Anordnung mit rotierenden Gleichrichtern, insbesondere zur Erregung elektrischer Maschinen Es ist bekannt, für die Erregung elektrischer Ma schinen, insbesondere von Synchronmaschinen, rotie rende Gleichrichter zu verwenden, ,die es ermöglichen, einer umlaufenden Feldwicklung bei Speisung von dem ebenfalls umlaufenden Anker einer Wechsel stromerregermaschine Gleichstrom zuzuführen. Die Erfindung bezieht sich auf die Aufgabe, eine ver besserte Anordnung für derartige rotierende Gleich richter zu schaffen, die im besonderen eine Verein fachung der Anordnung und Leitungsführung ermög licht.
Die Erfindung geht hierbei von einer Anordnung aus, bei der die Gleichrichter an einem ringförmigen, mit der Welle des Maschinenaggregates gekuppelten, die von den Gleichrichtern stammenden Fliehkrifte aufnehmenden Träger angeordnet sind und besteht darin, dass der ringförmige Träger der Gleichrichter gleichzeitig zur Schaltverbindung und Stromführung der Gleichrichter dient.
Hierbei sind die Gleichrichter, deren Elemente vorzugsweise durch einen patronenförmigen Träger zusammengehalten sind, zweckmässig unmittelbar elektrisch leitend mit dem zur Abstützung der Gleich richter dienenden Trägerkörper verbunden, wobei zur Verbesserung des Stromüberganges die Kontaktstellen mit Überzügen aus gutleitendem Material versehen sein können. Die Erfindung eignet sich für alle Schal tungen, z. B.
Sternschaltungen, Doppelsternschaltun- gen oder Saugdrosselspufenschaltungen, bei denen eine grössere Anzahl von Gleichrichterelektrod'en an eine gemeinsame Ableitung angeschlossen sind. Auch für Drehstrombrückenschaltungen lässt sich die Erfin dung mit Vorteil anwenden, wobei jeweils die an die positive oder negative Ableitung angeschlossenen Gleichrichterelektroden zweckmässig mit gesonderten, auf die Welle bezogen axial hintereinanderliegenden Trägerringen verbunden sind.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert werden, in der Ausführungs beispiele der Erfindung wiedergegeben sind. Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen grundsätzlich die An ordnung rotierender Gleichrichter für die Erregung elektrischer Maschinen, bei der ringförmige Träger körper als Schaltverbindung zur Zu- und Ableitung der Ströme dienen.
In FinG. 3 ist im einzelnen ein Gleichrichterelement wiedergegeben, während die Fig. 4 und 5 Gleichrichterschaltungen zeigen, wie sie für die Gleichrichteranordnung von Bedeutung sind. Die Fig. 6 und 7 zeigen noch Einzelheiten einer Ab wandlung der Anordnung nach Fig. 1 und 2, bei der die Wechselstromzuleitungen mittels besonderer Mass nahmen gegen Fliehkräfte gesichert und an der Welle befestigt sind.
Schliesslich beziehen sich die Fig. 9, 10 und 11 noch auf eine Gleichrichteranordnung für Wechselstrombrückenschaltung, bei der die einen Elektroden der beiden Gleichrichtergruppen durch zwei gesonderte, axial nebeneinanderliegende Träger ringe parallel geschaltet werden.
In den Fig. 1 und 2 bedeutet 1 eine Welle. Auf der Welle ist ein Trägerkörper 2 mit einem ringför migen Flansch 2c angeordnet, in dem die Gleich richterelemente 4, z. B. durch Einschrauben, befestigt sind. Vorzugsweise finden Hochstromgleichrichter, wie Silizium- oder Germaniumgleichrichter, Anwen dung, die unter Umständen in Reihe geschaltet sein können.
Die Anordnung und Abstützung der wirk samen Gleichrichterschichten gegenüber dem Träger ring erfolgt in der Weise, dass die beim Betriebe auf tretenden Fliehkräfte senkrecht auf die aktive Fläche der wirksamen Gleichrchterschicht wirken und diese nur auf Druck beansprucht wird.
