Anordnung von Halbleiter-Gleichrichtern im Rotor einer elektrischen Maschine Will man .gleichstromerregten Rotoren elektri scher Maschinen die Erregerleistung ohne Verwen dung von Schleifringen und Bürsten zuführen, so verwendet man bekanntlich Helbleiter-Gleichrichter, ,die mit dem Rotor mit umlaufen und an oder in ihm befestigt sind. Es ist bekannt,
dass @diese Gleich- richterelemente gegen mechanische Beanspruchungen empfindlich sind, weshalb verschiedene Bauarten ver öffentlicht wurden, die eine entsprechend günstige Anordnung der Gleichrichterelemente zeigen.
So ist zum Beispiel bekannt, :die einzelnen Gleich- richter auf einem ringförmigen Tragkörper so zu befestigen, dass ihre Mittelachse in radialer Richtung und die wirksamen Halbleiterschichten senkrecht da zu, also rangential, stehen.
Diese Anordnung hat aber :den Nachteil, @dass @dieauftretenden Fliehkräfte den Kontaktdruck je nach,der Stellung ider Elemente vergrössern oder verkleinern können.
Dies ist um so mehr der Fall, je näher idie tGleichrichterelemente an der Peripherie artgebracht sind. Es ist ferner bekannt, die Gleichrichterelemente in der höhlen Rotorwelle unterzubringen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung von Halbleiter-Gleichrichtern im :Rotor einer elek- trischen Maschine, insbesondere einer bürstenlosen Synchronmaschine, welche elektrische Maschine mit einer Wechselstrom-Erregenmaschme auf gleicher Welle angeordnet ist und bei der die Gleichrichter- elemente in der Hohlwelle des Rotors untergebracht sind,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein axial und/oder radial teilbares rohrförmiges Gehäuse vor gesehen ist, das in axialer Richtung in die Hohlwelle des Rotors eingeschoben äst.
Mit der Erfindung wenden !die eingangs genann- ben Nachteile vermieden, wenn die Gleichrichter elemente auf einem möglichst .kleinen Radius oder sogar in der .Maschinenachse untergebracht werden.
Das rohrförmige Gehäuse das :in die hohlgebohrte Welle ides Rotors oder in Aden hohlen Rotorkörper axial reingeschoben und ebenso wieder ausgebaut werden kann,
enthält alle benötigten Gleichrichter- elemente zusammen mit gegebenenfalls zu verwen denden Sicherungs- und Überwachungs lementen und äst :
sinngemäss fertig geschaltet, so @dass ,an ,einem Ende .des rohrförmigen Gehäuses die Wechselstroman- schlüsse, am anderen Ende die Gleichstromanschlüsse sich befinden. Vorteilhaft werden dabei ide Gleich- nichterelemente so indem rohrförmigen Gehäuse an geordnet,
@dass ihre Achse mit der Maschinenachse und damit der Rotationsachse ,zusammenfällt. Es stehen dann die wirksamen Halbleiterschichten senk- recht zu dieser Achse und Fliehkräfte können keinen Einfluss ;
auf Iden Kontaktdruck ausüben. Auch stoss artige Beanspruchungen jeder Art werden bei dieser Anordnung ,kaum wirksam. Dabei können in .besonderer Ausführungsform die Gleichrichterelemente wärmeleitend mit Kühlkörpern verbunden werden,
die .ebenfalls zentrisch symme- trisch ausgebildet sind und rin wesentlichen radial stehende Kühlrippen besitzen.
Um diese Kühlrippen voll wirksam werden zu lassen, wind zweckmässig ,ein Kühlgas, z. B. Kühlluft, in ausreichender Menge und mit entsprechendem Druck durch Idas ganze rohrförmige @Gehäuse geblasen.
;Schliesslich kann Idas rohrförmige Gehäuse zum Zwecke des bequemen Einbaues der Gleichrichter- ielemente,
Sicherungs- und überwachungs elemente sowie zur Vornahme ider Schaltungsarbeiten axial und bei Bedarf auch radial mit beliebiger Weise geteilt sein. Man kann auf diese Weise das Gehäuse nach ,dem Einbau der genannten Elemente schliessen. Das Gehäuse kann :
auch als Bauteil nach den Erforder- nissen ,beliebig in axialer Richtung erweitert werden.
Die Figuren :erläutern Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Fäg. 1 zeigt Iden Aufbau einer Synchromnaschine. Fig. 2 Abis 5 zeigen Einzelheiten der Anordnung. Fäg. 1 zeigt :
eine hohlgebohrte Welle 1, auf der zwischen zwei Lagern .2 der Rotor einer Synchron- maschine 3 mit der Erregerwicklung 4 sitzt. Am Ende der Welle 1 ist der Rotor einer Wechselstrom Erregermaschine 5 :
aufgesetzt, aus dessen Wicklung drei Phasenstränge 6 in das Innere der Welle führen. Sie münden in .einem rohrförmigen Gehäuse 7, in welchem die notwendigen Gleiahrichterelemente,
Si- cherungs- und Überwachungselemente eingebaut sind. Die Gleichstromleitungen 8 führen ans dem rohr- förmigen Gehäuse und durch einen Wellendurch- bruch in :die Erregerwicklung 4.
