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Anordnung von Halbleiter-Gleichrichtern auf rotierenden Bauteilen
elektrischer Maschinen Für die Erregung der umlaufenden Feldwicklungen elektrischer
Maschinen ist es bekannt, den erforderlicher. Gleiehs trom in umlaufenden, auf der
Welle der Maschine angeordneten Halbleiter-Gleichrichtern zu erzeugen, um Schleifringe
zu vexneiden. Zur Befestigung der H-lbleiter-Gleichrichter sind in allgemeinen auf
der 'delle der elektrischen Maschine besondere Tragkonstruhtionen vorgesehen. So
sind in der deutschen Patent-13 chri.f. t 849 727 Halbleiter-Gleichrichteranordnungen
beschrieben,
bei der plattenförmige Gleichrichter zwischen zwei
au; der Welle befestigten, parallel ausgerichteten Tragaänden angeordnet sind. _
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung einer derartigen Anordnung, durch die vor
allem eine gute Zugänglichkeit und eine leichte Ausviechs'elbarkeit der Gleichrichter
erzielt werden 3o11. Bei einer Anordnung von Halbleiter-Gleichrichtern auf rotierender.
Bauteilen elektrischer Maschinen, bei der plattenförmige Gleichrichter zviiacren
zwei auf der Welle befestigten, parallel ausgerichteten 1ragviänden angeordnet sind,
besitzen gemäß der !'indung die ,oliert auf der I9elle sitzenden und gegenseitig
verspannten Tragwände je;-icils an - gegenüberliegenden Stellen Aussparungen, die
größer als die Gleichrichter sind. Dort ist zwischen den Tragwänden jeweils eine
Kontaktplatte isoliert angeordnet, gegen die von jeder Seite jeweils ein oder mehrere
Gleichrichter durch in die Aussparungen einsetzbare Elemente gedrückt werden, derart,
daß die Kontaktplatte die Zuleitung der Wechselspannung bildet, während die Tragrvände
Sammelringe Tür die Gleichspannung sind. Jeder Gleichrichter ist also von der Außenseite
der Tragwände her durch einfaches Lösen der-die Aussparungen verschließenden Elemente
zugänglich und kann herausgenommen werden; ohne da3 Leitungsverbindungen oder Befestigungsteile
der Einordnung gelöst vierden müssen. Dadurch daß die Trag@iände selbst und die
mittleren Kon tuktpla tten als S tromzu-und -abführung verwendet werden, ist der
Hufbau de, # Trgkonstruktion
viesentlich vereinfacht. Die Form
der Trag;vände kann der erforderlichen Zuhl der Gleichrichter entsprechend k.-eis-
oder polygonförnig ausgebildet sein. Diese Konstruktion gestattet es, daß auf einfachste
Weise, je nach Einforderung der elektrischen Belastung, die Unordnung der Gleichrichter
variiert vierden kann. Es können bei den Drehstrombrückenßchaltungen die Gleichrichter
so angeordnet vierden, daß sie entcieder hintereinander oder parallel geschaltet
eingebaut sind.
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ist besonders vorteilhaft, erfindungsgemäß die Gleichrichter und die
Xentaktpla tten scheibenförmig auszubilden. Dies vereinfache die Herstellung der
einzelnen Teile der Anordnung wesentlich und inan kann insbesondere den Außendurchmesser
de=, Anordnung klein halten, wodurch auch die Gröge der auftretenden Fliehkraftbeanspiuchung
entsprechend klein bleibt, Hei der Verwendung vor: scheibenförmigen Gleichrichtein
sind auch in vorteilhafter Weise die Ausspalungen in den rag-, 1<ätden kreisförmig-und
haben a^ ihre..-: R4nd ein Gewinde. Izus Geriinde kann direkt eingearbeitet sein
oder es I:örnen Hinge mit e inea- Innengeviinde auf den Tragwf=nden befestigt werden,
die dann den Rand der Aussparungen bilden. In die Aussparungen sind in zweckmäßiger
Weise Druckschrauben eingeochraub t, welche die Gleichrichter gegen die Kontaktplatte
drücken. Durch -Vererendung eines Drehmomentschlüssels kann bei der Montage der
Druckschrauben
ein genau einstellbarer Kontakt-Anpreßdruck für die Gleichrichter hergestellt vrerden.
