DE1463865A1 - Wechselstromgenerator mit einer Gleichrichteranlage und einem Spannungsregler - Google Patents
Wechselstromgenerator mit einer Gleichrichteranlage und einem SpannungsreglerInfo
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Description
- Wechselstromgenerator mit einer Gleichrichteranlage und einem Spannungsregler Die Erfindung betrifft einen Wechselstromgenerator mit einer Gleichriohteranlage und einem Spannungsregler, Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Wechselstromgenerator äusserst gedrängt zu bauen ohne eine Einbusse an Wirkungsgrad in Kauf nehmen zu müssen. Die Erfindung geht zur Lösung dieser Aufgabe davon aus, dass eine besondere Ausgestaltung und eine besondere Zuordnung der einzelnen für den Betrieb erforderlichen Einrichtungen zum Ziel führen kann. Die erfindungsgemässe Lösung besteht darin, dass die Gleichrichteranlage und eine aus dem Spannungsregler und einem Bürstenhalter bestehende Baueinheit in einem Gehäuseschild eines nur eine Kammer aufweisenden Generatorgehäuses angeordnet sind, dass die Gleichrichteranlage und der Spannungsregler vom statischen Halbleitertyp sind, dass die Gleichrichteranlage auf der einen und die vereinigte Spannungsregler- und Bürstenhaltereinheit uaf der anderen Seite der Läuferwelle des Generators angeordnet sind, dass der Spannungsregler eine Halbleiterschalteinrichtung enthält, die an einem Wärmeschild innerhalb der Gehäusekammer befestigt ist und dass die Gleichrichteranlage eine Mehrzahl von Dioden enthält, von denen einige in Öffnungen in dem Gehäuseschild und andere in einem inherhalb des Gehäuseschildes liegenden Wärmeschild sitzen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die vereinigte Spannungsregler- und Bürstenhaltereinheit ein Gehäuse für ein gedrucktes Leiternetz, den Bürstenhalter und einen Wärmeschild aufweist und der Wärmeschild die elektrisch mit dem gedruckten Leiternetz verbundene Halbleiterschalteinrichtung des Spannungsreglers hält. Hierbei ist es zweckmässig, wenn das Gehäuse einen im wesentlichen senkrecht zu seiner Bodenfläche liegenden Bügel hat, und wenn der Bürstenhalter aus Isolierstoff besteht und ebenso wie der Wärmeschild von dem Bügel getragen ist. Ferner ist vorgesehen, dass der Bürstenhalter in einen Schlitz des Gehäuses greift.
- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist Fig. 1 eine Stirnansicht auf einen Wechselstromgenerator nach der Erfindung, Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1, Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 1, Fig. 6 eine Draufsicht auf ein gedrucktes Leiternetz und einen Wärmeschild, die Teile eines Halbleiterspanaungsreglers sind, Fig. 7 eine Ansicht von der Rückseite auf das gedruckte Leiternetz und den Wärmeschild der Fig. 6, Fig. 8 eine zum Teil geschnittene Ansicht eines vereinigten Halbleiterspannungsreglers mit einem Bürstenhalter.
