DE2433805A1 - Gleichrichtersatz zur gleichrichtung von mehrphasen-wechselstrom - Google Patents
Gleichrichtersatz zur gleichrichtung von mehrphasen-wechselstromInfo
- Publication number
- DE2433805A1 DE2433805A1 DE2433805A DE2433805A DE2433805A1 DE 2433805 A1 DE2433805 A1 DE 2433805A1 DE 2433805 A DE2433805 A DE 2433805A DE 2433805 A DE2433805 A DE 2433805A DE 2433805 A1 DE2433805 A1 DE 2433805A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thickenings
- rectifier set
- set according
- ribs
- rectifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
- H02K11/049—Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
- H02K11/05—Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Description
Patentanwälte
Dipl.-Ing. V.Beyer
Dipl.-yi-rtsch.-Ing. B.Jochem
Dipl.-Ing. V.Beyer
Dipl.-yi-rtsch.-Ing. B.Jochem
Frankfurt am Main Staufenstrasse 36
In Sachen:
Ford-Werke Aktiengesellschaft
Köln / Shein
Ottoplatz 2
Köln / Shein
Ottoplatz 2
Gleichrichtersatz zur Gleichrichtung von Mehrphasen-Wechselstrom.
Die Erfindung betrifft einen Gleichrichtersatz zur Gleichrichtung von Mehrphasen-Wechrelstrom mit einer der Phasenzahl
entsprechenden Anzahl von Paaren gleichsinnig in Reihe geschalteter Halbleiter-Dioden, zwischen denen je eine Phase
des Kehrphasen-WechselStroms anschließbar ist und deren
äußere Enden mittels zweier metallischer Anschlußplatten für den Gleichstromabgriff gruppenweise miteinander verbunden
sind sowie einen damit ausgerüsteten Kehrphasen-Wechselstromgenerator, insbesondere eine Kraftfahrzeug-Lichtmaschine,
Wie allgemein bekannt ist, versagen Halbleiter-Dioden, wenn ihre Betriebstemperatur über einen vorbestimmten Wert ansteigt,
der für Siliziumdioden in der Nähe von 1?0° C liegt.
Die innerhalb einer beliebigen Diode eines Gleichrichtersatzes erzeugte Wärme ist eine Funktion des die Diode durchfließenden
Stroms. Ein zusätzlicher Faktor ist dabei außerdem die Wärmeabfuhr von der Diode.
Gegenwärtig werden die Dioden einzeln in wärmeleitenden und
509819/0951 Po 8590/12.7.1974
- tr-
elektrischem Kontakt mit zwei Eisenplatten zu einer im ■wesentlichen ebenen Baugruppe zusammengefügt, die dann
mittels Schrauben oder auf andere Weise innerha-lb des
Wechselstromgenerator befestigt wird. Um die Wärmeableitung von den Dioden zu unterstützen, ist ein solcher
Gleichrichtersatz für gewöhnlich in der Nähe einer mit Flügeln versehenen Riemenscheibe angebracht, über welche
der Generator angetrieben wi\*d und die gleichzeitig einen
Luftstrom über den Gleichrici.itersatz erzeugt, wobei die
Luft hauptsächlich lotrecht zur Ebene der die Wärme ableitsnden Anschlußplatten strömt.
Die Bestrebungen in der modernen Automobiltechnik gehen dahin zu verlangen, daß die Lichtmaschine größere Stromstärken
zum Aufladen der Batterie und ebenso zur Energieversorgung
daran angeschlossener Zusatzeinrichtungen wie Rundfunkgeräte, Gebläsemotoren, Türverschluß- und Geschwindigkeit
süberwachungsvorrichtungen, heizbarer Scheiben, Fensterheber, kraftbetätigter Sitzverstelleinrichtungen,
Pumpen u.dgl. liefert. Dies führt generell zu einem Anwachsen der in den Dioden erzeugten Wärme und stellt
größere Anforderungen an das Wärmeabführvermögen der damit verbundenen Halterung. Ein anderes Bestreben in
der Automobiltechnik, ist die Forderung nach Abgasreinigungsanlagen
und Abgasbehandlungsgeräten in enger Kachbarschaft zur Brennkraftmaschine, um die Verschmutzungsauswirkungen
der Fahrzeugabgase zu vermindern. Derartige Abgasreinigungsanlagen führen zu einem Ansteigen der Temperatur
unter der Fahrzeughaube. Die Bestrebungen bestehen darin, die Abgasreinigungsanlage größer auszubilden, was
mit einem weiteren Anwachsen der Temperatur unter der Fahrzeughaube verbunden ist. Die gegenwärtig verfügbaren
Gleichrichtersätze sind jedoch nicht in der Lage, eine entsprechende Wärmeabfuhr von den Dioden und damit deren
Schutz in der Umgebung der zu erwartenden Temperatur zu gewährleisten.