Fig.3 lässt im einzelnen die Ausbildung der Gleichrichterelemente erkennen. Die Elemente be stehen aus der wirksamen Gleichrichterschicht 4b, die in einem patronenförmigen Körper 4a angeordnet ist.
Letzterer geht in einen Gewindebolzen 4d über, der das Einschrauben ermöglicht. 5 ist die Strom leitung, 6 die äussere Anschlussklemme. Die Gleich richterpatronen werden nun so in Bohrung des Ring flansches 2c eingeschraubt, dass sich die den zweiten Anschluss bildende Kontaktfläche 4c an eine ent sprechende Kontaktfläche des ringförmigen Träger körpers 2 anlegt, weiche verzinnt oder versilbert sein kann, um einen guten Stromübergang zu ermöglichen.
Man erkennt, dass es die gezeigte Anordnung möglich macht, eine grössere Anzahl von Gleich richterelementen mit ihrer einen Elektrode, z. B. mit ihren Kathoden, durch den Trägerring einseitig par allel zu schalten. Durch eine einfache Anschlusslei- tung, beispielsweise einen Zylinderkörper, kann, wie Fig. 2 erkennen lässt, von dem Trägerring 2 der über die Gleichrichterelemente fliessende Strom abgeleitet werden.
Wie Fig. 1 zeigt, kann durch Anordnung von Lüfterflügeln 7 ein Kühlmittel gefördert werden, das die Gleichrichterpatronen umspült und durch öff- nungen 8 in dem Trägerring entweicht, wodurch gleichzeitig eine wirksame Kühlung der Kontakt flächen 4c ermöglicht wird.
Zwischen dem Gleichrichterträgerkörper 2 und der Welle ist eine Isolierung 3 eingeschaltet. Unter Umständen kann es Vorteile bieten, zwischen der Welle 1 und dem Gleichrichterträgerringkörper 2 noch einen Kupferzylinder 24 mit Zwischenisolierung 25 anzuordnen, durch den der Gleichstrom der ande ren Polarität geführt ist.
Die Schaltung der Gleichrichtergruppen kann in bekannter Weise, entsprechend Fig.4 als Doppel sternschaltung bzw. entsprechend Fig.5 als Saug- drosselspulenschaltung, ausgebildet werden. In der Doppelsternschaltung gemäss Fig. 4 bedeuten 20a bis 20f sechs Gleichrichterelemente, welchen von den in Doppelsternschaltung angeordneten Phasenwick lungen 21a bis 21f der Wechselstromerregermaschine der Wechselstrom zugeleitet wird.
Die gleichpoliges Pluspotential aufweisenden Ableitungen sämtlicher Gleichrichterzellen werden durch eine gemeinsame Ableitung 22 überbrückt. Letztere wird bei der An ordnung durch den leitend mit den Gleichrichter elementen verbundenen Gleichrichterträgerring 2 ge bildet.
Bei der Saugdrosselspulenschaltung gemäss Fig. 5 sind die Sternpunkte zweier Dreiphasensysteme 26 und 27 über eine Saugdrosselspule 28 verbunden, an deren Mittelpunkt die Minusableitung 24 ange schlossen ist. Auch bei einer derartigen Schaltung ist es möglich, die gemeinsame Plusableitung 22 dadurch zu erzielen, dass sämtliche Elektroden der Gleichrich ter in entsprechender Schaltung mit dem Gleich- richterträgerring 2 leitend verbunden sind, der somit der Leitung 22 entspricht.
Bei den angegebenen Schaltungen muss der Strom den innenliegenden Klemmen 6 der Gleichrichterzu- leitungen 5 durch geeignete Leitungen, die in ring förmigen Tragkörpern, in Bohrungen einer Wellen büchse oder dergleichen gehalten sein können, zuge führt werden. Unter Umständen kann es Vorteile bieten, diese Stromzuführung durch segmentförmige Teile zu ermöglichen, die unter Zwischenschaltung von Isolierteilen durch aufgeschrumpfte Ringkörper zusammengehalten und gegen Fliehkräfte gesichert sind.
