DE1464515B2 - Halbleiter-gleichrichterblock - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiter-Gleichrichterblock, bei dem Halbleiterventile und gegebenenfalls leitende oder isolierende Einlagen abwechselnd mit Kühlern zu einer Säule gestapelt, diese an den Stirnseiten mit Eindeinlagen versehen und mittels daran angreifende, durch Bolzen miteinander verbundene Stirnplatten federnd zusammengehalten ist.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 047 950 ist es bekannt, Halbleiterventile in einem topfförmigen Metallgehäuse anzuordnen, das oben durch eine Isolierdurchführung dicht abgeschlossen ist. Sowohl an dem topfförmigen Gehäuse als auch an dem durch die Isolierdurchführung geleiteten Anschluß sind parallele Kühlbleche angebracht, von denen die äußeren mit Hilfe von vier Isolierbolzen oder isolierenden Abstandsstücken zusammengehalten werden. Es ist auch möglich, mehrere dieser Halbleiteranordnungen aufeinanderzustapeln, wobei zwischen das oberste und unterste Kühlblech aufeinanderfolgender Gleichrichteranordnungen im Bereich der Spannbolzen isolierende Zwischenlagen eingefügt sind. Die Bleche sind mit der Gleichrichteranordnung verlötet und teilweise mit zentrischen Aussparungen, z.B. auf dem Gehäuse, geführt. Dies erfordert einen erheblichen baulichen Aufwand. Außerdem muß jede einzelne Halbleiteranordnung mit eigenen Anschlußleitungen versehen werden.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 276 209 ist es vorgeschlagen worden, Halbleiterventile unter Zwischenlage von Kühlplatten abwechselnd mit Druckstücken zu stapeln, wobei die Druckstücke wahlweise elektrisch leitend oder isolierend ausgeführt sind. Der Stapel ist an beiden Enden mit Endeinlagen versehen, auf die durch Bolzen miteinander verbundene Stirnplatten wirken und dadurch die Säule zusammenhalten. Zwischen eine Stirnplatte und eine Endeinlage gelegte Federn können Wärmedehnungen aufnehmen. Die Kühlplatten sind in der Mitte mit Prägungen versehen, die auf der einen Seite eine Vertiefung und auf der anderen Seite eine Erhöhung bilden. Die zwischengeschalteten Druckstücke greifen in die Vertiefungen. Die Gleichrichterventile liegen zwischen den Erhöhungen. Druckstücke und Halbleiterventile haben nach außen ragende Vorsprünge mit Aussparungen, durch welche vier Spannbolzen greifen und dadurch die Lage der einzelnen Elemente in der Säulenachse festlegen. Auch hierbei werden verhältnismäßig komplizierte Bauelemente;

ίο benötigt, die nur mit Mühe ausgetauscht werden kön- ; nen.

Aus der USA.-Patentschrift 2 956 214 ist es bekannt, ein Halbleiterventil mittels einer zentrisch angeordneten Feder gegen eine Stirnplatte zu drücken, ' wobei sich die Feder an einer zweiten Stirnplatte abstützt, die mit der ersten Stirnplatte fest verbunden ist. .^

Bei Halbleiter-Gleichrichterblöcken, bei denen die Halbleiterventile mit zugehörigen Kühlkörpern zuy:

einer Säule zusammengefaßt sind und durch gemeinsame Spannmittel zusammengehalten werden, ist es :

' wichtig, daß die einzelnen Elemente genau in der ; Säulenachse liegen und auch genau in Achsrichtung ' belastet werden, weil andernfalls die Flächen der Kühlelemente nicht genau auf den Stirnflächen der·; Halbleiterelemente aufliegen und dadurch der gewünschte Kühleffekt in Frage gestellt wird. Nach den bisherigen Vorschlägen waren hierfür spezielle Zentriermittel an den Kühlelementen, an den Halbleiterventilen und an den eingelegten Druckstücken" erforderlich. &'

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, 'einen Halbleiter-Gleichrichterblock der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der mit sehr geringem baulichen Aufwand und einem einfachen Montagevorgang einen sehr hohen Kühlwirkungsgrad zu erzielen gestattet. . {,' Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühler stirnseitig mit Längsnuten versehen sind, in denen die Ventile und Einlagen mittels zweier die Nuten durchsetzender Bolzen in axialer Ausrichtung gehalten sind.

