DE2161577C3 - Rotierende Gleichrichteranordnung fur die Erregung einer Synchronmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine rotierende Gleichrichteranordnung für die Erregung einer Synchronmaschine mit einer Wechselstromerregermaschine, deren rotierender Anker mit der Welle der Synchronmaschine gekuppelt ist, bei welcher der im Anker erzeugte Wechselstrom in rotierenden Gleichrichtern gleichgerichtet wird, die auf der Innenseite zweier auf einer Nabe angeordneter Trägerringe einschließlich der zugehörigen Sicherungen und Schaltungselemente angeordnet sind, wobei die Nabe auf der Welle der Wechselstromerregermaschine befestigt ist

Die Erregung von Synchronmaschinen neuerer Bauart großer Leistung wird zur Vermeidung von Schleifringen und Bürsten durch Wechselstromerregermaschinen mit rotierender Ankerwicklung gespeist, wobei der im Anker der Erregermaschine erzeugte Drehstrom in mitrotierenden Gleichrichterdioden gleichgerichtet und dem Induktor der Synchronmaschine zugeführt wird. Die Gleichrichterdioden werden bei bekannten Konstruktionen auf der Innenseite zweier auf der Maschinenwelle angeordneter Trägerräder befestigt (Brown Boveri Mitteilungen 1967, Seiten 539—553). Die beiden Trägerräder bestehen bei bekannten Anordnungen aus Schmiede- oder Stahlgußstücken. Nachteilig ist bei diesen meist im Querschnitt L-förmig ausgebildeten Trägerrädern, daß der radiale Teil auch durch die Zentrifugalkraft der an diesen angreifenden Ringe sowie die Zentrifugalkraft der auf die Ringe aufgesetzten Bauelemente beansprucht ist Weiter ist der Querschnitt der Tiägerräder durch zahlreiche Bohrungen für die Aufnahmt der genannten Bauelemente sowie Ausnehmungen fü- die Kühlluftführung geschwächt

Bei einer weiteren, aus der DE-OS 15 38 255 bekannten Anordnung sind entweder zwei Trägerräder vorgesehen, welche im Querschnitt U-förmig ausgebildet und isoliert auf der Maschinenwelle befestigt sind, oder es sind zwei Trägerringe isoliert auf einer Nabe befestigt welche auf der Maschinenwelle aufgesetzt ist. Auch bei dieser bekannten Anordnung ist der Querschnitt der Trägerräder jedoch durch zahlreiche Bohrungen für die Aufnahme der genannten Bauelemente geschwächt.

Ej ist die Aufgabe der Erfindung, die bekannte Anordnung zur Erregung von Synchronmaschinen großer Leistung zu verbessern, wobei insbesondere die Dauerstandfestigkeit der Trägerringe vergrößert werden soll.

Bei einer ersten Lösung der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß bei der eingangs erwähnten Anordnung vorgesehen, daß die Nabe aus einem Material geringerer Festigkeit als das der Trägerringe besteht ,und dieselbe mit Eindrehungen an ihren Außenflächen versehen ist, auf weiche die Trägerringe spiegelbildlich je auf einer Seite aufgeschrumpft sind, daß die Trägerringe ohne deren mechanische Festigkeit beein* trächtigende Bohrungen und/oder Ausfräsungen aüsgefüfirr sind, und daß an der Innenfläche der der Nabe

abgewandten Stirnseite der Trägerringe je eine Ausdrehung vorgesehen ist, in die ein im Querschnitt etwa rechteckiger Ring eingeschrumpft ist, daß weiter am äußeren Rand der Stirnseiten der Nabe jeweils Bohrungen vorgesehen sind, in die Schrauben eingreifen, die aus Isoliermaterial bestehende konische Rotationskörper halten, daß fernerhin ein Bauelemeatenträger vorgesehen ist, welcher die Gleichrichter, Sicherungen und Beschaltungselemente aufnimmt, und daß in der Grundplatte des Bauelemententrägers der Form des Rotationskörpers entsprechende Ausfräsungen vorgesehen sind, in die die Rotationskörper eingreifen, und daß in der Grundplatte der Bauelemententräger Schrauben angeordnet sind, weiche in Gewindebohrungen des im Querschnitt rechteckigen Ringes eingreifen.

Bei einer zweiten Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, daß die Nabe aus einem Mterial geringerer Festigkeit als das der Trägerringe besteht und dieselbe mit Eindrehungen an ihren Außenflächen versehen ist, auf weiche die Trägerringe spiegelbildlich je auf einer Seite aufgeschrumpft sind, daß die Tiägerringe ohne deren mechanische Festigkeit beeinträchtiger-ie Bohrungen und/oder Ausfräsungen ausgeführt sind, und daß jeder Trägerring an der Stirnseite seiner Innenfläche eine Ausdrehung mit einer axialen und einer schrägen radialen Fläche aufweist, in welche durch axial angeordnete Klemmschrauben zusammengepreßte, die Gleichrichter, Sicherungen und Beschaltungselemente aufnehmende Bauelemententräger einschließende ω Klemmteile eingreifen.