509819/0951 Po 8590/12.7.
einem
EfS ist weiterhin bei/Gleichrichtersatz mit Wärmeabführeigenschaften bekannt (US-PS 3 648 121) bekannt, Pellets oder tablettenförmige Körper aus Halbleitermaterial zu verwenden, die sit leitendem und Isoliermaterial zu zwei "wärmeableitenden Gleichstrom-Anschlußplatten laseliiert sind. Derartige Bausätze sind kompakter, mechanisch widerstandsfähig und verhältnismäßig kostengünstig in Vergleich zu Gleichrichtersätsen mit Einzeldioden. Jedoch ist auch hierbei die Wärmeabfuhr"gegenüber den erwünschten erhöhten Anforderungen unzureichend.
EfS ist weiterhin bei/Gleichrichtersatz mit Wärmeabführeigenschaften bekannt (US-PS 3 648 121) bekannt, Pellets oder tablettenförmige Körper aus Halbleitermaterial zu verwenden, die sit leitendem und Isoliermaterial zu zwei "wärmeableitenden Gleichstrom-Anschlußplatten laseliiert sind. Derartige Bausätze sind kompakter, mechanisch widerstandsfähig und verhältnismäßig kostengünstig in Vergleich zu Gleichrichtersätsen mit Einzeldioden. Jedoch ist auch hierbei die Wärmeabfuhr"gegenüber den erwünschten erhöhten Anforderungen unzureichend.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleichrichtersatz der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Wärmeabfuhr
wesentlich gesteigert ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anschlußpiatten
im Bereich der.Halbleiter-Dioden mit Kühlrippen tragenden Verdickungen versehen sind.
Der erfindungsgemäße Gleichrichtersatz hat nicht nur ein
gesteigertes Wärmeableitungsvermögen, sondern läßt sich auch leicht vollautomatisch herstellen und zusammenbauen*
Von Hand auszuführende Arbeitsgänge können damit entfallen.
Der erfindungsgemäße Gleichrichtersatz erlaubt ferner die Verwendung vorgefertigter Einzeldioden, die
auf einfache Weise eingefügt werden können.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Kühlrippen wird die Wärmeabfuhr zur umgebenden Atmosphäre beträchtlich
erhöht. Eine weitere Steigerung der Wärmeabfuhr läßt sich dadurch erzielen, daß die Anschlußplatten im Bereich der
Rippenzwischenräume Durchlässe für die Kühlluft enthalten.
Weiterhin sollten die Kühlrippen an den Verdickungen vorzugsweise sternförmig angeordnet sein.
Fo 8590/12.7.1974 509819/0951
Nach einem besonderen Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung sind die Halbleiter-Dioden von Hohlräumen im zentralen Bereich der Verdickungen- aufgenommen.
Durch diese Maßnahme lassen sich vorgefertigte Dioden sehr einfach und zugleich in guter wärmeleitender Verbindung
an den Verdickungen anbringen.
Um die wärmeleitenden Ans:hlußplatten aus gewöhnlichen
Blechen herstellen zu köiy en, sind diese nach einem enderen
Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
im Bereich der Verdickungun mit Durchbrechungen versehen,
und die Verdickungen sind als besondere Körper ausgebildet, welche an den Rippen durch Lotung od.dgl. mit den
I'urchbrechungsrändern der Anschlußplatten wärmeleitend verbunden sind. Dabei kennen die Verdickungen stumpf
gegen die Anschlußplatten angesetzt und verlötet werden. Eesonders zweckmäßig ist es jedoch, die Rippen an den
plattenseitigen Stirnenden unter Ausbildung einer Schulter abzudrehen und mit den abgedrehten Teilen in die Durchbrechungen
der Anschlußplatten einzusetzen.
Ein Mehrphasen-Wechselstromgenerator, insbesondere eine
Kraftfahrzeuglichtmaschine, mit einem Gleichrichtersatz
nach der Erfindung wird dann vorteilhaft so ausgebildet, daß die Anschlußplatten unmittelbar hinter einem Lagerschild
um die Welle verteilt angeordnet sind und der Lagerschild im Bereich der Verdickungen mit Durchbrechungen
für den Durchtritt von Kühlluft zu den Kühlrippen versehen ist.
tie Durchbrechungen in den Lagerschilden können von einfachen Bohrungen gebildet sein. Besonders zweckmäßig
ist es jedoch, die Durchbrechungen von rohrstutaenförmigen
Ansätzen zu begrenzen, in welche die Kühlrippen an den Verdickungen mit Radialabstand unter Bildung von
Kühlluftführungen eingreifen. Dadurch wird die Kühlluft
509819/09 51
Fo 8590/12.7.1974-
Fo 8590/12.7.1974-
im Bereich der Kühlrippen gebündelt und die Kühlwirkung
begünstigt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die elektrisc ie Schaltung eines Dreiphasen-Wechselstromgenerators
mit einem nachgeschalteten Gliichrichtersatz, auf welchen die
Erfindung anwmdbar ist,
Fig. 2 die Stirnansicht eines solchen Generators, mit weggeschnittenem Lagerschild und den
unmittelbar dahinter angeordneten Gleichrichtersatz,
Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt
nach Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 eine Schnittansicht nach Linie 4-4 in Fig. 3»
Fig. 5 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 3 mit einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung
und
Fig. 6 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform mit einer tabletter-förmigen
Diode.
