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DE1299076B - Halbleiter-Scheibenzellen-Anordnung mit mindestens einem Paar zwischen Druckstuecken eingespannten Zellen - Google Patents

Halbleiter-Scheibenzellen-Anordnung mit mindestens einem Paar zwischen Druckstuecken eingespannten Zellen

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DE1299076B
DE1299076B DES104216A DES0104216A DE1299076B DE 1299076 B DE1299076 B DE 1299076B DE S104216 A DES104216 A DE S104216A DE S0104216 A DES0104216 A DE S0104216A DE 1299076 B DE1299076 B DE 1299076B
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Description

1 2
Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Scheiben- Berührungsstellen zwischen jeder Zelle und dem Steg zellen-Anordnung mit mindestens einem Paar Zellen mindestens eine konvex ausgeführt ist und daß die mit je einem einkristallinen mit mindestens einem Abstandsstücke um so viel kürzer als die aus zwei pn-übergang versehenen Halbleiterkörper, der in Zellen und Halter bestehende Einheit sind, daß sich einem scheibenförmigen, rotationssymmetrischen Ge- 5 der gewünschte Kontaktdruck einstellt, häuse untergebracht ist, das auf zwei gegenüber- Vom Stand der Technik unterscheidet sich die Erliegenden Breitseiten Kontaktflächen aufweist. findung vor allem dadurch, daß zur Erzielung des
Bei derartigen Anordnungen wird eine ausrei- Kontaktdruckes keine zusätzlichen Federelemente chende thermische und/oder elektrische Verbindung erforderlich sind; der Kontaktdruck wird vielmehr zwischen den Kontaktflächen der Zellen und den io durch das gegenseitige Verspannen zweier Druck-Kontaktflächen angrenzender Druckstücke ausschließ- stücke erzielt, von denen wenigstens eines federnd lieh durch eine ausreichende Flächenpressung zwi- ausgeführt ist und sich dementsprechend durchbiegt, sehen 100 und 500 kg pro Quadratzentimeter herge- Die die Zellen teilweise einschließenden Seiten
stellt. jedes Halters sind aus demselben Material wie der
Die bekannten Halterungen für mehrere zwischen 15 Steg selbst. Die Seiten werden dann so bemessen sein, zwei Druckstücken eingespannte Zellen sind verhält- daß die äußeren Kontaktflächen der Zellen aus dem nismäßig aufwendig, weil die Konstruktionen so Halter herausragen. Zur Abdichtung kann man dann durchgebildet sein müssen, daß die Halbleiterkörper auf die Ränder der Zellen oder auf entsprechende der einzelnen Zellen wirklich nur auf Druck, nicht Vorsprünge der Druckstücke einen isolierenden Dichaber auf Biegung beansprucht werden. Das setzt vor- 20 tungsring aus elastischem Material aufsetzen, der so aus, daß die Kontaktflächen aller Zellen, der Druck- groß ist, daß vor der Einspannung zwischen die stücke und der eventuell zwischen den Zellen vor- Druckstücke, zwischen deren Kontaktflächen und den handenen Kühlplatten exakt parallel verlaufen und Kontaktflächen der Zellen ein bestimmter Abstand daß sich der beim Zusammenschrauben einer solchen besteht. Der Steg eines Halters ist vorzugsweise mit Einheit auf die äußersten Zellen übertragene Druck 35 einer Anschlußfahne und/oder einem Kühlkörper gleichmäßig auf die gesamte Fläche dieser Zellen verbunden.
