DE1538985C - Anordnung von Halbleiter Gleich nchtern auf rotierenden Bauteilen elek tnscher Maschinen - Google Patents
Anordnung von Halbleiter Gleich nchtern auf rotierenden Bauteilen elek tnscher MaschinenInfo
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Description
Für die Erregung der umlaufenden Feldwicklungen elektrischer Maschinen ist es bekannt, den erforderlichen
Gleichstrom in umlaufenden, auf der Welle der Maschine angeordneten Halbleiter-Gleichrichtern
zu erzeugen, um Schleifringe zu vermeiden. Zur Befestigung der Halbleiter-Gleichrichter sind im allgemeinen
auf der Welle der- elektrischen Maschine besondere Tragkonstruktionen vorgesehen. So sind in der
deutschen Patentschrift 849 727 Halbleiter-Gleichrichteranordnungen beschrieben, bei der plattenförmige
Gleichrichter zwischen zwei auf der Welle, befestigten, parallel ausgerichteten Tragwänden angeordnet
sind.
Bei einer anderen bekannten Anordnung (deutsche Auslegeschrift 1 131 319) sind die Gleichrichter
in kreisförmigen Aussparungen von isoliert auf der Welle befestigten, parallel ausgerichteten Trennwänden
angeordnet, welche die Sammelringe für die Gleichspannung bilden. Es handelt sich dabei um
Gleichrichter, die als Ersatz eines Kommutators den von einer elektrischen Maschine abgegebenen Wechselstrom
gleichrichten, wobei dann der Gleichstrom über Schleifringe abgenommen wirdL Die Gehäuse der
Gleichrichter sind dabei unmittelbar in kreisförmige Aussparungen in den Tragscheiben für die Schleifringe
eingepreßt. Daher stehen sich die Aussparungen, in denen die Gleichrichter liegen, bei beiden
Tragscheiben, von denen die eine den Sammelring für den positiven und die andere den Sammelring für
den negativen Strom bildet, jeweils versetzt gegenüber. Außerdem hat man als Gleichrichter betriebsfertige
Gleichrichtereinheiten mit einem Gehäuse und den entsprechenden Mitteln zur Erzeugung des Kontaktdruckes
verwendet. Da es sich bei dieser bekannten Anordnung nur um verhältnismäßig kleine Leistungen
handelt, entstehen daher auch keine Schwierigkeiten bei der räumlichen Unterbringung dieser
Gleichrichtereinheiten in der Tragkonstruktion.
Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Gleichrichteranordnung soll dagegen zur
bürstenlosen Erregung von elektrischen Synchronmaschinen dienen, d. h. sie betrifft rotierende Anordnungen
für verhältnismäßig große Leistungen. Dabei entsteht das Problem, möglichst viele Gleichrichter, d. h.
. eine möglichst große Leistung, auf kleinstem Raum
unterzubringen, damit einerseits die Beanspruchungen der einzelnen Gleichrichter durch die Fliehkräfte
nicht unzulässig groß und andererseits die Anordnung nicht zu viel axiale Länge einnimmt. Diese Schwierigkeiten
werden dadurch überwunden, daß bei einer Anordnung von Halbleiter-Gleichrichtern auf rotierenden
Bauteilen elektrischer Maschinen, bei der die Gleichrichter von isoliert auf der Welle befestigten,
ίο kreisförmige Aussparungen aufweisenden, parallel
.. ausgerichteten Trägwänden, welche die Sammelringe für die Gleichspannung bilden, getragen werden, gemäß
der Erfindung — zwischen den in beiden Tragwänden einander axial gegenüberliegenden Aussparungen
jeweils scheibenförmige Gleichrichter in Distanzringen aus Isolierstoff liegen, zwischen denen
eine als Zuleitung für die Wechselspannung dienende Kontaktscheibe angebracht ist, auf die die Gleichrichter
jeweils durch eine in die Aussparungen eingeschraubte, stromführende Druckschraube gepreßt
werden. Der Raum zwischen beiden Tragwänden dient also zur Aufnahme der Gleichrichter und der die
Zuleitung der Wechselspannung bildenden Kontakt-'scheibe.
Je nach Bedarf liegen hinter jeder Aussparung ein oder mehrere scheibenförmige Gleichrichter, die mit
Hilfe der die Aussparung verschließenden Elemente, nämlich von in den Rand der Aussparungen eingeschraubten
Druckschrauben, gegen die mittlere Kontaktscheibe gepreßt werden. Dadurch wird der für die
- Gleichrichter erforderliche Kontaktdruck für alle hinter einer Aussparung liegenden Gleichrichter gemeinsam
erzeugt. Dieser Druck kann durch Verwendung eines Drehmomentenschlüssels jederzeit wieder neu
eingestellt werden.