Der in der Schaltung nach Fig. 1 durch einen gestrichelten Sahmen angedeutete Generator 10 kann die Drehstrom-Lichtlnaschine
eines Kraftfahrzeugs sein, deren Strom in einem
gleichfalls durch einen gestrichelten Rahmen 12 angedeuteten Gleichrichtersatz gleichgerichtet wird. Der
Gleichstrom wird an den Klemmen 14 und 16 abgegriffen.
509819/0951
Der Generator lO'hat· in bekannter Weise drei Ständerwicklungen
18a, 18b und 18c, in denen phasenverschobene Wechselspannungen von dem rotierenden Magnetfeld des
Läufers induziert werden, daß von einer mit Gleichstrom
erregten Läuferwicklung 2Q erzeugt wird. Bei der Schaltung
nach Fig. 1 wird die Läuferwicklung 20 mit geregelter
Spannung über einen Spannungsregler 22 gespeist, der seinerseits an die positive Klemme einer Batterie 24·
angeschlossen ist. Das andere Ende der Läuferwicklung
ist über Hasse mit der negativen Klemme der Batterie verbunden.
Der Halbleiter-Gleichrichtersatz 12 besteht aus Paaren in fieihe geschalteter Dioden 26 und 28, 30 und 32 sowie
34- und 36· Die Kathoden der Dioden 26, 30 und 34- sind an
die Ausgangsklemme 16 angeschlossen, die deshalb als positive Klemme betrachtet werden kann, und die Anoden der
Dioden 28, 32 und 36 sind mit der an Masse liegenden anderen
Ausgangskiemme verbunden. Die gemeinsamen Verbindungsstellen
38 von Anode und Kathode der Dioden 26 und ist an die Ständerwicklung 18a angeschlossen·und wird von
dieser mit Wechselstrom gespeist. In entsprechender Weise sind die gemeinsame Verbindung 40 von Anode und Kathode
der Dioden 30, 32 an die Ständerwicklung 18b und die gemeinsame Verbindung 4-2 von Anode und Kathode der Dioden
;>4· und 36 an die Ständerwicklung 18c angeschlossen.
Gemäß der Darstellung in Pig. 1 ist die Ständerwicklung im Stern geschaltet. Diese Schaltung ist nur beispielsweise
gewählt und könnte ebenso eine Dreieckschaltung sein. Die elektrische Polarität der Ausgangsklemmen 14-,"
16 und/oder der Batterie 24- könnte ebenso vertauscht sein. Der Generator nach Pig. 1 ist, wie bereits erwähnt,
ein Dreiphasen-Wechselstromgenerator. Im Rahmen der Erfindung kann die Phasenzahl auch eine andere, d.h.
kleiner oder größer sein.
509819/0951
In Fig. 2 ist nun di'e Anwendung der Erfindung auf einen
Generator 10 und einen Gleichrichtersatz 12 veranschaulicht. Zwei wärmeableitende Anschlußplatten 44 und 46 sind
an Schraubklemmen 14 und 16 angeschlossen, welche den Ausgangsklemmen
14 und 16 nach Fig. 1 entsprechen. Die Schraubklemcen 14, 16 erstrecken sich durch das Gehäuse 48 des
Generators für den Anschl\ß an den äußeren Stromkreis. Angesichts der Tatsache, r aß die Klemme 14 elektrisch an
Masse oder einem gemeinsamen Potential liegt, erstreckt sich diese unisoliert durch das Gehäuse 48, während die
Klemme 16 gegenüber dem Gehäuse 48 isoliert dargestellt ist.
Die Anschlußplatte 44 ist mit mehreren Verdickungen 50,
und 54 versehen, die in bezug auf den Gleichrichtersatz
und insbesondere in bezug auf die drei damit verbundenen Dioden 26, 30 und 34 in deren unmittelbarer Nähe und diese
umschließend angeordnet sind. In ähnlicher Weise hat die Anschlußplatte 46 drei Verdickungen 56, 58 und 60, die
in unmittelbarer Nähe der zugehörigen Dioden 28, 32 und
angeordnet sind und diese umschließen. Es ist allgemein üblich, die Dioden 26, 30 und 34 derart anzuschließen,
daß ihre Kathoden mit der wärmeableitenden Anschlußplatte
44 und den Verdickun^en 50, 52 und 54 elektrisch verbunden
sind. In ähnlicher Weise sind die Dioden 28, 32 und 36 über ihre Anoden mit der wärmeableitenden Anschlußplatte
46 und deren Verdickungen 56, 58 und- 60 verbunden.
