DE844947C

DE844947C - Contact washer for dry rectifier

Info

Publication number: DE844947C
Application number: DEP50396A
Authority: DE
Inventors: Reimer Emeis; Arnulf Dr-Ing Hoffmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1949-07-29
Filing date: 1949-07-29
Publication date: 1952-07-28

Description

Kontaktscheibe für Trockengleichrichter Gegenstand der Erfindung ist eine Kontaktscheibe für Trockengleichrichter, insbesondere für Selengleichrichter. Wie bekannt, enthalten Selengleichrichter als Hauptbestandteile eine Grundelektrode, eine mit dieser sperrfrei kontaktierende Selenschicht und eine auf diese aufgebrachte Deckelektrode. Diese Deckelektrode besteht aus einem Metall oder einer Metallegierung, z. B. aus Zinn-Kadmium, die an der Grenzschicht zwischen der Deckelektrode und der Selenschicht die Sperrwirkung bei der entsprechenden Stromrichtung hervorruft. Die Trockengleichrichter werden häufig zu Gleichrichtersäulen zusammengefaßt, d. h. zu Säulen, die aus einer Vielzahl von Gleichrichtern bestehen. Werden diese Gleichrichtersäulen aus Gleichrichtern üblicher Größe, also aus Gleichrichtern mit einem Durchmesser von etwa 4 cm oder etwa rr cm aufgebaut, so bietet es keine Schwierigkeiten, die gegenseitige elektrische Verbindung der einzelnen Gleichrichter dadurch herzustellen, daß die Gleichrichter mit einer zentralen Bohrung versehen und unter Zwischenlegung von ringförmigen Kontaktkörpern auf einen Schraubenbolzen aufgereiht und alsdann durch diesen mit Druck zusammengehalten werden. Der Schraubenbolzen ist hierbei von einer Isolierhülse umgeben.Contact disk for dry rectifier is the subject of the invention a contact disk for dry rectifiers, especially for selenium rectifiers. As is known, selenium rectifiers contain a base electrode as the main component, a selenium layer that makes non-blocking contact with this and one applied to it Cover electrode. This cover electrode consists of a metal or a metal alloy, z. B. of tin-cadmium, which is at the boundary layer between the top electrode and the Selenium layer creates the blocking effect in the corresponding current direction. the Dry rectifiers are often combined into rectifier columns, i. H. to columns consisting of a large number of rectifiers. Will these rectifier columns from rectifiers of the usual size, i.e. from rectifiers with a diameter of about 4 cm or about rr cm, so there is no difficulty in that to establish a mutual electrical connection between the individual rectifiers, that the rectifier provided with a central hole and interposed of annular contact bodies lined up on a screw bolt and then be held together by this with pressure. The screw bolt is here surrounded by an insulating sleeve.

Handelt es sich indes um Hochleistungstrockengleichrichter, d. h. um Gleichrichter, die mit besonders hoher Stromdichte betrieben und im allgemeinen als Großflächengleichrichter ausgebildet werden, so ist es bei besonders hoher Belastung nicht mehr ausreichend, die elektrische Verbindung in der angegebenen Weise durch ringförmige Kontaktkörper herzustellen. Hierbei ist der Umstand zu berücksichtigen, daß die Deckelektrode in der Regel sehr dünn ist. Eine volle Kontaktierung einer derartigen Deckelektrode ist nicht zulässig, weil man zur Abführung der Verlustwärme freie Oberflächen benötigt. Würde man nur an einem Punkt oder an einigen wenigen Punkten oder an einer schmalen, z. B. kreisförmigen Zone den Kontakt mit der Deckelektrode herstellen, so würde ein wesentlicher Teil des den betreffenden Gleichrichter durchfließenden Stroms als Querstrom auf mehr oder weniger langen Bahnen seinen Weg innerhalb der Deckelektrode nehmen und erst dann diese verlassen. Es träte eine starke unzulässige Strombelastung der Deckelektrode ein, die um so höher würde, je größer das Verhältnis der Selenschicht oder sonstigen Halbleiterschicht zur Fläche der Kontaktstellen ist. Durch die genannten Querströme würde zudem eine Erhöhung der Verlustwärme herbeigeführt werden.However, if it is a high-performance dry rectifier, i. H. about rectifiers that operate with a particularly high current density and in general are designed as large-area rectifiers, so it is with particularly high loads no longer sufficient, make the electrical connection in the specified manner produce annular contact body. The fact must be taken into account here, that the top electrode is usually very thin. A full contact one Such a cover electrode is not permitted because it is necessary to dissipate the heat loss free Surfaces required. You would only at one point or at a few points or on a narrow, z. B. circular zone makes contact with the cover electrode produce a substantial part of the flowing through the rectifier concerned Stroms as cross-flow on more or less long tracks its way within the Take the cover electrode and only then leave it. A strong impermissible would occur Current load of the top electrode, which would be higher, the larger the ratio the selenium layer or other semiconductor layer to the surface of the contact points is. The aforementioned cross-currents would also lead to an increase in the heat loss will.