Bei dieser Konstruktion werden die Ventile und die Einlagen durch die Längsnuten der Kühler in einer Richtung und durch die zwei Bolzen in einer senkrecht dazu stehenden Richtung derart fixiert, daß sie axial ausgerichtet sind. Man kann hierbei mit sehr einfach geformten Ventilen und Einlagen auskommen. Trotzdem sind die Halbleiterventile axial, genau ausgerichtet, so daß sich an den nur /durch Druck anliegenden Kühlplatten ein sehr guter Wärmeübergang ergibt. Die einzelnen Elemente lassen sich leicht montieren und austauschen, da schon nach Entfernung eines Bolzens ein Herausnehmen aus der Längsnut möglich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Endeinlagen keglig ausgeführt und liegen mit ihrer Spitze in der Säulenachse an den Stirnplatten an. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Endeinlagen genauso wie die übrigen Einlagen durch Längsnut und Bolzen in ihrer Lage arretiert sind, trotzdem aber die zu übertragende Kraft genau in der Säulenachse verläuft.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Endeinlagen selbst federnd ausgebildet sein. Es entfallen dann zusätzliche, außermittig angeordnete Federn. Die Wärmedehnung der gesamten Säule kann ebenfalls zentrisch aufgenommen werden.

In der Zeichnung ist ein praktisches Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Grundriß eines aus zwei beidseitg gekühlten Ventilen zusammengesetzten Gleichrichterblocks,

F i g. 2 einen Seitenriß im Schnitt und

F i g. 3 einen Aufriß im Schnitt durch den Block der Fig. 1,

F i g. 4 das Schaltbild und

F i g. 5 die schematische Anordnung eines aus sechs beidseitig gekühlten Ventilen bestehenden Gleichrichterblocks, der als eine Drehstrombrücke geschaltet ist.

Der Gleichrichterteil nach F i g. 1 ist derart aufgebaut, daß die Ventile 1 je durch einen oder zwei Kühler 2 gekühlt werden und derart zu einem Block zusammengestellt sind, daß der gegenseitige Schaltanschluß entweder direkt durch die Kühler 2 oder durch Einlagen 6 erfolgt. Die geeignete Polarität der Ventile 1 und das Einschalten der Einlagen 6 (leitfähige oder Isoliereinlagen) gibt die Möglichkeit, den Block in jede beliebige Schaltungsart einzureihen. Als Beispiel für diese Anordnung ist in F i g. 4 und 5 der gesamte Gleichrichter in Verbindung mit einer Drehstrombrücke schematisch dargestellt.

Der Zusammenhalt des ganzen Blocks, wobei eine vollkommene Berührung der gesamten Berührungsflächen der Ventile 1 und der Kühler 2 gewährleistet ist, wird durch Zusammenklemmen mittels zweier Bolzen 3 und kegelförmiger abgefederter Zwischeneinlagen 5 erzielt, die sich an End-Stirnplatten 4 abstützen. Diese Ausführung gewährleistet zugleich einen konstanten spezifischen Druck an den gesamten Berührungsflächen zwischen den Kühlern 2 und den Ventilen 1 sowie den Ausgleich der Längen-Wärmeausdehnung einzelner Teile des Blocks. Das Zentrieren der Ventile 1, der End-Zwischeneinlagen 5 und der Einlagen 6 wird mit Hilfe von Längsnuten? in den Kühlern 2 und den beiden Bolzen 3 erreicht.

ίο Diese Ausführung ermöglicht es ferner, sämtliche bekannten Arten elektrischer Schaltungen auf die einfachste Art durchzuführen (Reihenschaltung, Parallelschaltung und die Schaltung eines Teiles bzw. des ganzen Gleichrichters).

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist der, daß hiermit auch gute Wärmeeigenschaften erzielt, werden, da entlang der Blockachse die Wärme gut verteilt wird, was sich auf die Ausnützung der Ventile günstig auswirkt. Dies ist besonders

ao vorteilhaft im Falle einer Parallelschaltung von Ventilen, da die Gefahr ihrer Zerstörung infolge ungleichförmiger Verteilung des Stromes und dadurch auch der Temperaturen wesentlich herabgesetzt wird. Andere Vorteile der erfindungsgemäßen Ausführung liegen in der einwandfreien Berührung der Kühler- und Ventilflächen. Dadurch wird auch eine gute Abführung der Verlustwärme in das Kühlmedium' er- . reicht. Des weiteren wird ein verläßlicher unü störungsfreier Betrieb dadurch erzielt, daß dir erfindungsgemäße Block gegen Wärmeänderungen und Vibrationen, die beim Betrieb von Halbleitergleichrichtern auftreten, widerstandsfähig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Halbleiter-Gleichrichterblock, bei dem Halbleiterventile und gegebenenfalls leitende oder isolierende Einlagen abwechselnd mit Kühlern zu einer Säule gestapelt, diese an den Stirnseiten mit Endeinlagen versehen und mittels daran angreifende, durch Bolzen miteinander verbundene Stirnplatten federnd zusammengehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühler (2) stirnseitig mit Längsnuten (7) versehen sind, in denen die Ventile (1) und Einlagen (5,6) mittels zweier die Nuten durchsetzender Bolzen (3) in axialer Ausrichtung gehalten sind.

2. Halbleiter-Gleichrichterblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endeinlagen (5) keglig ausgeführt sind und mit ihrer Spitze in der Säulenachse an den Stirnplatten (4) anliegen.

3. Halbleiter-Gleichrichterblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endeinlagen (5) selbst federnd ausgebildet sind.