o@Maschine hat, wie 2- 1a. 2 zeigt,. an der einen Seite ein Gehäusecchilä 10, das einen Ansel.i#-ise- lappem. 12. tdr die. Narahine trägt; Las Gehäuseechild 10 cj.x.is31t Eine :ßehrsnhl von huttaustrittsötfungen 14. En, ant:@Ut :: _ae@r eia,reiblusgsames Lager 16. An der anderen Seite hat 'die Maschine einen zroit;:n Ge- häuseschild #8, das aus Mantelteilen 20 und 22 und Stim"n3- teilen 24 und 26 besteht. Der Stirnrandteil 24 steht in axialer 8iahtung etwas über den-Stirnwandteil 26 vor. Der Stirnw:@ndtvii 26 enthält Lutteintrittsöttnungen 289 30, und 32 und,mehrere über den Umtag verteilte Lutteinieseötfnungen 34, wie dies Pig. 1 @Qigt. Der Stiravandteil 24 hat eine.44teittrittrötthung 36s d1 ..:en freien Zutritt von Luft in einen Raum gestattet, in den ein ..;s1bleiterepannungeregler engeordnetIat, der nachstehend noch beschrieben wird, Der Stirnwandteil 26 trägt ein reibungsarmes Lager 38 rar eine welle 40. Die Gehäuseschilde 10 und 18 tragen eine Ständereinheit 42 die at:a einem Ständerkorn 44 besteht. Dieser 'iesteiit aus laminier- ten StGlil und hat =,qhrere Ständernuten zur Autnalimo.der Wick7.un- :,:n einer dreiphasigen Ständerwieklung 46, die in Stern geachal.- -;:et :..-t. Der Ständorkern 44 enthalt einige Lamallcn 48 grösserazz aurchmeasers, ' die srtischen Ringflächeä dar Goü:_uaoschildo 10 und ': durch Schrauben 50 (rig. 1),auo=mengocpannt worden. Die Schrauben traten durch Woher* im GeUnseaohild 18@und sind in Gewindeli@oher- dem- ßehäueeeohildm10 eüsgeaohraubte . Die gelle 40 bildet einen Teil oiner.lUutereinheit 52, Auf einem kerbverzahnten Teil 58@ der Volle «.sitzen mit Preae# sitz Iäutersot»,mente 54 und 56, die aus aagnetieohen werknot= bestehen, Die Segmente heben `lmMne 54a und 56a, die eich .mit Abstand voneinendeir Ubargreifen: twikoheu den Begttenton 54 und 56 befindet eich ein Bern 60 aus magnetioohon uerkstott, , der einen Spulenkneten 62:aue Ißoliorotott'trügt, Der Spulen- kanten 62 nimt eine leldvioklung 64 auf, -Die beiden Enden der Feläwiokl64 sind mit xitalli# eohen Schleitringen 66* bzwe '68 verbunden, die von einer. reh- teat zit der Volle 40 verbunden« Büchse aus lmolierstot g0# tra,;;j.: worden. 8iu Sing 72 eum ohetieohem Verkmtott lieg. .d diaat -en die inneren p1äoben der 1' man. 54a Sand 56a an u# dazu, Ge:gßusche zu verringern, de bei. Umlauf der litu=eronheit. 52 mit Drehzahl auttr@ten können. . Die Welle 40. wird von eher Riemenacheibe 74 "trie- . ben, die auf die. Welle 40 autgekoU.'t irrt und zugleich - Bolsuieln 76 trügt, Diese ßoh»tolu 76 .da4ea WI durch ,die Wta,#stritta öttnungen .14 ab, die dusch dis i o@arf .Maöchiu strömti '. Wird di1r lung 6 eivhstrom über deloäwiol mit 0l' 8ohl.eitringe 6ö =d,-6a erregt, r inwä in der dreiph"igßtk»m dervioklwsg, 46 eine.1taa@uielmpax@ng . i@dwirrt. . - Zum Gleichrichternetzwerk gehören drei weitere Dioden 80, die ähnlich wie die Dioden 78 ausgebildet sind. Jedoch sind mit ihren Metallhülsen die Kathoden verbunden. Die Metallhülsen der Dioden 80 sind mit Preßsitz in Öffnungen eines metallischen Wärmeschilds 82 eingesetzt. Der metallische Wärmeschild 82 wird von dem Stirnwandteil 26 des Gehäusesch@des 18 durch Schrauben 84 und 86 (Fig. 5) getragen, is@t jedoch gegen den Gehäuseaohild 18 isoliert. Die Schraube 84 tritt durch den metallisohen Wärmeschild 82 und durch den Stirnwandteil 26 den Gehäuseechilde$ 18 hindurch, wobei die elektrische Isolation durch Scheiben und Büchsen erfolgt. Die Sehraube 84 bildet einen Gleichstromauslass des Wechseletromgeneratore.
