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Trockengleichrichtereinheit aus Gleichrichterscheiben Die Erfindung
bezieht sich auf eine Trockengleichrichtereinheit, welche aus Gleichrichterscheiben
aufgebaut ist. Derartige Zusammenstellungen werden benötigt, um aus Gleichrichterscheiben,
welche eine bestimmte Sperrspannungsspitze und eine bestimmte Flußstrombelastbarkeit
aufweisen, Gleichrichter mit einem Mehrfachen dieser Werte herzustellen.
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Eine bekannte Trockengleichrichterplattenanordnung ist so aufgebaut,
daß sich die Trockengleichrichterplatten treppenförmig an den Rändern überlappen.
Die übereinanderliegenden Teile sollen möglichst kleine Flächen aufweisen. In dieser
Anordnung werden die Trockengleichrichterplatten von einer Klemmleiste zusammengehalten.
Als Verbindung zwischen den einzelnen Trockengleichrichterplatten sind Druckkontakte
vorgesehen.
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Nun ist bei einer schiefen Trockengleichrichtersäule bereits bei Verwendung
kleinflächiger Gleichrichterscheiben der Druck auf die Kontakte der Grundplatten
mit den Gegenelektroden so hoch, daß Druckschädigungen der Sperrschicht und als
Folge davon Kurzschlüsse sehr leicht eintreten. Für schiefe Trockengleichrichtersäulen
großflächiger Gleichrichterscheiben kann durch eine Klammerung mittels einer seitlichen
Lasche keine ausreichende Festigkeit der Trockengleichrichterplattenanordnung erreicht
werden. Der Druck der Klemmleiste kann nämlich wegen der Gefährdung der Sperrschicht
nur klein gehalten werden. Jedoch würde schon das Gewicht von großen Trockengleichrichterplatten
und die geometrischen Bedingungen der Anordnung der Trockengleichrichterplatten
eine starke Druckbeanspruchung erfordern. Des weiteren ist die Verwendung einer
Klemmleiste als Halterung der Gleichrichterscheiben einer schiefen Trokkengleichrichtersäule
für den Aufbau einer mehrsäuligen Trockengleichrichtereinheit ungeeignet.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Trockengleichrichtereinheit aus
Gleichrichterscheiben, welche gegeneinander versetzt zu einer schiefen Gleichrichtersäule
aufeinandergeschichtet und von einer Umhüllung oder Fassung gehalten sind. Die Erfindung
besteht darin, daß die Gleichrichtersäule aus abwechselnd mit Lotträgern aufeinandergeschichteten
und miteinander verlöteten oder aus abwechselnd mit federnden Zwischenscheiben aufeinandergeschichteten
Gleichrichterscheiben und die Fassung aus einem Rahmenaufbau von der Form einer
geraden Säule besteht.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß die Gleichrichterscheiben gegeneinander versetzt zu zwei oder mehreren parallel
und nebeneinander liegenden Gleichrichtersäulen aufeinandergeschichtet und von einer
Umhüllung oder Fassung gehalten sind, däß die Gleichrichtersäulen aus abwechselnd
mit Lotträgern aufeinandergeschichteten und miteinander verlöteten oder aus abwechselnd
mit federnden Zwischenscheiben aufeinandergeschichteten Gleichrichterscheiben bestehen
und daß die Fassung aus einem Rahmenaufbau von der Form einer geraden Säule besteht,
deren Querschnitt mindestens angenähert gleich dem Querschnitt der nebeneinanderliegenden
schiefen Gleichrichtersäulen senkrecht zu deren Achsenrichtung ist.
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Durch diesen Aufbau der Trockengleichrichtersäulen aus Gleichrichterscheiben
und deren Anordnung und Halterung wird eine Trockengleichrichtereinheit erhalten,
welche raumsparende Bauweise und hohe Wärmeableitfähigkeit vereinigen, ohne jedoch
mit den Nachteilen der bekannten einsäuligen Trockengleichrichterplattenanordnung
behaftet zu sein.
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Die Verwendung der vorliegenden Trockengleichrichtereinheiten in funktechnischen
Geräten, vorzugsweise in tragbaren oder transportablen Geräten, ist besonders vorteilhaft.
Beispielsweise können Trockengleichrichtereinheiten nach der Erfindung günstig in
Rundfunkempfängern oder Fernsehgeräten verwendet werden, also in Geräten, für welche
die Kleinheit und mechanische Stabilität seiner technischen Bauelemente besonders
wichtig ist.