Die Fig. 6 und 7 geben im Schema eine derartige Anordnung wieder. Hierin bedeuten 30 einen aus ringförmigen Leiterelementen zusammengesetzten Ringkörper, der durch Schrumpfringe 31 oder eine Buchse zusammengehalten wird. Die innenliegenden Gleichrichterklemmen 32 sind mit den gegeneinander isolierten Segmenten des Ringkörpers 30 verbunden. Über die leitenden Segmente des Ringkörpers 30 wird den Gleichrichterelementen von der Wechselstrom erregermaschine die Spannung bzw. der Strom<I>zuge-</I> führt. 34 bedeutet noch eine innenliegende Isolier buchse. In dieser Buchse kann die den Minuspol bil dende Leitung 35 angeordnet sein. Der Träger 2 entspricht demjenigen in Fig. 2.
Die Fig. 8, 9 und 10 beziehen sich noch auf eine abweichende Anordnung, bei der die Gleichrichter in der sogenannten Drehstrombrückenschaltung ange ordnet sind. In Fig. 8 bedeuten 35 die in Sternschal tung angeordneten Phasenwicklungen einer Dreh stromerregermaschine. Über die Phasenleiter R, S, T wird der Strom den Gleichrichtergruppen 36 und 37 zugeführt.
Die positiven Anschlussklemmen der Gleich richtergruppe 36 und die negativen Anschlussklemmen der Gleichrichtergruppe 37 sind an die gemeinsamen Zu- und Ableitungen 38 bzw. 39 angeschlossen, die, wie die Fig. 9 und 10 andeuten, durch zwei Gleich richte.rtragringe 41 bzw. 40 gebildet werden, die axial nebeneinander angeordnet sind.
Die Gleichrichter 43 der einen Gruppe 36 und die Gleichrichter 44 der anderen Gruppe 37 sind bei dieser Anordnung in Patronen 4a mit verschiedener Polarität angeordnet bzw. im umgekehrten Sinne von Strom durchflossen.
Da bei schnellaufenden Maschinen unter Um ständen durch den Durchführungsbolzen bzw. Strom- zuführungsl'eiter 5 in Fig. 1 und 3 Fliehkräfte auf die Gleichrichterschicht und die Gleichrichterabdichtung ausgeübt werden können, empfiehlt es sich, die An ordnung derart zu treffen, dass die der Stromzufüh rung dienenden Leiter so abgefangen werden, dass die an diesem Leiter auftretenden Fliehkräfte die Gleich richterschicht nicht belasten können.
Die Anordnung kann hierbei so getroffen werden, dass die Leiterab- fangung durch besondere, innerhalb des Gleichrichter- trägerkörpe.rs liegende Halteteile erfolgt, wobei noch zwischen dem Zuführungsleiter und der Gleichrichter schicht ein federndes Kontaktglied eingeschaltet wer- den kann, das gleichzeitig den Vorteil bietet, dass auch durch Wärmedehnungen keine unzulässigen Be anspruchungen auf die wirksame G'leichrichterschicht ausgeübt werden können.
Eine besonders einfache Anordnung lässt sich er zielen, wenn die durch das Gleichrichtergehäuse vakuumdicht hindurchgeführte Zuleitung mit letzte rem ausserhalb der vakuumdichten Durchführung durch eine isolierende Muffe oder Buchse derart ge kuppelt wird, dass die an der Gleichrichterzuleitung auftretenden Kräfte unmittelbar auf das Gleichrichter- gehäuse übertragen werden. Vorzugsweise wird hier bei die Muffe oder Buchse aus einem Giessharz (Poly esterharz, Epoxydharz) hergestellt.
In Fig. 11 ist zur näheren Veranschaulichung eine entsprechende Gleichrichterausführung mit Abfan- gung der Zuleitung durch eine mit .dem Gleichrichter gehäuse vereinigte Giessharzmuffe wiedergegeben. In Fig.ll bedeuten <B>101</B> das Gleichrichterelementge- hä use und 102 die aktive Gleichrichterschicht, die z.
