DE1210942B

DE1210942B - AC generator with built-in load current rectifiers

Info

Publication number: DE1210942B
Application number: DES77378A
Authority: DE
Inventors: Joachim Nachtigal; Herbert Vogt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-12-30
Filing date: 1961-12-30
Publication date: 1966-02-17

Description

Wechselstromgenerator mit eingebauten Laststromgleichrichtern Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erzeugen von Gleichstrom unter Verwendung eines Wechselstrom-, insbesondere Drehstromgenerators für Fahrzeuge und nachgeschalteten, mit stiftartigen, isolierten Anschlüssen ausgestatteten und zu den Anschlüssen sich verjüngenden, gekühlten Halbleitergleichrichtern, die radial mit gegen die Generatorwelle gerichteten Anschlüssen konzentrisch zur Welle auf einem Kreisbogen liegen.AC generator with built-in load current rectifiers The Invention relates to a device for generating direct current using an alternating current, in particular three-phase generator for vehicles and downstream, equipped with pin-type, insulated connections and to the connections themselves tapered, cooled semiconductor rectifiers, which radially with against the generator shaft aligned connections are concentric to the shaft on an arc.

Bei einem bekannten Fahrzeuggenerator dieser Art sind die Gleichrichter radial liegend an einem Tragring angeordnet, dessen Innendurchmesser den Außendurchmesser des Stromerzeugergehäuses beträchtlich überragt, so daß der mit Kühlkörpern versehene Halbleitergleichrichter durch den Fahrwind gekühlt werden kann. Dabei sind jedoch besondere Maßnahmen erforderlich, damit auch während des Haltens des Fahrzeuges bei laufender Maschine eine ausreichende Kühlung der Gleichrichter sichergestellt wird. Ferner ist durch die radiale Vergrößerung der Maschine ein größerer Platzbedarf für die Maschine erforderlich, was z. B. bei den beengten Platzverhältnissen im Motorraum von Kraftfahrzeugen zu Schwierigkeiten führt.In a known vehicle generator of this type, the rectifiers are arranged radially lying on a support ring, the inner diameter of which is the outer diameter of the generator housing protrudes considerably, so that the provided with heat sinks Semiconductor rectifier can be cooled by the wind. However, there are special measures are required, including when the vehicle is stopped Sufficient cooling of the rectifier is ensured when the machine is running will. Furthermore, the radial enlargement of the machine requires more space required for the machine, which z. B. in the cramped space in the Motor vehicle engine compartment leads to difficulties.

