Блок полупроводниковых таблеточных элементов

Полезная модель относится к области электротехнических устройств, в частности, к конструкциям электрических схем на основе таблеточных полупроводниковых элементов. Решение может использоваться, например, в устройствах питания различных электротермических установок, а также в устройствах питания электропривода, в установках электролиза и т.п.. Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание блока полупроводниковых таблеточных элементов, обеспечивающего легкий монтаж в сложные модульные структуры, возможность простой и быстрой замены отдельных дефектных элементов блока при обеспечении необходимой эффективности охлаждения полупроводниковых приборов, простоты электрических соединений отдельных элементов и блоков. Достигаемый технический эффект - простота конструкции, повышение технологичности ее изготовления и повышение надежности функционирования. Эффект достигается тем, что в известном блоке полупроводниковых таблеточных элементов, включающем, по крайней мере, два пакета-ячейки, образованных таблеточными полупроводниковыми элементами, расположенными с двух сторон плоских радиаторов водяного охлаждения, и закрепленных на электроизолирующем основании, в отличие от известного пакеты-ячейки полупроводниковых элементов зафиксированы на плоском основании из электроизолирующего материала параллельно ему и симметрично относительно общей точки крепления, а закреплены пакеты-ячейки на основании при помощи пары винт-гайка, расположенной в общей точке крепления перпендикулярно основанию, через коромысло с равными плечами и шарнирной развязкой в точке прижима, при этом радиаторы выполнены из электропроводного материала и электрически соединены с полупроводниковыми элементами. Кроме того, в блоке прижим коромысла может быть выполнен через пружинные тарированные тарельчатые шайбы. В модуле на одном плоском основании подобным образом могут быть смонтированы несколько таких блоков, а также все другие элементы электрической схемы - конденсаторы, трансформаторы, резисторы, RC-цепи, датчики тока и другие. (2 п.ф., 1 фиг.)

Полезная модель относится к области электротехнических устройств, в частности, к конструкциям электрических схем на основе таблеточных полупроводниковых элементов. Решение может использоваться, например, в устройствах питания различных электротермических установок, а также в устройствах питания электропривода, в установках электролиза и т.п..

Современное сложное электротехническое оборудование, как правило, конструктивно выполняется в виде отдельных функциональных блоков, смонтированных в одном шкафу. Поэтому при конструировании важно обеспечить монтаж всех отдельных функциональных электротехнических блоков в единый модуль; возможность легкого монтажа их в общий модуль; возможность легкой и быстрой замены дефектных элементов блока; эффективность охлаждения полупроводниковых приборов; простоту электрических соединений отдельных элементов и блоков.

Известен преобразователь источника напряжения [1], конструкция которого представляет собой две ветви, собранные из отдельных блоков. Каждый блок включает пакет из, по крайней мере, двух установленных друг на друга плоских (таблеточных) полупроводниковых элементов, и охлаждающую пластину из электропроводного материала. Ветви преобразователя образованы установленными друг на друга в столбик (линию) блоками, при этом охлаждающие пластины располагают между пакетами и электрически соединяют с ними. Блоки закрепляются при помощи простой винтовой стяжки.

Недостатками такой конструкции являются неудобство замены вышедших из строя отдельных элементов, так как для этого необходимо разобрать весь столбик блоков. Кроме того, сборка столбцов (линий) из отдельных блоков не очень удобный процесс, требующий специальной оснастки и определенной квалификации оператора.

Известен другой блок полупроводниковых элементов [2] (прототип), включающий пакеты из плоских (таблеточных) полупроводниковых элементов, расположенных с двух сторон плоского радиатора, охлаждаемого водой. Пакеты собраны в столбик (линию) и закреплены при помощи простых винтовых стяжек. Для обеспечения требуемого охлаждения полупроводниковых элементов диаметры полупроводниковых элементов, толщина радиатора и высота паза для прохода воды в радиаторе должны удовлетворять заданному соотношению.

Недостатками такого решения, прежде всего, является то, что не обеспечен монтаж всех функциональных электротехнических блоков в единый модуль. Кроме того в столбчатой конструкции трудно обеспечить требуемое

усилие прижима каждого отдельного полупроводникового элемента, необходимое для его нормальной работы (приводится в паспортных данных) Кроме того, эта конструкция также обладает недостатками описанного выше аналога - неудобство замены вышедших из строя отдельных элементов и определенное неудобство сборки.

Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание блока полупроводниковых таблеточных элементов, обеспечивающего легкий монтаж в сложные модульные структуры, возможность простой и быстрой замены отдельных дефектных элементов блока при обеспечении необходимой эффективности охлаждения полупроводниковых приборов, простоты электрических соединений отдельных элементов и блоков.

Достигаемый технический эффект - простота конструкции, повышение технологичности ее изготовления и повышение надежности функционирования

Эффект достигается тем, что в известном блоке полупроводниковых таблеточных элементов, включающем, по крайней мере, два пакета-ячейки, образованных таблеточными полупроводниковыми элементами, расположенными с двух сторон плоских радиаторов водяного охлаждения, и закрепленных на электроизолирующем основании, в отличие от известного пакеты-ячейки полупроводниковых элементов зафиксированы на плоском основании из электроизолирующего материала параллельно ему и симметрично относительно общей точки крепления, а закреплены пакеты-ячейки на основании при помощи пары винт-гайка, расположенной в общей точке крепления перпендикулярно основанию, через коромысло с равными плечами и шарнирной развязкой в точке прижима, при этом радиаторы выполнены из электропроводного материала и электрически соединены с полупроводниковыми элементами. Кроме того, в блоке прижим коромысла может быть выполнен через пружинные тарированные тарельчатые шайбы.