Die Schraube 86 tritt durch den Wärmesohild 82 und ist in den Stirnwandteil 26 des Gehäuseschilds 18 eingeschraubt, Axial ausgerichtet zur Schraube 86 liegt , eine Bohrung in einem Ansatz 88, der sich axial von dem Stirnwandteil 26 erstreckt. Der Ansatz 88 enthält ein Gewindeloch, in das eine Schraube 90 eingeschraubt ist, die die gleiche elektrische Spannung wie der Gehäuseeohild . 18 aufweist und als Erdverbindung verwendet werden kann. Die Schraube 86 ist elektrisch gegen den Wärmeschild 82 tad damit gegen den Stirnwandteil 26 isoliert, obwohl diese Schraube in den Stirnwandteil 26 eingeschraubt ist. Die Ständerwicklung 46 ist über Leiter mit Anschlusszapfen 98, 100 und 102 verbunden. Der eine Anachlusesapfen 102 und seine elektri- schen Verbindungen sind in Fig. 2 dargestellt. Der Ansohluen- zapfen 102 tritt durch eine Öffnung in dem metallischen Wärmeschild 82 und durch eine Öffnung in einem zweiten metallischen Wärmeschild 104. An den Aaschlusezapfen 102 sind,suseer dem von der Ständerwioklung 46 kommenden Leiter 94 vier weitere metallische Anschlussklemmen vorgesehen, die mit Leitern 119,-1l2 und 114 und 115 verbunden sind. Der Leiter 110 ist mit der vorstehenden Anschlussklemme 78a der Diode 78 verbunden; der Leiter 112 mift der vorstehenden Anschlussklemme 80a-der Diode 80; und der Zeitur 114 mit der vorstehenden AnachluoUe=e 116n einer Diode 116o Dar Anschlusezapfon 102 ist, Wie rig. 2 zeit, elek- trisch von den Wä=e®childon 82 und 104 isoliert und bildet 114 einen äemeinoamen Anoehlues für die Leiter 94, 110, 112 115: .wt -.a Anschlussaapfen 98 und 100 dienen dea gleichen Zwack wie der Anschlusszapfen 102, jedoch mit der Aus-nahme, dass diene An- sehlunoeapfen keinen Anaehluss..für einen Leiter 115 haben. An diese Anechlusezapfen sind daher nur loiter, die den Leitern 94, 110, 112 und 114 entsprechen, angeschlossen. Die drei Anschlußazapfan 98, 100 und 102 tragen den WUrmeschild 104, an den drei Dioden 116*oitzen. Jede Diode 116 hat eine äussere Betallhülea, die mit Preßsitz in einer Öffnung das Wärmeschildes 104 sitzt: Die NotallhUlso der Diode 116 ist deren Kathode, so dann dar metallische Wärmeschild 134 eine ge- meinsame e4lektrisehe Verbindung der Kathoden aller Dioden 116 let.'DiQ Anoden der Dioden 116 sind mit den Anschlusszapfen 98 bzw. 100 bzw. 102 in der bƒaite besclriebenen Weise verbunden. Der Spannungsregler liegt erfindungsgemäss innerhalb des Gebäuaeschildes 18 und ist mit dem Stirnwandteil 24 verbunden Der Spannung®regler enthält ein metallisches Gehäuaƒ 120, das ein 3odonwand 122 und Seitenwinde 124 aufweist. Der Querschnitt des Metallinchon ,Gehäueee 120 ist, wie ®1g. 8 zeigt, im wesentlichen trogföraig. An der Bodonwaed 't22 sind zwei metallischeüo@ 12v und 128 angeschweisst oder sonstwio befoatigt, die sich;:.:'@roclzt zur Bodenfläche 122 erstrecken, Das.Gehäueo 120 enthält ein gedrucktes Leiternetz 130 (Piß: 6 und 7).,Auf einer Karte 132 aus Ieolieratotf sind auf, der einen Seite (Pig,7) die Leiter aufgedruckt, während auf der gogenUberliegenden feite (Pia, 6) die Bestandteile den Sgan- nunßsreglere befestigt sind. Auf der Keane 132 sind folgende Teile@betestigtt,tin rotentioneterwiderstand@134, ein Widerstand 136, ein Silikon-Gleichrichter 138, ein Kondensator 140,'ein 'Widerstand 142,. .ein Leiter. 