Elektrische Maschine mit umlaufenden Halbleitergleichrichtern Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit umlaufenden Halbleitergleichrichtern, die mit ihrer Gleichrichterschicht senkrecht zur Fliehkraftrichtung in mit Kühlmitteln versehenen Tragstücken befestigt sind, welche Tragstücke auf einem mit der Welle verbundenen Ring lösbar angebracht sind, wobei die Wechselstrom zuleitungen zu den Gleichrichtern radial zur Welle ge führt und mittels Kontaktstücken mit der Ankerwick lung verbunden sind.
Es sind bereits Anordnungen der Halbleitergleich richter zwischen den Lagern einer Maschine bekannt geworden. Die Gleichrichter werden bei diesen Ausfüh rungen entweder an bereits vorhandenen Bauteilen, wie z. B. Wickelträgern, oder auf nur für diesen Zweck vor gesehenen geschlossenen Ringen isoliert angeordnet und durch entsprechende Schaltverbindungen mit den übri gen Wicklungsteilen des Maschinenläufers verbunden, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuformen.
Diese Ausführungen hatten jedoch den Nachteil, dass bei einem Gleichrichterdefekt die ganze Maschine demontiert werden musste, um einen einzelnen Gleich richter oder den gesamten Gleichrichterträger aus zuwechseln, insbesondere auch, da nach dem Auswech seln einzelner oder aller Gleichrichter der gesamte Ma schinenläufer neu ausgewuchtet werden musste.
Würde man den Gleichrichterträger ausserhalb der Lager auf einem Wellenstumpf anordnen, hätte dieses eine nachteilige Verlängerung der Maschine zur Folge.
Die Zu- und Ableitungen zu den Gleichrichtern wurden bisher durch aufwendige Einzelverdrahtung her gestellt. Die Ableitung erfolgte teilweise auch über ge schlossene Trägerringe, wobei jedoch mindestens zwei Ringe mit verschiedener Polarität auch bei geringen Stromstärken erforderlich waren.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einem einen Ringabschnitt bildenden Tragstück jeweils eine Gruppe von Halbleitergleichrichtern angeordnet ist, deren genannte Zuleitungen als Stromsicherung wir kende Querschnittsverengungen aufweisen und zwischen Kontaktstücke darstellenden Kontaktscheiben und Iso- lierscheiben im Klemmsitz befestigt sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol genden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in teilweisem Schnitt in der Vorderansicht zwei Tragstücke, die auf einem Ring befestigt sind, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie C-D der Fig. 1 und Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie<B>E -F</B> der Fig. 1. Es ist also der geschlossene Ring 2 das eigentliche Befestigungselement, welches mit den elektrisch be stückten Elementen, d. h. den Tragstücken, lösbar ver bunden ist.
Die kontaktvermittelnden Teile sind in der Nähe der Welle, d. h. die Kontaktscheiben sind nur schwer demontierbar, untergebracht, da nicht damit zu rechnen ist, dass hier Auswechselungen vorgenommen werden müssen. Leicht auswechselbar und demontierbar sind demnach nur noch die eigentlichen Gleichrichter trägerstücke, so dass man beliebig die Schaltung ändern kann, die Grösse der Gleichrichterelemente verändern kann und auch eine gute Zugänglichkeit zu Prüfzwecken vorhanden ist.
Nach dieser Ausführung wird nur durch Anziehen von Schrauben ein Kontakt vermittelt; ohne dass irgend welche Löt- oder Schweissverbindungen erforderlich sind, so dass ein Auswechseln der Halbleitergleichrich ter leicht zu handhaben ist.
Wenn bei den bisher bekanntgewordenen Ausfüh rungen aus irgendwelchen Gründen durch Kurzschluss in den Halbleitergleichrichtern ein zu grosser Strom floss, konnten dadurch erhebliche Schädigungen eintreten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Zuleitung nur im Querschnitt so geschwächt, dass sie als Sicherung wirkt. Die durchgeschmolzene Zuleitung wird dann unter Fliehkraftwirkung so nach aussen geschleudert, dass sie nicht mehr irgendwelche nicht gewünschte Kontakte zu den anderen noch in den Kontaktstücken befindlichen Teilen herstellen kann. Es wird dadurch eine erhebliche Betriebssicherheit er reicht.
Es ist auch denkbar, dass der flanschähnliche Ring auf einem Wellenstumpf angeordnet wird, d. h. sich ausserhalb der Lagerschilde befindet, wenn das aus ir gendwelchen Gründen erforderlich werden sollte.
Zu diesem Zweck genügt eine Auswuchtvorrichtung zur Aufnahme der Trägerteilstücke, die die gleichen Anschlussmasse hierfür besitzt wie der an der Maschine verbleibende flanschähnliche Ring. Es ist zweckmässig, hierbei die Befestigungsschrauben der Teilstücke mit in den Auswuchtvorgang einzubeziehen. Hierdurch wird das bisher erforderliche Auswuchten des gesamten Ma schinenläufers beim Auswechseln von Gleichrichtern eingespart.