B. auf Silizium- bzw. Germaniumbasis hergestellt ist. 103 ist der Anschlussleiter, der gegenüber dem Gehäuse durch eine Glaseinschmelzung 104 gasdicht abgeschlossen ist. Zur Verbindung mit den Rändern des Gehäusekörpers ist noch ein Metallringblech- körper 105 vorhanden, der einerseits in die Glasab dichtung 104 eingeschmolzen ist, anderseits mit dem Gehäuse bei 106 hart verlötet ist.
Wie ohne weiteres ersichtlich, würde sich bei der angegebenen Verbin dung der Stromzuleitung 103 ergeben, dass durch die Stromzuleitung beträchtliche Beanspruchungen beim Auftreten von Fliehkräften auf die gasdichte Abdich tung und die Gleichrichterschicht ausgeübt werden können.
Um dies zu vermeiden, sind nun das Gehäuse 101 sowie die Stromzuleitung 103 in ihrem an die Durchführung angrenzenden Bereich in einer aus Kunstharz bestehenden Muffe oder Buche<B>107</B> ein geschlossen, die mit der äusseren Gehäusewand 101 einerseits sowie der Stromzuleitung 103 in der Nähe der Stromdurchführung anderseits, insbesondere durch Verklebung, so fest vereinigt ist, dass sich ausserhalb der Abdichtungsstelle eine starre Kupplung zwischen der Stromzuleitung 103 und dem Gleich richtergehäuse 101 ergibt.
Diese Kupplung, die zu gleich die Teile der Glaseinschmelzung 104 eng um schliesst, gewährleistest, dass in jedem Fall zwischen der äusseren Zuleitung und dem Gehäuse auftretende äussere Kräfte von der Abdichtung ferngehalten wer den und Beschädigungen nicht eintreten können. Zweckmässigerweise kann die Stromzuleitung inner halb des Gleichrichtergehäuses als Litzenleitung 103a ausgebildet sein, wodurch ohne die Einschaltung be sonderer nachgiebiger Teile eine gewisse Nachgiebig keit der Leitung erreicht wird, so dass auch durch Wärmedehnungen unzulässige Beanspruchungen nicht hervorgerufen werden können.
Besondere Vorteile bietet es, die aus Litzen be stehenden Leitungen 103 und 103a an ihren Enden an den mit A bezeichneten Teilen durch Verschwei ssen oder Verlöten in starre, zylindrische Körper zu verwandeln. Die so verfestigten Enden der Leiter<B>103,</B> 103a sind in. die innere @bzw. äussere Bohrung eines Verbindungsstückes 108 eingelassen, an welchem ein Zwischenring für die Ermöglichung :der Glasver- schmelzung 104 befestigt ist. 110 bedeuten Fl:
ansch- buehsen, die mit den verfestigten Enden der Leiter 103 und 103a verlötet oder verschweisst sind. Diese Buchsen 110 sind an ihren Flanschen mit den ent sprechend gestalteten Stirnflächen des Verbindungs körpers 108 verlötet oder verschweisst.
Zweckmässigerweise wird dem Gehäuse 101 wie der Zuleitung eine solche Profilierung gegeben, dass durch die Muffe 107 eine Verklammerung von Zu leitung und Gleichrichtergehäuse erfolgt.
In Einzelheiten können selbstverständlich die be schriebenen Anordnungen abgeändert werden. Bei spielsweise kann die durch die Gleichrichtertragringe :hindurchgeführte Rückleitung (24, Fig.2, 4) auch durch Nuten oder Bohrungen der Welle hindurchge- führt sein.
Die Erfindung ist von besonderer Bedeu tung für solche Gleichrichterelemente, die bei hoher Belastbarkeit :sich durch eine hohe, Sperrspannung auszeichnen, da hierbei eine Reihenschaltung von Elementen entfällt. Grundsätzlich kann die Erfin- dung aber auch Anwendung finden, wenn mehrere Zellen in Reihe oder parallel geschaltet sind.