DE102015119374A1 - Lüfter mit einer Umwandlungsvorrichtung eines elektrischen Drehstroms - Google Patents

Lüfter mit einer Umwandlungsvorrichtung eines elektrischen Drehstroms Download PDF

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Samuel BONNARD
Wenceslas BOURSE
Jacques Vincent
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lüfter, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsvorrichtung (59) aus drei unterschiedlichen und magnetisch entkoppelten Autotransformatoren (79a, 79b, 79c) besteht, wobei jeder einphasige Autotransformator (79a, 79b, 79c) mit einer der Eingangsklemmen (70a, 70b, 70c) und mit mindestens einer der Ausgangsklemmen (71a1, .., 71c1, 71a2, .., 71c2) verbunden und imstande ist, die Spannungswerte eines einphasigen Eingangs-Wechselstroms, kommen von der entsprechenden Eingangsklemme, zu verändern, um einen veränderten Ausgangsstrom an der oder an jeder Ausgangsklemme (71a1, .., 71c1, 71a2, .., 71c2) zu erhalten, die diesem einphasigen Autotransformator (79a, 79b, 79c) entspricht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lüfter, der eine drehende elektrische Maschine und ein Versorgungsmodul aufweist, das imstande ist, die drehende elektrische Maschine an ein elektrisches Versorgungsnetz anzuschließen, das einen Dreiphasenwechselstrom bereitstellt. Das Versorgungsmodul weist eine Umwandlungsvorrichtung auf, die imstande ist, den von dem Versorgungsnetz bereitgestellten Dreiphasenwechselstrom an die Versorgung der drehenden elektrischen Maschine anzupassen. Die Umwandlungsvorrichtung weist drei an das elektrische Versorgungsnetz angeschlossene Eingangsklemmen und mindestens drei an die drehende elektrische Maschine angeschlossene Ausgangsklemmen auf.
  • Der erfindungsgemäße Lüfter ist insbesondere an Bord eines Luftfahrzeugs verwendbar.
  • Nach dem Stand der Technik ist die Verwendung von On-Board-Lüftern bekannt, die in verschiedene Typen von Luftfahrzeugen und insbesondere in Flugzeuge eingebaut sind.
  • Im Allgemeinen bestimmte On-Board-Lüftertypen der Kühlung verschiedener On-Board-Ausrüstungen, wie beispielsweise von On-Board-Rechnern, oder von anderen Arten von Vorrichtungen, die diese Luftfahrzeuge ausstatten. Andere On-Board-Lüftertypen tragen beispielsweise zur Umwälzung der Kabinenluft bei.
  • Um dies zu tun, weist ein derartiger On-Board-Lüfter eine von einem elektrischen Versorgungsnetz des Luftfahrzeugs versorgte drehende Maschine und ein mit dem Rotor der drehenden Maschine fest verbundenes Lüfterrad auf. Das Lüfterrad ist beispielsweise von einem Flügelrad gebildet und ist in einem Luftkanal angeordnet, der außerhalb des Luftfahrzeugs ausmündet.
  • Bekannt ist ebenfalls die Benutzung von On-Board-Lüftern mit Drehstromversorgung mit variabler Frequenz.
  • Ein derartiger Versorgungstyp erlaubt insbesondere, On-Board-Lüfter mit höherer Leistung zu versorgen, ohne von der Stabilität des elektrischen Versorgungsnetzes abzuhängen.
  • Diese Lüfter sind im Allgemeinen mit dem elektrischen Versorgungsnetz verbunden, das über einen Dreiphasen-Autotransformator-Gleichrichter einen Drehstrom liefert. Ein Autotransformator-Gleichrichter erlaubt, das elektrische Netz in ein Gleichstromnetz umzuwandeln und garantiert dabei eine harmonische, für das Netz verträgliche Wiedereinspeisung.
  • Der dreiphasige Autotransformator weist im Allgemeinen für die drei Wicklungen, die den drei Phasen entsprechen, einen selben Magnetkreis aus ferromagnetischem Material auf. Dieses Gestell bildet zwei einander gegenüberliegende „E”. Die drei Wicklungen sind jeweils um ein Bein dieser „E” gewickelt.