Die Erfindung betrifft eine Kontaktscheibe für Trockengleichrichter, die die genannten Nachteile beseitigt und sich vor allem zur Verwendung in Gleichrichtersäulen eignet, aber auch in Verbindung mit einzelnen Gleichrichtern mit Vorteil Anwendung finden kann. Das Wesen der neuen Kontaktscheibe besteht darin, daß sie eine Vielheit von aus der Scheibenebene heraustretenden und zwischen sich Kühlkanäle bildenden Kontaktflächen aufweist. Es ist also die Gesamtfläche der Kontaktscheibe gleichsam in kleine viele Bereiche unterteilt, so daß die Querstromdichte in der angrenzenden Deckelektrode oder in der angrenzenden Grundelektrode klein bleibt. Zum anderen ermöglicht es die neue Lösung dennoch, verhältnismäßig große Kanäle zur Belüftung des von der Kontaktscheibe kontaktierten Gleichrichters vorzusehen und damit eine gute Abführung der Verlustwärme zu erreichen. Die neue Kontaktscheibe wird insbesondere so ausgebildet, daß sie auf beiden Seiten als Kontaktscheibe in der vorgenannten Weise wirksam ist bzw. wirksam sein kann.The invention relates to a contact disk for dry rectifiers, which eliminates the disadvantages mentioned and is especially suitable for use in rectifier columns suitable, but also with advantage in connection with individual rectifiers Can be found. The essence of the new contact disc is that it is a multiplicity of cooling channels emerging from the plane of the pane and forming between them Has contact surfaces. So it is the total area of the contact disk, as it were divided into small many areas, so that the cross-flow density in the adjacent Top electrode or in the adjacent base electrode remains small. On the other hand However, the new solution enables relatively large ducts for ventilation of the rectifier contacted by the contact disc to be provided and thus a to achieve good dissipation of the heat loss. The new contact washer will in particular designed so that they are on both sides as a contact disc in the aforementioned Is effective or can be effective.

Für die Ausführung der neuen Kontaktscheibe, die z. B. aus Messing oder Aluminium hergestellt sein kann, sind mehrere Möglichkeiten gegeben. Die Kontaktflächen können z. B. dadurch gebildet werden, daß aus der im übrigen ebenen Scheibe eine große Anzahl von Kontaktzungen herausgebogen wird. Es läßt sich aber auch die gesamte Kontaktscheibe wellblechartig gestalten, so daß die Kämme die aus der Scheibenebene (worunter hier ihre geometrische Mittelebene zu verstehen ist) heraustretenden Kontaktflächen und die Täler die Kühlkanäle bilden.For the execution of the new contact disc, the z. B. made of brass or aluminum can be made, there are several possibilities. The contact areas can e.g. B. be formed in that from the rest of the flat disc a large number of contact tongues is bent out. But it can also be the whole Make the contact disk like a corrugated sheet, so that the ridges from the plane of the disk (by which their geometric center plane is to be understood) protruding contact surfaces and the valleys form the cooling channels.

