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Flächengleichrichteranordnung mit einem Halbleiterelement auf der
Basis des Germaniums oder Siliziums Die Erfindung bezieht sich auf eine Flächengleichrichteranordnung
mit einem Halbleiterelement auf der Basis des Germaniums oder Siliziums. Bei einem
solchen Flächengleichrichter muß erstens für eine möglichst gute Abführung der an
den Gleichrichterelementen anfallenden spezifisch hohen Verlustwärme gesorgt werden.
Ferner wird vorsorglich oft in Reihe mit jedem der Flächengleichrichtereleinente
eine Sicherung benutzt, damit bei einem Ausfall des schadhaft gewordenen Gleichrichterelementes,
insbesondere auch in der übrigen Anlage, keine Schäden entstehen können. Die Sicherung
wird dabei im allgemeinen derart bemessen, daß sie der maximalen zulässigen Stromführung
des Gleichrichterelementes angepaßt ist.
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Die vorliegende Erfindung hat einen technisch vorteilhaften Aufbau
einer solchen Flächengleichrichteranordnung mit einem Halbleiterelement auf der
Basis eines Halbleiters aus Germanium oder Silizium zum Gegenstand, indem erfindungsgemäß
das an einer Geräteplatte einbaufähige Flächengleichrichterbauelement mit seiner
als Gehäuse die Halbleiterzelle umschließenden metallischen Fassung an einem besonderen,
als Kühlfahne dienenden metallischen Bügel befestigt ist, der durch seine Befestigung
an einer Grundplatte mit dieser zusammen das Flächengleichrichterbauelement in einem
Kanal umschließt, der zur Abführung der durch die Kühlfahne vom Gleichrichterbauelement
übernommenen elektrischen Verlustwärme einen Kamin zur Erzeugung einer Kühlluftströmung
bildet.
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Durch einen solchen Aufbau wird in einfacher und vorteilhafter Weise
Nutzen aus dem Vorhandensein einer Kühlfahne, an dem die Flächengleichrichteranordnung
festgespannt ist, für die Bildung eines Kanals zur Erzeugung bzw. Führung einer
Kühlluftströmung gezogen, womit auf einfache Weise die sonst durch das Vorhandensein
der Kühlfahne in z. B. ebener Flächenform allein erreichbare Kühlwirkung wesentlich
gesteigert ist. Der gebildete Kanal oder Kühlschacht kann mit einer natürlichen
oder künstlichen Kühlmittelförderung, z. B. mittels eines Luftstromes, arbeiten.
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Es ist zwar an sich bekannt gewesen, Flächengleichrichterbauelemente
der angegebenen Art an einer bügelartigen Platte zu befestigen. In diesem Falle
sollte z. B. eine Baueinheit für eine Brückenschaltung an einem gemeinsamen Träger
in Form der genannten Platte geschaffen werden. Dabei waren aber die Gleichrichterelemente
alle lediglich an der U-förmigen Platte an der Außenseite des Joches oder Querbalkens
der U-Form mit ihrer das Gleichrichterelement einschließenden Fassung befestigt,
so daß sich kein Kanal, insbesondere gegebenenfalls mit einer Kaminwirkung für die
Kühlung der Gleichrichterbauelemente, ergab. Es ist ferner für Trockengleichrichter
mit plattenförmigen Gleichrichterelementen, z. B. Selengleichrichterplatten, bekanntgeworden,
sie zwischen zwei metallischen Seitenwänden und diese zusammenhaltenden Endwänden
zu einer Säule zusammenzubauen. Diese Säulenbauform wurde entweder von der Fläche
einer Trägerwand seitlich ausladend oder auf einer Grundplatte bzw. Geräteplatte
oberhalb einer Aussparung derselben angeordnet, so daß jeweils von zwei der Gleichrichterplatten
und die zwischen deren Enden sich erstreckenden Teile der Seitenwände Kühlluftschächte
gebildet wurden. Es lag aber in diesem Falle keine Weiterbildung von Kühlfahnen
der Gleichrichteranordnung für die Erreichung eines zusätzlichen Kühleffektes an
den Kühlfahnen im Sinne der Erzielung eines Kühlmittelschachtes außer der an sich
vorgegebenen, von dem Kühlmittel bespülten Oberfläche der Gleichrichterplatten vor.
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Vorzugsweise kann die bereits eingangs erwähnte, gegebenenfalls in
Verbindung mit einem Flächengleichrichterelement benutzte elektrische Reihensicherungsanordnung
mit ihrem eigentlichen Sicherungselement ebenfalls in dem von den Kühlfahnen gebildeten
Kanal angeordnet werden, und der Bügelteil kann gleichzeitig an der Bildung des
Aufbaues der elektrischen Sicherungsanordnung beteiligt sein oder deren Träger bilden.
