DE1130058B

DE1130058B - Anordnung von Halbleiter-Gleichrichtern in Wechselstrom-, insbesondere Drehstromgeneratoren zur Erzeugung von Gleichstrom

Info

Publication number: DE1130058B
Application number: DES70354A
Authority: DE
Inventors: Joachim Nachtigal
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-09-15
Filing date: 1960-09-15
Publication date: 1962-05-24

Description

Anordnung von Halbleiter-Gleichrichtern in Wechselstrom-, insbesondere Drehstromgeneratoren zur Erzeugung von Gleichstrom Die Erfindung.bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung von Gleichstrom unter Verwendung eines Wechselstrom-, insbesondere Drehstromgenerators mit nachgeschalteten, in das Gehäuse des Generators ein-oder angesetzten Halbleiter-Gleichrichtern. Es ist bekannt, Gleichstrom für leistungsstarke Kraftfahrzeuge, Flugzeuge u. dgl. unter Einsatz von Wechselstromgeneratoren mit nachgeschalteten Gleichrichtern zu erzeugen. Um die notwendigen Leitungen kurz und damit die Verluste klein zu halten, wurde bereits vorgeschlagen, die Halbleiter-Gleichrichter in an das Gehäuse angesetzten ringförmigen Teilen, die gegebenenfalls auch als Lagerschild wirken können, axial; d. h. mit ihrer Längsrichtung parallel zur Achse des Generators in zwei parallelen, zur Achse senkrechten Ebenen anzuordnen. Hierbei ist eine der Ebenen mit dem Maschinengehäuse leitend verbunden, sie bildet z. B. den Pluspol der Stromversorgungsanlage, während das zweite Gehäuseteil gegenüber dem ersten und dem Maschinengehäuse isoliert aufgebaut ist und als Minuspol des Gleichrichters wirkt. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß der Generator in axialer Richtung nicht unwesentlich vergrößert wird und daß außerdem ein Austausch der Gleichrichter nur nach einer Teilmontage möglich ist.
Ferner ist es bekannt, bei Lichtmaschinen für Kraftfahrzeuge als Rückstromschalter ein Halbleiterventil zu verwenden, das mit angesetzten Kühlflächen in dem Raum zwischen den Bürsten im Generatorgehäuse befestigt ist. Auch bei dieser bekannten Ausführungsform ist ein Austausch des Ventils nur nach einer Demontage des Lagerschildes sowie der Herausnahme des Ankers möglich.
Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform sind Halbleitergleichrichter an der Innenseite der Stirnabdeckungen elektrischer Wechselstromgeneratoren befestigt. Jeweils drei der sechs Gleichrichter -einer Drehstrombrückenschaltung sind dabei von gleicher Polarität, so daß jeweils drei Gleichrichter mit ihren metallischen Gehäuseteilen durch Metallstreifen zwecks Kühlung verbunden werden können. Diese bekannte Ausführungsform erbringt zwar hinsichtlich des Gesamtaufbaues gewisse Vorteile, denn die Gehäuse der einzelnen Gleichrichter können auf ein gemeinsames Potential gelegt werden. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß Gleichrichter verschiedener Aufbauformen verwendet werden müssen, womit die genannten Vorteile wieder ausgeglichen werden.
Der Erfindung liegt dieAufgabe zugrunde, eine Einrichtung der beschriebenen Art aufzubauen, die den bekannten Einrichtungen hinsichtlich des notwendigen Aufwandes an Baulänge ebenso überlegen ist wie hinsichtlich der Wartungsmöglichkeiten.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein- Teil der Halbleiter-Gleichrichter in von außen zugängliche, insbesondere nach außen offene Ausnehmungen oder Einformungen des Lagerschildes oder sonstiger dem Gehäuse des Generators angepaßter Tragteile eingesetzt sind. Besonders vorteilhaft ist es, hierfür Gleichrichter zu verwenden, die mit einem Schraubgewinde am Gehäuse zum Einsetzen in Gewindebuchsen versehen sind. Hierbei ist es vorteilhaft, sämtliche Gleichrichter in einer Montageebene unterzubringen und, hierbei zumindest einen Teil der Gleichrichter radial einzusetzen. Diese radialen Gleichrichter werden vorteilhaft in Ausnehmungen eingesetzt, die Teile eines Stützgerüstes zum Tragen des Lagerschildes bilden.
An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen zum Teil im Schnitt einen als Lagerschild für den Generator einsetzbaren Tragteil zur Aufnahme von sechs Gleichrichtern für eine Drehstrombrückenschaltung. Die Fig.4 und 5 zeigen eine ähnliche Ausführungsform wie die gemäß den Fig. 1 bis 3, jedoch mit dem Unterschied, daß ein Teil der Gleichrichter in axialer Richtung eingesetzt ist, wodurch sich eine gut zugängliche Lage bei möglichst großem Lüftungsquerschnitt ergibt.
Die Fig. 6 schließlich zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der für besonders ausgeprägte Kühlflächen Sorge getragen ist.
In ein als Lagerschild ausgebildetes Guß- oder Preßgehäuse 1 aus Metall sind zur Verbindung des inneren Ringes 2, das zur Aufnahme des Lagers dient, und des äußeren Schildringes 3 Verstrebungen 4 eingegossen; die große Durchlüftungsöffnungen 5 und 6 offenlassen. Die Verstrebungen 4 sind gegeneinander unter einem Winkel von 120 ° angeordnet. Sie bilden zusammen mit dem Ring3 eine nach außen offeneAusnehmung7, in die dieGleichrichter8 eingesetzt sind.Die Gleichrichter 8 tragen bodenseitig Schraubgewinde 9, die in entsprechende Sacklöcher der Verstrebungen 4 eingeschraubt sind. In die Durchlüftungsöffnungen 6 sind unter Zwischenfügung von Isolierteilen 10 Halteteile 11 eingesetzt, die wiederum zusammen mit dem Schildring 3 nach außen offene Ausnehmungen 12 bilden. In diese Ausnehmungen 12 sind die Gleichrichter 13 mittels Schraubgewinde 9 eingesetzt. Die Halteteile 1l sind, da sie keine wärmeleitende Verbindung mit den inneren und äußeren Lager- bzw. Schildringen 2 und 3 haben, in stärkerem Maße mit Kühlrippen 14 versehen wie die Verstrebungen 4.
Die Verbindung mit dem Wechselstromgenerator wird an den Gleichrichtern 8 unmittelbar durch kopfseitigen Anschluß und an den Gleichrichtern 13 über einen Schraubanschluß 15 am Halteteil 11 hergestellt. Damit ergibt sich, daß der Minuspol des Gleichstromkreises an der Masse des Lagerschildes und der Pluspol am kopfseitigen Ende der Gleichrichter 13 liegt.
In der Fig. 2 ist die Verbindung zwischen Generator und den kopfseitigen Enden der Gleichrichter bzw. dem Netz oder der Batterie durch die Kabel 16 angedeutet. Die Halterung der Halteteile 11 kann durch Verspreizen mittels nicht gezeichneter Schrauben, gegebenenfalls sogar durch ein Aufschrumpfverfahren hergestellt werden.
Die Fig.4 und 5 zeigen eine Abwandlung der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3. Diese Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, daß die Gleichrichter 13 in axialer Richtung eingesetzt sind. Hierdurch wird ein größerer Durchlüftungsquerschnitt für die Öffnungen 6 erzielt und gegebenenfalls auch eine einfachere Montage gewährleistet. Im übrigen sind gleiche Teile mit gleichen Ziffern versehen. Zur Abdeckung der kopfseitigen Enden der Gleichrichter 13 ist eine Abdeckkappe 17 aufgesetzt. Diese kann entweder aus Isolierstoff gefertigt sein oder mit einer Isolierstoffauskleidung versehen werden. Die Zuleitungen an die Gleichrichter 13 werden bei dieser Ausführungsform über die Bohrungen 18 geführt.
Die Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der sowohl die tragenden Verstrebungen 20 als auch die nichttragenden Halteteile 21 mit einer starken Verrippung zur Erzielung eines hohen Kühleffektes versehen sind. Im übrigen ist der Aufbau entsprechend, und die gleichen Teile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Halteteile 21 für die gegenüber dem Gehäuse des Generators isolierten Gleichmchter 13 können wiederum über Isolierzwischenlagen 22 gegenüber dem Gehäuse abgestützt sein. Zur Befestigung dieser Elemente sowie gegebenenfalls gleichzeitig zur Befestigung des Lagerschildes am Gehäuse des Generators und zum Anschluß der Verbindungsleitungen dienen die angeformten Ösen 23, in die entsprechende Schraubbolzen unter Zwischenfügung von Isolierbeilagen eingesetzt sind. Es bilden also bei dieser Ausführungsform wiederum drei um 120 ° versetzte, als Kühlsterne geformte Tragteile den Minuspol. Selbstverständlich kann man an Stelle von zwei Schrauben für die Befestigung der Halteteile 21 auch mit einer einzelnen Schraubverbindung auskommen, wenn man statt der der Welle nächstgelegenen, formschlüssigen Abstützung eine Schraube einsetzt und dafür zwei formschlüssige Abstützungen im äußeren Schildring vorsieht.
Es ist ersichtlich, daß bei allen beschriebenen Ausführungsformen gleichartige Gleichrichterzellen verwendet werden können und daß jede Gleichrichterzelle ohne Entfernung des Lagerschildes ausgewechselt werden kann. Selbstverständlich kann an Stelle der beschriebenen Ausbildung als Lagerschild auch ein reines Tragschild Verwendung finden, d. h. das Lagerschild für den Generator selbst kann unabhängig davon angeordnet oder befestigt sein. Letztere Ausführungsform hätte unter Umständen den Vorteil, daß die Gleichrichtereinheit unabhängig vom Generator vorgefertigt und gegebenenfalls versandt werden kann. Es würde jedoch eine gewisse Verteuerung der Fertigung mit sich bringen.