Die Trägerringe werden dabei — in ähnlicher Weise wie die Rotorkappen eines Turbogenerators auf den Ballen — auf die auf der Welle angeordnete Scheibe, die an den beiden Außenseiten je eine Ausdrehung aufweist, ^ aufgeschrumpft Sie enthält keine Bohrungen für die Befestigung der Gleichrichterelemente, deren Kühlkörper u. dgl., so daß die Dauerstandfestigkeit der Trägerringe merklich vergrößert wird. Die Nabe wird nur durch ihre Eigenfliehkraft beansprucht, während die Trägerringe die Summe von Eigenfliehkraft und Gewicht bzw. Fliehkraft der sie tragenden Bauelemente aufnehmen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Nabe an ihren beiden Außenseiten axial verlaufende, nach außen offene Ausnehmungen aufweist Durch diese Ausnehmungen laß. sich das Kühlgas zentral nach außen abführen. Diese Ausnehmungen sind wechselseitig auf der linken bzw. rechten Seite der Scheibe vorgesehen. Zur Verbesserung der Lüftung kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß auf die Nabe ein Lüfterrad au'geschrumpft ist.

Bei der Anordnung nach der Erfindung ergibt sich weder durch die Luftführungsausnehmungen noch durch die Befestiguiigsteile an den Trägerringen eine Schwächung des Querschnittes, so daß diese gewichtsmäßig leichter ,-.usgeführt werden können. Außerdem wird die Herstellung der zahlreichen bei bekannten Anordnungen erforderlichen Bohrungen für die Befesti- &o gung der Bauelemente eingespart, so daß sich durch die neue Anordnung eine merkliche Verbilligung in der Herstellung ergibt

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsheispielen. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch die neue Anordnung,

Fi g. 2 einen Ausschnitt aus der F i g. 1,

F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Grundplatte für den Bauelementcnträger angeklammert ist und

F i g, 4 die gleiche Anordnung mit aufgesetztem Lüfterrad.

In den Zeichnungen ist mit 1 die auf der Welle der Erregermaschine angeordnete Nabe bezeichnet. Sie weist an ihren beiden Außenseiten Eindrehungen 11 auf, in die die z.B. als Schmiedestücke hergestellten Trägerringe 2 aufgeschrumpft sind. Am äußeren Rand der Stirnseite der Nabe 1 sind Bohrungen 12 vorgesehen, in die Schrauben 13 eingreifen, die aus Isoliermaterial bestehende konische Rotationskörper 14 halten. Weiter sind mit 4 die an der Innenfläche 21 qcs Trägerringes am Umfang verteilt angeordneten Bauelemententräger bezeichnet, die jeweils aus einer ebenfalls aus Isolierstoff bestehenden Grundplatte 41 und dem auf dieser befestigten Kühlkörper 43 aufgebaut sind. Der verrippte Kühlkörper 43 trägt den Gleichrichter 44, die Beschaltungselemente 45 sowie d·' Sicherung 46. Die Grundplatte weist an der der Nab^p zugewandten Innenseite eine Einfräsung 42 auf, die die Form der Rotationskörper 14 besitzt, in die jeweils ein Rotationskörper 14 eingreift und die Grundplatte 41 festklemmt

Die der Nabe abgewandte Seite der Grundplatte ist mit einer bohrung 47 versehen, durch die eine Schraube 48 in eine Bohrung 31 eines in einer Ausnehmung 22 an der Stirnseite des Trägerringes 2 eingeschrumpften Stahlringes 3 eingreift Das Einschrumpfen des Stahlringes 3 erfolgt durch Abkühlung auf einen gegenüber der Raumtemperatur wesentlich erniedrigten Temperaturwert oder sofort nach Aufziehen des Trägerringes 2 auf die Nabe 1, also solange die Abmessungen des Trägerringes noch gegenüber denen bei Raumtemperatur vergrößert sind.

Bei der beschriebenen Konstruktion ist jede Art von Bohrung oder Einfräsung, die bei hochbeanspruchten Teilen zu einer Kerbung führen, von der Risse ausgehen können, vermieden.