Zur weiteren Erläuterung sei auf die Zeichnung Bezug genommen, in der einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands dargestellt sind; es zeigt Fig. i das erste Ausführungsbeispiel mit zwei einzelnen durch die Kontaktscheibe elektrisch verbundenen Gleichrichtern, Fig.2 eine Einzeldarstellung der Kontaktscheibe nach Fig. i in Draufsicht, Fig. 3, 4, 5 und 6 entsprechende Darstellungen des zweiten und dritten Ausführungsbeispiels, Fig. 7 eine Abänderung der Ausführung nach Fig. 3 und 4 bzw. nach Fig. 5 und 6, Fig.8 eine mit Hilfe der neuen Kontaktscheibe aufgebaute Gleichrichtersäule in Graetzschaltung.For further explanation, reference is made to the drawing, in which shows some exemplary embodiments of the subject matter of the invention; it shows Fig. I the first embodiment with two individual through the contact disc electrically connected rectifiers, Figure 2 shows an individual representation of the contact disc according to Fig. i in plan view, Fig. 3, 4, 5 and 6 corresponding representations of the second and third exemplary embodiment, FIG. 7 shows a modification of the embodiment according to FIG. 3 and 4 or according to FIGS. 5 and 6, FIG. 8 a built up with the help of the new contact disk Rectifier column in Graetz circuit.

In Fig. i und 2@sind mit i die Kontaktscheibe, mit i11 die aus ihrer Ebene herausgebogenen Kontaktzungen, mit 2 der eine Gleichrichter und mit 3 der zweite Gleichrichter bezeichnet. Der Gleichrichter besteht aus der Grundelektrode 2°, der Halbleiter schicht 2° und der Deckelektrode 2°. Die entsprechenden Teile des Gleichrichters 3 sind mit 3a, 36 und 3-bezeichnet. Die Kontaktscheibe i dient also bei der Anordnung nach Fig. i dazu, die Deckelektrode 2° des Gleichrichters 2 mit der Grundelektrode 3a des Gleichrichters 3 elektrisch zu verbinden. Das bedeutet, daP die beiden Gleichrichter elektrisch in Reihe liegen, Die Kontaktscheibe nach Fig. i und 2 ist dadurch gebildet, daß aus der im übrigen ebenen Scheibe eine Vielheit von Kontaktzungen teils zur einen Seite hin und teils zur anderen Seite hin herausgebogen ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zahl der Kontaktzungen ia auf der einen Seite der Scheibe ebenso groß wie die Zahl der Kontaktzungen ia auf der anderen Seite. Eine solche Ausführung mit gleicher Anzahl der Kontaktzungen zu beiden Seiten der Kontaktscheibe kommt vor allem dann in Betracht, wenn durch die Kontaktscheibe 2 Deckelektroden elektrisch miteinander zu verbinden sind. Handelt es sich dagegen darum, entsprechend dem der Fig. i zugrunde gelegten Fall durch die Kontaktscheibe i die Deckelektrode 2c des einen Gleichrichters mit der Grundelektrode 3a des zweiten Gleichrichters zu verbinden, so könnte die Zahl der Kontaktzungen auf der der Grundelektrode 3a zugewandten Seite kleiner sein, falls, wie angedeutet, die Grundelektrode stärker bemessen wird als die Deckelektrode und infolgedessen größere Querströme in der Grundelektrode ohne Bedeutung wären.In Fig. I and 2 @ are with i the contact disk, with i11 those from their Flat bent-out contact tongues, with 2 of the rectifier and 3 of the second rectifier called. The rectifier consists of the base electrode 2 °, the semiconductor layer 2 ° and the top electrode 2 °. The relevant parts of the rectifier 3 are denoted by 3a, 36 and 3-. The contact disk i is used so in the arrangement according to FIG. i, the cover electrode 2 ° of the rectifier 2 to be electrically connected to the base electrode 3a of the rectifier 3. That means, that the two rectifiers are electrically in series, the contact disc after Fig. I and 2 is formed by the fact that a plurality of the otherwise flat disk bent out of contact tongues partly to one side and partly to the other side is. In the illustrated embodiment, the number of contact tongues is generally on one side of the disk as large as the number of contact tongues in general the other side. Such a design with the same number of contact tongues on both sides of the contact disc comes into consideration especially when through the contact disk 2 cover electrodes are to be electrically connected to one another. Act however, it is a matter of the case on which FIG. i is based the contact disk i the cover electrode 2c of one rectifier with the base electrode 3a of the second rectifier to connect, so could the number of contact tongues be smaller on the side facing the base electrode 3a, if, as indicated, the base electrode is dimensioned larger than the top electrode and as a result larger cross currents in the base electrode would be of no importance.