Bei einem anderen bekannten Generator sind die Halbleitergleichrichter in zwei Gruppen nahe der Kühlluftöffnungen an der Stirnabdeckung angebracht. Die einzelnen Gleichrichter jeder Gruppe sind durch einen dünnen Metallstreifen miteinander verbunden, der so aufgebogen ist, daß er in den Kühlluftstrom ragt. Diese Ausführung erfordert eine Sonderkonstruktion des Gehäuses, die einen erhöhten Platzbedarf in radialer und axialer Richtung bedingt, wodurch die Verwendung als Fahrzeuggenerator erschwert wird.In another known generator, the semiconductor rectifiers are attached in two groups near the cooling air openings on the front cover. the individual rectifiers of each group are connected to each other by a thin metal strip connected, which is bent up so that it protrudes into the cooling air flow. This execution requires a special construction of the housing, which requires more space in radial and axial direction, which makes it suitable for use as a vehicle generator is made more difficult.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Mängel der bekannten Ausführungen zu vermeiden. Die Lösung besteht darin, daß die Halbleitergleichrichter und die Kühlkörper gänzlich innerhalb des Umfanges des Generatorgehäuses liegend so angeordnet sind, daß sie sich in Höhe des Maschinenluftspaltes befinden und den Innenkühlluftstrom ungehindert durchlassend von diesem gekühlt werden. Auf diese Weise wird bei gedrängter Anordnung der Halbleitergleichrichter eine gute Kühlung sichergestellt, da die Halbleitergleichrichter im Bereich der größten Kühlung angeordnet sind. Die Tragteile für die Halbleitergleichrichter werden vorteilhaft mit großen Kühlflächen versehen. Diese Kühlflächen können zusammen mit weiteren Teilen einen Tragstern für die Welle des::-Generators und ferner auch einen Lagerschild, der den Generator seitlich abdeckt, bilden. Werden gleiche Gleichrichtertypen eingesetzt, so ist die Hälfte der Gleichrichter in dem Tragstern oder Lagerschild unter Zwischenfügung geeigneter Isolationsteile zu befestigen. Hierzu wird in vorteilhafter Weise neben Isolierringen, als eine Art Distanzstücke, eine Isolierplatte eingesetzt, die zentrisch angeordnet und mit dem Lagerschild verschraubt die isolierten Tragteile in ihrer Betriebslage haltert und sichert. Werden die Gleichrichter auf den Deckeln des Schleifringraumes angeordnet, so wird man zweckmäßig den einen der Deckel aus Isoliermaterial fertigen oder zumindest die Gleichrichter isoliert an diesem Deckel befestigen, um auch hier gleiche Gleichrichtertypen einsetzen zu können.The object of the invention is to overcome the shortcomings of the known designs to avoid. The solution is that the semiconductor rectifiers and the The heat sink is arranged entirely within the circumference of the generator housing are that they are at the level of the machine air gap and the internal cooling air flow can be cooled by this unhindered. This way, when you are crowded Arrangement of the semiconductor rectifier ensures good cooling, as the semiconductor rectifier are arranged in the area of greatest cooling. The supporting parts for the semiconductor rectifier are advantageously provided with large cooling surfaces. These cooling surfaces can be used together with other parts a support star for the shaft of the :: generator and also form a bearing plate that covers the side of the generator. Will be the same types of rectifiers used, half of the rectifiers are in the support star or bearing plate to be attached with the interposition of suitable insulation parts. To this end, it is advantageous In addition to insulating rings, an insulating plate is used as a kind of spacer, which are arranged centrally and screwed the insulated support parts to the end shield holds and secures in its operating position. Become the rectifier on the lids Arranged of the slip ring space, one is expediently off one of the covers Manufacture insulating material or at least the rectifier insulated on this cover in order to be able to use the same rectifier types here as well.

An Hand der Zeichnung werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.With reference to the drawing, two exemplary embodiments of the invention are illustrated described.

Die F i g. 1 zeigt im Aufriß und die F i g. 2 im Seitenriß das Lagerschild 1 eines Generators, dessen Welle mit Z bezeichnet ist. In das Lagerschild 1 sind Tragteile 3 mit den Kühlrippen 4 zur Aufnahme der Gleichrichter 5 eingeformt. Zwischen den an das Lagerschild angeformten Tragteilen 3 sind weitere Tragteile 6 angeordnet, die unter Einfügung von Isolierringen 7 mit Hilfe einer Deckplatte 8 gehaltert werden. Die Tragteile 6 sind zu diesem Zweck mit der Deckplatte 8 durch Niete u. dgl. verbunden. Die Deckplatte 8 ist ihrerseits unter Verwendung von Schraubenbolzen 9 und Distanzhülsen 1® mit dem Innenring des Lagerschildes 1 verbunden. Durch die insbesondere aus F i g. 2 ersichtliche Formgebung der Tragteile 6 werden diese sicher in der gezeichneten Lage gehalten. Die Deckplatte 8 ist im gezeichneten Ausführungsbeispiel zugleich als Träger für einen zentral angeordneten Anschlußbolzen 11 ausgebildet. Die Verbindung zwischen den isolierten Anschlußstiften der Gleichrichter 5 und dem Anschlußbolzen 11 erfolgt im gezeichneten Ausführungsbeispiel unter Verwendung von Kupferbändern 12, die einen Anschlußstern bilden. Aus F i g. 1 ist ferner ersichtlich, wie die nicht isolierten Gleichrichter 5 über die Leitungen 13 mit der isolierten Masse der Halteteile 6 verbunden sind. Zur Herstellung einer guten Kontaktgabe ist am Halteteil 6 dem Gleichrichter 5 ein Kontaktblech 14 unterlegt.The F i g. 1 shows in elevation and FIG. 2 the end shield in side elevation 1 of a generator, the shaft of which is designated by Z. In the end shield 1 are Support parts 3 with the cooling fins 4 for receiving the rectifier 5 are molded. Between the support parts 3 formed on the end shield are arranged further support parts 6, which are held with the aid of a cover plate 8 with the insertion of insulating rings 7. For this purpose, the support parts 6 are connected to the cover plate 8 by rivets and the like. The cover plate 8 is in turn made using screw bolts 9 and spacer sleeves 1® connected to the inner ring of the end shield 1. Through the particular from F i g. 2 visible shape of the support parts 6, these are safe in the drawn Location held. The cover plate 8 is at the same time in the illustrated embodiment as a carrier for one centrally arranged connecting bolt 11 is formed. The connection between the isolated pins of the rectifier 5 and the Connection bolt 11 is made in the illustrated embodiment using Copper strips 12 which form a connection star. From Fig. 1 can also be seen like the non-isolated rectifier 5 via the lines 13 with the isolated Ground of the holding parts 6 are connected. To make good contact is a contact plate 14 is placed underneath the rectifier 5 on the holding part 6.