In Fig. 2 ist @dargestellt, wie :ein Halbleiter- Gleichrichter 9 mit einem aus gut Strom- und wärme leitendem Material bestehenden Kühlkörper 10 ver bunden ist, :der an seinem Umfang zum Beispiel radialstehende Kühlrippen 11 trägt. Die Fig. 3 stellt diesen Kühlkörper in ider Stirnansicht dar.
Die Fig. 4 .und .5 zeigen schliesslich ein axial und radial geteiltes rohrförmiges Gehäuse 12, in dem ,die :Glaichrichterelemente 9 mit den Kühlelementen 10 mittengleich und so :eingesetzt :
sind, idass die wirk- samen Halbleiterschichten tsenkreeht zur Rotations achse 13 stehen. Zn ,der Fig. 5 ,sind ausser den Gleich- richterelementen ,und Kühlkörpern 9 und 10 noch Schaltschienen 14 zu erkennen. Eine Luftzuführung 15 -lenkt einen Kühlgasstrom so durch :
das rohrför- mige Gehäuse, @dass die .Kühlkörper mit den Kühlrip- pen wirksam vom Kühlgasstromgetroffen werden.
Arrangement of semiconductor rectifiers in the rotor of an electrical machine are. It is known,
that @these rectifier elements are sensitive to mechanical stresses, which is why various designs have been published that show a correspondingly favorable arrangement of the rectifier elements.
For example, it is known to: attach the individual rectifiers to an annular support body in such a way that their central axis is in the radial direction and the effective semiconductor layers are perpendicular to it, that is to say rangentially.
However, this arrangement has the disadvantage that the centrifugal forces that occur can increase or decrease the contact pressure depending on the position of the elements.
This is all the more the case, the closer the rectifier elements are brought to the periphery. It is also known to accommodate the rectifier elements in the hollow rotor shaft.
The subject of the invention is an arrangement of semiconductor rectifiers in the: rotor of an electrical machine, in particular a brushless synchronous machine, which electrical machine is arranged on the same shaft with an alternating current excitation machine and in which the rectifier elements are housed in the hollow shaft of the rotor are,
which is characterized in that an axially and / or radially divisible tubular housing is seen in front of which Äst pushed in the axial direction into the hollow shaft of the rotor.
The invention avoids the disadvantages mentioned at the outset if the rectifier elements are accommodated on the smallest possible radius or even in the machine axis.
The tubular housing that: can be pushed axially into the hollow bored shaft of the rotor or into the hollow rotor body and also removed again,
Contains all the necessary rectifier elements together with any safety and monitoring elements that may be used and the following:
switched accordingly, so that the AC connections are at one end of the tubular housing and the DC connections are at the other end. It is advantageous if the equal non-elements are arranged in the tubular housing,
@that its axis coincides with the machine axis and thus the axis of rotation. The effective semiconductor layers are then perpendicular to this axis and centrifugal forces cannot influence it;
apply contact pressure on iden. Even sudden loads of any kind are hardly effective with this arrangement. In a special embodiment, the rectifier elements can be connected to heat sinks in a thermally conductive manner,
which are also formed symmetrically in the center and have essentially radially projecting cooling fins.
In order to make these cooling fins fully effective, wind expediently, a cooling gas, z. B. Cooling air, blown in sufficient quantity and with appropriate pressure through Ida's entire tubular @ housing.
; Finally, Ida's tubular housing can be used for the convenient installation of the rectifier elements,
Securing and monitoring elements as well as for performing the circuit work can be divided axially and, if necessary, also radially in any way. In this way, the housing can be closed after the installation of the elements mentioned. The housing can:
can also be expanded as a component in any axial direction according to requirements.
The figures: explain exemplary embodiments of the invention.
Fäg. 1 shows the structure of a synchromesh machine. Fig. 2 to 5 show details of the arrangement. Fäg. 1 shows:
a hollow-drilled shaft 1 on which the rotor of a synchronous machine 3 with the field winding 4 sits between two bearings .2. At the end of shaft 1 is the rotor of an alternating current exciter 5:
placed, lead from the winding three phase strands 6 into the interior of the shaft. They open into .ein a tubular housing 7, in which the necessary sliding rectifier elements,
Safety and monitoring elements are installed. The direct current lines 8 lead to the tubular housing and through a shaft opening into: the excitation winding 4.
In Fig. 2 is @shown how: a semiconductor rectifier 9 is connected to a heat sink 10 consisting of good current and heat conductive material: which carries, for example, radial cooling fins 11 on its circumference. Fig. 3 shows this heat sink in the front view.
Finally, FIGS. 4 and 5 show an axially and radially divided tubular housing 12, in which: the leveling funnel elements 9 with the cooling elements 10 in the same center and so: inserted:
that the effective semiconductor layers are tsenkreeht to the axis of rotation 13. In addition to the rectifier elements and heat sinks 9 and 10, shift rails 14 can also be seen in FIG. 5. An air supply 15 directs a flow of cooling gas through:
the tubular housing, @that the .heat sinks with the cooling fins are effectively hit by the cooling gas flow.