  • Jedoch sind Lüfter, die konventionelle dreiphasige Autotransformatoren aufweisen, relativ platzraubend, ihre Herstellung ist relativ kompliziert, kostspielig und mit schwierig reproduzierbaren Leistungen.
  • Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Lüfter vorzuschlagen, der eine Umwandlungsvorrichtung eines dreiphasigen elektrischen Stroms aufweist, die imstande ist, den konventionellen Autotransformator zu ersetzen, wobei der Lüfter kompakt ist, seine Herstellung einfach, kostengünstig und mit reproduzierbaren Leistungen ist.
  • Zu diesem Zweck hat die Erfindung einen Lüfter des vorgenannten Typs zum Gegenstand, dessen Umwandlungsvorrichtung aus drei unterschiedlichen und magnetisch entkoppelten einphasigen Autotransformatoren besteht, wobei jeder einphasige Autotransformator mit einer der Eingangsklemmen und mindestens mit einer der Ausgangsklemmen verbunden und imstande ist, die Spannungswerte eines einphasigen Eingangs-Wechselstroms, kommend von der entsprechenden Eingangsklemme, zu verändern, um einen veränderten Ausgangsstrom an der oder an jeder Ausgangsklemme zu erhalten, die diesem einphasigen Autotransformator entspricht.
  • Der erfindungsgemäße Lüfter kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen, die allein oder gemäß allen technisch möglichen Kombinationen herangezogen werden:
    • – die drei einphasigen Autotransformatoren sind etwa identisch,
    • – jeder einphasige Autotransformator umfasst einen ferromagnetischen Kern torischer Form und eine Primärwicklung, die um mindestens einen Teil des Kerns gewickelt und mit der Eingangsklemme verbunden ist, die diesem einphasigen Autotransformator entspricht,
    • – der Lüfter umfasst erste Anschlussmittel, die erlauben, die Primärwicklungen dreieckig anzuschließen,
    • – der Lüfter weist mindestens sechs Ausgangsklemmen auf und der Lüfter ist imstande, den von dem elektrischen Versorgungsnetz gelieferten Dreiphasenwechselstrom in sechs einphasige Ausgangs-Wechselströme umzuwandeln, wobei jeder einphasige Ausgangs-Wechselstroms eine der Ausgangsklemmen versorgt,
    • – jeder einphasige Autotransformator umfasst ferner zwei Sekundärwicklungen, die um mindestens einen Teil des Kerns gewickelt sind, wobei jede Sekundärwicklung mit einer der Ausgangsklemmen verbunden ist, die diesem einphasigen Autotransformator entspricht,
    • – der Lüfter umfasst ferner zweite Anschlussmittel, die erlauben, die Sekundärwicklungen, die einem selben einphasigen Autotransformator entsprechen, und die Primärwicklungen, die den zwei anderen einphasigen Autotransformatoren entsprechen, anzuschließen,
    • – die drehende elektrische Maschine ist eine dreiphasige Maschine,
    • – das Versorgungsmodul weist ferner einen Gleichrichter auf, der imstande ist, den von der Umwandlungsvorrichtung gelieferten Dreiphasenwechselstrom in einen Gleichstrom umzuwandeln, und einen Wechselrichter, der imstande ist, den von dem Gleichrichter gelieferten Gleichstrom in einen Drehstrom umzuwandeln, der für die Versorgung der drehenden elektrischen Maschine geeignet ist, wobei der Gleichrichter zwischen der Umwandlungsvorrichtung und dem Wechselrichter angeschlossen ist, wobei der Wechselrichter zwischen dem Gleichrichter und der drehenden elektrischen Maschine angeschlossen ist,
    • – die drehende elektrische Maschine weist eine zylindrische Außenwand auf,
    • – die einphasigen Autotransformatoren sind um die Außenwand der drehenden elektrischen Maschine angeordnet,
    • – die einphasigen Autotransformatoren sind um die Außenwand der drehenden elektrischen Maschine gleichmäßig beabstandet, und
    • – der Lüfter ist in einem Luftfahrzeug verwendbar.