Dieser Druck ist leicht nachprüfbar und kann jederzeit wieder neu eingestellt werden:
Da die Gleichrichter und ihre Befestigungsteile zwischen den Tragwänden angeordnet
sind, muß die Luft zur Kühlung der Gleichrichter in an sich bekannter Weise in den
Innenraum zwischen die Tragwände geleitet Vierden. Zu diesem Zweck besitzen sowchl
die Tragwände als auch die Befestigungsteile für die Gleichrichter @. ffnungen und
Belüftungsnuten, durch deren besondere-Ausbildung bei der Rotation der Gleichrichteranordnung
eine erzwungene Durchzugsbelüf tung entsteht, durch die die an den Kontaktstellen
der Gleichrichter entstehende Wärme gut abgE-fÜhrt wird.
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Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in den Figuren 1 bis 9
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Die Figuren 1 bis 3 zeigen den besonderen konstruktiven Aufbau einer
gemäß der Erfindung ausgebildeten Halbleiter-Gleichrichterancrdnung. Die Figuren
4 bis 9 zeigen im Schema zwei verschiedene Möglichkeiten der Anordnung der Gleichrichterauf
den Tragwänden entsprechend der gewünschten elektrischen Schaltung.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen als Ausführungsbeispiel der Erfindung%
eine Tragkonstruktion für 12 Halbleiter-Gleichrichter, die. ineiner
dreiphasigen
Brückenschaltung mit jeweils zviei in Reihe --geschalteten Gleichrichtern pro Zweig
angeordnet sind und zur _ Lieferung von Gleichstrom für die Erregung einer elektrischen
Maschine dienen. Die scheibenförmig ausgebildeten Gleichrichter 1 liegen zwischen
zwei dreeekförmigen Tragwänden 2 und 3. Diese Tragwände 2 und 3 sind über isolierte
Schrauben 4 an einer auf der Maschnenwelle 5 sitzenden Nabe 6 befestigt, deren Außenflächen
mit einer Isolierung/versehen sind.
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In jeder der Tragwände 2 und 3 sind drei kreisförmige Aussparungen
8 vorgesehen, deren Durchmesser größer als der maximale Durchmesser der scheibenförmig
ausgebildeten Gleichrichter 1 ist. Den Rand der Aussparungen cs bildet jeweils eine
Hülse ° mit Innengewinde, die in die Tragwände eingeschweißt ist.
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Die Aussparungen 8 'stehen sich- in den beiden parallel verlauferder
Trawänden 2 und 3 jeweils genau- gegenüber und zwischen ihnen ist die Kontaktplatte
10 isoliert angeordnet. Sie wird durch die Distanzringe 11 und 12 aus Isolierstoff
in einem bestimmten Abstand zu den Tragwänden 2 und 3 gehalten.
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Die Distanzringe 11 und 12 besitzen Vorsprünge 13, deren innerer Durchmesser
dem maximalen äußeren Durchmesser der scheibenfUrmigen Gleichrichter 1 entspricht
und die zur Führung der Gleichrichter dienen. Die Gleichrichter 1 liegen also in
der hinter den Aussparungen -8 befindlichen freien Innenraum der Distanzringe 11,
12:
Bei der Ausführung gemäß Figur 2 liegen jeweils auf jeder Seite
der Kontaktplatte zwei durch die Vaischenscheiben 14 in Reihe geschaltete, scheibenförmige
Gleichrichter 1. Die Kontaktplatte 10 besitzt auf jeder Außenseite Ansätze 15, welche
an den Kontaktflächen der Gleichrichter 1 anliegen und zur Iicrstellung eines einwandfreien
Kontaktes mit einen besonders guten Kontaktmaterial, wie z.B. Silber, versehen sind.
In die den Rund der Aussparungen 8 bildenden Hülse 9 sind Druckschrauben 16 eingeschraubt,
welche die Gleichrichter 1 gegen die Kontaktplatte 10 drücken. Die Druckschrauben
16 besitzen dazu einen Ansatz 17, der den Kontakt zu den Gleichrichtern 1 herstellt
und ebenfalls an seiner Kontaktfläche versilbert ist. ferner haben die Druckschrauben
16 auf ihrer Außenfläche einen Ansatz 18 in Form eines Sechskants, durch den sie
auf einfache `leise mit einem Schlüssel in die Hülse 9 eingeschraubt werden. Zur
Herstellung eines bestimmten Kontakt-Anpreßdruckes empfiehlt es sich, zur
I~Ion tage der Druckschrauben einen DrehMomentschlüssel zu verwenden.