Besonders einfach wird die Kontaktscheibe, wenn sie nach Art eines Wellbleches gestaltet wird. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in Fig.3 und 4 dargestellt. Fig. 3 veranschaulicht den Fall, daß die Kontaktscheibe wieder zwei in Reihe zu schaltende Gleichrichter elektrisch miteinander verbinden soll. In Fig. 3 und 4 sind die Kontaktscheibe mit 5, die beiden Gleichrichter mit 6 bzw. 7 bezeichnet. Die wellblechförmige Kontaktscheibe 5 ist in der Herstellung sehr einfach, ihre Kämme bilden die Kontaktflächen, ihre Täler die Belüftungskanäle. Die durch die Kämme gebildeten Kontaktflächen sind in Fig. 4 bei 5" für die eine Seite und bei 56 für die andere Seite gestrichelt angedeutet. Die Blechstärke der Kontaktscheibe 5 wird vorzugsweise so gewählt, daß sie eine gewisse Federung aufweist und dadurch und ferner durch ihre Biegsamkeit sich in der Längsrichtung (Fig. 3) überall an die Gleichrichter gut anschmiegt.The contact disk is particularly simple if it is designed in the manner of a corrugated sheet. An embodiment of this kind is shown in FIGS. Fig. 3 illustrates the case in which the contact disk should again electrically connect two rectifiers to be connected in series. In Fig. 3 and 4, the contact disc are denoted by 5, the two rectifiers with 6 and 7, respectively. The corrugated sheet metal contact disk 5 is very simple to manufacture, its ridges form the contact surfaces, its valleys form the ventilation channels. The contact surfaces formed by the combs are indicated by dashed lines in FIG. 4 at 5 ″ for one side and at 56 for the other side Flexibility in the longitudinal direction (Fig. 3) hugs the rectifier well everywhere.

Es empfiehlt sich, die guten Eigenschaften der Kontaktscheibe nach Fig. 3 und 4 noch dadurch zu erhöhen, daß die Kämme durch Querschlitze in eine Vielheit einzelner Kontaktzungen unterteilt werden, so daß die Kontaktscheibe die sonst bestehende Quersteifigkeit verliert. Ein Ausführungsbeispiel der letztgenannten Art ist in Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Fig. 5 beruht wieder auf der Annahme, daß ebenso wie in den Fig. i und 3 die Kontaktscheibe zur elektrischen Verbindung zweier in Reihe zu schaltender Gleichrichter dient. Die Kontaktscheibe ist mit io, der eine Gleichrichter mit ii und der zweite Gleichrichter mit 12 bezeichnet. Wie Fig. 6 zeigt, sind die Kämme durch Querschlitze ioa unterteilt, so daß die stehengebliebenen Stege einzelne Kontaktzungen bilden. Vorzugsweise werden, wie dargestellt, die Querschlitzreihen benachbarter Kämme gegeneinander versetzt. Die Schlitze io° bewirken eine wesentliche Verbesserung der Kontaktgabe, da die zwischen den einzelnen Schlitzen verbliebenen Kontaktzungen unabhängig voneinander ein wenig nachgiebig sind.It is advisable to check the good properties of the contact washer Fig. 3 and 4 to be increased by the fact that the combs through transverse slots in a plurality individual contact tongues are subdivided, so that the contact disc is the otherwise existing Loss of transverse rigidity. An embodiment of the latter type is shown in Figs. 5 and 6 shown. Fig. 5 is based again on the assumption that as well as in Figs. i and 3 the contact disc for the electrical connection of two in series to be switched rectifier is used. The contact disc is with io, which is a rectifier denoted by ii and the second rectifier by 12. As Fig. 6 shows, the Combs divided by transverse slits ioa so that the stopped Web form individual contact tongues. Preferably, as shown, the rows of transverse slots adjacent ridges offset from one another. The slots io ° cause a substantial Improvement of the contact, since the remaining between the individual slots Contact tongues are a little compliant independently of one another.