Claims

PA'r'ENTr:NSPRÜCl-I£:-1. Einrichtung zur Erzeugung von Gleichstrom unter Verwendung eines Wechselstrom-, insbesondere Drehstromgenerators mit nachgeschalteten, in das Gehäuse des Generators ein- oder angesetzten Halbleiter-Gleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Gleichrichter in von außen zugängliche, insbesondere nach außen offene Ausnehmungen oder Einformungen des Lagerschildes oder sonstiger dem Gehäuse des Generators angepaßter Tragteile eingesetzt sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter eingeschraubt sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Gleichrichter radial eingesetzt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter in Teile eines Stützgerüstes zum Tragen des Lagerschildes eingesetzt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützgerüstteile in an sich bekannter Weise mit eingeformten, vorzugsweise tragenden Kühlrippen versehen sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Stützgerüstteile, daß sich gleichmäßig am Umfang verteilte, dem Kühlluftstrom zugängliche Ausnehmungen oder Durchbrüche ergeben.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmungen oder Durchbrüche mit Kühlrippen versehene Halteteile für radial oder axial eingesetzte Gleichrichterelemente isoliert eingesetzt sind. B. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung der Halte- und Befestigungsteile, daß ohne Schraub- oder Nietverbindungen der letzte Freiheitsgrad für die Beweglichkeit der Halteteile durch die Herstellung der elektrischen Anschlußverbindung blockiert ist. In: Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1065 921, 1071826; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1753 704; ETZ-A, 1955, S. 357.