143, eine Zener-Diode 144, oin.Vides-: stand 146, ein gesteuerter'Gleichriohter 14ß,`oin Kondensator 150, ein widerstand 152, ein Thernietor 154 und ein Kondensator 156. Die Anelohluseleiter für diese Teile ®ind durch die iarte auf die andere Seite geführt und dort mit den gedruckten Leitern durch löten ö,dgl, verbunden. Die Zuordnung der einzelnen Be- standtoilo der Anlage ist durch einen Vergleich der Vige 6 und 7 leicht festzustellen. . Die- MetallbUgel 126 und 128 haben Öffnungen zur Aufnahme von Schrauben 160, 162, 164 und 166 (Pia, g). Diese Schrauben vrerden abschliessend in Gewindelöohor in den Stirnwandtoil 26 des Gehäuseschilde 18 eingeschraubt, dienen antlich jedoch j dazu, den Sgannuggsregler mit einem Bürstenhalter 170 zu ver- bind en. . Der Mrstenhalter 170 besteht aus einem einteiligen . :lastiketück mit Taschen 172 und 174, die Büroton 176 bzw, 178 mit ihren Pedarn.aulnahmen. Das einteilige Plastikstück hat An- Sätze 180.und 181, die gegen sich gegentiberliegende Seiten der l - Wie Fig. 8 zeigt, tritt die Befestigungsschraube 160 . durch eine metellicche Anschlussklomme 186 eine Isolierbüchse 183 und einen metallischen Wärmeschild 182 und ist in eine Stahl. seheibe 184a eingeschraubt, die Sogen einen Isolutor 184 anliegt, Die Scheibe 184a dient dazu, die v@rschied@nen Teile der in Fig. 8 dargestellten Einheit zusammenzuhalten bevor diese mit dem Stirnwandteil 24 des Geh@usoschildes 18 verbunden wird. Die Sehraube 160 tritt isoliert durch den iMetallbügel 128 und ist auch gegen den metallischen Wärmeachild 182 isoliert. Dor Kopf der Schraube 160 liegt gegen die metallisehe Anschlusskiomme 186 an, die mit einem Leiter 188 verbunden ist. Der Leiter 188 ist mit den gedruckten Leiter 190 (FiZ. 6 und ?) verbunden.
Die Bafentigungssschraübe 162 tritt durch einen Isolator 192, der in einer Öffnung den Bsgcls 128 und des Aceat;cz 180 den Bürstenhalters sitzt. Der Isolator 192 tragt metallische An- zcliluzoklo=on 194 und 195" Die Die A=ohluoaklemae 194 ist aber einen Leiter 196 mit der BUrste 178,, und 81e #inachluaskle=e 195 mit einem Leiter 197 verbunden. Die Schraube 162 wird anftnglieh 1:n ein Scheibe 200 einceschrgubt, um .das Zueuamenhalten der Baueinheit nach Pig. 8 iu gewllhrloiaton. Die Mi ruamerartige An- sc'nluoakle=.o 194 liegt t;eäon den NotallbUgel 128 an, ist also elektrisch mit diesem verbunden, no dann die Bürste 178 das . gleiche elektriaare Potential hat wie der Netallb,i; e1 128. Da der metallioehe Wärneachild 182 gegen. den Notallbügel 128 an- liegt, hat also dieBürste 178 such das gleiche elektrisohe Poten- tial wie der Vltrmeachild 18'Z. Der metallische Wärmeschild 182 enthält eine Öffnung 210, die die metallische Aueaenhülse eineu gesteuerten Gleichrichters 212 aufnimmt. Die metalliaehe Ausssenhülee dieses gesteuerten Gleichrichters s=tellt dessen Anode dar, während das Gitter und die xathode des gesteuerten Gleichriohtern mit Leitern 214 bzw. 216 (Fig. 6 und 7) verbunden sind. Die Bürste 178'ist demzufolge mit der Anode den gesteuerten Gleichrichters 212 über den Leiter 196, die Anschlussklemme 194, den tietallbUgel 128 und den iaä=e- ochild 182 verbunden. Die Befestigungsschraube 164 erstreckt s=ich durch einen Isolator 230, der in einer Öffnung im Ansatz 181 des BUrstonhal- tern und-einem flachen metallischen Leiter 232 mit - Die klammerartige Anschlussklomm 233 ist mit einem Leiter 250 verbunden, der an den gedruckten Leiter 252 angeschlossen ist, der auf die eine Seite den Thermistors 154 und die eine Seite den Widerstandes 152 Sahn.