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Einen zweckmäßigen Aufbau einer Trockengleichrichtereinheit nach der
Erfindung kann man mit Gleichrichterscheiben von rechteckiger, beispielsweise quadratischer
Form erhalten. Aus diesen Gleichrichterscheiben wird eine schiefe prismatische Gleichrichtersäule
aufeinandergeschichtet, die dann in eine Umhüllung oder Fassung von der Form eines
geraden Prismas eingeschlossen wird. Vorzugsweise wird aus den Gleichrichterscheiben
eine schiefe prismatische Gleichrichtersäule gebildet, deren eines der beiden Paare
paralleler Mantelflächenebenen senkrecht zur Grundfläche steht.
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Nach einem anderen zweckmäßigen Ausführungsbeispiel können zweckmäßig
zwei derartige schiefe
prismatische Gleichrichtersäulen in einer
Umhüllung oder Fassung von der Form eines geraden Prismas parallel und nebeneinander
liegend derart angeordnet werden, daß von jeder Gleichrichtersäule die Mantelflächenebenen
senkrecht zu ihrer Grundfläche parallel zu der von den Achsen der Gleichrichtersäulen
bestimmten Ebene stehen. Es ist mitunter günstig, zwei parallel und nebeneinander
liegende, schiefe, prismatische Gleichrichtersäulen derart anzuordnen, daß von jeder
Gleichrichtersäule die Mantelflächenebenen senkrecht zu ihrer Grundfläche senkrecht
zu der von den Achsen der Gleichrichtersäulen bestimmten Ebene liegen.
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Weiterhin kann bei Verwendung von mehr als zwei schiefen prismatischen
Gleichrichtersäulen eine den Beispielen mit zwei Gleichrichtersäulen entsprechende
Anordnung vorgesehen werden, bei der von sämtlichen Gleichrichtersäulen, deren Achsen
in einer Ebene liegen, die Gleichrichterscheiben aller Gleichrichtersäulen einmal
senkrecht zu der von den Achsen der Gleichrichtersäulen bestimmten Ebene stehen
und zum anderen Mal mit der durch die Achsen der Gleichrichtersäulen bestimmten
Ebene einen spitzen Winkel bilden, sowie ein Kantenpaar der Gleichrichterscheiben
parallel dieser Ebene zu liegen kommt.
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Neben den aus zwei oder mehreren schiefen prismatischen Gleichrichtersäulen
bestehenden Anordnungen, welche eine von Gleichrichtersäule zu Gleichrichtersäule
gleiche Orientierung der Neigung der Gleichrichterscheiben aufweisen, können im
Einzelfall auch solche Anordnungen getroffen werden, welche sich aus den an Hand
der Beispiele mit zwei Gleichrichtersäulen erläuterten Orientierungsmöglichkeiten
zusammensetzen, wobei eine beliebig geordnete Reihenfolge gewählt werden kann.
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Die Gleichrichterscheiben können aus einer Trägerelektrode, z. B.
aus Leichtmetall, einer darauf aufgebrachten Halbleiterschicht, z. B. Selen, und
einer diese bedeckenden, beispielsweise niedrigschmelzenden Gegenelektrode bestehen.
Vorzugsweise findet eine Trägerelektrode Verwendung, welche auf ihrer Halbleiterseite
mit einem sperrschichtverhindernden Überzug versehen ist.
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Zum Aufbau der schiefen Gleichrichtersäulen können vorteilhaft als
Lotträger, vorzugsweise ebene, und mit Lot, insbesondere Material der Gegenelektrode,
überzogene Metallscheiben verwendet werden. Das Miteinanderverlöten der Gleichrichterscheiben
und der Lotträger wird günstig durch Erhitzen der Gleichrichtersäule, insbesondere
in einem Ofen, vorgenommen. Zweckmäßig sind die Lotträgerscheiben von gleicher oder
ähnlicher Form sowie kleineren Abmessungen wie die Trockengleichrichterscheiben.
Die Trägerelektrode der Trockengleichrichterscheiben weist günstig auf der der Halbleiterschicht
abgewandten Seite einen Lotüberzug auf.
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Zur Fassung der schiefen Gleichrichtersäule bzw. Gleichrichtersäulen
kann zweckmäßig ein Rahmenaufbau von der Form einer geraden Säule verwendet werden,
welche aus Winkelleisten besteht, die teilweise Kantenführungen der schiefen Gleichrichtersäule
bzw. Gleichrichtersäulen bilden.