  • Die vorliegende Erfindung wird bei der Lektüre der folgenden Beschreibung besser verstanden werden, die nur als Beispiel gegeben ist und sich auf die Zeichnungen in der Anlage bezieht, von denen:
  • die 1 ist eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugs, das einen erfindungsgemäßen Lüfter aufweist,
  • die 2 eine schematische Teilschnittansicht des Lüfters von 1 ist, wobei der Lüfter ein Versorgungsmodul aufweist,
  • die 3 ein Querschnitt des Lüfters von 2 gemäß der Linie III-III' ist,
  • die 4 ein elektrischer Schaltplan des Versorgungsmoduls der 2 ist, wobei das Versorgungsmodul eine Umwandlungsvorrichtung aufweist, und
  • die 5 eine schematische Ansicht der Umwandlungsvorrichtung von 4 ist.
  • Das Luftfahrzeug 10 der 1 weist ein elektrisches Versorgungsnetz 12, eine On-Board-Ausrüstung 14, einen außerhalb des Luftfahrzeugs 10 ausmündenden Luftkanal 16 und einen erfindungsgemäßen Lüfter 20 auf, der in dem Luftkanal 16 angeordnet und imstande ist, im Luftkanal 16 einen Luftstrom zu erzeugen.
  • Das Luftfahrzeug 10 ist beispielsweise ein Linienflugzeug.
  • Das elektrische Versorgungsnetz 12 ist ein elektrisches Hochspannungsnetz, das imstande ist, einen Dreiphasenwechselstrom mit einer Spannung von etwa gleich 115 V oder 230 V und mit einer Stromstärke von etwa gleich 30 A bereitzustellen. Die von jeder Phase des elektrischen Versorgungsnetzes 12 bereitgestellten Wechselströme sind in etwa 120° voneinander beabstandet.
  • Das elektrische Versorgungsnetz 12 umfasst mindestens drei Anschlussklemmen, die erlauben, den Lüfter 20 mit jeder Phase zu verbinden.
  • Die On-Board-Ausrüstung 14 umfasst die gesamte Ausrüstung des Luftfahrzeugs 10, deren Kühlung während mindestens einiger Betriebsphasen des Luftfahrzeugs 10 notwendig ist. Ein Beispiel für eine derartige Ausrüstung ist ein On-Board-Rechner oder ein Teil eines derartigen Rechners, wie beispielsweise ein Rechnerkern.
  • Der Luftkanal 16 ist ausgebildet, um die Luftzirkulation in seinem Innenteil zu erlauben.
  • Auf der 1 erstreckt sich der Luftkanal 16 etwa in der Längsachse X der Verlagerung des Luftfahrzeugs 10.
  • Der Luftkanal 16 weist einen Lufteingang 22, der im vorderen Teil des Luftfahrzeugs 10 angeordnet ist, einen Luftausgang 23, der im hinteren Teil des Luftfahrzeugs 10 angeordnet ist, und einen zylindrischen Abschnitt auf, in dem ein Wärmetauscher 24 transversal angeordnet ist.
  • Der Lufteingang 22 und der Luftausgang 23 sind ausgebildet, um die Zirkulation eines Luftstroms im Innenteil des Kanals 16 zu erlauben.
  • Der Wärmetauscher 24, der auf der 2 zu sehen ist, ist thermisch mit der On-Board-Ausrüstung 14 verbunden und erlaubt, diese Ausrüstung 14 zu kühlen, wenn sie einem Luftstrom ausgesetzt wird, der im Luftkanal 16 zirkuliert.
  • Der Lüfter 20 ist auf der 2 detaillierter dargestellt.
  • Gemäß dieser 2 weist der Lüfter 20 eine drehende elektrische Maschine 32 auf, die in dem zylindrischen Abschnitt des Luftkanals 16 angeordnet ist und eine drehende Welle 33, ein mit der drehenden Welle 33 fest verbundenes Lüfterrad 34 und ein Versorgungsmodul 35 besitzt, das imstande ist, die drehende elektrische Maschine 32 mit dem Versorgungsnetz 12 zu verbinden.
  • Das Lüfterrad 34 weist eine drehende Nabe 36 auf. Die Nabe 36 trägt eine Gruppe von Schaufeln 38, deren freies Ende etwa dem Profil der inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts des Luftkanals 16 folgt.
  • Das Lüfterrad 34 ist beispielsweise ein Flügelrad.
