４を含んでいる。二次巻線１，２，３は、端部を銅梁１０１，１０２；２０１，２０２及び３０１，３０２に接続され、かつそれぞれの中間タツプを銅製の中間タツプ梁１３に接続されている（図１〜３）。この中間タツプ梁１３に、図示しないねじにより中間梁８が押付けられているので、これらの梁８及び１３は機械的に安定に導電接続されている。梁１０１，２０１，３０１は互いに一直線をなすように、梁１３に対して平行な列をなして、図２においてこの梁の右側に設けられ、かつ絶縁板５３により梁１３から絶縁されかつ離されている（図２及び３）。梁１０２，２０２，３０２は梁１３の左側に列をなして設けられ、かつ絶縁板５４によりこの梁１３から分離されている。梁１３，１０１，１０２；２０１，２０２；３０１，３０２及び絶縁板５３，５４は、変圧器４の前面に配置される単位体を形成している。梁列１０１，２０１，３０１又は１０２，２０２，３０２の変圧器４から遠い方の面と回路装置の以下に述べる別の部分との間には、絶縁箔５５又は５６が設けられている。

【０００９】整流は、相半波ごとに４つの半導体ダイオードによつて行われる。縦長の板９，１０により形成されるダイオードの出力導体の出力電圧の極性は正であるが、すべてのダイオードを異なる極性で保持部に取付けることによつて、負に変えることもできる。

【００１０】全部で２４個のダイオードが中間梁８の両側にそれぞれ１２個ずつ２列に設けられ、数字の１で始まる３桁の数で示されている。第２の数字．１．〜．３．は相を表わし、第３の数字は中間梁８の右側のダイオードに対する．．１〜．．４及び左側のダイオードに対する．．５〜．．８の連続番号である。

【００１１】ダイオード１１１〜１３８の損失熱の放出は、電気導体に流れる冷却水を介して行われる。方形に形成される中間梁８は、下側端面に流入及び流出する冷却水用の接続部１７，１８をそれぞれ持ち、これらの接続部は直接空所１１，１２に開口している。空所１１，１２は互いに対向してＵ字状切削部として構成され、空所１１は図４では左方へ開き、また空所１２は右方へ開いており、これらの空所は連絡部１９により互いに分離されている。この連絡部１９の幅は、中間タツプ１３に中間梁８を取付けるための図示しないねじ用貫通穴を形成するのに充分な大きさを持つている。冷却水用の空所１１は中間梁８と板１０との間にある密封兼絶縁箔５２により密封され、空所１２は中間梁８と板９との間にある密封兼絶縁箔５１により密封される。中間梁８は両方の板９及び１０に対して異なる電位を持つているので、密封兼絶縁箔５１，５２は液体密封のほかに電気絶縁も行う。

【００１２】箔５１を持つ板９及び箔５２を持つ板１０は、それぞれ１つのダイオードを含みかつ層状に構成される構成部材群と共に、各構成部材群毎に４つのねじ２０により、中間梁８の両側にねじ止めされている。各構成部材群は、内側から外側へ、板９又は１０に隣接する内側接続導体板と、弾性中間板を持つダイオードと、外側接続導体板と、接続片対と、外側絶縁箔と、押圧板とから成つている。