Die Gleichrichter sind von der Außenseite der Tragwände her durch einfaches Lösen der Druckschrauben
zugänglich und können herausgenommen und ausgewechselt werden, ohne daß Leitungsverbindüngen
oder Befestigungsteile der Anordnung gelöst werden müssen, da die Tragwände bzw. die in der
Mitte zwischen ihnen liegenden Kontaktscheiben jeweils die elektrischen Zuleitungen bilden. Die Form
der Tragwände kann der erforderlichen Zahl der Gleichrichter entsprechend kreis- oder polygonförmig
ausgebildet sein. Diese äußerst raumsparende Anordnung gestattet es, auf einfachste Weise, je nach Anforderung
der elektrischen Belastung, die Anordnung der Gleichrichter zu variieren. Es können bei Drehstrom-Brückenschaltungen
die Gleichrichter so angeordnet werden, daß sie entweder hintereinander oder parallel
geschaltet eingebaut sind. Der Außendurchmesser der Anordnung kann klein gehalten werden, wodurch
auch die Größe der auftretenden Fliehkraftbeanspruchung entsprechend klein bleibt.
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
werden. Zu diesem Zweck besitzen sowohl die Tragwände als auch die Befestigungsteile für die
Gleichrichter öffnungen und Belüftungsnuten, durch deren, besondere Ausbildung bei der Rotation der
Gleichrichteranordnung eine erzwungene Durchzugsbelüftung entsteht, durch die die an den Kontaktstellen
der Gleichrichter entstehende Wärme gut abgeführt wird.
Im folgenden sei die Erfindung an Hand der Zeich-
nung näher erläutert. Die F i g. 1 bis 3 zeigen den besonderen konstruktiven Aufbau einer gemäß der Erfindung
ausgebildeten Halbleiter-Gleichrichteranordnung. Die F i g. 4 bis 9 zeigen im Schema zwei verschiedene
Möglichkeiten der Anordnung der Gleichrichter auf den Tragwänden entsprechend der gewünschten
elektrischen Schaltung.
Die F i g. 1 und 2 zeigen als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Tragkonstruktion für zwölf Halbleiter-Gleichrichter,
die in einer dreiphasigen Brückenschaltung mit jeweils zwei 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
dreieckförmigen Tragwänden 2 und 3. Diese Tragwände 2 und 3 sind über isolierte Schrauben 4 an
einer auf der Maschinenwelle 5 sitzenden Nabe 6 befestigt, deren Außenflächen mit einer Isolierung 7 versehen
sind.
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 8 bildet jeweils eine Hülse 9 mit Innengewinde, die in die Tragwände eingeschweißt ist.
Die Aussparungen 8 stehen sich in den beiden parallel verlaufenden Tragwänden 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. Außerdem
dienen sie zur Führung der Gleichrichter und ihr innerer Durchmesser entspricht dem maximalen äußeren
Durchmesser der scheibenförmigen Gleichrichter 1. Diese liegen also in dem hinter den Aussparungen
8 befindlichen freien Innenraum der Distanzringe 11,12.
Bei der Ausführung gemäß F i g. 2 liegen jeweils auf jeder Seite der Kontaktplatte zwei durch die Zwischenscheiben
14 in Reihe geschaltete, scheibenförmige Gleichrichter 1. Die Kontaktplatte 10 besitzt auf
jeder Außenseite Ansätze 15, weiche an den Kontaktflächen der Gleichrichter 1 anliegen und zur Herstellung
eines einwandfreien Kontaktes mit einem besonders guten Kontaktmaterial, wie z. B. Silber, versehen
sind. In die den Rand der Aussparungen 8 bildenden Hülse 9 sind Druckschrauben 16 eingeschraubt,
weiche die Gleichrichter 1 gegen die Kontaktplatte 10 drücken. Dje 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 Weise mit einem Schlüssel in die Hülse 9 eingeschraubt werden.
Die beiden Tragwände 2 und 3 sind gegeneinander durch in Isolierhülsen 19 liegende Bolzen 20 verspannt.
Diese Bolzen halten auch gleichzeitig die Distanzringe 11, 12 und die Kontaktplatte 10, die untereinander
noch durch Vorsprünge geführt sind.
Zum Auswechseln der Gleichrichter braucht die Verspannung der Tragwände und die Befestigung der
Distanzringe und der Kontaktplatte nicht verändert zu werden. Es werden lediglich die Druckschrauben 16
herausgeschraubt und die Gleichrichter 1 sind leicht zugänglich.