Bei der beschriebenen Aufbauform deckt sich der kegelförmige Raumbedarf für die Gleichrichter und ihre Kühlflächen sehr gut mit dem zur Verfügung stehenden Ringraum. Damit ergibt sich bei einem Minimum an Strömungswiderstand eine größtmögliche Kühlung auch bei sehr geringem Generatordurchmesser. Da diese Aufbauform keine Abdekkung nach außen benötigt, ergibt sich zudem eine gute Kühlwirkung durch die Eigenkonvektion für die Tragteile. Es ist ferner ersichtlich, daß durch diese Aufbauform auch ein guter mechanischer Schutz für die Gleichrichter sichergestellt ist.With the design described, the cone-shaped space requirement is identical for the rectifiers and their cooling surfaces very well with the one available Annulus. This results in the greatest possible flow resistance with a minimum of flow resistance Cooling even with very small generator diameters. Since this design does not have a cover needed to the outside, there is also a good cooling effect due to the natural convection for the supporting parts. It can also be seen that this design also has a good mechanical protection for the rectifier is ensured.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform nach der Erfindung, bei der der Gleichrichtereinbau im Schleifringraum der Maschine erfolgt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist lediglich in F i g. 4 die Generatorwelle 20 mit den Schleifringen 21 für die Regelung der Maschine angedeutet. Die Welle 20 ist in einem Kugellager 22 gehaltert, das seinerseits im Lagerschild 23 sitzt. Der Außenring 24 des Lagerschildes 23 ist mit radialen Wartungsöffnungen versehen, die durch die Abdeckungen 25 und 26 geschlossen sind. Die Verbindung des Lagerschildes 24 mit dem Motorgehäuse 27 geschieht in üblicher Weise unter Einsatz von Schraubenbolzen u. dgl. Die Ständerwicklung des Generators ist mit 28 und die Ankerwicklung mit 29 bezeichnet. An den Abdeckungen 25 bzw. 26 sind die Tragteile 30 bzw. 31 der Gleichrichter 32 befestigt. Die Tragteile 30 und 31 sind in an sich bekannter Weise mit Kühlflächen 3 versehen, die im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung und in Höhe des Luftspaltes des Generators angeordnet sind, so daß sich bei guter Kühlung ein geringer Strömungswiderstand ergibt. Während die eine Abdeckung, z. B. 26, aus Metall gefertigt sein kann und leitend mit dem Gehäuse des Generators 27 bzw. mit dem Lagerschild 24 verbunden ist, wird die zweite Abdeckung 25 vorteilhaft aus Isolierstoff gefertigt, so daß die einzelnen Gleichrichter hier gegeneinander und gegen Masse isoliert angeordnet sind.The F i g. 3 and 4 show an embodiment according to the invention, where the rectifier is installed in the slip ring space of the machine. For reasons the clarity is only shown in FIG. 4 the generator shaft 20 with the slip rings 21 indicated for the regulation of the machine. The shaft 20 is in a ball bearing 22, which in turn is seated in the bearing plate 23. The outer ring 24 of the end shield 23 is provided with radial maintenance openings through the covers 25 and 26 are closed. The connection of the end shield 24 to the motor housing 27 takes place in the usual way using screw bolts and the like of the generator is denoted by 28 and the armature winding by 29. On the covers 25 and 26, the support parts 30 and 31 of the rectifier 32 are attached. The supporting parts 30 and 31 are provided in a manner known per se with cooling surfaces 3, which essentially arranged parallel to the direction of flow and at the level of the air gap of the generator are, so that there is a low flow resistance with good cooling. While the one cover, e.g. B. 26, can be made of metal and conductive with the Housing of the generator 27 or is connected to the end shield 24, the second Cover 25 advantageously made of insulating material, so that the individual rectifiers are arranged here isolated from each other and from ground.