In den Fig. 2 und 3* insbesondere der letzteren ist ein
Teil der Wänneableitkonstruktion im Schnitt gezeigt. Die Verdickung 58 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen
Zentralkörper 62, von welchem sich eine Vielzahl / !lippen 64 radial erstrecken. Der zentrale Körper 62 enthält
einen Hohlraum oder eine Bohrung, die sich axial teilweise durch den zentralen Körper 62 erstreckt, und
die Diode 30 ist innerhalb der Bohrung aufgenommen. Die
509819/0951
Verdickung 58 ist hier so dargestellt, als ob sie sich
durch eine geeignete Durchbrechung innerhalb der Anschlußplatte 46 erstreckt und mit dieser bei 66 elektrisch und
thermisch dauerhaft verlötet oder auf andere Veise verbunden ist. Dies bringt die Verdickungen und die Anschlußplatten
in thermische und elektrische Berührung und schafft in bezug auf die thermischen Vorgänge eine in sich zusammenhängende
Wärineableit einrichtung, die aus den Platten
44 und 46 und den Verdickungen 50, 52, 54, 56, 53 und
besteht. Die Verdickungen 52, 54, 56, 58 und 60 sind untereinander
ähnlich ausgebildet und in gleicher Weise mit der zugehörigen Anschlußplatte 44 bzw. 46 verbunden.
Vie weiterhin aus Fig. 3 hervorgeht, besteht die Gleichrichterdiode
30 aus Halbleiter-Diodenmaterial 68 und ist mit einem nach außen führenden Leiter 70 versehen, der an
den Baukörper des Gleichrichtersatzes 12 angeschlossen ist. Der Leiter 70 entspricht der Anode der Diode 30. Die
Kathode der Diode 30 ast von einem topfförmigen Körper
gebildet, welcher das Halbleitermaterial 68 umschließt und an seinem Boden mit dem Halbleitermaterial in elektrischer
Berührung steht. Der topfförmige Körper 72 ist in der Bohrung des zentralen Teils 62 der Verdickung derart
aufgenommen, daß er über einen größeren Teil seiner Oberfläche mit dem zentralen Teil 62 in elektrischer und
thermischer Berührung steht.
Die Elektrode 70 erstreckt sich durch den Deckelabschnitt des topfförmigen Körper 72 und ist demgegenüber elektrisch
isoliert. Wie ferner aus Pig. 3 ersichtlich ist, besteht der Baukörper 12 aus einer äußeren Isolierung 74, die
einen' inneren Leiter 76 umschließt. Der Leiter 76 verbindet die Anode 30 mit der Kathode der zugehörigen
Diode 32. Im Vergleich mit Fig." 1 entspricht der Leiter
der gemeinsamen Verbindung 40 in dieser Figur. Vie allgemein
üblich, besteht der Gleichrichtersatz aus mehreren
509819/0951
Fo 8590/12.7.1974
Fo 8590/12.7.1974
voneinander isolierten Leitern ähnlich dem Leiter 76 mit
jeweils einem Leiter für ein Paar von Dioden 26 und 28, 30 und 32 bzw. 34- und 36.
Es ist zu ersehen, daß das Gehäuse 48 des Generators 10 an der Stirnseite bzw. dem Lagerschild mit rohrstutzenförmigen
Ansätzen 78 versehen ist, die in unmittelbarer
Nähe der Verdickungen 50, 52, 54-, 56, 58, 60 angeordnet
sind und diese umschließen. Fig. 3 zeigt einen solchen rohrstutzenförmigen Ansatz 78 für die Verdickung 58. Die
rohrstutzenförmigen Ansätze bilden Luftführungen, mittels
welcher der hindurchtretende Luftstrom in unmittelbarer Nähe der Rippen 64- gebracht wird.