Fig. 7 veranschaulicht eine Abänderung der wellblechförmigen Kontaktscheibe. Diese Abänderung besteht darin, daß die Kämme der wellblechartigen Fläche je eine Vertiefung im Sinn der Bildung von zwei Kontaktgraten an jedem Kamm aufweisen. Der Darstellung der Fig. 7 liegt wiederum die Annahme zugrunde, daß die mit 15 bezeichnete Kontaktscheibe die beiden Gleichrichter 16 und 17 elektrisch miteinander verbinden soll. Die Vertiefungen in den Kämmen der Kontaktscheibe sind mit i5° bezeichnet. In der Querrichtung kann die Kontaktscheibe nach Fig.7 entsprechend der Ausführung nach Fig. 3 und 4 geschlossen oder entsprechend der Ausführung nach Fig. 5 und 6 mit Querschlitzen versehen sein.7 illustrates a modification of the corrugated sheet-metal contact disk. This modification consists in the fact that the crests of the corrugated sheet-like surface each have one Have depression in the sense of the formation of two contact ridges on each crest. Of the 7 is again based on the assumption that the designated 15 Contact disk electrically connect the two rectifiers 16 and 17 to one another target. The depressions in the ridges of the contact disk are marked with i5 °. In the transverse direction, the contact disk can according to FIG. 7 according to the design 3 and 4 closed or according to the embodiment according to FIGS. 5 and 6 be provided with transverse slots.

In Fig. 8 ist eine Gleichrichtersäule dargestellt, die unter Verwendung der neuen Kontaktscheibe nach Fig. 3 und 4 oder nach Fig. 5 und 6 aufgebaut ist, und zwar in Graetzschaltung. Die einzelnen Gleichrichter sind der Einfachheit halber in Fig. 8 nur als Scheiben dargestellt und mit 2o bezeichnet. 21 sind die Kontaktscheiben. An den beiden Enden ist die Gleichrichtersäule durch je eine Deckplatte 22 bzw. 23 abgeschlossen. Durch Schraubenbolzen, die durch die strichpunktierte Linie 24 und 25 angedeutet sind, wird die ganze Säule mit dem nötigen Anpreßdruck zusammengehalten. Die Zahl der die Gleichrichtersäule durchdringenden Schraubenbolzen, die naturgemäß außen mit einer Isolierhülse umgeben sind, kann je nach der Flächenausdehnung der Gleichrichter vermehrt werden. An die Stelle von Schraubenbolzen können auch andere Spannvorrichtungen treten, z. B. solche Spannvorrichtungen, die die Gleichrichtersäule außen umgreifen.In Fig. 8, a rectifier column is shown using the new contact disk is constructed according to FIGS. 3 and 4 or according to FIGS. 5 and 6, namely in Graetz circuit. The individual rectifiers are for the sake of simplicity shown in Fig. 8 only as disks and denoted by 2o. 21 are the contact discs. At both ends, the rectifier column is supported by a cover plate 22 or 23 completed. By means of screw bolts indicated by the dash-dotted line 24 and 25 are indicated, the whole column is held together with the necessary contact pressure. The number of screw bolts penetrating the rectifier column, which naturally are surrounded on the outside with an insulating sleeve, depending on the area of the Rectifiers are multiplied. Instead of screw bolts, other Clamping devices occur, for. B. such clamping devices that the rectifier column reach around the outside.