Der vorliegende Aufbau einer Flächengleichrichteranordnung, gegebenenfalls in Verbindung
mit einer Sicherung, ergibt gleichzeitig noch
die Eigenart, daß
er für die wesentlichen Elemente gewissermaßen ein sie umschließendes Schutzgehäuse
bildet.
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Die Ausbildung der Grundplatte der Anordnung kann dabei gegebenenfalls
in der Weise erfolgen, daß sie durch ihre Ausstattung mit entsprechenden Klemmvorrichtungen
oder Ansätzen nach Art von elektrischen Reihenklemmen mit anderen auf einen gemeinsam
schienenförmigen Träger aufgeschoben oder in einen solchen eingeschoben werden können.
Die Klemmvorrichtungen an dem Sockel der Anordnung können dabei federnd ausgebildet
sein, so daß sich eine einfache Montage ergibt. Zusätzlich zu der Klemmvorrichtung
kann gegebenenfalls noch eine besondere Befestigung mittels Schrauben aus Sicherheitsgründen
benutzt werden. Die Tragschiene für mehrere solche Flächengleichrichteranordnungen
kann entweder eine massive Schiene oder eine hohle Schiene sein, in welche die Grundplatte
der Anordnung mittels eines entsprechenden Ansatzes oder einer Ausladung eingeführt
wird. Der Bügel, welcher an der Bildung der Sicherungsanordnung beteiligt ist und
das Flächengleichrichterelement trägt, kann dabei unmittelbar einen elektrischen
Pol der Anordnung bilden und zu diesem Zweck mit entsprechenden Anschlußfahnen versehen
sein. An der vorzugsweise aus Isoliermaterial bestehenden Grundplatte sind auch
die entsprechenden weiteren Kontakte und Anschlußfahnen der Anordnung befestigt,
also der eine Kontaktteil der Sicherungsanordnung und der Gegenkontakt zum anderen
Anschlußpol des Gleichrichterelementes. Das Gleichrichterelement liegt, wie angegeben,
mit seinen empfindlichen Teilen, also seiner isolierenden Durchführung für den einen
Anschlußleiter, die z. B. aus Glas bestehen kann, ebenfalls innerhalb des Raumes,
der von dem bügelförmigen Träger umschlossen wird. Die Anordnung der Flächengleichrichterelemente
nach Art von Reihenklemmen aus einem gemeinsamen Träger aus Isoliermaterial bildet
die Möglichkeit, eine Vielzahl solcher Flächengleichrichteranordnungen nach Wahl
entweder in Parallelschaltung oder elektrischer Reihenschaltung anzuordnen, wobei
dann unmittelbar durch die Anwendung der Tragleiste aus Isoliermaterial die entsprechende
Isolation für den Spannungswert gewonnen wird, der für die Reihenschaltung mehrerer
Gleichriehterelemente einzuhalten ist.
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Eine beispielsweise Ausführung für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen
die Fig. 1 und 2 der Zeichnung.
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In den Figuren bezeichnet 1 die aus Isoliermaterial bestehende Grundplatte
einer Flächengleichrichteranordnung. An dieser Grundplatte ist ein U-förmiger Bügel
2 mit den freien Schenkelenden seiner U-Form befestigt, welche für diesen Zweck
mit entsprechenden Lappen versehen sein können, die nach Hindurchführung durch entsprechende
Aussparungen in der Grundplatte 1 vorzugsweise in einem vertieften Hohlraum derselben
durch eine Verschränkung oder Verlappung befestigt werden können. An dem Jochteil
seiner U-Form trägt der Metallbügel 2 das Flächengleichrichterelement 3, indem der
Gewindestutzen 3 a, der an der die eigentliche Gleichrichterzelle einschließenden
Fassung vorgesehen ist, durch eine Bohrung im Joch der Bügelform hindurchgeführt
ist, auf diesen Gewindebolzen eine Mutter 3 b aufgeschraubt und dadurch das Gleichrichterelement
auf dem Bügel festgespannt wird. Der Bügel 2 ist somit zunächst eine Kühlfahne,
welche von der Gleichrichterfassung 3 an der von ihr eingeschlossenen Gleichrichterzelle
anfallende elektrische Verlustwärme übernimmt, aber auch gleichzeitig integrierender
Bestandteil eines von ihm durch seine U-Form zusammen mit der Fläche der Grundplatte
1, welche der offenen U-Form zugewandt liegt, gebildeten Kanals ist. In diesem kann
bereits durch die Erwärmung der umschlossenen Luftsäule durch die Wärme abgebende
Gleichrichterfassung eine natürliche Kühlmittelströmung gemäß den in Fig. 2 eingetragenen
Pfeilen hervorgerufen werden, welche dann insbesondere Wärme von den Innenwänden
der U-Form und der Gleichrichterfassung abführt.