【００１３】ダイオードの電極即ち陰極及び陽極に接触する接続導体板を以下電極板と称する。

【００１４】両方の電極板、弾性中間材料、両方の接続片、外側絶縁箔及び押圧板の表示は、３桁の数を持つダイオードの表示と同じように行われ、ダイオードと板９，１０との間の内側電極板は数字２．．で始まる数を持ち、次の弾性中間板は７．．で始まり、外側電極板は３．．で始まり、接続片対は８．．で始まり、外側絶縁６．．で始まり、押圧板は４．．で始まる。内側電極板２１１，外側電極板３１１，弾性中間板７１１，接続片対８１１，外側絶縁箔６１１，押圧板４１１及びダイオード１１１から形成される構成部材群は、板９及び密封兼絶縁箔５１と共に、更に対向板としての押圧板４１１と共に、４つのねじ２０により中間梁８に取付けられている。ダイオード１１１の良好な電気接触に必要な押圧力を設定するために、押圧板４１１は円筒頭部１５付き押圧ねじ１４、押圧ばね１６及び押圧環２１を持つている。ダイオード１１２〜１１４，１２１〜１２４及び１３１〜１３４を含むその他の構成部材群は、板９及び箔５１と共に、またダイオード１１５〜１１８，１２５〜１２８及び１３５〜１３８を含む構成部材群は、板１０及び箔５２と共に、中間梁８の右側又は左側に取付けられている。

【００１５】ねじ２０は導電性で、絶縁スリーブへはめ込まれているので、押圧板４１１〜４３８は中間梁８と同じ電位を持ち、その間にある部分は板４１１〜４３８及び中間梁８から絶縁されている。板９又は１０と、絶縁箔５１及び中間板７１１，７１２，・・・により中間梁８及び外側電極板３１１，３１２，・・・から絶縁されている内側電極板２１１，２１２，・・・は、同じ電位を持つている・外側電極板３１１，３１２，・・・は接続片対８１１，８１２，・・・と同じ電位を持ち、これらの接続片対は絶縁箔６１１，６１２，・・・により押圧板４１１，４１２，・・・から絶縁され、かつ中間板７１１，７１２，・・・によつて内側電極板２１１，２１２，・・・から絶縁されている。

【００１６】ダイオード１１１〜１１４，１２１〜１２４及び１３１〜１３４は、内側電極板２１１〜２１４，２２１〜２２４及び２３１〜２３４に面で直接接触し、これらの電極板は板９に接触している。その他のダイオード１１５〜１１８，１２５〜１２８及び１３５〜１３８も同じように板２１５，２１６，・・・に接触し、これらの板は板１０に接触している。両方の板９及び１０は同じ電位を持ち、機械的構造のため互いに分離されているだけである。

【００１７】変圧器４の二次巻線１，２，３に接続される梁１０１，１０２；２０１，２０２；３０１，３０２とダイオード陽極との電気的接続は、接続片対８１１，８１２，・・・及び外側電極板３１１，３１２，・・・を介して行われる。接続片対８１１，８１２，・・・はねじ２２により梁１０１，１０２，・・・に取付けられている。梁又は二次巻線端部１０１，１０２；２０１，２０２；３０１，３０２当り４つのダイオード陽極が接続されている。例えば第１の相１の巻線の梁１０１にはダイオード１１１，１１２，１１３，１１４の陽極が接続片対８１１，８１２，・・・及び外側電極板３１１，３１２，・・・を介して接続されている。

【００１８】板９及び１０の幅は中間梁８の接続面の幅より数ｍｍだけ大きい（図２）ので、同じ電位を持つ両方の板９及び１０を、図示しない板状導体により、中間梁８に接触することなくこの中間梁をまたいで互いに電気接続することができる。

【００１９】サンドイツチ状の全体構造は、中間梁８及び板９，１０を溶接機のような電気負荷に接続するのを可能にする。負荷に接触条片を接続するために必要な孔は、中間梁８及び板９，１０の変圧器４から遠い方の側に既に存在している。

【００２０】ダイオード１１１〜１３８へ至る冷媒管路は、図４により、ダイオード１１１及び１１２へ至る冷媒管路の例で説明される。その他のダイオードへの冷媒供給も同じように行われる。

【００２１】図４において内側電極板２１１の下側及び上側の縁に、それぞれサンドイツチ状の構成部材群の重ね方向に延びる２つの孔６０及び６１がある。これらの孔６０及び６１は、これらの孔と一直線をなす孔６２及び６３を介して中間梁８の方向に板９を通つて続いており、それぞれ中間梁８の孔６４及び６５を介して板１０の孔６６及び６７に接続されている。連絡部１９に対して平行な切削部６８及び６９により、孔６４は空所１２に接続され、孔６５は空所１１に接続されている。

