DE2052808A1

DE2052808A1 - Ölgekühlter, burstenloser Gleich stromgenerator

Info

Publication number: DE2052808A1
Application number: DE19702052808
Authority: DE
Inventors: Frederick M Little Silver NJ Potter (VStA) P
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-11-10
Filing date: 1970-10-28
Publication date: 1971-05-27
Also published as: FR2066652A5; GB1276047A; CA902150A; US3562564A

Description

Patentanwalt

Karl A. Brose

tJ:,?l-Irg.

D-8023 Miinch&n - PuIIaA
Wienerslr. 2, Τ.Μώπ. 7 9305 70,7«1712

vln/au München-Pullach, 26. Oktober 1970

THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfieia. MichiRan 4807S, USA.

ölgekühlter, bürstenloser Gleichstromgenerator.

Die Erfindung betrifft dynamoelektrische Maschinen und insbesondere einen ölgekühlten, bürstenlosen Gleichstromgenerator.

Bei der Diodenkommutation einer 3-Phasen bürstenlosen Gleichstrommaschine bestand ein Problem darin, eine geeignete Gleichspannungsausgangsgrösse zu erzielen. Beim Übergang auf eine ^-Phasen-Maschine stellten sich Verluste des Wirkungsgrades ein. Problematisch war dabei ebenfalls die Kühlung der Dioden. i

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung richtet sich auf die Sch^ffunp· einer Maschine, die eine Dioden-Kommutation aufweist, die äquivalent einer 12-Phasen-Maschine ist, ,jedoch den Wirkungsgrad einer ^-Phasen-Maschine besitzt.

Ebenso ist es Ziel der Erfindung eine Einrichtung zum Kühlen der Dioden zu schaffen.

Die Erfindung erreicht dies, indem sie einen bürstenlosen, ölgekühlten Gleichstromgenerator schafft, intern zwei Wick-

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lungsgruppen im Stator um ³K) elektrische Grade versetzt sind und direkt an die Dioden angeschlossen sind. Die Dioden sind ebenfalls an wärmeableitenden Einrichtungen angeordnet, in denen Kühlkanäle mit einem Kühlmittel ausgebildet sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigenί

Figur 1 eine Schnittdarstellung einer dynamoelektrischen Maschine, die erfindungsgemäß ausgebildet ist;

Figur 2 eine Schnittdarstellung nach der Linie 2-2 der Figur 1;

Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines Details der Diodenanordnung; und

Figur 4 ein Schaltbild der M_aschi_ne a_er Figur 1.

Tn Fifjrur 1 ist die dynamoelektrische Maschine mit 1 bezeichnet und weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem ein Rotor 3 montiert ist. Die Maschine 1 ist als bürstenloser Gleichstromgenerator veranschaulicht, mit einem Hauptgenerator 4 und einem Erreger ¹S. Der Generator 4 weist eine Statorwicklung 6 auf, die in dem Gehäuse 2 in geeigneter Weise befestigt ißt, und am Rotor "*> ist eine mit der letztgenannten Wicklung zusammenarbeitende Rotorwicklung 7 angeordnet. In ähnlicher Weise besitzt der Erreger 5 eine Stntorwicklung 8, die in dem Gehäuse 2 befestigt ist, und eine mit diener» zusammenarbeitende Rotorwicklung 9, die über einen Kühl-~ körper 10 an dem Rotor ³U befestigt ist.

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D-"s Gehäuse 2 besitzt einen Montageflansch 11, um den Ge- i nerator 1 in geeigneter Weise an einer Antriebsmaschine (nicht gezeigt) anzuschliessen, um diese durch die Welle 12 anzutreiben. Der Roto^ 3 ist drehbar in dem Gehäuse 2 im Lager 13 gehaltert. Das Gehäuse 2 weist ebenso eine Endabdeckung 14,in der ein Kanal 15 ausgebildet ist, auf, und dieser Kanal wird an eine Ölversorgungsquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Der Kanal 15 ist mit dem Eingang einer ölpumpe 16 verbunden, die in dem Gehäuse 2 angeordnet ist. i Die ölpumpe 16 wird über die Welle 17 des Rotors 3 angetrieben. !