  • Die drehende elektrische Maschine 32 ist eine an sich bekannt synchrone dreiphasige elektrische Maschine.
  • Die drehende elektrische Maschine 32 weist einen Rotor 40 und einen Stator 42 auf.
  • Der Rotor 40 hat eine allgemein zylindrische Form. Der Rotor 40 ist im Verhältnis zum Stator 42 rotierend und mit der drehenden Welle 33 fest verbunden. Der Rotor 40 weist eine zylindrische äußere Fläche auf, die eine Gruppe magnetischer Elemente 43 wie Stäbe aus magnetischem Material umfasst.
  • Der Stator 42 erstreckt sich um den Rotor 40. Der Stator 42 weist ein zylindrisches Gehäuse 44 auf, das eine Außenwand und eine Innenwand der drehenden elektrischen Maschine 32 bildet.
  • Das Gehäuse 44 beherbergt einen aktiven Teil 50 des Stators 42, der auf der Innenwand der drehenden elektrischen Maschine 32 befestigt ist.
  • In Bezug auf die 3 bildet der aktive Teil 50 des Stators 42 einen zylindrischen Ring 51 und weist drei Wicklungsgruppen 52R, 52S, 52T auf der Innenfläche dieses Rings 51 auf. Jede Wicklungsgruppe 52R, 52S, 52T wird von einer Phase versorgt, in der ein trapezförmiger oder sinusförmiger Strom fließt.
  • In Bezug auf die 4 umfasst das Versorgungsmodul 35 eine Umwandlungsvorrichtung 59, die imstande ist, die Spannungs- und/oder Strom- und/oder Phasenwerte eines von dem Versorgungsnetz 12 bereitgestellten Dreiphasenwechselstroms zu verändern, einen Gleichrichter 60, der imstande ist, den von der Umwandlungsvorrichtung 59 bereitgestellten Dreiphasenwechselstrom in eine Gleichstrom umzuwandeln, einen Wechselrichter 61, der imstande ist, den von dem Gleichrichter 60 bereitgestellten Gleichstrom in einen Dreiphasenwechselstrom umzuwandeln, der für die Versorgung der drehenden elektrischen Maschine 32 geeignet ist, und eine Steuereinheit 62 des Wechselrichters 61.
  • Die Umwandlungsvorrichtung 59 ist ferner imstande, den von dem Versorgungsnetz 12 gelieferten Dreiphasenwechselstrom in zwei zwischen sich um 30° phasenverschobene dreiphasige Wechselstromnetze umzuwandeln. Anders gesagt, die Umwandlungsvorrichtung 59 erlaubt, den Dreiphasenwechselstrom des Netzes 12 in sechs einphasige Ausgangs-Wechselströme umzuwandeln, wobei jeder einphasige Ausgangs-Wechselstrom einer Ausgangsphase der Umwandlungsvorrichtung 59 entspricht.
  • Zu diesem Zweck umfasst die Umwandlungsvorrichtung 59 drei Eingangsklemmen 70a, 70b, 70c, die jeweils mit einer Klemme des Versorgungsnetzes 12 verbunden sind, und sechs Ausgangsklemmen 71a 1, 71a 2, 71b 1, 71b 2, 71c 1, 71c 2, die mit dem Gleichrichter 60 verbunden sind.
  • Die von den Klemmen 71a 1, 71b 1, 71c 1 gelieferten einphasigen Ausgangs-Wechselströme und die von den Klemmen 71a 2, 71b 2, 71c 2 gelieferten Ausgangs-Wechselströme sind beispielsweise um 30° zueinander phasenverschoben.
  • Die Umwandlungsvorrichtung 59 weist drei Primärwicklungen 74a, 74b, 74c auf, die anhand erster Anschlussmittel 75 zueinander dreieckig angeschlossen sind.
  • Für jede Primärwicklung 74a, 74b, 74c weist die Umwandlungsvorrichtung 59 zwei Sekundärwicklungen 77c 1, 77c 2, 77a 1, 77a 2, 77b 1, 77b 2 auf.