【００２２】孔６１は、内側電極板２１１の縁から蓋２５を通る別の半径方向孔７１を介して、同一面内にあつて例えば渦巻き状の複数の巻回を持つ溝により形成される冷却通路７２の内側端部に接続され、孔６０は孔７０を介して同じ冷却通路７２の外側端部に接続されている。冷却通路７２は蓋２５で覆われ、この蓋は内側電極板２１１で終つているので、冷却水の漏れない系が生ずる。内側電極板２１１の外縁から孔６０の孔壁へ至る孔７０の部分及び孔７１の対応する部分は、それぞれ栓７３で閉鎖されている。

【００２３】弾性中間板７１１は、内側電極板２１１の孔６０及び６１に対して直径を拡大されかつこの電極板の軸線方向に延びる孔７４及び７５を持つている。弾性中間板７１１の孔７４又は７５は同じ軸線方向で外側電極板３１１に続いており、そこで盲穴７６又は７７で終つている。電極板３１１の盲穴７７から孔７９が、半径方向に電極板３１１の縁からこの電極板及び蓋２６を通つて、溝により形成される例えば渦巻き状の冷却通路８０の内側端部へ、電極板２１１の冷却通路７１及び蓋２５と同じように通じている。

【００２４】中間梁８とは反対側の表面で終る孔６２，６３，６６，６７の出口に、密封環５７を収容するための凹所が設けられ、これらの密封環は孔移行部を確実に密封する。

【００２５】図示してない熱交換器又は冷水接続部からの冷媒流入部の接続部１７から出発して、流入する水は空所１１から平行な冷却回路によつて、冷却されるべき個々のダイオードに分布せしめられ、空所１２及びこの空所の流出口１８を経て再び熱交換器へ戻されるか、又は排水管路へ放出される。個々のダイオードへの冷媒流について、中間梁８に対して対称に配置された両ダイオード１１１及び１１５の例で再び説明する。空所１１から冷却水が切削部６９へ流入し、そこで孔６５の中で右側及び左側に分れて、ダイオード１１１及び１１５へ至る。右側の通路は孔６３，６１を経て、内側電極板２１１において分れて、孔７１を経て冷却通路７２の方向に延び、この冷却通路内でダイオード１１１の陰極を冷却し、それから孔７０，６０，６２，６４及び切削部６８を通つて、再び空所１２を経て流出口１８へ至る。内側電極板２１１内の分枝の他方の冷却水通路は、更に孔６１を経て孔７５及び盲穴７７へ達し、孔７９を経て冷却水通路８０へ至り、ここでダイオード１１１の陽極を冷却し、再び孔７８，盲穴７６，孔７４を経て流れ、孔６０の中で陰極の冷却水と合流し、それから流出口１８へ流れて行く。左側の通路は切削部６９から孔６５，６７を経て内側電極板２１５の分枝へ通じておりダイオード１１５の陰極及び陽極は上述したように冷却され、冷媒水は孔６６，６４及び切削部６８を通つて空所１２へ戻る。

【００２６】ダイオード１１１〜１３８の代りに、冷却されるべき他の電気素子例えば抵抗体も、適当な電極板２１１〜２３８及び３１１〜３３８に組込むことができる。

【００２７】各相半波毎の４つの半導体ダイオード１１１〜１３８の代りに、１つないし３つの半導体ダイオードを使用することもできる。適当な電極板２１１〜２３８及び３１１〜３３８において、冷却されるべき素子例えば抵抗体を、ダイオード１１１〜１３８の代りに組込むこともできる。