Der Ausgang der Pumpe 16 ist an einem Kanal 18 in der Welle 17 angeschlossen. Der Kanal 18 steht strömungsmässig mit ' einer Kammer 19 in Verbindung, die wiederum strömung an ässig _: mit einem spiralförmigen Kühlkanal 20 in der Welle 17 in Ter- j bindung steht. Der spiralförmige Kühlkanal 20 ist mit einer j Kammer 21 in der Endabdeckung 14 verbunden, die strömungs- ! massig mit einem Kanal 22 (siehe Figur 2) verbunden ist. Der Kanal 22 ist strömungsmässig mit den parallelverlaufenden Kanälen 24 in der Gleichrichteranordnung 25 verbunden, die an späterer Stelle im einzelnen beschrieben werden soll* Die " Kanäle 24 stehen mit einem Kanal 26 in Verbindung, der wiederum mit den spiralförmigen Ka_näi_en 27 in dem Gehäuse 2 in Verbindung Pteht. Die Kanäle 27 sind an eine Auslaßöffnung 28 geführt, um das öl wieder zur Ölquelle zurückleiten zu können.

Die Gleichrichteranordnung 25 weist ein Paar von kreisförmigen Kühlkörpern 29 und 29A (siehe Figur 3) auf. Jeder der jeweiligen Kühlkörper 29 und 29^ ist mit einem Paar von parallel verlaufenden Kanälen 24 ausgebildet. Die Kühlkörper 29 und . 29A sind in dem Gehäuse 2 befestigt und mit Hilfe des Isolators 32 von diesem isoliert. Ein Isoletionsteil 3^ ist eben-

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falls bo angeordnet, daß der Kühlkörper 29 gegen das Ende des Gehäuses 2 isoliert wird, während ein isolierkörper 30 so »wischen den Kühlkörpern 29 und 29A angeordnet ist, daß j diese gegeneinander isoliert sind. Stromschienen 34- verbinj den die jeweiligen Paare der Gleichrichter 31 untereinander. Die Kühlkörper 29 und 29^A dienen dazu, die andere Seite der ι Gleichrichter 31 miteinander zu verbinden und die Anschlüsj se 35 und 35A dienen dazu, diese an den Anschlußblock 36 • (Figur 1) anzuschliessen bzw. zu verbinden. Die Anschlüsse j 35 und 35A sind mit Hilfe von Isolatoren 37 (Figur 1) gegen das Gehäuse 2 isoliert.

Gemäß dem Schaltbild nach Figur M- bewirkt der Erregerfeld-. : Stator 8, .der durch eine Spannungsregeleinrichtung (nicht gezeigt) gesteuert werden kann, eine Erregung der Rotorerregerwicklung 9. Die Ausgangsgrösse aus der Wicklung 9

^! wird durch die Dioden 38 gleichgerichtet und an die Hauptgeneratorfeldwicklung 7 angeschlossen bzw. zugeführt, die

eine Erregung der Hauptgenerator-Statorwicklung 5 bewirkt. Die Wicklung 6 besteht aus einem ersten Paar von 3-Phasen- ^ Delta-Wicklungen 39 und ein zweites Paar von 3- Phasen-Delte-

Wicklungen 39^A ist vom ersten Paar um 30 elektrische Grade verschoben angeordnet. Die die Wicklung 6 formende Wicklung besteht daher aus vier getrennten im Dreieck geschalteten (Delta) Wicklungen, die gegeneinander isoliert sind, wobei jede Ecke jeder Dreiecksschaltung an den Verbindungspunkt zwischen einem Paar positiv und negativ gepolter Dioden angeschlossen ist. Diese Anordnung ergibt eine ausgezeichnete Wechselspannungsform, bei der die dritten Harmonischen be- ; seitigt sind und wilde oder kreisende Ströme in den geschlossenen Dreieckswicklungen verhindert sind. Die effekive 12-Phasen-Dioden-KoiBmutetion, die durch die Versetzung der Λ

Wicklungen entsprechend 30 elektrischen Qhaden erzielt wird,

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zusammen mit der äusserst guten Wellenform ergibt eine mini- ' male Welligkeit der gleichgerichteten Gleichspannungs-Aus- ι

gangsgrösse. j

Beim Betrieb wird οχ I_n die Ansaugseite der Pumpe 16 gesogen und in den Kanal 18 zur Kammer 19 abgegeben, Der grosse Kühlkörper 10, der aus hochleitungsfähigem Aluminium bestehen kann, leitet Wärme vom Erregeranker und den sich drehenden Dioden ab und überträgt diese Wärme auf das öl. Die " Strömungsrichtung des Öles dreht dann um und das Öl strömt i ■"-durch die spiralförmigen Kanäle 20 in der Welle 17 und führt Wärme vom Rotor ab. D_as öl wird dann aus dem spiralförmigen Kanal 20 an dem dem Antriebsende gegenüberliegenden Ende in die Kammer 21 abgegeben, von wo aus es in die parallel verlaufenden Kanäle 14- in der Gleichrichteranordnung 25 eintritt. Die Gleichrichter 31 sind direkt auf den Kühlkörpern 29 und 29A montiert, die von dem Generatorgehäuse 2und gegeneinander isoliert sind und jeder Kühlkörper 29 und 29A enthält parallel verlaufende Kanäle 24-, so daß die Wärme der Gleichrichter direkt über die Kühlkörper auf das οχ über- -* tragen wird, ohne eine Isolierung, die daeee Ubertraguig be- i einträchtigt. Das öl gelangt dann aus·den parallel verlaufenden Kanälen 24 in die spiralförmig verlaufenden Rillen

27 in dem Gehäuse 2 und nimmt dort die Wärme des Hauptstators auf, während es zum Ende des Stators zur Auslaßöffnung

28 strömt, von weicheres dann zur öiversorgungsquelle zurückgelangt.

