СИЛОВОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ БЛОК ПРИЖИМНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Полезная модель относится к силовой полупроводниковой технике и может быть использована при создании новых приборов силовой полупроводниковой электроники.
Известна конструкция полупроводникового блока, содержащая:
а полупроводниковые приборы таблеточной конструкции, установленные между ребер охладителя,
а плоские пружины, которыми полупроводниковые приборы прижимаются к поверхности охладителя,
а электроды, служащие для соединения полупроводниковых приборов между собой и с электрической схемой устройств
( патент № US 03916435 от 28 октября 1975 года).
Недостатками конструкции по патенту № US 03916435 являются:
а требуется специальная конструкция оребренного охладителя, геометрические размеры которого полностью взаимосвязаны с геометрическимиразмерамиполупроводниковыхприборов,
устанавливаемых и фиксируемых плоскими пружинами в межреберном пространстве,
а в конструкции блока использованы два вида электрического контакта, прижимной контакт  полупроводниковыми приборами и охладителем и паянный контакт для соединения полупроводниковых приборов между собой и с внешней схемой. Паянный контакт не всегда желателен, так как для его создания необходим локальный разогрев полупроводникового
прибора. Кроме того, паянный контакт является жестким соединением, передающим значительные механические усилия с одних элементов на другие, что может оказать отрицательное воздействие на полупроводниковый прибор.
Признаки аналога по патенту № US 03916435, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются следующими, наличие;
а охладителя,
а полупроводниковых приборов таблеточной конструкции,
а пружин, обеспечивающих прижимной электрический и тепловой контакт между охладителем и полупроводниковыми приборами.
Причины, препятствующие получению требуемых технических решений в аналоге, являются следующими:
а требуется специальная конструкция оребренного охладителя, геометрические размеры которого полностью взаимосвязаны с геометрическими размерами полупроводниковых приборов,
а в конструкции применены два вида электрических контактов - прижимной и паянный.
За прототип принята конструкция полупроводникового выпрямительного блока, состоящая из:
а полупроводниковых приборов, одним из электродов которых является металлический корпус, вторым электродом является вывод,
а металлических перемычек, служащих для соединения полупроводниковых приборов между собой ,
a не менее двух сребренных охладителей, имеющих плоскую область, расположенную перпендикулярно плоскости ребер;
а тарельчатых пружин, обеспечивающих прижимной электрический контакт,
а изоляторов,
а стяжных устройств,
в которой полупроводниковые приборы расположены в отверстиях, изготовленных в плоской области охладителей, соединенных друг с другом стяжными устройствами, при этом ребра охладителей ориентированы в противоположные стороны, токовводы расположены между плоскими областями охладителей. В металлических перемычках, токовводах и охладителях не менее, чем в двух областях изготовлены соосные отверстия с установленными в них направляющими элементами, на которых между плоской областью охладителя и металлическими перемычками, соединяющими полупроводниковые приборы, размещены изоляторы и тарельчатые пружины, а токовводы установлены между металлическими перемычками и прижимаются к ним тарельчатыми пружинами, (заявка на полезную модель №2000129084 от 28 ноября 2000 г. (Российская Федерация).
Недостатками конструкции по заявке № 2000129084 являются:
а полупроводниковые приборы запрессовываются в тело охладителя, при запрессовке к приборам прикладываются большие механические усилия, которые могут приводить к их разрушению ,
а полупроводниковые приборы соединены между собой посредством пайки.
Причины, препятствующие получению требуемых технических решений в прототипе, являются следующими:
a полупроводниковые приборы запрессовываются в тело охладителя, при этом к ним прикладываются большие механические усилия, которые могут приводить к разрушению приборов,
о полупроводниковые приборы соединены между собой посредством пайки.
Задача, на которую направлена заявляемая полезная модель, состоит в том, чтобы устранить указанные недостатки и создать полезную модель силового полупроводникового блока прижимной конструкции, в которой исключены механические воздействия на полупроводниковые приборы .
Сущность предлагаемых технических решений состоит в том, что конструкция силового полупроводникового блока прижимной конструкции состоит из:
а полупроводниковых приборов, таблеточной конструкции, имеющих не менее двух электродов,
а металлических перемычек, служащих для соединения полупроводниковых приборов между собой,
D токовводов, предназначенных дпя присоединения полупроводникового
блока к электрической сжеме, а не менее двух оребренных охладителей, имеющих плоскую область,
расположенную перпендикулярно плоскости ребер;
а тарельчатых пружин, обеспечивающих прижимной электрический контакт между металлическими перемычками и токовводами, а изоляторов, а стяжных устройств.
ориентированы в противоположные стороны, токовводы расположены между плоскими частями стянутых охладителей. Полупроводниковые приборы расположены симметрично относительно плоскости токовводов и прижаты к плоской области оребренных охладителей и металлическим перемычкам упругими элементами, установленными между металлическими перемычками и проходящими сквозь отверстия в токовводах, соосных с электродами полупроводниковых приборов. Между плоскими областями охладителей и полупроводниковыми приборами установлены электрические изоляторы и токоотводы.