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Bestehen die schiefen Gleichrichtersäulen aus Gleichrichterscheiben
und federnden Zwischenscheiben, so kann der Zusammenhalt der Gleichrichtersäulen
günstig durch Federdruck bewirkt werden. Innerhalb einer Gleichrichtersäule erfolgt
die Anordnung der Gleichrichterscheiben und Zwischenscheiben so; daß eine Zwischenscheibe
die Trägerelektrode einer Trokkengleichrichterscheibe mit der Gegenelektrode der
nächstfolgenden Trockengleichrichterscheibe verbindet. Als Stromabnahme können Metallstreifen
vorgesehen werden, welche an die Zwischenscheiben (federnde Metallscheiben bzw.
Lotträgerscheiben) zwischen den Trockengleichrichterscheiben oder/und an den Endscheiben
der Gleichrichtersäule angelötet werden.
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Zum Schutz gegen mechanische Beschädigung oder/ und zur Halterung
der Gleichrichterscheiben können die Gleichrichtersäulen vorteilhaft in eine Gießharzcinbettung
eingeschlossen werden, welche eine Umhüllung von der Form einer geraden Säule bildet,
deren Querschnitt mindestens angenähert gleich dem Querschnitt der nebeneinanderliegenden
schiefen Gleichrichtersäulen senkrecht zu deren Achsenrichtung ist. Als Umhüllung
sind weiterhin Preßstoffgehäuse oder verschließbare isolierte Metallbecher geeignet,
welche die Gleichrichtersäulen in ihrem Rahmenaufbau aufnehmen. Sowohl die Fassung
der der Gleichrichtersäulen als auch die Umhüllung weisen gegenüber den umschlossenen
Gleichrichtersäulen etwas größere Abmessungen auf, nicht nur damit ein vollständiger
Abschluß erhalten wird, sondern außerdem deswegen, damit die für Gleichrichter erforderliche
Isolierung vorgenommen werden kann; insbesondere müssen die Stromabnahmestreifen
von ihrer Befestigung an einer Zwischenscheibe oder einer Endscheibe ab isoliert
von den Gleichrichterscheiben aus der Fassung und Umhüllung herausgeführt werden
können. Werden mehrere Gleichrichtersäulen in einem Gehäuse angeordnet, dann ist
weiterhin eine Isolierung der Gleichrichtersäulen gegeneinander erforderlich. Die
geometrischen Größen der schiefen Gleichrichtersäulen stimmen daher mit den entsprechenden
Größen der Fassung und der Umhüllung praktisch meist nur angenähert überein. Zum
Beispiel ist der Querschnitt einer Umhüllung etwas größer als der Querschnitt einer
von ihr umschlossenen Gleichrichtersäule oder als der Querschnitt von mehreren parallel
und nebeneinander liegenden Gleichrichtersäulen zusammen.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 8 in
zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele der vorliegenden Trockengleichrichtereinheit
beschrieben. Dabei ist gleichzeitig die Herstellung einer solchen Trockengleichrichtereinheit
näher ausgeführt.
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Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Trockengleichrichtereinheit
mit der Fassung und Umhüllung 1, die aus einem auf der Innenseite isolierten Metallgehäuse
mit einem Rahmenaufbau bestehen kann, in welches eine schiefe Gleichrichtersäule
2 eingeschlossen ist. Diese Gleichrichtersäule besteht aus Gleichrichterscheiben
3, welche unter Zwischenlage von metallischen Lotträgerscheiben 4, z. B. Messingscheiben
mit einem Überzug aus Gegenelektrodenmaterial zu einer Säule aufeinandergeschichtet
sind, wobei eine Gleichrichterscheibe 3, sowie die auf ihrer Gegenelektrode aufliegende
Lotträgerscheibe 4, gegenüber der vorhergehenden Gleichrichterscheibe 3 und deren
Lotträgerscheibe 4 versetzt angeordnet ist.
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Eine zweckmäßige Anordnung wird erhalten, indem man beispielsweise
quadratische Gleichrichterscheiben 3 verwendet, die beim Aufeinanderschichten senkrecht
zu einer Seitenkante hin jeweils um einen gleichen Abstand versetzt aufgelegt werden.
Auf diese Weise kommt eine schiefe prismatische Gleichrichtersäule zustande, deren
eines der beiden Paare paralleler Mantelflächenebenen senkrecht zu der von einer
Gleichrichterscheibe dargestellten Grundfläche steht.