Die Tragwände 2 und 3 dienen als Sammelringe für den Gleichstrom. Auf jeder Tragwand ist eine Ableitung
21 bzw. 22 für den Gleichstrom vorgesehen. Damit beide Ableitungen 21, 22 auf der gleichen
ίο Außenseite der Halbleiter-Gleichrichteranordnung
liegen, ist die eine Ableitung 21 isoliert durch die Tragwand 2 hindurchgeführt. Als Zuleitung für den
Wechselstrom dienen jeweils die Kontaktplatten 10. Der Wechselstrom wird ihnen über die Anschlüsse 23,
\$ 24, 25 zugeführt, die isoliert auf den Tragwänden 2
und 3 abgestützt sind.
Damit die an den Kontaktflächen der Gleichrichter 1 entstehende Wärme wirksam abgeführt werden
kann, sind in den Tragwänden öffnungen 26 und in den Druckschrauben Öffnungen 27 vorgesehen. Ferner
befinden sich in den Distanzringen 11, 12 auf der der Kontaktplatte 10 zugewandten Seite kreuzförmig
angeordnete Nuten 28. Dadurch wird bei Rotation der Anordnung die Außenluft durch die Öffnungen 26,27
in den Raum zwischen die Tragwände 2, 3 gesaugt und durch die Nuten 28 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 entstehehden Luftkanäle ist insbesondere aus Fig. 3, bei
der ein Ausführungsbeispiel mit nur einem Gleichrichter 1 pro Zweig der Brückenschaltung dargestellt
ist, deutlich zu ersehen.
Der prinzipielle Aufbau der Halbleiter-Gleichrichteranordnung gemäß der Erfindung kann entsprechend der verwendeten elektrischen Schaltung der Gleichrichter abgewandelt werden. Fig. 4, 5 und 6 zeigen im Schema die Anordnung für eine dreiphasige Brückenschaltung mit je einem 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 werden, so kann man in jedem Zweig der Brücke zwei oder mehrere Gleichrichter hintereinanderschalten. Auch Parallelschaltungen von Brückenzweigen sind bei Gleichrichteranordnungen gemäß der Erfindung möglich, wobei in jedem Zweig nach Bedarf ein oder mehrere Gleichrichter in Reihe liegen.
Der prinzipielle Aufbau der Halbleiter-Gleichrichteranordnung gemäß der Erfindung kann entsprechend der verwendeten elektrischen Schaltung der Gleichrichter abgewandelt werden. Fig. 4, 5 und 6 zeigen im Schema die Anordnung für eine dreiphasige Brückenschaltung mit je einem 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 werden, so kann man in jedem Zweig der Brücke zwei oder mehrere Gleichrichter hintereinanderschalten. Auch Parallelschaltungen von Brückenzweigen sind bei Gleichrichteranordnungen gemäß der Erfindung möglich, wobei in jedem Zweig nach Bedarf ein oder mehrere Gleichrichter in Reihe liegen.
So zeigen die Figuren 7, 8, 9 im Schema eine dreiphasige Brückenschaltung, bei der jeweils zwei Zweige
mit zwei in Reihe liegenden Gleichrichtern parallel geschaltet sind. Für diese Anordnung empfiehlt sich eine
kreisförmige Ausbildung der Tragwände 2, 3. Jede Tragwand 2, 3 hat dann sechs Aussparungen 8, hinter
denen jeweils zwei in Reihe geschaltete Gleichrichter 1 vor der mittleren Kontaktplatte 10 liegen, der
konstruktive Aufbau dieser Anordnung ist übereinstimmend mit den bisher beschriebenen Anordnungen,
da die Parallelschaltungen der Wechselstromänschlüsse außerhalb der Halbleiter-Gleichrichteranordnung
vorgenommen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Anordnung von Halbleiter-Gleichrichtern auf rotierenden Bauteilen elektrischer Maschinen, bei der die Gleichrichter von isoliert. auT der Welle befestigten, kreisförmige Aussparungen ■ aufweisenden, parallel ausgerichteten Tragwänden, welche die Sammelringe für die Gleichspannung bilden, getragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den in beiden Tragwänden (2, 3) einander axial gegenüberliegenden Aussparungen (8) jeweils scheibenförmige Gleichrichter (1) in Distanzringen (11, 12) aus Isolierstoff liegen, zwischen denen eine als Zuleitung für die Wechselspannung dienende Kontaktscheibe (10) angebracht ist, auf die die Gleichrichter jeweils durch eine in die Aussparungen eingeschraubte, stromführende Druckschraube gepreßt werden.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES0103830 | 1966-05-16 | ||
DES0103830 | 1966-05-16 |
Publications (3)
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DE1538985A1 DE1538985A1 (de) | 1970-03-26 |
DE1538985B2 DE1538985B2 (de) | 1972-09-14 |
DE1538985C true DE1538985C (de) | 1973-04-26 |
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