Es ist ersichtlich, daß hier eine optimale Raumausnutzung vorhanden ist, zumal die Sektoren zwischen den Gleichrichterträgern 30 zur Aufnahme der Bürstenhalter und zur Kabelführung ohnehin benötigt werden. Selbstverständlich läßt sich die Abdeckung 26 mit den Tragteilen für die Gleichrichter nicht nur zusammensetzten, sondern auch als einheitliches Bauteil gießen oder spritzen.It can be seen that there is an optimal use of space here is, especially since the sectors between the rectifier supports 30 for receiving the brush holder and are required for cable routing anyway. Of course, the cover can be 26 with the support parts for the rectifier not only put together, but also Pour or inject as a single component.

Die in Kühlkörper einzusetzenden Gleichrichter werden zweckmäßigerweise in die Kühlkörper eingepreßt. Es können jedoch auch übliche Befestigungsmethoden, wie Einschrauben oder Einsprengen angewandt werden. Die Montage und Wartung bei der zuletzt genannten Aufbauform ist ganz besonders einfach, da der Aufbau der Gleichrichter und ihrer Halterungen unabhängig vom Generator vorgenommen werden kann.The rectifiers to be used in heat sinks are expediently pressed into the heat sink. However, conventional fastening methods can also be used, how to screw in or snap in. The assembly and maintenance at the last-mentioned design is particularly simple, since the design of the rectifier and their brackets can be made independently of the generator.

Claims

Claims: 1. Device for generating direct current under Use of an alternating current, in particular three-phase generator for vehicles and downstream, equipped with pin-type, insulated connections and closed the connections tapered, cooled semiconductor rectifiers, which radially with connections directed against the generator shaft concentric to the shaft lie in an arc of a circle, which means that the semiconductor rectifier and the heat sinks are entirely within the circumference of the generator housing are arranged so that they are at the level of the machine air gap and the Internal cooling air flow can be cooled by this unhindered.

2. Establishment according to claim 1, characterized in that the support parts of the rectifier with Cooling surfaces, in particular cooling fins, are provided.

3 :. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the cooling surfaces have a support star for the bearing the shaft of the generator.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that that when using the same rectifier types, the supporting parts provided with cooling surfaces the rectifier insulated in accordance with the electrical circuit in the support star are attached.

5. Device according to claim 4, characterized in that the isolated support parts preferably together on one to be connected to the support star Isolation plate are attached.

6. Device according to claim 5, characterized in that that the supporting parts to be insulated through the insulating plate under intermediate layer a preferably ring-shaped insulating part are pressed against the support star.

7. Device according to claim 6, characterized in that the isolated DC side Connection to the rectifiers via star-shaped or cut strips is connected, is arranged centrally on the insulating plate. B.

Facility according to claim 1, characterized in that the rectifier on covers of the Slip ring space are attached.

9. Device according to claim 8, characterized in that that at least one of the covers is made of insulating material.

10. Device according to claim 8 and 9, characterized by such an arrangement of the rectifiers on the covers that the cone tips protrude into the space between the brushes. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1065 921, 1071826; German utility model No. 1827 078, 1821363.