  • Die Sekundärwicklungen 77c 1, 77c 2 sind magnetisch nur mit der Primärwicklung 74a gekoppelt und sind zum einen mit zwei anderen Primärwicklungen 74a, 74c mittels der zweiten Anschlussmittel 78 und zum anderen mit den Ausgangsklemmen 71a 1, 71a 2 verbunden.
  • Die Sekundärwicklungen 77a 1, 77a 2 magnetisch nur mit der Primärwicklung 74b gekoppelt und sind zum einen mit zwei anderen Primärwicklungen 74a, 74c mittels der zweiten Anschlussmittel 78 und zum anderen mit den Ausgangsklemmen 71a 1, 71a 2 verbunden.
  • Schließlich sind die Sekundärwicklungen 77b 1, 77b 2 magnetisch nur mit der Primärwicklung 74c gekoppelt und sind zum einen mit zwei anderen Primärwicklungen 74a, 74b mittels der zweiten Anschlussmittel 78 und zum anderen mit den Ausgangsklemmen 71b 1, 71b 2 verbunden.
  • Erfindungsgemäß ist die Umwandlungsvorrichtung 59 von drei verschiedenen einphasigen Autotransformatoren 79a, 79b, 79c gebildet, die schematisch auf der 5 dargestellt sind.
  • Die drei Autotransformators 79a, 79b, 79c sind beispielsweise etwa identisch und sind magnetisch auf einem Magnetkreis ohne physischen Spalt entkoppelt.
  • Jeder Autotransformator 79a, 79b, 79c ist an eine Eingangsklemme 70a, 70b, 70c und an zwei Ausgangsklemmen 71a 1, 71a 2, 71b 1, 71b 2, 71c 1, 71c 2 angeschlossen.
  • Jeder Autotransformator 79a, 79b, 79c ist imstande, die Werte und die Phase von Spannung und/oder Stärke des aus der entsprechenden Eingangsklemme 70a, 70b, 70c austretenden einphasigen Wechselstroms zu verändern.
  • Gemäß 5 umfasst jeder Autotransformator 79a, 79b, 79c einen eigenen torischen ferromagnetischen Kern 81a, 81b, 81c.
  • Die Primärwicklung 74a und die Sekundärwicklungen 77c 1, 77c 2 sind auf den Kern 81a des Autotransformators 79a gewickelt und sind winklig voneinander durch Spalte beabstandet.
  • Die Primärwicklung 74b und die Sekundärwicklungen 77a 1, 77a 2 sind auf den Kern 81b des Autotransformators 79b gewickelt und sind winklig voneinander durch Spalte beabstandet.
  • Schließlich sind die Primärwicklung 74c und die Sekundärwicklungen 77b 1, 77b 2 sind auf den Kern 81c des Autotransformators 79c gewickelt und sind winklig voneinander durch Spalte beabstandet.
  • Als Variante oder als Ergänzung sind mindestens einige der Primär- und Sekundärwicklungen übereinander gespult.
  • Auf der 5 sind die ersten Anschlussmittel 75 anhand einer starken durchgehenden Linie, die zweiten Anschlussmittel 78 anhand einer dünnen unterbrochenen Linie und die anderen Anschlussmittel anhand einer dünnen durchgehenden Linie dargestellt.
  • Die einphasigen Autotransformatoren 79a, 79b, 79c sind in dem Versorgungsmodul 35 separiert angeordnet, um den Formfaktor des Lüfters 20 zu verbessern. So sind beispielsweise die einphasigen Autotransformatoren 79a, 79b, 79c um die Außenwand der drehenden elektrischen Maschine 32 angeordnet.
  • Gemäß der 4 weist der Gleichrichter 60 zwei Gleichrichterbrücken 84A, 84B auf, die parallel an die Umwandlungsvorrichtung 59 angeschlossen sind.
  • Insbesondere ist die Gleichrichterbrücke 84A an drei Ausgangsphasen angeschlossen, die den Ausgangsklemmen 71a 1, 71b 1, 71c 1 der Umwandlungsvorrichtung 59 entsprechen, und die Gleichrichterbrücke 85A ist an drei Ausgangsphasen angeschlossen, die den Ausgangsklemmen 71a 2, 71b 2, 71c 2 der Umwandlungsvorrichtung 59 entsprechen.