- Die Befestigungeschraube 166tritt durch eine Isolierbüehse 260, den Metallbügel 126, den metallischen Würmoschild 182 und einen Isolator 262 und ist in eine St-ahlscheibe 262a eingeschraubt, die die Baueinheit gemäs hig. 8 zusammecnhät bevor diese mit dem Gehäuseschild 18 verbunden wird. Die Schraube 166 weist keine elektrischen Verbindungen auf, da sie von dem Bügel 126 und dem Würmeschild 182 isoliert ist.
- Der in Fis. 3 dargestellte Wärmeschild 104 trägt eine Diode 270, die mit einer äusseren Metallhülse in einer Öffnung den Vämoaohildes 104 sitzt. Die Kathode der Diode 270 wird durch die Metallhülse gebildet und ist demzufolge mit dem Wärmesoh@ 104 verbunden. Die Anode der Diode 270 ist über einen Leiter 272 mit einer Anschlussklemme 274 verbunden, die rund um den Isolator 192 greift und daher elektrisch mit den Anschlussklemmen 194 und 195 verbunden ist. Die klammerartige Anschlussklemme 274 kann über den Isolator 192 kurz vor dem Anbau der Baueinheit nach Fig. 8 an den Gehäuseschild 18 übergestülpt werden.
- Ein Kondensator 275 sitzt in einer Öffnung eines Ansatzes an dem Stirnwandteil 26 des Gehäuseschildes 18-Dieser Kondensator ist mit einem Leiter 277 mit dem metallischen Wärmeschild 82 über einen Befestiger 279 verbunden.
- Der abgebogene Anschlussteil 232a des falchen Metallleitern 232 kann mit einer Anzeigelampe verbunden werden, die anseigt, ob der Generator die geforderte Ausgangsapannung liefert oder nicht. Zu kann somit eine Signallampe zwischen dem Anschlussteil 232a und der positiven Klemme der Batterie 2e0 über einen nicht dargestellten Schalter angeschlossen nein. Bei dieser Anordnung kann die Feld-Wicklung 64 anfänglich über die Signallampe durch Sohliessen des Schalters erregt werden, wobei die Signallampe erlisoht, wenn der Generator seine gewünschte Ausgangsspannung er-reicht, Falle gewünscht, kann zu der Signallampe parallel ein Widerstand geschaltet werdet. Bei laufender Maschine bewirken die Schaufeln 76 einen Luftstrom durch die Maschine, um deren verschiedene Teile zu kühlen. Die Luft tritt hierbei in die Maschine durch die Lufteintrittsöffnungen 28, 30, 32, 34 und 36 ein, die alle im Gehäuseschild 18 vorgesehen sind. Die Luft verl-Kost die Maschine durch die Luftaustrittsöffnungen 14 im Gehäuseschild 10.