Die erforderlichen Anschlußfahnen für die elektrischen Verbindungsleitungen können, wie in Fig. 8 angedeutet, an die einzelnen Kontaktscheiben angeformt werden. Die betreffenden Anschlußfahnen sind in Fig. 8 mit 2o° bis 20e bezeichnet. Die bereits erwähnten Deckplatten 22 und 23 dienen nur zum mechanischen Abschluß der Gleicbrichtersäule, nicht aber zu ihrem elektrischen Aufbau.The necessary connection lugs for the electrical connection lines can, as indicated in FIG. 8, be molded onto the individual contact disks. The terminal lugs concerned are designated by 20 ° to 20e in FIG. 8. The already mentioned cover plates 22 and 23 are only used to mechanically close the gleic breaker column, but not to their electrical structure.

In der Zeichnung ist die neue Kontaktscheibe jeweils in Verbindung mit mehreren Gleichrichtern dargestellt. Die neue Kontaktscheibe kann indes auch zur Kontaktierung, d. h. zum elektrischen Anschluß eines einzelnen Gleichrichters verwendet werden. Wenngleich die besonderen Vorteile der neuen Kontaktscheibe insbesondere bei ihrer Anwendung bei Hochleistungsgleichrichtern hervortreten, so kann doch die neue Kontaktscheibe auch bei gewöhnlichen Gleichrichtern Verwendung finden.In the drawing, the new contact washer is always connected shown with multiple rectifiers. The new contact disc can, however, too for contacting, d. H. for the electrical connection of a single rectifier be used. Although the particular advantages of the new contact washer emerge when used in high-performance rectifiers, so the new contact washer can also be used with ordinary rectifiers.

Die erfindungsgemäße Kontaktscheibe läßt sich vielfach abändern; es besteht z. B. die '.Möglichkeit, die Ausführung nach Fig. i und 2 mit einer der Ausführungen nach Fig. 3 bis 7 zu kombinieren, z. B. in der Weise, daß in ein und derselben Gleichrichtersäule teilweise die eine und teilweise die andere Ausführung benutzt wird oder etwa so, daß die Kontaktscheibe im ganzen wellblechförmig gestaltet ist und aus der wellenförmigen Fläche noch zusätzlich Kontaktzungen entsprechend der Ausführung nach Fig. i und 2 herausgebogen sind.The contact disk according to the invention can be modified in many ways; it consists z. B. the '. Possibility of the embodiment of Fig. I and 2 with one of the To combine embodiments according to Fig. 3 to 7, for. B. in such a way that in a and the same rectifier column partly the one and partly the other version is used or in such a way that the contact disc is designed in the form of a corrugated sheet metal as a whole is and from the undulating surface additional contact tongues accordingly the embodiment of Fig. i and 2 are bent out.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Contact disk for dry rectifiers, characterized in that it has a plurality of contact surfaces protruding from the plane of the disk and forming cooling channels between them.

2. Contact washer according to claim i, characterized in that they are both sides in the sense of the claim i is designed.

3. Contact disk according to claim i or 2, characterized in that that the contact surfaces are formed by contact tongues, which from the rest preferably flat disc are bent out.

4. Contact disk according to claim i and 2, characterized in that the contact disc has the shape of a corrugated sheet has, so that the ridges form the contact surfaces and the valleys form the cooling channels.

5. Device according to claim 4, characterized in that the crests of the corrugated sheet metal Contact disc divided into a multitude of individual contact tongues by transverse slots are (Fig. 6).

6. Contact disc according to claim 5, characterized in that the Rows of transverse slots in adjacent combs are offset from one another (Fig. 6).

7. Contact washer according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the combs each have a depression have in the sense of the formation of two contact ridges on each crest (Fig. 7). B. Contact disk according to one of the preceding claims, characterized in that that it contains a molded connection lug (Fig. 8). cg. Use of the contact washers according to one of the preceding claims for the construction of a rectifier column in the Way that between two successive rectifiers and preferably also between the first and the last rectifier of the column and the cover plate each a contact disk is inserted, if necessary, according to the intended Circuit, using contact washers with molded connection lugs for the places in question (Fig. 8). Attracted pamphlets French U.S. Patent No. 758,746.