【００２８】三相大電流変圧器４を３つの単相大電流変圧器に代えることができ、これらの単相大電流変圧器の二次巻線は端部で銅梁１０１，１０２；２０１，２０２及び３０１，３０２に接続され、各中間タツプが中間タツプ梁１３に接続されている。二次側の中間タツプを持つ３つの単相大電流変圧器の代りに、ブリツジ接続の整流回路も使用することができ、この場合中間梁８が省略され、直流導体の一方又は両方の板が流入及び流出する冷却水用の空所１１，１２又はこれらの空所１１又は１２のそれぞれ１つを持つている。３つより少ない相を持つ回路装置も可能である。

【００２９】冷却水が導かれる構成部材群の材料として、電気銅が好まれる。電気銅は、例えばアルミニウムと異なり、水道水を冷媒として使用する際腐食しないか、又は僅かしか腐食しないことがわかつた。

【００３０】驚くべきことに、通常の水道水が冷媒として用いられ得ることが確認された。それの基礎になつている認識は、絶縁材料５１，５２；７１１，７１２，・・・により電気的に絶縁されかつ同じ冷媒を通される個々の構成部材群の間の電位差が僅かである、ということである。電気化学的浸食は、冷却液に接触するすべての導体として銅及び銅合金を使用する際確実に回避されるか、アルミニウムの場合には起こる。通常の水道水の代りに、脱イオンされた水又は油のような不良導体又は絶縁冷却液も使用することができることはもちろんである。

【００３１】冷却水の流入及び流出接続部１７及び１８は、中間梁８の下側端面に取付けられているが、装置の作用を損うことなしに、中間梁８の上側端面にも設けられる。

【００３２】電気銅即ち柔らかい材料から成る板９，１０，２１１及び２１５，・・・では、密封環５７が省略でき、その代りに、板９及び１０の表面又は隣接する板２１１及び２１５，・・・の表面を細溝により粗くすることができるので、これらの表面は、ねじ２０を締めることにより後でこれらを圧縮する際、押圧板４１１，４１２，・・・と中間梁８との間で密封を行うように変形する。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体ダイオードを持つ三相変圧器の回路装置
の接続図である。

【図２】図１による回路装置の一部の斜視図である。

【図３】回路装置の押圧板の側面図である。

【図４】図２の切断面ＩＶにおける断面図である。

【符号の説明】

８冷媒分配器９，１０，２１１，３１１，２１３，３１２接続導体１１流入空所１２流出空所６０〜６３，６６，６７，７０〜７２，７６〜８０冷
却通路１１１〜１３８電気素子