Diese mechanisch
noch lose zusammenhängende Gleichrichtersäule wird vorzugsweise durch Zusammenlöten
der Gleichrichterscheiben mittels der zwischenliegenden Lotträgerscheiben 4 mittels
Erhitzung in einem Ofen in eine mechanisch feste Gleichrichtersäule überführt. Im
gleichen Arbeitsgang werden die als Stromabnehmer dienenden Metallstreifen 5 und
6 an den beiden Enden der Gleichrichtersäule 2 angelötet.
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Die Gleichrichterscheiben können Selengleichrichterplatten sein, welche
aus einer Trägerelektrode, z. B. aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung,
aus einer Selenschicht und aus einer niedrigschmelzenden Gegenelektrode, z. B. einer
Cadmium-Wismut, Zinn--Cadmium oder Zinn-Wismut enthaltenden Legierung, bestehen;
vorzugsweise befindet sich auf der Halbleiterseite der Trägerelektrode eine sperrschichtverhindernde
Zwischenschicht. In den Figuren ist zur Vereinfachung der Zeichnung die Halbleiterschicht
nicht gezeichnet, so daß die Gleichrichterscheiben 3 lediglich durch die Trägerelektrode
7 und die Gegenelektrode 8 dargestellt werden.
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Die Fassung oder Umhüllung 1 besitzt eine gerade prismatische Form,
also eine quaderförmige Gestalt, deren vier (ebene) Mantelflächen mit den vier (ebenen)
Mantelflächen der schiefen Gleichrichtersäule zusammenfallen, abgesehen etwa von
überstehenden Teilen an den beiden Enden der Gleichrichtersäule 2; die Gleichrichterscheiben
3 weisen daher bei der vorliegenden Anordnung in bezug auf die Wandflächen der Fassung
und Umhüllung 1 eine schräge Lage auf.
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Zu der perspektivischen Darstellung des Ausführungsbeispiels der Erfindung
in Fig. 1 sind in Fig.2 eine Aufsicht und in Fig.3 eine Seitenansicht der Trockengleichrichter
gezeichnet. Die Einzelteile der Trockengleichrichtereinheit sind wie in Fig. 1 bezeichnet.
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Ein weiteres günstiges Ausführungsbeispiel ist in perspektivischer
Darstellung in Fig. 5 und in der dazugehörigen Aufsicht in Fig. 4 gezeichnet. Die
Ansicht dieser Trockengleichrichtereinheit ist ebenfalls aus Fig.3 ersichtlich,
wenn von Einzelheiten der Stromabnahme abgesehen wird.
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Fig. 5 zeigt eine Fassung oder Umhüllung 1, die zwei parallel nebeneinander
liegende schiefe Gleichrichtersäulen 2 und 9 umschließt, welche aus gegeneinander
versetzt aufeinandergeschichteten Gleichrichterscheiben 3 unter Zwischenlage von
Lotträgerscheiben 4 aufgebaut sind. Als Umhüllung 1 kann mit Vorteil eine Gießharzeinbettung
dienen, welche eine Fassung der Gleichrichtersäulen 2 und 9 mit einem Rahmenaufbau
bildet. Die Gleichrichterscheiben 3 sind von quadratischer Form und können Selengleichrichterplatten
sein. Die Gleichrichterscheiben können durch Löten mittels Lotträgerscheiben zu
einer mechanisch festen Gleichrichtersäule zusammengefügt oder durch Federdruck
und -unter Zwischenlage von federnden Metallscheiben in einem entsprechenden Rahmen
zusammengehalten werden.
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Als Zwischenscheiben werden zweckmäßig Lotträgerscheiben verwendet,
welche von gleicher oder ähnlicher Form sowie kleineren Abmessungen als die Gleichrichterscheiben
sind. Zum Beispiel eignen sich quadratische Metallscheiben von etwas kleinerer Kantenlänge
als die der quadratischen Gleichrichterscheiben. Es ist außerdem günstig, die Trägerelektroden
der Gleichrichterscheiben auf der der Halbleiterschicht abgewandten Seite mit einem
Lotüberzug, z. B. mit Gegenelektrodenmaterial, zu versehen.
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Die Gleichrichterscheiben der beiden Gleichrichtersäulen 2 und 9 sind
so aufeinandergeschichtet, daß eine Lotträgerscheibe (bzw. eine Federzwischenscheibe)
die Gegenelektrode einer Gleichrichterscheibe mit der Trägerelektrode der nächstfolgenden
Gleichrichterscheibe verbindet. Die aus den beiden Gleichrichtersäulen 2 und 9 aufgebaute
Trockengleichrichtereinheit ist mit Metallstreifen 10 bis 15 als Stromabnahmen versehen.