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Der durch die isolierende Durchführung 3 c der Flächengleichrichterfassung
hindurchgeführte Anschlußleiter 3 d des Gleichrichterelementes ist zu einem an der
Grundplatte 1 befestigten Kontakt 4 geführt und an diesem vorzugsweise verlötet.
Der Kontakt 4 endet in einer frei liegenden Anschlußfahne 4a. an welcher ein Anschluß
der Gleichrichteranordnung vorgenommen werden kann. An der U-Form des Bügels 2 ist
weiterhin eine Teilfassung 5 der Sicherungsanordnung befestigt. Dieser Teil besteht
aus einer Hülse, die mittels einer Schraubverbindung oder nach Art von Schraube
und Mutter in dem Bügel befestigt ist. Diese Fassung ist mit einem Innengewinde
versehen, in welches mit einer entsprechenden Gewindehülse die Kappe 6 eingedreht
werden kann. An der Grundplatte 1 ist als zweiter Fassungsteil der Sicherung eine
Isolierhülse 7 vorgesehen. Diese kann gegebenenfalls unmittelbar mit der Grundplatte
1 aus einem Stück hergestellt sein. Am Boden dieser Hülse ist ein Kontakt 8 befestigt,
welcher nach außen eine Anschlußfahne 8 a bildet. In die beiden Fassungsteile 5
und 7 ist eine Röhrensicherung 14, z. B. bestehend aus einem Isolierzylinder mit
zwei Kontaktkappen am Ende nach Art üblicher Feinsicherungen, eingeführt und durch
die Schraubkappe 6 festgespannt. Diese ist zur Gewährleistung eines dauernden guten
Kontaktes vorzugsweise innen mit einem federnden Gegenkontakt ausgestattet. Die
Fassung 5 steht in unmittelbarer leitender Verbindung mit dem Bügelteil 2 und damit
in leitender Verbindung mit dem einen Pol bzw. der Fassung des Gleichrichterelementes
3. Der Bügelteil 2 ist für die Möglichkeit der Vornahme eines elektrischen Anschlusses
mit einer Anschlußfahne 2a versehen. An der Rückseite der Grundplatte 1 sind federnde
Bügel 9 und 10 vorgesehen, die auch einem einzigen Körper angehören können. Mittels
dieser Bügel kann die Anordnung auf eine Isolierleiste 11 aufgeschoben werden, welche
einen vorzugsweise schwalbenschwanzförmigen Querschnitt besitzt. Auf diese Leiste
können, wie ohne weiteres zu erkennen ist, eine beliebige Anzahl solcher Flächengleichrichterelemente
mit zugehörigen Sicherungen aufgeschoben und dann durch geeignete elektrische Verbindungen
in einer erwünschten Weise zu einer Gesamtgleichrichteranordnung zusammengeschaltet
werden.
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Durch die erwähnten Anschlußkontakte erhält man eine Schaltungsanordnung
nach Fig. 3 der Zeichnung. In dieser bezeichnet G das Flächengleichrichterventil,
S die Sicherung. Die entstehenden freien Anschlußpunkte sind entsprechend den bereits
an Hand der Fig. 1 und 2 erwähnten Anschlußfahnen bezeichnet.
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An Stelle einer Befestigung einer solchen Flächengleichrichteranordnung
mittels Befestigungsbügel kann natürlich auch eine Befestigung der Flächengleichrichterelemente
unmittelbar mittels Schrauben benutzt werden, die z. B. durch die vorgesehenen Bohrungen
12 und 13 hindurchgeführt werden. Damit eine
wahlweise Befestigungsart
der Flächengleichrichterelemente gewählt werden kann, kann die Bügelanordnung 10
an der Grundplatte 1 derart gewählt werden, daß sie leicht nachträglich an dieser
angebracht bzw. von ihr entfernt werden kann. Ein solcher Federbügel kann für diese
Zwecke z. B. angeschraubt sein.
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Sollte es sich ergeben, daß der eine metallische Bügel, welcher entweder
nur das Gleichrichterelement trägt oder auch gleichzeitig die bzw. einen Teil der
Schmelzsicherungsanordnung, noch nicht ausreichend ist als Kühleinrichtung für die
Abführung der an dem Gleichrichterelement anfallenden elektrischen Verlustwärme,
so kann gegebenenfalls diesem Bügel mindestens noch ein zweiter Bügel zugeordnet
werden, der dann vorzugsweise eine derart größere Länge des Jochteiles besitzt,
daß seine Schenkel seitlich von den Schenkeln des ersten Bügels liegen und somit
eine Anordnung mit zwei ineinandergesetzten U-Formen entsteht. Gegebenenfalls kann
die Zahl dieser Bügel noch größer bemessen werden. Es ist dabei nicht erforderlich,
daß die Schenkel aller dieser Bügel eine mechanische Verbindung mit der Grundplatte
eingehen, sondern die Schenkel können auch frei ausladen.