Aus den Fig. 2, 3 und 4-, insbesondere der letzteren, läßt
sich entnehmen, daß die Verdickungen und insbesondere die in Fig. 3 uncL 4- gezeigte Verdickung 58 in jeweils eine
kreisrunde Durchbrechung 80 innerhalb der Anschlußplatte eingesetzt ist, welche eine Größe besitzt, die etwas geringer
als der Radius der Verdickungen an den Enden der Rippen 64, jedoch größer als der Radius der Verdickungen
an den Fußenden der Rippen 64 ist. Dadurch wird eine Vielzahl von Luftdurchtrittskanälen zwischen den benachbarten
Rippen erhalten, welche den Luftstrom über die Rippenoberflächen leiten. Wie bei' dieser Ausfuhrungsform veranschaulicht ist, können die Verdickungen 50» 52, 5^» 56,
58 und 60 durch Abschneiden geeigneter Längen von extrudiertem
massivem Kupfer oder Aluminium erhalten werden, wobei die Extruderform die gewünschte Rippenzahl und
-forrm aufweist.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind die
Kopfenden der Rippen an den Verdickungen auf der die Bohrung enthaltenden Seite des zentralen Teils 62 abgedreht,
so daß die Verdickungen in die Durchbrechung 80 eingelassen werden können. Fig. 5 zeigt eine alternative
509819/0951 Fo 3590/12.7.1974-
Ausführungsform, bei welcher ein solches Abdrehen nicht
erforderlich ist, indem die Verdickungen 84- stumpf gegen die Anschlußplatte 46a im wesentlichen zentrisch zur
Durchbrechung 80 angesetzt sind. Fig. 5 zeigt ferner ein
Generatorgehäuse mit Durchbrechungen ohne rohrförmig^ Ansätze für Anwendungsfälle, in denen eine solche Luftführung
nicht erforderlich ist.
Bei der Herstellung des Gleichrichtersatzes gemäß dem
Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2, 3 und 4 werden die
Verdickungen 50, 52, 54-, 56, 58 und 60 zunächst in Aufnahmetaschen
einer Haltevorrichtung eingesetzt. Daraufhin wird ein vorgeformter Ring aus Lötzinn an jeder Verdickung
angebracht, und die Anschlußplatten 44, 46 werden über den Verdickungen placiert. Die Dioden 26, 28, 30, 32 und
;54 werden dann an dem Boden und den Seiten mit pastenföriaigem
Lötzinn bestrichen und in die Bohrungen der Verdickungen eingesetzt. Dann wird der Baukörper 12 an der
gesamten Anordnung mit Bolzen befestigt, und es wird vorgeformtes Lötzinn über den Diodenleitern angebracht. Alles
zusammen wird dann zur Vollführung des Lotprozesses im Ofen gebrannt, und die elektrisch nicht an !lasse liegende
Hälfte (hier die positive Hälfte), wird dann zur elektrischen
Isolation emailliert. Durch das Einsetzen der einzelnen Dioden in eine dafür vorgesehene Bohrung innerhalb
der Verdickungen wird eine maximale Wärmeübertragung
zwischen dem topfföriaigen Körper 72 und dem zentralen
Teil 62 der Verdickungen erhalten. Es kann unterstellt werden, daß einzelne Dioden mit sowohl Anoden- als auch
Kathodenanschluß am topfförmigen Körper 72 leicht im Hande'l erhältlich sind.
Die Erfindung läßt sich auch in Verbindung mit lameliierten
Halbleiter-Gleichrichteranoidnungen verwenden, die
Halbleiter-Pellets benutzen, welche zwischen entsprechenden Schichten aus isolierendem und leitendem Material
509819/0951
Fo 8590/12.7.1974-
zur Bildung eines zusammengesetzten Gefüges nach Fig. 6
eingeschlossen sind. Ein Pellet oder tablettenförmiger
Körper aus Halbleitermaterial 84 befindet sich in einem kleinen Hohlraum 86 innerhalb einer Wilriceableitplatte
Eine oder mehrere Schichten aus vorisprägnierten glasfaserverstärktem
Polyestermaterial - hier die Sichten und 92 - sind zwischen der Platte 88 und einer Schicht 94-aus
leitendem Material angeordnet. Beispielsweise kann die Schicht 94 aus einer Anzahl coplanarer Bleche aus Kupfer
bestehen, die als Schaltungsplatte angeordnet sind, um die gemeinsamen Anode-Kathode-Verbindungen 28, 40, 4-2 nach
Fig. 1 zu bilden. Eine weitere Sicht 96 dient zum Abdecken
der leitfähigen Schicht 94 zwecks elektrischer Isolierung derselben. Eine Elektrode 97 des Elektrodenkörpers
84 würde dann in Berührung axt der Väraeableiteinrichtung
sein, während die andere Elektrode 98 mit der leitfähigen Schicht 94 verlötet oder auf andere Weise verbunden
würde.
Gemäß der Erfindung ist eine Verdickung 100 an der Platte 83 in wärmeleitender Berührung nahe dein Hohlraum 86 angebracht.