Предлагаемая полезная модель является новой, так как в настоящее время не известны решения, характеризуемые приведенной совокупностью признаков. Отличиями заявляемого устройства являются новое взаимное расположение элементов блока и наличие новых элементов крепления пакетов полупроводниковых элементов на основании. Сущность решения заключается в том, что при планарном расположении пакетов-ячеек на электроизолирующем основании попарно и креплении их в одной точке при помощи коромысла с равными плечами с шарнирной развязкой в точке прижима существенно упрощает процесс сборки блока, т.е повышает технологичность конструкции. Во-вторых, крепление через коромысло с шарнирной развязкой обеспечивает равномерную передачу фиксированного усилия прижима на каждый пакет-ячейку, что повышает срок службы. таблеточных полупроводниковых элементов и надежность конструкции. В-третьих, такая конструкция обеспечивает легкий доступ к отдельным пакетам-ячейкам. Требуемое усилие прижима полупроводниковых элементов при сборке легко обеспечивается применением динамометрического гаечного ключа, а

использование для прижима коромысла пружинных тарированных тарельчатых шайб еще более упрощает процесс сборки блока.

Предлагаемая полезная модель раскрывается примером блока выпрямителя представленного на фигуре 1, где:

1 - плоское основание из не электропроводного материала,

2 - пакет-ячейка,

3 - полупроводниковый таблеточный диод,

4 - полупроводниковый таблеточный тиристор,

5 - плоский электропроводный радиатор,

6 - пара винт - гайка,

7 - коромысло с равными плечами,

8 - шарнирная развязка,

9 - пружинные тарированные тарельчатые шайбы.

На плоском электроизолирующем основании 1 зафиксированы два пакета-ячейки 2, состоящие, например, из полупроводникового таблеточного диода 3 и полупроводникового таблеточного тиристора 4. Пакеты-ячейки 2 расположены с двух сторон плоского электропроводного водоохлаждаемого радиатора 5, выполненного из меди и имеющего электрический контакт с диодом 3 и тиристором 4. Пакеты-ячейки 2 расположены симметрично относительно общей точки крепления, в которой установлена пара винт-гайка для фиксации пакетов-ячеек 2 относительно основания 1 при помощи коромысла с равными плечами 7 и шарнирной развязки 8 в месте прижима. Пакет-ячейка может содержать и другие таблеточные элементы, а также дополнительные радиаторы охлаждения. Основание может быть выполнено с проходными отверстиями, куда могут быть установлены таблеточные элементы.

В модуле на одном плоском основании подобным образом могут быть смонтированы несколько таких блоков, а также все другие элементы электрической схемы - конденсаторы, трансформаторы, резисторы, RC-цепи, датчики тока и другие. При этом расположенные последовательно электропроводные охлаждаемые радиаторы выполняют функцию проводника тока, что также упрощает конструкцию.

Работает предлагаемый блок так же, как и другие блоки подобного назначения в подобных электрических схемах. Перед включением электропитания включают систему водяного охлаждения.

Таким образом, промышленное осуществление и применение предлагаемой полезной модели очевидны. Она может быть использована в конструкциях любых электрических схем на таблеточных полупроводниковых элементах из известных доступных материалов, по обычным известным технологиям.

Описанный блок полупроводниковых таблеточных элементов прошел опытную эксплуатацию в генераторах среднечастотных типа СЧГ 12-100/2,4 и принят к дальнейшему использованию в подобном оборудовании.

Литературные источники:

1. ЕР 868013 А1, пр. SE 97 9701069 24.03.97, on. 30.09.98,

6Н02 М 1/00, H01L 27/11, Н02 М 7/72, 1/14. Преобразователь источника

напряжения с малым значением самоиндукции.

2 JP 3199349 В2, пр. JP 1995 130916 30.05.1995, on, 02.08.01,

7H02M 1/00, 7/04, 7/48, прототип.Блок полупроводниковых элементов.

1. Блок полупроводниковых таблеточных элементов, включающий, по крайней мере, два пакета-ячейки, образованных таблеточными полупроводниковыми элементами, расположенными с двух сторон плоских радиаторов водяного охлаждения, и закрепленных на основании, отличающийся тем, что пакеты-ячейки полупроводниковых элементов зафиксированы на плоском основании из электроизолирующего материала параллельно ему и симметрично относительно общей точки крепления, а закреплены пакеты-ячейки на основании при помощи пары винт-гайка, расположенной в общей точке крепления перпендикулярно основанию, через коромысло с равными плечами с шарнирной развязкой в точке прижима, при этом радиаторы выполнены из электропроводного материала и электрически соединены с полупроводниковыми элементами,

2. Блок полупроводниковых таблеточных элементов по п.1, отличающийся тем, что прижим коромысла выполнен через пружинные тарированные тарельчатые шайбы.