Die durch die lupteinlqpsötlnurig 36 eintretende Luft ktlh1t deä i -atälliochen Wilrmoschild 182 und den gesteuerten Gloichricliter 212, der in oiaicÖffhung dieses Idarmoachildeo sitzt. Diese Luft wird auch die out' der Karte aufgedruckten Leiter k'dlilen, die in- den Stroh. ,der eintretenden Luft liegen. Die durch die Sinlhes# ' öffüungen 34 eintretende Luft strömt tttier die Ständarwick.Iung 46, um diese zu kohlen, Dir durch die. Zufteintrittaöffaiunßen . 28, 30 und 32 eintretende Luft dient der KUhlunß der Värmeachilde 02 und 104 und der an diesen beieatigten Dioden,» Dia die Wärme. . schildo 82 und 104 sowie den Spannüngerogler 'eihlende Luft 1,'Z1 t ferner auch noch die Ständorwicklung 46. Die eiüzigo vorzunehmende sussore olohtrischo Verbindung bei einer dynamoelektrischen Maschine nach der Erfindung ist der Anschluss dor@elektrischeriVerbraucher und dar Anchluee einer Anzoignlaupe, falle dies gewünscht ist. Alle übrigen Verbindungen -üiocbon den Dioden, der Poldwlchlunß und dem ßpannwngoroZles liegen völlig innerhalb dor.$Maoehine, wie dies boochrioben wurde. Dar Spannungerogler liegt völlig inner- halb dos Cohüuooochildes 18 und ist dort geschützt. Ferner ergibt sich ein Uueaorst gedrängte Baumt, da die verschiedenen Teile der Maschine reut verschiedenen Seiten der V ello 40 angeordnet sind. So sind die Dioden und ihre 'Värae.# Schilde auf der einen Seite der Helle vorgesehen, vMrand der .ipannungsregler und der Mrstonheltor auf der ßogonUberliegenden Seite ,dar Volle angeordnet sind, Trotz der gedrängten Z&uart werden alle Teile auereichend gekUhlt, so dass eine lange Loben*- dauer der Maschine gewährlciotet irrte Hit Ausnahme der =raten. und der Sohleifringe sind in der olaktriaohen AusrUƒtunßxeine @schalter enthalten. Wenn auch in AuaführunU,abei$piol der Spunnungaregler mit aleichriohtern auag-erUatet iot, ao ist co doch möglich, die- neu auch mit Tranaiatoren zu betroibon, wobei der'Spannungsregler mit Traneiotoron in gleicher Weise in den Gehäuaeoohild 18 eire- baut werden kann. _
Claims (4)
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..gis.- P $ t o 'n t i n s p r ü c h e ' ƒ Weahaeletromgenerator mit einer Gleich- riehteranlage und. einem Spannungarogler, dadurch gegenn- zeichnet, dass die Gleichrichteranlage (7$,80) und eine aus dem Spannungerogler (130,15ö) und einem üUrstenhalter (170) bestahendet Baueinheit in einem Gehäuseschild (8) - eines nur eine Kammer aufweisenden Generatorgehäusen (20) angeordnet sind, dass die Gleiohrichteranlage und der Spannungeregler vom statischen Halbleitertyp sind, dann ----die Gleichrichteranlage- auf der-einen urid die vereinigte Spannungsregler- und Büretenhaltereinheit auf der anderen 'Seite der Läuferwelle (40) den Generators angeordnet sind, dann der Sp$nnungeregler eine Halbleitereohaltein- richtung (212) enthält, die an einem Wdrmeachild (182) innerhalb der Gebäuaekanmer befestigt ist, und-dann die '; Gleichrichteranlage eine kidhrtahl von Dioden enthUt, von ' denen einige (18) in 0tfnungen'in den Gehäueeechild (teil 26) und andere (80) in einen innerhalb den GehUaesohildüe liegenden Wärm*eohild (82) ritzen. . - 2. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vereinigte Spannungsregler- und Bürstachaltereinheit ein Gehäuse (120) für ein gedrucktes Loiternetz (132), den Bürstenhalter (170) und einen Wärmeschild (182) aufweist und der Wärmeschild die elektrisch mit des gedruckten Leiternetz verbundene Halbleiterschalteinriehtung (22) des Spannungsreglers hält.
- 3. Wechselstromgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (120) einen im wesentlichen senkrecht zu seiner Bodenfläche liegenden Bügel (126) hat, dass der Bürstenhalter (17ß) aus Isolierstoff besteht und ebenso wie der Wärmeschild (182) von dem Bügel getragen ist.
- 4. Wechselstromgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, laus der Bürstenhalter (170) in einen Schlitz (120u.) des Gehäusen (124) greift.
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