Wie Fig. 6 zeigt, besteht die Verdickung aus einem massiven zentralen Körper 102 und einer Vielzahl sternförmig
daran angeordneter Hippen 104. Ua den Luftstrom über die von den Rippen 104 gebildeten wärmetauschenden
Oberflächen zu begünstigen, kann eine Vielzahl von Kanälen 106 vorgesehen sein, die sich durch den Gleichrichter-Baukörper
12 in der Nähe der Rippen erstrecken. Diese Kanäle können durch Stanzen oder Bohren in einem letzten Arbeitsgang
hergestellt werden, werden jedoch vorzugsweise in den einzelnen Lamellen bereits vorher vorgesehen und sind
so angeordnet, daß sie sich im zusammengebauten Zustand zu den Kanälen 106 ergänzen. Entfernbare Führungsstifte
an der Zusammenbauvorrichtung können dieses Ergebnis gewährleisten.
Fo 8590/12.7.1974- 509819/0951
In allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Verdickung als getrennt geformtes Element dargestellt,
welches mit einer Platte in wärmeleitender 3erührung verlötet oder auf andere Weise zusammengefügt ist. Diese
Form einer Verdickung kann zweckmäßig aus Aluminium durch Kaltspritzen aus einer im vorhinein bemessenen Kasse, hergestellt
werden. Alternativ hierzu könnten die Verdickungen auch durch spanende Bearbeitung, Prägen, Gießen, Schmieden,
Sintern oder durch eine Kombination dieser Verfahren hergestellt werden, was auch die Ausbildung der Platten und
Verdickungen als in sich geschlossene Körper einschließt.
Um das Wärmeabfuhrvermögen des erfindungsgemäßen Gleichrichtersatzes
abzuschätzen, wurden Versuche mit einem 90-Amperegenerator und einem Gleichrichtersatz, der im
wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht, durchgeführt. Die wärmeableitenden Anschlußplatten -4-4-,
bestanden hierbei als Aluminiumblech mit einer Dicke von
2,3mm, und die Verdickungen (mit je 14 Rippen) hatten eine
Dicke im Bereich der Dioden von 12,5mm. Bei den Versuchen wurden Umgebungstemperaturen von 88° C aufrechterhalten,
und die an einem beliebigen Diodenort gemessene Maximaltemperatur
betrug 153° G. Zum Vergleich wurden ähnliche
Versuche mit einer Wärmeableitkonstruktion aus zwei Aluminiumplatten mit einer Dicke von 3,2mm durchgeführt.
Diese Konstruktion entsprach in der Form den vorbekannten Wärmeableitkonstruktionen für Gleichrichtersätze mit
Einzeldioden; jedoch war mit Rücksicht auf den Vergleich das Wärmeableitmaterial Aluminium anstelle des normalerweise verwendeten Eisens. Die gemessene Kaximaltemperatur
an einem beliebigen Elektrodenort unter im übrigen identischen Versuchsbedingungen betrug 164° C. Somit erbrachte
die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2 eine Verminderung der Ilaximaltemperatur um 11 C. Dies
entspricht angenähert 7% der Kexiinaltemperatur, was von
grundlegender Bedeutung ist, wenn in Betracht gesogen
509819/0951
Fo 8590/12.7.1974
Fo 8590/12.7.1974
wird, daß Diodenbauteile, gleichgültig ob gesondert oder
in Form von Pellets, in handelsüblichen Mengen zu geringem Preis leicht erhältlich sind und maximale Temperaturen
an den Anschlußstellen von 15O0C haben. Ein Betrieb über
längere Zeitabschnitte bei Temperaturen oberhalb der maximalen Anschlußtemperatur führt zu einer Diffusion an dem
pn-Anschluß, was ein Ansteigen der RückfluSverluste zur
Folge hat. Die bei den Versuchen gemessenen maximalen Diodentemperaturen lagen natürlich etwas unter der Anschlußtemperatur
aufgrund des voraussagbaren Temperaturgradienten innerhalb des Materials. Jedoch könnten die
gemessenen Spitzenter/peraturen gut unterhalb der maximalen Anschlußtemperaturen durch Erhöhung der Anzahl der
Rippen an den Verdickungen oder durch Vergrößerung der Dicke derselben oder beide Maßnahmen zusammen verhindert
worden. Beispielsweise könnte die Anzahl der Rippen leicht auf 16 oder 18 erhöht werden, oder die Dicke kennte auf
19mm oder dergleichen vergrößert werden. Somit lassen sich dank der Erfindung die gegenwärtig im Handel erhältlichen
Dioden bei ihrer Verwendung in Gleichrichtersätzen gegenüber Maximaltemperaturen schützen, ohne Rücksicht auf das
Temperaturstandvermögen der Diode kann diese als bestgeeignet zum Betrieb von Gleichrichtersätzen mit kleinstmögiichem
Temperaturanstieg über die Umgebungstemperatur angesehen werden. Der Hauptgrund hierfür ist die Verminderung
der Kosten für die erforderlichen Platten, die Isoliermaterialien und die Lötverbindungen für die geringeren
Temperaturabweichungen und die größere Leichtigkeit, mit welcher die Ausdehnungskoeffizienten für die
verschiedenen im Gleichrichtersatz verwendeten Materialien aufeinander abgestimmt werden können. Es sollte hervorgehoben
werden, daß die Diodenwärmeableitkonstruktion des cbigen Ausführungsbeispiels in'Ausführung gemäß der Erfindung
einen geringeren Gesamtme'tallgehalt aufwies als die Vergleichskonstruktion. Somit ermöglicht die Erfindung
Po 8590/12.7.-1974 509819/095Ί
die Realisierung verbesserter Värmeableiteigenschaften,
während gleichzeitig ein geringerer Gesamtaetallgehalt
erforderlich ist, als er für ein entsprechendes Wärmeableitvermögen
in einer Konstruktion gemäß den Lehren des Standes der Technik erforderlich ist.