Bei der zweiten in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die Innenflächen 21 der Trägerringe auf beiden Seiten mit Ausdrehungen mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Fläche und einer geneigt zur Senkrechten auf der Welle verlaufenden Ringfläche 23 — in ähnlicher Weise wie bei den La-nellen eines Kommutators — versehen. Die auf dem Bauelemententräger 4 aufgebauten Gleichrichterelemente, Sicherungen und Beschaltungselemente sind auf der Innenfläche 21 der Trägerringe 2 angeordnet. Die Bauelemententräger 4 werden dabei von Klemmteilen 6 gehalten, die einerseits in Ausnehmungen 49 der Bauelemententräger 4 eingreifen und andererseits an den geneigt zur Senkrechten verlaufenden Ringflächen 23 an der Innonstite der Trägerringe eingreifen. Die beiden Klemmteile 6 werden mittels einer Schraubverbindung 7 zusammengepreßt und pressen so den Bauelemententräger 4 fest an die Innenfläche der Trägerringe 2 an.

In den Außenflächen der Nabe 1 sind weiterhin wechselseitig Ausnehmungen 15 vorgesehen, die das Kühlgas zentral an der Außenfläche 16 der Nabe nach außen führen. Auch auf diese Weise ist jegliche Schwächung des Querschnittes der beiden Trägerringe 2 vermieden.

Bei der in Fig.4 dargestellten Ausführung ist auf die Nabe 1 zur Verstärkung der Lüfterwirkung zusätzlich ein Lüfterrad 5 aufgeschrumpft.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Rotierende Gleichrichteranordnung für die Erregung einer Synchronmaschine mit einer Wechselstromerregermaschine, deren rotierender Anker mit der Welle der Synchronmaschine gekuppelt ist, bei welcher der im Anker erzeugte Wechselstrom in rotierenden Gleichrichtern gleichgerichtet wird, die auf der Innenseite zweier auf einer Nabe angeordne- I ο ter Trägerringe einschließlich der zugehörigen Sicherungen und Schaltungselemente angeordnet sind, wobei die Nabe auf der Welle der Wechselstromerregermaschine befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (1) aus einem Material geringerer Festigkeit als das der Trägerringe besteht und dieselbe mit Eindrehungen (U) an ihren Außenflächen versehen ist, auf welche die Trägerringe (2) spiegelbildlich je auf einer Seite aufgeschrumpft sind, daß die Trägerringe ohne deren mechanische Festigkeit beeinträchtigende Bohrungen und/oder Ausfräsungen ausgeführt sind, und daß an der Innenfläche (21) der der Nabe (1) abgewandten Stirnseite der Trägerringe (2) je eine Ausdrehung (22) vorgesehen ist, in die ein im Querschnitt etwa rechteckiger Ring (3) eingeschrumpft ist, daß weiter am äußeren Rand der Stirnseiten der Nabe (1) jewels Bohrungen (12) vorgesehen sind, in die Schrauben (13) eingreifen, die lus Isoliermaterial bestehende konische Rotationskörper (14) halten, daß fernerhin ein Bauelemententräger (4) vorgesehen ist, welcher die Gleichrichter (44), Sicherungen (46) und Beschaltungselemente (45) aufnimmt, und da/¹ in d: ~ Grundplatte des Bauelemententrägers (4) 'ter Form des Rotationskörpers (14) entsprechende A isfräsungen (42) vorgesehen sind, in die die Rotationskörper (14) eingreifen, und daß in der Grundplatte (41) der Bauelemententräger Schrauben angeordnet sind, weiche in Gewindebohrungen (31) des im Querschnitt rechteckigen Ringes (3) eingreifen.

2. Rotierende Gleichrichteranordnung für die Erregung einer Synchronmaschine mit einer Wechselstromerregermaschine, deren rotierender Anker mit der Welle der Synchronmaschine gekuppelt ist, Ί5 bei welcher der im Anker erzeugte Wechselstrom in rotierenden Gleichrichtern gleichgerichtet wird, die auf der Innenseite zweier auf einer Nabe angeordneter Trägerringe einschließlich der zugehörigen Sicherungen und Schaltungselemente angeordnet sind, wobei die Nabe auf der Welle der Wechselstromerregermaschine befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (1) aus einem Material geringerer Festigkeit als das der Trägerringe besteht Und dieselbe mit Eindrehungen (11) an ihren Außenflächen versehen ist, auf welche die Trägerringe (2) spiegelbildlich je auf einer Seite aufgeschrumpft sind, daß die Trägerringe ohne deren mechanische Festikeit beeinträchtigende Bohrungen und/oder Ausfräsungen ausgeführt sind, und daß jeder Trägerring (2) an der Stirnseite seiner Innenfläche eine Ausdrehung mit einer axialen und einer schrägen radialen Fläche (23) aufweist, in welche durch axial angeordnete Klemmschrauben (7) zusammengepreßte, die Gleichrichter (44), Sicherungen (46) und Beschaltungselemente (45) aufnehmende Bauelemententräger (4) einschließende Klemmteile (6) eingreifen, —

3, Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (1) an ihren beiden Außenseiten axial verlaufende, nach außen offene Ausnehmungen (15) aufweist

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Nabe (1) ein Lüfterrad (5) aufgeschrumpft ist.