verteilt. Aus diesen Gründen ist es bisher nicht mög- Die Oberflächen des Steges auf die Kontaktflächen
lieh gewesen, zwei oder mehrere axial hintereinander- der Zellen hin können konvex sein. Die angrenzenden liegende Zellen zwischen zwei federnden Blechen ein- Kontaktflächen der Zellen werden dann eine ebene zuspannen, die an zwei den Zellen benachbarten Stel- 30 oder eine konkave Form haben, wobei der Krümlen miteinander verbunden sind und dadurch die not- mungsradius dieser konkaven Kontaktfläche größer wendige Flächenpressung an den Druckkontakten als der Krümmungsradius der Kontaktfläche der liefern. Zelle sein muß. Man kann aber auch die dem Steg
Der Erfindung liegt daher unter anderem die Auf- zugewandten Kontaktflächen der Zellen auf diesen gäbe zugrunde, eine Halblejterbaueinheit mit zwei 35 Steg zu konvex und die Oberflächen des Steges eben Zellen zu schaffen, die ohne Schaden zwischen zwei oder konkav mit gegenüber der Oberfläche der Zellen Druckstücken aus federnden Blechen eingespannt größerem Krümmungsradius ausbilden. In beiden werden können. Je nach Polarität der eingelegten Fällen wird man aber den nach außen gerichteten Zellen stellt diese Baueinheit eine Reihenschaltung Kontaktflächen der Zellen eine ebene Form geben, oder eine Mittelpunktschaltung dar. 40 Zur Verbesserung des Wärme- und Stromübergan-
Des weiteren sollen alle Druckkontakte und die ges an den Druckkontakten empfiehlt es sich, dort Zellen selbst mit möglichst einfachen Mitteln gegen eine Zwischenlage aus einem duktilen Material, z. B. atmosphärische Einflüsse geschützt werden. aus Silber, vorzusehen.
Schließlich soll die Baueinheit so aufgebaut sein, Man kann aber auch umgekehrt die Kontaktflächen
daß sich mit zwei bzw. drei Baueinheiten durch ein- 45 des Steges und die inneren Kontaktflächen der Zellen faches Einspannen zwischen zwei federnden Sammel- eben ausbilden. Eine ballige Kontaktfläche ist dabei schienen ein einphasiger bzw. dreiphasiger Gleich- an der Bildung der äußeren Druckkontakte beteiligt, richter in Brückenschaltung bilden läßt. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn der
Eine Anordnung, die diesen Anforderungen gerecht Steg mit Kühlfahnen oder Kühlrippen versehen oder wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, 50 Teil eines Kühlkörpers ist.
daß jedem Zellenpaar ein Halter zugeordnet ist, der Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in
einen zwischen Kontaktflächen dieser Zellen liegen- der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend den Steg aus Metall und dieZellen seitlich umgebende beschrieben.
Seitenwände aufweist, von denen die Endbereiche, Tig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfin-
die die von dem Steg abgewandten Kontaktflächen ,55 dungsgemäßen Halters mit aufgesetzten Druckjeder Zelle umgeben, aus einem elastischen, isölie- stücken,
renden Material bestehen, daß zwei Druckstücke, Fig. 2 die Zusammenfassung dreier Halter mit
von denen mindestens eines aus federndem Blech Hilfe eines federnden Druckstückes und dem Lagerbesteht, an mindestens zwei Stellen über isolierende schild einer elektrischen Maschine, Abstandsstücke miteinander fest verbunden sind, daß 60 F ig. 3 einen Schnitt entlang der Linie II-II der zwischen mindestens zwei solchen Stellen ein Zellen-1|| F i g. 2,
paar mit zugeordnetem Halter derart eingespannt ist, mi F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der daß jeweils die von dem Steg abgewandten Kontakt- [Cj Anordnung nach Fig. 3.
flächen der Zellen auf Kontaktflächen der Druck- ~--~ In allen Figuren wurden für gleiche Gegenstände stücke aufliegen und die Druckstücke zusammen mit 65 die gleichen Bezugszeichen verwendet, den Seitenwänden und dem Steg des Halters einen Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch einen zur
jede Zelle dicht umschließenden Raum bilden, daß Symmetrieachse Sl im wesentlichen rotationssymvon den aufeinanderliegenden Kontaktflächen an den metrischen Halter 1. Seine Seiten sind mit 13 und 13',
sein Steg mit 11 bezeichnet. Er besteht aus einem einzigen Stück aus im wesentlichen Wärme und Strom gut leitendem Material, wie beispielsweise Kupfer. Der Halter hat eine Anschlußfahne 15 mit einer Bohrung 16.