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】冷却されるべき複数の電気素子（１１１
〜１３８）が、その電気導体から成る接続導体（９，１
０，２１１，３１１，２１２，３１２，・・・）と共に
組立てられ、これらの接続導体の少なくとも一部が、電
気素子により発生されて接続導体へ伝達される損失熱を
導出する冷媒が通る冷却通路（６０〜６３，６６，６
７，７０〜７２，７６〜８０）を持つているものにおい
て、複数の電気素子（１１１〜１３８）が、接続導体
（９，１０，２１１，３１１，２１２，３１２，・・
・）と共に列をなして、冷媒の流入空所（１１）及び流
出空所（１２）を持つ電気導体から成る１つの共通な冷
媒分配器（８）に沿つて設けられ、電気素子（１１１〜
１３８）の接続導体（９，１０，２１１，３１１，２１
２，３１２，・・・）の冷却通路（６０〜６３，６６，
６７，７０〜７２，７６〜８０）が、並列に冷媒分配器
（８）の流入空所（１１）及び流出空所（１２）に接続
され、各電気素子（１１１〜１３８）が、接続導体
（９，１０，２１１，３１１，２１２，３１２，・・
・）及び冷媒分配器（８）と共にサンドイツチ状に組立
てられ、それにより接続導体の冷却通路（６０〜６３，
６６，６７，７０〜７２，７６〜８０）が冷媒分配器の
流入空所（１１）及び流出空所（１２）に連通し、互い
に隣接しかつ冷媒を導きかつ異なる電位を持つ電気導体
（８，９，１０，２１１，３１１，２１２，３１２，・
・・）が、冷却通路をふさぐことなく密にかつ電気的に
互いに絶縁されて結合されていることを特徴とする、冷
却されるべき複数の電気素子を持つ回路装置。
【請求項２】冷媒分配器（８）が接続導体としても用
いられることを特徴とする、請求項１に記載の回路装
置。
【請求項３】冷却されるべき各電気素子（１１１〜１
３８）が、冷却通路（６０，６１，７０〜７２，７６〜
８０）を備えかつ電極板として構成される２つの板状接
続導体（２１１，３１１，２１２，３１２，・・・）の
間に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２
に記載の回路装置。
【請求項４】互いに隣接しかつ冷媒を導きかつ異なる
電位を持つ電気導体（８，９，１０，２１１，３１１，
２１２，３１２，・・・）が、冷媒用の貫通穴（７４，
７５）を持つ密封箔又は板（５１，５２，７１１，７１
２，・・・）により電気的に互いに絶縁されていること
を特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の回路装
置。
【請求項５】冷媒分配器（８）が方形断面の梁（８）
として構成され、流入空所（１１）及び流出空所（１
２）が梁（８）の互いに反対の側にあり、冷却されるべ
き電気導体（１１１〜１３８）が、接続導体（９，２１
１，３１１，２１２，３１２，・・・）と共に、梁
（８）の両側に列をなして、この梁の流入空所（１１）
及び流出空所（１２）を持つ側に設けられていることを
特徴とする、請求項１ないし４の１つに記載の回路装
置。
【請求項６】多相変圧器（４）又は個々の相用の変圧
器（４）と冷却されるべき電気素子としての整流素子
（１１１〜１３８）とを有し、冷媒分配器（８）が方形
断面の梁（８）として構成され、流入空所（１１）及び
流出空所（１２）が梁の互いに反対の側にあり、冷却さ
れるべき整流素子（１１１〜１３８）が、接続導体
（９，２１１，３１１，２１２，３１２，・・・）と共
に、梁（８）の両側に列をなして、この梁（８）の流入
空所（１１）及び流出空所（１２）を持つ側に設けら
れ、冷媒分配器（８）の別の側が、多相変圧器（４）又
は個々の相用の変圧器（４）の中間タップ（１３）に導
電接触していることを特徴とする、請求項１ないし４の
１つに記載の回路装置。
【請求項７】整流される電圧を持つ接続導体（９，１
０，２１１，２１２，・・・）が、冷媒用貫通穴を持つ
電気絶縁密封箔（５１，５２）のみによつて、梁（８）
から分離されてこの梁（８）の両側に保持されているこ
とを特徴とする、請求項６に記載の回路装置。
【請求項８】冷却されるべき電気素子としての各半導
体ダイオード（１１１〜１３８）が、板状電極板として
構成される２つの接続導体（２１１，３１１，２１２，
３１２，・・・）の間にはめ込まれ、各接続導体が、ダ
イオードの障壁層に対して平行な面内にある複数の巻回
を持つ冷却通路（７２，８０）を有し、この冷却通路の
一方の端部が流入空所（１１）に連通し、他方の端部が
流出空所（１２）に連通していることを特徴とする、請
求項１ないし７の１つに記載の回路装置。
【請求項９】冷媒分配器（８）と冷却通路（６０〜６
３，６６，６７，７０〜７２，７６〜８０）を持つすべ
ての電気導体（９，１０，１１，３１１，２１２，３１
２，・・・）とが、圧力を受けて表面を変形可能な導電
材料から形成されていることを特徴とする、請求項１な
いし８の１つに記載の回路装置。
【請求項１０】冷媒としての冷却液と接触するすべて
の電気導体が銅又は銅合金から成つていることを特徴と
する、請求項１ないし９の１つに記載の回路装置。