  • Jede Gleichrichterbrücke 84A, 84B weist ein Diodenpaar für jede Ausgangsphase auf, das erlaubt, diese Phase gleichzurichten.
  • Jede Gleichrichterbrücke 84A, 84B weist ferner zwei Ausgänge 86A 1, 86A 2 und 86B 1, 86B 2 auf, die jeweils einen gleichgerichteten Strom bereitstellen.
  • Die Ausgänge 86A 1, 86A 2, 86B 1, 86B 2 mit zwei Zwischenphasenselbstinduktionsspulen 88A, 88B kombiniert, die jeweils eine Spule 89A, 89B aufweisen.
  • Die Spule 89A ist mit den Ausgängen 86A 1 und 86B 1 und verbunden, und die Spule 89B ist mit den Ausgängen 86A 2 und 86B 2 verbunden.
  • Die derart verbundenen Zwischenphasenselbstinduktionsspulen 88A, 88B erlauben, die von jedem Ausgangspaar 86A 1, 86A 2, 86B 1, 86B 2 der zwei Gleichrichterbrücken 84A, 84B bereitgestellten Ströme zu mitteln, um dem Wechselrichter 61 einen Gleichstrom bereitzustellen.
  • Der Wechselrichter 61 weist drei Stromrichterzweige auf, die den drei Phasen R, S, T der drehenden elektrischen Maschine 32 entsprechen. Diese drei Zweige sind parallel zwischen Eingangsklemmen 90A und 90B des Wechselrichters 61 montiert.
  • Der Wechselrichter 61 weist ferner einen Kondensator 91 auf, der parallel zu den drei Stromrichterzweigen montiert ist.
  • Jeder Zweig weist zwei Schalter 93, 94 auf, die in Reihe montiert sind und zwischen denen ein dreiphasiger Versorgungspunkt R, S, T der drehenden elektrischen Maschine 32 gebildet ist. Jeder Schalter weist einen Transistor 95 und eine Diode 96 auf, die parallel montiert sind.
  • Jeder Transistor 95 weist ein Gitter auf, das mit der Steuereinheit 62 über einen Steuerkreis verbunden ist, um diesen Transistor 95 zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position umzuschalten. In geschlossenen Position ist der Transistor 95 jedes Schalters 93, 94 imstande, einen Strom von jeweils der Klemme 90A an eine der Klemmen der Phasen R, S, T oder von einer der Klemmen der Phasen R, S, T an die Klemme 90B hindurchzulassen. In geöffneter Position lässt der Transistor 75 keinen Strom hindurch.
  • Jeder Transistor 95 ist beispielsweise ein bipolarer Transistor mit isoliertem Gitter wie beispielsweise ein an sich bekannter IGBT-Transistor.
  • Die Diode 96 jedes Schalters 93, 94 ist imstande, einen Strom von jeweils der Klemme 90B an eine der Klemmen der Phasen R, S, T oder von einer der Klemmen der Phasen R, S, T an die Klemme 90A hindurchzulassen. Wenn alle Transistoren 95 geöffnet sind, bilden die Dioden 96 eine Gleichrichterbrücke.
  • Der Wechselrichter 61 ist beispielsweise ein pulsbreitengesteuerter Wechselrichter.
  • Die Steuereinheit 62 ist mit dem Wechselrichter 61 über den Steuerkreis verbunden und erlaubt, die Funktion des Wechselrichters 61 zu steuern.
  • Jetzt wird die Funktionsweise des Lüfters 20 erläutert.
  • Zunächst ist der Lüfter 20 vom Versorgungsnetz 12 getrennt.
  • Wenn die Kühlung der On-Board-Ausrüstung 14 notwendig ist, wird der Lüfter 20 mit dem Versorgungsnetz 12 verbunden.
  • Zunächst wird ein dreiphasiger elektrischer Strom aus dem Versorgungsnetz 12 von der Umwandlungsvorrichtung 59 umgewandelt. Vor allem jeder der drei Autotransformatoren 79a, 79b, 79c wandelt den von der entsprechenden Phase gelieferten einphasigen Wechselstrom in zwei einphasige Wechselströme mit eine Spannung oder Phase um, die sich von den ursprünglichen unterscheiden.