Es ist weiterhin wichtig, dass die Zuführung der Wechselspannung von den Wicklungen der Maschine über mit den Kontaktscheiben fest verbundene, zu Montagezwecken verschiebbare, isolierte Anschlussbol- zen erfolgt. Diese Schaltverbindungen brauchen dann bei späteren Arbeiten an der Maschine nicht mehr ge löst zu werden, da der Anschluss und die Wechselspan nungsschaltung der Gleichrichter über die Kontaktschei ben und die eigentliche Zuleitung zu den Gleichrich tern zweckmässig durch Anpressung mittels eines ge meinsamen Pressringes erfolgt.
In der Fig. 1 ist auf der rotierenden Welle 1 der flanschähnliche Ring 2 zum Beispiel durch Aufpressen in Pfeilrichtung 3 (Fig. 2) befestigt, bis er an dem Absatz 4 des weiteren Wellenteiles 5 anliegt. Dieser Ring besitzt einen der Welle 3 parallel laufenden Teil, der als Muffe 6 bezeichnet wird. Sobald dieser Ring metallisch ist, befindet sich dann auf der Oberfläche dieser Muffe eine Isolierung 7, die sich in der Scheibe 8 fortsetzt, welche sich an dem Ringteil 9 des ganzen Ringes, gebildet von den Teilen 9, 6, fortsetzt. Im Ringteil 9 sind noch Lüftungslöcher 10.
Die im Aus führungsbeispiel halbkreisförmigen Tragstücke 11, 12 werden durch Bolzen 13, durch die ebenfalls isolierten Durchführungen 14, mit dem Ringteil 9 verbunden. Die Bolzen können dabei passstiftähnliche Ansätze 15 aufweisen. Man erkennt durch Vergleich der Fig. 1 und 2, dass nach Entfernung der Bolzen 13 diese Trag stücke 11, 12 in Pfeilrichtung 16, d. h. in Fliehkraft richtung, entfernt werden können. In diesen Tragstücken sind die Halbleitergleichrichter 17 mit ihrem patronen ähnlichen Kopf 18, z. B. in Pfeilrichtung 16, durch Ein pressen befestigt.
Durch das Aufliegen dieses patronen ähnlichen Kopfes 18 auf dem stromleitenden Tragstück 11, 12 und durch Verstärkung dieses Auflagedruckes durch Fliehkraftwirkung wird der eine Pol des Gleich richters auf die metallischen Tragstücke 11 bzw. 12 übertragen. Je nach der Polung dieser Gleichrichter ist also dann das eine Tragstück 11 positiv bzw. negativ, wie es dann die Gleichrichterschaltung erfordert. Der Anschluss jedes dieser Tragstücke erfolgt durch eine hier nicht dargestellte Leitung über die Schrauben 13. Der andere Pol der Halbleitergleichrichter ist die flexible oder starre Zuleitung 19. Sie kann z. B. im Bereich des Pfeiles 20 so geschwächt sein, dass sie als Quer schnittssicherung oder ähnliches dient.
Bei der Montage werden in Pfeilrichtung 3 auf die Welle sowohl die Isolierscheiben 21, in denen z. B. halbkreisförmige Aus- nehmungen 22 vorhanden sind, wie auch die Kontakt scheiben 23 aufgeschoben. Ein Anpressring 24 wird dann durch die Befestigungsbolzen 25 in Pfeilrichtung 26 gegen das Ringteil 9 gezogen, wobei dann der Ab- stand 27 zwischen den Isolierscheiben 21 so klein wird, dass ein Einklemmen der Zuleitung 19 und damit eine Kontaktgabe stattfindet. Durch isolierte Kontaktbolzen 29 werden dann die WS-Anschlüsse hergestellt, während der GS-Anschluss über die Tragstücke 11, 12 erfolgt.
Nach der Fig. 2 können die Tragstücke 12 noch mit Lüfterflügeln 30 versehen werden, um die Kühl wirkung zu verstärken. Statt dieser Lüfterflügel kön nen aber auch oben oder auch an der Seite an sich bekannte Kühlrippen aufgesetzt werden.
Aus der Fig. 1 erkennt man noch, dass radiale Nuten 31 die Tragstücke 11 und 12 voneinander isolie rend unterbrechen. Es ist möglich, in diese radialen Nuten Ansatzstücke 32, die in der Fig. 1 schematisch dargestellt wurden, einzusetzen, um eine Sicherung in Fliehkraftrichtung zu erhalten bzw. um bei einer grö sseren Bestückung die Tragstücke 11, 12 in bezug auf die Fliehkraft zu entlasten.
Als Anwendung der Erfindung sind alle Möglich keiten zu bezeichnen, um bei Maschinen, die mit ge ringerer Erregerleistung auskommen, wirtschaftlich die Gleichrichter zu demontieren und zu montieren, ohne dass die Baulänge bzw. die Abmessungen der Maschine hierdurch wesentlich oder überhaupt beeinträchtigt wer den.