Es läßt sich somit ersehen, daß die Erfindung auf einfache
Weise den an sich gestellten Anforderungen entspricht.
Die bisherigen Konstruktionen erfordern wesentlich größere Hassen an "wärmeleitendem Material in "wärmeleitender Verbindung
mit den Diodenelementen eines Halbleiter-Gleichrichters und erfordern ferner, daß größere Oberflächen für
den Wärmetausch mit dem umgebenden Medium, beispielsweise der Atmosphäre* vorgesehen werden. Zusätzlich liefert die
vorbeschriebene Konstruktion Luftkanäle, die sich durch
das Väraeableitglied, d.h. die Anschlußplatte erstrecken
und' das Auftreten von Luftstautauschen vermeiden, die
dazu führen würden, daß Wärme zurückgehalten wird, und die einen ausreichenden Wärmetausch verhindern oder einen
ungleichen Wärmetausch hervorrufen würden, der von ungleichen Luftstromverteilungen über die verschiedenen
Stellen des wärmeleitenden Materials herrühren würde.
Patentansprüche /
ft, 8590/13.7.1974 509819/0951
Claims (8)
1. Gleichrichtersatz zur Gleichrichtung von Mehrphasen-Wechselstrom
mit einer der Phasenzahl entsprechenden Anzahl von Paaren gleichsinnig in Reihe geschalteter
Halbleiter-Dioden, zwischen denen ,je eine Fhase des Kehrphasen-Wechselstroms
anschließbar ist und deren äußere Enden mittels zweier metallischer Anschlußplatten für den
Gleichstromabgriff gruppenweise miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anschlußplatten (44$ 46; 88) im Bereich der Halbleiter-Dioden
(26 bis 42; 84) mit Kühlrippen (64; 104) tragenden Verdickungen (50 bis 60; 100) versehen sind.
2. Gleichrichtersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anschlußplatten
(44, 46; 88) im Bereich der Rippenzwischenräume Durchlässe (80; 106) für die Kühlluft enthalten.
3. Gleichrichtersatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen
(64; 104) an den Verdickungen (50 bis 60; 100) sternförmig angeordnet sind.
4. Gleichrichtersatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbleiter-Dioden (26 bis 36) von Hohlräumen im zentralen Bereich der Verdickungen (50 bis 60) aufgenommen
sind.
5. ,Gleichrichtersatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußplatten (44, 46;-88) im Bereich der Verdickungen (50 bis 60; 100) mit Durchbrechungen versehen
sind und die Verdickungen als gesonderte Körper ausge-
509819/0951 Fo 8590/12.7.1974-
bildet sind, welche an den Rippen (64-; 104) durch Lötung
od.dgl. mit den Durchbrechungsrändern der Anschlußplatten
wärmeleitend verbunden sind.
6. Gleichrichtersatz nach Anspruch 5* dadurch
gekennzeichnet , daß die Rippen (64) an den
plattenseitigen Stirnenden unter Ausbildung einer Schulter abgedreht und mit den abgedrehten Teilen in die Durchbrechungen
der Anschlußplatten (44, 46; SS) eingesetzt sind.
7. Mehrphasen-Wechselstromgenerator, insbesondere Kraftfahrzeug-Lichtmaschine,
mit einem Gleichrichtersatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet
, daß die Anschlußplatten unmittelbar hinter einem Lagerschild um die Welle verteilt
angeordnet sind und der Lagerschild im Bereich der Verdickungen
(50 bis 60; 100) mit Durchbrechungen für den Durchtritt von Kühlluft zu den Kühlrippen versehen ist.
8. Mehrphasen-Wechselstromgenerator nach Anspruch 7»
dadurch gekennzeichnet, daß die
D'jurchbrechungen im Lagerschild von rohrstutzenförmigen
Ansätzen (78) begrenzt sind, in welche die Kühlrippen (64; 104) an den Verdickungen (50 bis 60; 100) mit Radialabstand
unter Bildung von Kühlluftführungen eingreifen.