Die den mit 3 und 3' bezeichneten Zellen zugewandten Kontaktflächen 12 und 12' des Steges 11 sind ballig, insbesondere konvex ausgeführt.
Die Seiten 13 und 13' des Halters umschließen je einen Raum 2, 2', der etwas größer als die Zellen 3 und 3' ist, so daß sich jede Zelle in dem ihr zugewiesenen Raum in verhältnismäßig weiten Grenzen bewegen kann. Ein Herausfallen der Zellen aus dem Halter wird durch einen Bördelrand 14, 14' verhindert.
Wie F i g. 1 zeigt, sind die Größenverhältnisse der Seitenwände 13 und 13' zu der Bauhöhe der Zellen so gewählt, daß die obere Kontaktfläche 32 der Zelle 3 bzw. die entsprechende Kontaktfläche der Zelle 3' aus dem Halter herausragt. Dadurch wird es ao möglich, zwischen jeden Bördelrand und das angrenzende Druckstück 4 bzw. 4' einen Dichtungsring 5 (5') aus elastischem, isolierendem Material zu legen, der entweder an dem Halter selbst oder an einem Vorsprung 43 der Druckstücke befestigt sein kann. Er wirkt in jedem Fall als Zentrierung für den Halter relativ zu den Kontaktflächen der Druckstücke.
Bei entsprechender Bemessung der Dichtungsringe sind die die Zellen 3, 3' aufnehmenden Hohlräume 2, 2' nach der Einspannung zwischen die Druckstücke 4 und 4' gegen die Atmosphäre vollständig abgeschirmt.
In F i g. 1 verlaufen die Kontaktflächen 41 der beiden Druckstücke 4 und 4' genau parallel zueinander. Die Erfindung ermöglicht jedoch eine Verspannung der Druckstücke gegeneinander derart, daß ihre Kontaktflächen einen spitzen Winkel miteinander bilden.
F i g. 2 zeigt die Draufsicht auf das Lagerschild 6 eines elektrischen Generators, auf dem drei Halter mit je zwei Zellen mit Hilfe eines Druckstückes 4 und dreier Schrauben 7 festgespannt sind. Die Schrauben 7 sind so angeordnet, daß je ein Halter 1 in der Mitte zwischen zwei solchen Schrauben liegt. Alle drei Halter liegen ferner auf demselben Kreisbogen und die Schrauben auf einem etwas größeren Kreisbogen jeweils im gleichen Abstand von dem zwischen je zwei Schrauben liegenden Halter.
Im Lagerschild sind Durchbrüche 64 zur Belüftung und zur Durchführung der Wicklungsenden vorgesehen, die mit den Anschlußfahnen 15 der Halter verbunden werden können. Die Anordnung nach F i g. 3 stellt eine Drehstromgleichrichterbrücke dar, wenn man die Zellen in die einzelnen Halter so einlegt, daß der Steg eines Halters einerseits mit der Anode der einen Zelle, andererseits mit der Kathode der anderen Zellen Kontakt hat. Das Druckstück 4. vorzugsweise ein federndes Blech, wirkt dabei als Kraftspeicher, Kühlkörper und Sammelschiene. Das Lagerschild 6 bildet die andere Sammelschiene und wirkt ebenfalls als Kühlkörper, der durch einen in der Maschine eingebauten Lüfter zusätzlich gekühlt werden kann.
