Полупроводниковый выпрямитель Советский патент 1984 года по МПК H01L25/02 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструированию и изготовлению полупроводниковых выпрямителей, и может выть использовано в выпрямительных установках тепловозов и электровозов, а также в различных силовых цепях.

Известен полупроводниковый выпрямитель, выполненный в виде модуля, содержащий кремниевые таблеточные приборы и охладители, снабженные испарителями и трубчатыми оребренными конденсаторами, жестко закрепленными к испарителям, причем на каждом испарителе установлено два конденсатора под углом 15-20 друг к другу в плоскости, перпендикулярной направлению воздушного потока Г13.

Недостатком указанного полупроводникового выпрямителя является недостаточно высокая эффективность охлаждения полупроводниковых приборов .

Наиболее близким к предлагаемому является полупроводниковый выпрямитель, выполненный в виде модуля, содержащий охладитель, снабженный испа рителем, в котором установлен один полупроводниковый прибор, и оребренным конденсатором, жестко закрепленным к испарителю, прижимное устройство и токопроводящие шины С23

в указанном выпрямителе испаритель выполнен из электроизолирукяцаго материала и в каждом из них установлены шины и прижимное устройство, поэтому при сборке выпрямителя из нескольких модулей потребуется п-прижимных устройств и дополнительная ошиновка, что усложняет устройство

и его массогабаритные показатели, I Цель изобретения - упрощение устройства, снижение его массогабаритных показателей, повышение эффективности теплообмена.

Поставленная цель достигается тем что в полупроводниковом выпрямителе, выполненном в виде модуля, содержащем по крайней мере один охладитель, снабженный испарителем, в котором установлен один полупроводниковый прибор, и оребренным конденсатором, жестко закрепленным к испарителю, прижимное устройство и токопроводящие шины, испаритель выполнен из токопроводящего материала с отверстием в одной из боковых стенок, в котором через герметизирующую прокладку смонтирована крышка из токопроводящего материала, полупроводниковы прибор установлен непосредственно между внутренней стенкой испарителя и указанной крышкой, а прижимное устройство и токопроводящие шины расположены снаружи испарителя.

На внутренней стенке испарителя, к которой прижат полупроводниковый

прибор, могут быть выполнены вертикальные параллельные канавки.

На фиг. 1 показан полупроводниковый выпрямитель, разрез; на фиг.2 выпрямитель другого возможного исполнения, разрез; на фиг. 3 - крышка испарителя с канавками.

Полупроводниковый выпрямитель (фиг. 1) содержит таблеточные полупроводниковые приборы 1 и охладители 2, снабженные испарителями 3 и оребренными конденсаторами 4, жестко закрепленными к испарителям 3, крьвика испарителей 5 с изоляционными прокладками 6. Причем полупроводниковые приборы 1 установлены внутри каждого испарителя 3 посредством прижатия одной стороны корпуса полупроводникового прибора 1 к внутренним стенкам испарителей 3, а со второй стороны - к крышкам испарителей 5. Охладители 2 и полупроводниковые приборы 1 сжаты с помощью шпилек 7, траверс 8, ихоляторов 9. Подвод и отвод тока осуществляется через токопрОЕОдящие шины 10..

На фиг. 2 изображен полупроводниковый выпрямитель другого исполнения который имеет охладители 2, снабженные испарителями 3 и оребренными конденсаторами 4, жестко закрепленными к испарителям 3, кремниевые структуры 11 с термокомпенсаторами 12. Причем кремниевые структуры 11 по:|упроводниковых приборов 1 со своими термокомпенсаторамй 12 прижаты с одной стороны к внутренней стенке одного испарителя 3, а с другой стоРОНЫ к внешней стенке второго испарителя 3. Между испарителями установлена изоляционная прокладка 6, а к крайнему испарителю прижата дополнительно крышка 5.

Для повышения эффективности теплообмена на поверхностях, к которым прижаты полупроводниковые приборы, по всей их высоте выполнены вертикальные параллельные канавки(фиг.З).

Полупроводниковый выпрямитель (фиг. 1) работает следующим образом.

При прохождении тока через полупроводниковые приборы 1 в них выделяется тепло, вызывая их нагрев. От полупроводниковых приборов 1 тепло передается промежуточному теплоносителю, залитому в испарители 3, вызывая его кипение на наружной поверхности полупроводниковых приборов 1, Образовавшийся пар поднимается в конденсаторы 4, где конденсируется, передавая тепло через стенку конденсаторов 4 к охлаждающей среде, Смывающ-й наружную поверхность конденсаторов 4. Конденсат из конденсаторов 4 по его стенкам стекает вновь в испарители 3, замыкая тем самым

испарительно-конденсационный цикл внутри охладителей 2.

Предлагаемый полупроводниковый выпрямитель позволяет собирать блоки из любого числа полупроводниковы приборов, cжимae 4ыx общим прижимньв устройством, при этом его компактиость в 1,5-2 раза выше, чем у прототипа. Требуется одно прижимное устройство, а у прототипа число их равно числу полупроводниковых приборов, вес предлагаемого выпрямител в 1,5-2 раза ниже, не требуется дополнительная ошиновка блока, в то время, как у блока из устройств прототипа требуются дополнительные соединительные шины.

Преимуществами полупроводникового. выпрямителя являются малая масса устройства с одним полупроводниковым прибором по сравнению с прототипом, большая надежность с точки

зрения герметизации устройства, так как отсутствуют места герметизации токопроводящих шин, кроме того, проще осуществляется сборка устройстваменьше требуется операций при его

сборке, специальных теплоотводящих элементов, их функцию выполняют стенки испарителя и крышка испарителя .

Таким образом, предлагаемый полупроводниковый выпрямитель, проще известного и имеет меньшие массогабаритные показатели.

1 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ВЫПРЯ МИТЕЛЬ, выполненный в виде модуля, содержгиций по крайней мере один охладитель, снабженный испарителем, в котором установлен один полупрово никовый прибор, и оребренным конден сатором, жестко закрепленным к испарителю, прижимное устройство и токопроводящие шины, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и снижения его массогабаритных показателей, испаритель выполнен из токопроводящего материала с отверстием в одной яз боковых стенок, в котором через ге1 етизиру-; ющую прокладку смонтирована крыиоса из токопроводящего материгша, полупроводниковый прибор установлен непосредственно между внутренней стенкой испарителя и указанной крынкой, а прижимное устройство и токопроводяо е шины расположены снаружи испарителя. 2. Выпрямитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности теплообмена, на внутренней стенке испарителя, к которой прижат полупроводниковый прибор, выполнены вертикальные параллельные канавки.