  • Danach werden die von der Umwandlungsvorrichtung 59 veränderten Ströme von dem Gleichrichter 60 in einen Gleichstrom umgewandelt.
  • Schließlich erhält der Wechselrichter 61 den Gleichstrom und wandelt ihn in einen Dreiphasenwechselstrom um, der für die Versorgung der drehenden elektrischen Maschine 32 und insbesondere des Stators 42 geeignet ist.
  • Der Stator bildet ein Magnetfeld, das die Rotation des Rotors 40 bewirkt und folglich des Lüfterrads 34.
  • Damit wird begreiflich, dass die vorliegende Erfindung einige Vorteile aufweist.
  • insbesondere die Herstellung der Umwandlungsvorrichtung 59, die aus drei verschiedenen einphasigen Autotransformatoren 79a, 79b, 79c besteht, ist einfacher und kostengünstiger als die eines klassischen dreiphasigen Autotransformators, der nach dem Stand der Technik verwendet wird.
  • Das Wickelverfahren eines einphasigen Autotransformators 79a, 79b, 79c kann nämlich vollautomatisch erfolgen. Die Anforderungen an das Wickeln eines einphasigen Autotransformators 79a, 79b, 79c sind weniger hoch als bei einem dreiphasigen Autotransformator. Dadurch sind vor allem die Zeit und die Kosten der Herstellung und die Reproduzierbarkeit der Leistungen besser reproduzierbar.
  • Darüber hinaus wird durch das Fehlen eines Spalts in einem einphasigen Autotransformator 79a, 79b, 79c, verglichen mit einen dreiphasigen Autotransformator, der Magnetstrom in den Wicklungen 74a, 74b, 74c, 77a 1, 77a 2, 77b 1, 77b 2, 77c 1, 77c 2 bei der Konzipierung und/oder beim Betrieb der Umwandlungsvorrichtung 59 beherrschbar
  • Schließlich ist die erfindungsgemäße Umwandlungsvorrichtung 59 für eine Integration in eine rohrförmige Form optimiert. Die Möglichkeit der physischen Trennung der Kerne 81a, 81b, 81c von den einphasigen Autotransformatoren 79a, 79b, 79c erlaubt nämlich, diese Autotransformatoren durch Berücksichtigung des Formeffekt des elektrischen Geräts, für welches die Umwandlungsvorrichtung 59 verwendet wird, wie beispielsweise eine drehende elektrische Maschine 32, die eine zylindrische Form hat, besser zu verteilen. Dadurch wird es im Übrigen ermöglicht, die On-Board-Lüfter, die eine derartige elektrische Maschine 32 aufweisen, und eine derartige Umwandlungsvorrichtung 59 kompakter und für Wärmeabstrahlung besser geeignet zu gestalten.

Claims (12)

  1. Lüfter (20), aufweisend eine drehende elektrische Maschine (32) und ein Versorgungsmodul (35), das imstande ist, die drehende elektrische Maschine (32) an ein elektrisches Versorgungsnetz (12) anzuschließen, das einen Dreiphasenwechselstrom bereitstellt, wobei das Versorgungsmodul (35) eine Umwandlungsvorrichtung (59) aufweist, die imstande ist, den von dem Versorgungsnetz (12) bereitgestellten Dreiphasenwechselstrom an die Versorgung der drehenden elektrischen Maschine (32) anzupassen, wobei die Umwandlungsvorrichtung (59) drei Eingangsklemmen (70a, 70b, 70c) aufweist, die mit dem elektrischen Versorgungsnetz (12) verbunden sind, und mindestens drei Ausgangsklemmen (71a 1, .., 71c 1, 71a 2, .., 71c 2), die mit der drehenden elektrischen Maschine (32) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsvorrichtung (59) aus drei unterschiedlichen und magnetisch entkoppelten Autotransformatoren (79a, 79b, 79c) besteht, wobei jeder einphasige Autotransformator (79a, 79b, 79c) mit einer der Eingangsklemmen (70a, 70b, 70c) und mit mindestens einer der Ausgangsklemmen (71a 1, .., 71c 1, 71a 2, .., 71c 2) verbunden und imstande ist, die Spannungswerte eines einphasigen Eingangs-Wechselstroms (12), kommen von der entsprechenden Eingangsklemme, zu verändern, um einen veränderten Ausgangsstrom an der oder an jeder Ausgangsklemme (71a 1, .., 71c 1, 71a 2, .., 71c 2) zu erhalten, die diesem einphasigen Autotransformator (79a, 79b, 79c) entspricht.