Einzelheiten der Befestigung der drei Halter nach F i g. 2 sind in den F i g. 3 und 4 gezeigt. Erläuternd ist dabei lediglich auf das in F i g. 4 sichtbare isolierende Abstandstück 8 mit dem Flansch 81 hinzuweisen. Dieses gewährleistet einerseits die Isolation der einen Sammelschiene 4 gegenüber dem Lagerschild der Maschine; durch die Wahl der Länge dieses Isolierkörpers läßt sich aber vor allem der von dem Druckstück 4 auf die Zellen ausgeübte Federdruck einstellen.
Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel können beide Druckstücke 4, 4' aus federnden Blechen bestehen.

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Halbleiter-Scheibenzellen-Anordnung mit mindestens einem Paar Zellen mit je einem einkristallinen mit mindestens einem pn-übergang versehenen Halbleiterkörper, der in einem scheibenförmigen, rotationssymmetrischen Gehäuse untergebracht ist, das auf zwei gegenüberliegenden Breitseiten Kontaktflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zellenpaar (3, 3') ein Halter (1) zugeordnet ist, der einen zwischen Kontaktflächen dieser Zellen liegenden Steg (11) aus Metall und die Zellen seitlich umgebende Seitenwände (13, 13') aufweist, von denen die Endbereiche (5, 5'), die die von dem Steg abgewandten Kontaktflächen jeder Zelle umgeben, aus einem elastischen, isolierenden Material bestehen, daß zwei Druckstücke (4, 4'), von denen mindestens eines aus federndem Blech besteht, an mindestens zwei Stellen über isolierende Abstandsstücke (8) miteinander fest verbunden sind, daß zwischen mindestens zwei solchen Stellen ein Zellenpaar mit zugeordnetem Halter derart eingespannt ist, daß jeweils die von dem Steg abgewandten Kontaktflächen der Zellen auf Kontaktflächen der Druckstücke aufliegen und die Druckstücke zusammen mit den Seitenwänden und dem Steg des Halters einen jede Zelle dicht umschließenden Raum (2, 2') bilden, daß von den aufeinanderliegenden Kontaktflächen an den Berührungsstellen zwischen jeder Zelle und dem Steg mindestens eine konvex ausgeführt ist und daß die Abstandsstücke (8) um so viel kürzer als die aus zwei Zellen und Halter bestehende Einheit sind, daß sich der gewünschte Kontaktdruck einstellt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Druckstück Bestandteil des Lagerschildes eines Generators ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Halter in der Mitte der zwischen zwei Abstandsstücken verlaufenden Geraden liegt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke die Form von Kreisringsegmenten haben, daß alle Halter auf demselben Kreisbogen liegen und daß jede durch zwei Abstandsstücke und den dazwischenliegenden Halter bestimmte Gerade an diesen Kreisbogen tangiert.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenabmessungen des Halters um so viel größer als die Abmessungen der Zellen sind, daß diese sich derart verschieben können, daß sie nur auf Druck beansprucht sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten-
wände (13, 13') aus leitendem Material bestehen lind kürzer als die Höhe der in den Hohlräumen (2, 2') des Halters (1) liegenden Zellen (3, 3') sind und daß zwischen dem Rand (14, 14Q der Seitenwände (13, 13') und den Druckstücken (4, 4') ein Dichtungsring (4, 4') aus elastischem isolierendem Material eingespannt ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen des Steges (11) des Halters (1) konvex und die diesen zugekehrten inneren Kontaktflächen der Zellen (3, 3') eben ausgebildet sind.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen des Steges (11) des Halters (1) konvex und die diesen zugekehrten inneren Kontaktflächen der Zellen (3, 3') konkav, aber mit einem größeren Krümmungshalbmesser ausgebildet sind.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren, dem Steg (11) des Halters (1) zugekehrten Kontaktflächen der Zellen (3, 3') konvex und die Kontaktflächen des Steges (11) konkav, aber mit größerem Krümmungshalbmesser ausgebildet sind.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Druckstücke (4, 4') und die ihnen zugewandten Kontaktflächen der Zellen eben ausgebildet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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