Der Streifen 10 führt zu dem einen Ende der beiden Gleichrichtersäulen 2 und 9,
an dem ein Querstreifen 14 beide Gleichrichtersäulen verbindet; der Streifen 15
stellt die Stromabnahme von dem anderen Ende dar, an dem die Verbindung zwischen
beiden Gleichrichtersäulen 2 und 19 hergestellt wird. Durch die beiden Streifen
11 und 12 werden Mittelabgriffe an beiden Gleichrichtersäulen vorgenommen.
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Die Gießharzumhüllung 1 nimmt die Gleichrichtersäulen 2 und 9 in einer
solchen Anordnung auf, daß der Querschnitt der Umhüllung 1, welche von quaderförmiger
Gestalt ist, mindestens angenähert gleich der Summe der Querschnitte der beiden
Gleichrichtersäulen 2 und J ist.
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Die schiefen prismatischen Gleichrichtersäulen 2 und 9, die in dem
an Hand der Fig. 5 erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden,
weisen ein Paar paralleler (ebener) Mantelflächen auf, das unter dem Neigungswinkel
der schiefen Gleichrichtersäule gegen deren Grundfläche 18 bzw. 19 schief steht.
Das andere Paar Mantelflächenebenen 16 und 17 steht senkrecht zu den Grundflächen
18 bzw. 19. Bei der in Fig. 5 und 4 (und 3) beschriebenen Trockengleichrichtereinheit
sind die zwei parallel und nebeneinander liegenden schiefen Gleichrichtersäulen
2 und 9 derart angeordnet, daß von jeder Gleichrichtersäule die Mantelflächenebenen
17 senkrecht zu ihrer Grundfläche 18 bzw. 19 senkrecht zu der von den Achsen der
Gleichrichtersäulen 2 und 9 bestimmten Ebene stehen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Trokkengleichrichtereinheit
aus zwei Gleichrichtersäulen 20 und 21 aufgebaut ist, zeigen die Fig. 6 und 7 in,
zum Teil schematischer Darstellung. Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, Fig.
7 eine Aufsicht; eine Seitenansicht entspricht praktisch der Ansicht nach Fig. 2.
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Die beiden parallel und nebeneinander liegenden schiefen prismatischen
Gleichrichtersäulen 20 und 21 sind bei diesem Beispiel der vorliegenden Trockengleichrichtereinheit
derart angeordnet, daß von jeder Gleichrichtersäule die Mantelflächenebenen 22 bzw.
23 senkrecht zu ihrer Grundfläche 24 bzw. 25 parallel zu der von den Achsen der
beiden Gleichrichtersäulen 20 und 21 bestimmten Ebene liegen. Die beiden Gleichrichtersäulen
20 und 21 sind beispielsweise aus Gleichrichterscheiben 3 und Lotträgerscheiben
4 aufgebaut und durch Zusammenlöten zu mechanisch festen Gleichrichtersäulen verbunden.
Mit 26 bis 29 sind Stromabnahmen bezeichnet, welche aus angelöteten Metallstreifen
bestehen. Eine Umhüllung 1 schließt die beiden Gleichrichtersäulen 20 und 21 gegen
die umgebende Atmosphäre ab.
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Weitere Einzelheiten, Ergänzungen oder Abwandlungen dieses Beispiels
ergeben sich ohne weiteres aus den. übrigen Ausführungsbeispielen.
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In Fig. 8 ist eine Trockengleichrichtereinheit gezeichnet, welche
eine schiefe prismatische Gleichrichter säule 30 aufweist, welche in eine Fassung
31 eingeschlossen ist, deren Rahmenteile Winkelleisten sind, von denen die Stücke
32 bis 35 als Kantenführungen für die schiefe Gleichrichtersäule 30 dienen.
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Die Gleichrichtersäule30 kann wiederum aus Gleichrichterscheiben 3
und Lotträgerscheiben 4 zu einer mechanischen festen Gleichrichtersäule verbunden
sein.
Im übrigen lassen sich weitere Einzelheiten, Ergänzungen oder
Abwandlungen den übrigen Ausführungsbeispielen ohne weiteres entnehmen.
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Ferner ist es auch möglich, mechanisch feste Gleichrichtersäulen der
vorliegenden Art ohne Umhüllung zu belassen und durch die Anbringung mit einer ihrer
Mantelflächen an einer Wand oder einer anderen Unterlage die Vorteile der vorliegenden
Anordnung zu erlangen.