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Die beiden Tragwände 2 und 3 sind gegeneinander durch in Isölierhülsen
19 liegende Bolzen 20 verspannt. Diese Bolzen halten auch gleichzeitig die ristbnzringe
11, 12 und die Kon tak tp1 :t üe 10, die untereinander noch durch Vorsprünge geführt
sind.
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Zum Auswechseln der Gleichrichter braucht die Verspannung der Tragwände,
und die Befestigung der Distanzringe und der Kontaktplatte nicht verändert zu werden.
E, vlerden lediglich die Druckschrauben 16 herausgeschraubt und die Gleichrichter
1 sind leicht zugänglich:
Die Tragwände 2 und 3 dienen als Sammelringe
für den Gleich stron. Auf jeder Traggrand ist eine Ableitung 21 bzw. 22 für den
Gleichetrom vorgesehen. Damit beide Ableitungen 21, 22 auf der gleichen Wenseite
der Halbleiter-Gleichrichteranordnung liegen, ist die eine Ableitung 21 isoliert
durch die Tragwand 2 Als Zuleitung für den Wechselstrom dienen jeweils die Kontaktplatten
10. Der Wechselstrom wird ihren über nie Anschlüsse 23, 24; 25 zugeführt, die isoliert
auf den Tragwänden 2 und 3 abgestützt sind.
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ramit die an den Kontak! flächen der Gleichrichter 1 entstehende Würmc
wirksam abgeführt werden Kann, sind in den Tragwänden Öffnungen 26 und in den iruckschrauben
Öffnungen 27 vorgesehen. Ferner befinden sich in den listanzringen 11, 12 auf der
der Kontaktplatte 10 zugewandten Seite kreuzfürnig angeordnete Nuten 28. Dadurch
wird bei Rotation der Anordnung die Außenluft durch die Öffnungen 26, 27 in den
Raue: zwischen die Tragwände 2, 3 gesaugt und durch die Nuten. 23 radial nach außen
geleitet, so daß die Gleichrichter 1 in einem erzwungenen, ständigen Luftstrom liegen.
Die räumliche Anordnung der einzelnen Öffnungen und mithin der dadurch entstehenden
Luftkanäle ist insbesondere aus e'igur 3, bei der ein Ausführungsbeispiel mit nur
einem Gleichrichter 1 pro Zweig der Brückenschaltung dargestellt. ist, deutlich
zu ersehen.
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Der prinzipielle Aufbau der Halbleiter-Gleichrienteranordnung gemeU
der Erfindung kann entsprechend der verwendeten elektrischen
Schaltung
der Gleichrichter abgewandelt werden. Figuren 4, und 6 zeigen im Schema die Anozdnung
für- eine dreiphasige Brückenschaltung mit je einer Gleichrichter pro Zweig, bei
der die Tragwände 2, 3 dreieckförmig ausgebildet sind und hinter jeder der drei
vorgesehenen Aussparungen 8 liegt ein Gleichrichter 1 vor der mittleren Kontaktplatte
10. Sollen größere Spannungen erzielt =NA so kann man in jedem Zweig der Brücke
zwei oder mehrere Gleichrichter hintereinandernchalten. Buch Parallelschaltungen
von Brückenzweigen sind bei Gleichricnteranordnungen gemäß der Erfindung möglich,
wobei in jeder Zweig nach Bedarf ein oder mehrere Gleichrichter in Reihe liegen.
So zeigen die Figuren ?, 8, 9 im Schema eine dreiphasige Brückenschaltung, bei der
jeweils zwei Zweige mit zwei in Reihe liegenden-Glecnrichtern parallel geschaltet
sind. Für diese Anordnung empfiehlt sich eine kreisförmige Ausbildung der Tiagwände
2, 3. Jede Tragwand 2, 3 hat dann sechs Aussparungen 8, hinter denen jeweils zwei
in Reihe geschaltete Gleichrichter 1 vor der mittleren Kontaktplatte 1:0 liegen.
Der konstruktive Aufbau dieser Anoidnung ist übereinstimmend mit den bisher beschriebenen
Anordnungen, da die "arallelschal tungen der Wechcehstromanschlüsse außerhalb der
Halbleiter-Gleichrichternnordnung vorgenommen werden.