В силовом полупроводникового блоке лрижимной конструкции механические воздействия, приложенные к внешней шине, не передаются на полупроводниковые приборы, поскольку осуществлен прижимной электрический контакт между :
а токовводами и металлическими перемычками,
о между металлическими перемычками и полупроводниковыми приборами,
а между полупроводниковыми приборами и охладителями.
Общими признаками заявляемого технического решения и известного являются наличие:
а оребренного охладителя,
Q полупроводниковых приборов,
а металлических перемычек, предназначенных для соединения между собой полупроводниковых приборов,
Отличительными признаками являются:
Q полупроводниковые приборы расположены симметрично относительно плоскости токовводов и прижаты к плоской поверхности сребренных охладителей и металлическим перемычкам упругими элементами, установленными между металлическими перемычками,
о в токовводах изготовлены отверстия, соосные с электродами полупроводниковых приборов, через которые проходят упругие элементы,
Q между плоскими областями охладителей и полупроводниковыми приборами установлены электрические изоляторы и плоские токоотводы.
Авторы считают, что заявляемое техническое решение соответствует критерию « существенного отличия , так как технические решения, имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, им неизвестны.
На фиг. 1 представлен общий вид одной из конструкций силового полупроводникового блока в аксонометрии. На фиг. 2 приведена электрическая схема полупроводникового блока. На фиг.З представлен общий вид монтажа в полупроводниковом блоке двух полупроводниковых приборов. На фиг. 4 представлен разрез конструкции полупроводникового блока в аксонометрии.
Полупроводниковый блок, изображенный на фиг. 1, состоит оребренных охладителей 1 и 2 с плоскими областями 3 и 4, соответственно. Полупроводниковые приборы блока размещены  плоскими областями охладителей и прижаты к ним упругими элементами, которые установлены между металлических перемычек 5 и 6 в отверстия токовводов 7 фаз А,В,С, Ai,Bi,Ci .
Охладители соединены между собой стяжными устройствами 8, которые электрически изолированы от охладителя изоляторами 9. Крепление блока в устройствах осуществляется с помощью уголков 10, укрепленных по углам охладителей. Электрическая схема блока, изображенного на фиг.1, приведена на фиг. 2. Блок представляет собой два трехфазных мостовых выпрямителя с общими электрическими цепями выпрямленного тока. Эта схема не является единственно возможной. В предложенной конструкции блока электрическая схема соединения полупроводниковых элементов может быть другой, например, схема однофазного мостового выпрямителя, однофазного двухполупериодного выпрямителя и т.д.
Монтаж полупроводниковых приборов в блоке схематически показан на фиг.З. На фиг. 3 плоские области 3, 4 охладителей схематически изображены в виде двух заштрихованных прямоугольников. Полупроводниковые приборы 11 расположены меяоду плоскими областями охладителей и металлическими перемычками, которыми соединяются между собой полупроводниковые приборы. Электрический контактмежду полупроводниковыми приборами, охладителями и
металлическими перемычками является прижимным. Он создается с помощью упругого элемента 12, установленного между металлическими перемычками 5 и 6 в отверстиях 13 токоввода 7. На фиг. 3 в качестве примера упругого элемента 12 изображена винтовая цилиндрическая пружина. Однако, таким элементом может быть набор тарельчатых пружин или элемент, изготовленный из упругого материала, например, резины.
Разрез конструкции полупроводникового блока показан на фиг.4. На фиг. 4 не показаны токовводы фаз А и В, металлические перемычки над четырьмя полупроводниковыми приборами 11 фазы, верхняя металлическая перемычка в фазе В, два полупроводниковых элемента в фазе С.
В блоке, изображенном на фиг.4, полупроводниковые приборы объединены в 12 групп, из них шесть групп приборов смонтированы на охладителе 1 и шесть групп приборов - на охладителе 2. Каждая группа состоит из четырех параллельно соединенных приборов. Охладители 1 и 2 являются общими электродами групп приборов.
Развитием предложенной конструкции полупроводникового блока является беспотенциальное исполнение, в котором охладители 1 и 2 электрически изолированы от полупроводниковых приборов. В этом случае между полупроводниковыми приборами и охладителямиразмещаются
теплопроводящие изоляторы и дополнительные плоские токоотводы.
Таким образом, предлагаемая конструкция силового полупроводникового блока имеет следующие преимущества перед известной конструкцией:
а улучшены эксплуатационные характеристики полупроводникового блока за счет применения полупроводниковых приборов таблеточной конструкции и применения прижимного электрического контакта между отдельными частями блока,
Q значительно упрощена конструкция силового полупроводникового блока, содержащего параллельно соединенные полупроводниковые приборы,
Q исключены механические воздействия на полупроводниковые приборы.