509819/0951
Fo 8590/12.7.1974
Fo 8590/12.7.1974
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US37913673A | 1973-07-13 | 1973-07-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2433805A1 true DE2433805A1 (de) | 1975-01-30 |
Family
ID=23495962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2433805A Pending DE2433805A1 (de) | 1973-07-13 | 1974-07-13 | Gleichrichtersatz zur gleichrichtung von mehrphasen-wechselstrom |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5417125B2 (de) |
CA (1) | CA1018591A (de) |
DE (1) | DE2433805A1 (de) |
GB (1) | GB1468685A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2632154A1 (de) * | 1975-07-18 | 1977-02-10 | Hitachi Ltd | Halbleiteranordnung mit einem an einem metallwaermeabstrahler angeloeteten halbleiterbauelement |
EP0075320A1 (de) * | 1981-09-21 | 1983-03-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Gleichrichterschaltung für Kraftfahrzeug-Drehstromgenerator |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53157310U (de) * | 1977-05-17 | 1978-12-09 | ||
GB2240425B (en) * | 1990-01-20 | 1994-01-12 | Motorola Ltd | Radio transmitter power amplifier with cooling apparatus |
EP1460750B1 (de) | 2003-03-18 | 2011-07-13 | Denso Corporation | Wechselstromgenerator für Fahrzeuge |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5124665Y2 (de) * | 1971-02-15 | 1976-06-24 |
-
1974
- 1974-06-11 CA CA202,324A patent/CA1018591A/en not_active Expired
- 1974-06-20 GB GB2732174A patent/GB1468685A/en not_active Expired
- 1974-07-12 JP JP7926274A patent/JPS5417125B2/ja not_active Expired
- 1974-07-13 DE DE2433805A patent/DE2433805A1/de active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2632154A1 (de) * | 1975-07-18 | 1977-02-10 | Hitachi Ltd | Halbleiteranordnung mit einem an einem metallwaermeabstrahler angeloeteten halbleiterbauelement |
EP0075320A1 (de) * | 1981-09-21 | 1983-03-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Gleichrichterschaltung für Kraftfahrzeug-Drehstromgenerator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1018591A (en) | 1977-10-04 |
JPS5033417A (de) | 1975-03-31 |
JPS5417125B2 (de) | 1979-06-27 |
GB1468685A (en) | 1977-03-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60110009T2 (de) | Wechselstromgenerator für Fahrzeuge | |
DE69804284T3 (de) | Fahrzeugsgenerator | |
DE4444956C2 (de) | Wechselstromgenerator | |
DE19749108C1 (de) | Elektromotor | |
DE69703071T2 (de) | Elektrische rotierende Maschine mit wärmeleitfähigem Bauelement | |
DE69811564T2 (de) | Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge | |
DE69801259T2 (de) | Kraftfahrzeuggenerator | |
DE69800498T2 (de) | Kraftfahrzeuggenerator | |
DE69637368T2 (de) | Fahrzeugdrehstromgenerator mit versiegelten Gleichrichtern für effektiven Hochtemperaturbetrieb | |
DE60101112T2 (de) | Kühlstruktur eines Kraftfahrzeugwechselstromgenerators | |
DE10201012A1 (de) | Elektrische Maschine mit lamellierten Kühlringen | |
DE112014000153T5 (de) | Leistungsumsetzungsvorrichtung | |
DE4038663A1 (de) | Wechselstrom-lichtmaschine fuer fahrzeuge | |
EP1032967A1 (de) | Elektrische maschine, vorzugsweise drehstromgenerator mit gleichrichter-baueinheit | |
EP1401089A1 (de) | Elektrische Maschine, ausgebildet als Starter, Generator oder Starter-Generator für ein Kraftfahrzeug | |
EP1368882A1 (de) | Fluidgekühlte elektrische maschine | |
WO2005091468A1 (de) | Gekühlte elektrodynamische maschine mit einem spaltrohr | |
DE112015006489T5 (de) | Stromrichter | |
DE102016219938A1 (de) | Drehelektromaschine | |
DE102017215835A1 (de) | Fluidgekühlte elektrische Maschine | |
DE112015000455T5 (de) | B+ montierte integrierte aktive Gleichrichterelektronik | |
DE102013210559A1 (de) | Motor/Generator-Einheit | |
DE102013100166A1 (de) | Drehende elektrische Maschine | |
DE102012204197A1 (de) | Elektrische Maschine mit Phasentrenner | |
DE102019205762A1 (de) | Elektrische Maschine mit Drehmomentabstützung im Gehäuse |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OF | Willingness to grant licences before publication of examined application | ||
OD | Request for examination | ||
OHW | Rejection |