  2. Lüfter (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drei einphasigen Autotransformatoren (79a, 79b, 79c) etwa identisch sind.
  3. Lüfter (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einphasige Autotransformator (79a, 79b, 79c) einen torischen ferromagnetischen Kern (81a, 81b, 81c) und eine Primärwicklung (74a, 74b, 74c) umfasst, die um mindestens einen Teil des Kerns (81a, 81b, 81c) gewickelt und mit der Eingangsklemme (70a, 70b, 70c) verbunden ist, die diesem einphasigen Autotransformator (79a, 79b, 79c) entspricht.
  4. Lüfter (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass er erste Anschlussmittel (75) umfasst, die erlauben, die Primärwicklungen (74a, 74b, 74c) dreieckig anzuschließen.
  5. Lüfter (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens sechs Ausgangsklemmen (71a 1, .., 71c 1, 71a 2, .., 71c 2) umfasst und dass er imstande ist, den von dem elektrischen Versorgungsnetz (12) gelieferten Dreiphasenwechselstrom in sechs einphasige Ausgangs-Wechselströme umzuwandeln, wobei jeder einphasige Ausgangs-Wechselstrom eine der Ausgangsklemmen (71a 1, .., 71c 1, 71a 2, .., 71c 2) versorgt.
  6. Lüfter (20) nach Anspruch 5, herangezogen in Kombination mit Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einphasige Autotransformator (79a, 79b, 79c) ferner zwei Sekundärwicklungen (77a 1, 77a 2, 77b 1, 77b 2, 77c 1, 77c 2) umfasst, die um mindestens einen Teil des Kerns (81a, 81b, 81c) gewickelt sind, wobei jede Sekundärwicklung (77a 1, 77a 2, 77b 1, 77b 2, 77c 1, 77c 2) mit einer der Ausgangsklemmen (71a 1, .., 71c 1, 71a 2, .., 71c 2) verbunden ist, die diesem einphasigen Autotransformator (79a, 79b, 79c) entsprechen.
  7. Lüfter (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner des zweite Anschlussmittel (78) umfasst, die erlauben, die Sekundärwicklungen (77a 1, 77a 2, 77b 1, 77b 2, 77c 1, 77c 2) die einem selben einphasigen Autotransformator (79a, 79b, 79c) entsprechen, und die Primärwicklungen (74a, 74b, 74c), die den zwei anderen einphasigen Autotransformatoren (79a, 79b, 79c) entsprechen, anzuschließen.
  8. Lüfter (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die drehende elektrische Maschine (32) eine dreiphasige Maschine ist.
  9. Lüfter (20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungsmodul (35) ferner einen Gleichrichter (60), der imstande ist, den von der Umwandlungsvorrichtung (59) bereitgestellten Dreiphasenwechselstrom in einen Gleichstrom umzuwandeln, und einen Wechselrichter (61), der imstande ist, den von dem Gleichrichter (59) bereitgestellten Gleichstrom in einen Drehstrom umzuwandeln, der für die Versorgung der drehenden elektrischen Maschine (32) geeignet ist, aufweist, wobei der Gleichrichter (60) zwischen der Umwandlungsvorrichtung (59) und dem Wechselrichter (61) angeschlossen ist und der Wechselrichter (61) zwischen dem Gleichrichter (60) und der drehenden elektrischen Maschine (32) angeschlossen ist.
  10. Lüfter (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass: – die drehende elektrische Maschine (32) eine zylindrische Außenwand aufweist, – die einphasigen Autotransformatoren (79a, 79b, 79c) um die Außenwand der drehenden elektrischen Maschine (32) angeordnet sind.
  11. Lüfter (20) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die einphasigen Autotransformatoren (79a, 79b, 79c) um die Außenwand der drehenden elektrischen Maschine (32) gleichmäßig beabstandet sind.
  12. Lüfter (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er in einem Luftfahrzeug (10) verwendbar ist.
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