Das Vorsehen zweier Sätze von 3-Phasen-Wicklungen in einer ^: Gruppe und zwei Sätzen von ^-Phasen-Wicklungen in einer zweiten Gruppe, wobei letztere von der ersteren Gruppe um 30 ^elektrische Grade versetzt ist, ergibt eine Diodenkommutation, die derjenigen einer 12-^hasen-Maschine äquivalent ist,

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jedoch einen Wirkungsgrad zur Folge hat, wie der&iige einer 3-I*haseH-^:Maschine. Pie Verbindungen sind dabei so getroffen, daß gleich lange Verbindungswege zu den entsprechenden Dioden vorhanden sind. Es sind an dem positiven Kühlkörper 29 2wölf Dioden und an dem negativen Kühlkörper 29-^ ebenfalls zwölf Dioden angeordnet. Durch Verbinden jeder Ecke eines Satzes von im Dreieck geschalteten Wicklungen zwischen dem jeweiligen Paar von positiv gepolten und negativ gepolten Dioden wird eine hervorragende Parallelschaltung bzw. Gleichlauf und Stromverteilung zwischen den Dioden erzielt.

Obwohl nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben ist, sind eine Reihe von Abwandlungen und relative Anordnung der Teile zueinander möglich, ohne dabei jedoch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

Patentansprüche

Fiüssigkeitsgekühlter, bürstenloser Gleichstromgenerator, mit einem mit Kühlkanälen ausgestatteten Gehäuse, einem in dem Gehäuse drehbar angeordneten Rotor, der ebenfalls Kühlkanäle aufweist, einem in dem Gehäuse angeordneten Hauptgenerator mit einer Statorwicklung, deren Ausgang über eine erste Anzahl von Gleichrichtern an die Ausgangsanschlüsse des Gleichstromgenerators angeschlossen sind, und mit einer "

mit diesem Stator zusammenarbeitenden Rotorwicklung, die an dem Rotor angeordnet ist, weiter mit einem Erreger, der eine Statorwicklung aufweist und in dem Gehäuse montiert ist und mit eher Rotorwicklung zusammenarbeitet, die an dem Rotor montiert ist, deren Ausgang über eine zweite Anzahl von Gleichrichtern an die Hauptgenerator-Rotorwicklung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Anzahl von Gleichrichtern (31) aus einer ersten j

Reihe von zwölf positiven Gleichrichtern und einer zweiten Reihe von zwölf negativen Gleichrichtern begeht, und daß die Hauptgenerator-Sta'torwicklung (6) aus zwei Gruppen (39» 39A) von 3-Phasen-Wicklungen, die im Dreieck geschaltet sind ä

und um dreißig elektrische Grade zueinander versetzt sind, besteht, wobei jede Gruppe zwei Sätze von 3-Phasen-Wicklungen (39, 39A), die im Dreieck geschaltet sind, enthält, und jede Ecke jedes Satzes der im Dreieck geschalteten 3-Phasen-Widdungen an einen Verbindungspunkt zwischen einem jeweiligen positiven und negativen Gleichrichterpaar (31) angeschlossen ist.
2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reihe der zwölf positiven Gleichrichter (31) an einem ersten Kühlkörper (29) montiert ist, wobei dieser Kühl·- körper vom Gehäuse (2) isoliert in diesem angeordnet ist,

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-R-

und daß die zweite Reihe de¹* zwölf negativen Gleichrichter (51) en einem zweiten Kühlkörper (29^A) montiert ist, der vom Gehäuse (2) isoliert in diesem befestigt ist, und daß der erste und der zweite Kühlkörper (29 und 29A) mit Kühlkanälen (24) ausgestattet ist, die zwischen den Rotorkühlkanälen (20) und den Gehäusekühlkanälen (27) eingeschaltet sind.'
3. Generator n8Ch Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Kühlkörper (29 und 29A) eine ringförmige Gestalt aufwäsen, und daß .jeder Kühlkörper ein Paar von parallel verlaufenden Kühlkanälen (24) aufweist, die sich im wesentlichen um den Umfang derselben erstrecken.

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