DE2262394C3

DE2262394C3 - Excitation arrangement for a brushless electrical synchronous machine

Info

Publication number: DE2262394C3
Application number: DE2262394A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 1000 Berlin Kagischke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-12-15
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1980-02-14
Also published as: JPS49100103U; DE2262394B2; JPS5511328Y2; DE2262394A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Erregeranordnung für eine bürstenlose elektrische Synchronmaschine, insbesondere. Synchrongenerator, bei welcher der Erregerstrom von dem Läufer einer Wechselstromerregermaschine über umlaufende Gleichrichter der Erregerwicklung der Synchronmaschine zugeführt wird und die, insbesondere patronenförmigen, Gleichrichterelemente an der inneren Mantelfläche eines Ringkörpers angeordnet sind, der einen Gleichstromsammelring bildet und von einer auf der rotierenden Welle befestigten Scheibe gehalten wird. Eine derartige Erregeranordnung ist aus der DE-AS 10 68 817 bekannt. Bei dieser erfüllt der die Gleichrichter tragende Ringkörper also sowohl den mechanischen Zweck der Tragkonstruktion als auch einen elektrischen Zweck, indem er gleichzeitig einen Gleichstromsammelring bildet. Es ist daher zwischen der rotierenden Welle und der den Ringkörper tragenden Scheibe eine Isolierung vorgesehen.The invention relates to an exciter arrangement for a brushless electrical synchronous machine, in particular. Synchronous generator, in which the excitation current from the rotor of an alternating current exciter is fed to the field winding of the synchronous machine via rotating rectifiers and, in particular cartridge-shaped, rectifier elements arranged on the inner surface of an annular body which forms a direct current collecting ring and of a disc mounted on the rotating shaft is held. Such an exciter arrangement is known from DE-AS 10 68 817. With this he fulfills the Rectifier-carrying ring bodies so both the mechanical purpose of the support structure and an electrical purpose by forming a direct current collecting ring at the same time. It is therefore between the rotating shaft and the disc carrying the ring body is provided with insulation.

Eine andere konstruktive Ausbildung einer derartigen Erregeranordnung ist in dem DE-GM 19 83 611 beschrieben. Daraus ist ein Tragring für umlaufende Gleichrichter bekannt, der scheibenförmig ausgebildet ist, d. h. er erstreckt sich bis zur Nabe und die Gleichrichter liegen nicht in einem freien Raum innerhalb der inneren Mantelfläche des Ringes, sondern in Aussparungen des scheibenförmigen Ringes selbst. Außerdem ist bei dem bekannten scheibenförmigen Tragring der wesentliche, die Gleichrichter aufnehmende Teil des Ringkörpers in Umfangsrichtung unterteilt und besteht aus Segmentkörpern, um eine leichte Montierbarkeit auf der Nabe zu erzielen. Um Fliehkraft- > beanspruchungen aufnehmen zu können, sind die aus Aluminium bestehenden Segmentkörper durch einen geschlossenen äußeren Ring zusammengehalten, der, um den Vorteil einer leichten Montierbarkeit nicht zu verlieren, durch eine Bandage in Form eines mit härtbarem Gießharz getränkten Glasfaserringes hergestellt ist. Da allein die Bandage die Fliehkraftbeanspruchungen aufnehmen kann, ist ihr Querschnitt entsprechend groß zu bemessen.Another structural design of such an exciter arrangement is in DE-GM 19 83 611 described. From this, a support ring for rotating rectifiers is known, which is disk-shaped is, d. H. it extends to the hub and the rectifiers are not in a free space within the inner surface of the ring, but in recesses in the disc-shaped ring itself. In addition, in the known disk-shaped support ring, the essential one is the rectifier Part of the ring body is divided in the circumferential direction and consists of segment bodies to provide a light weight To achieve mountability on the hub. In order to be able to absorb centrifugal force-> loads, they are off Aluminum existing segment body held together by a closed outer ring that, in order not to lose the advantage of easy assembly, with a bandage in the form of a hardenable Cast resin soaked fiberglass ring is made. Since the bandage alone takes the centrifugal forces can accommodate, their cross-section is to be dimensioned accordingly large.

Würden nun derartige Erregeranordnungen bei elektrischen Maschinen mit großen Wellendurchmessern und hohen Drehzahlen eingesetzt, so ergeben sich konstruktive Schwierigkeiten, weil die während des Betriebes herrschenden Fliehkraftbeanspruchungen sehr groß sind. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch einen einfachen konstruktiven Aufbau eine wesentliche Gewichtsersparnis zu erhalten, ohne daß die leichte Ausführbarkeit und die Widerstandsfähigkeit gegenüber den Fliehkraftbeanspruchungen darunter leidet.Such exciter arrangements would now be used in electrical machines with large shaft diameters and high speeds are used, construction difficulties arise because the during the The centrifugal forces prevailing in the operation are very large. The invention is therefore the object based on obtaining a significant weight saving through a simple structural design, without that the ease of implementation and the resistance to centrifugal forces suffer from.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Erregeranordnung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung als die Gleichrichterelemente tragende Ringkörper Leichtmetallringe verwendet, die, symmetrisch angeordnet, an der mit der Welle verbundenen Scheibe isoliert befestigt sind, und jeder Leichtmetallring ist von einer unter Vorspannung aufgebrachten Bandage umgeben, die aus einem band- oder luntenförmigen, mit aushärlbarem Kunstharz getränkten Isoliermaterial besteht, wobei das in der Bandage enthaltene Kunstharz nach dem Aufbringen ausgehärtet ist.To solve this problem, in an exciter arrangement of the type described at the outset of the invention as the ring body carrying the rectifier elements used light metal rings, which are symmetrical arranged, are attached to the disk connected to the shaft in an isolated manner, and each light metal ring is surrounded by a pre-tensioned bandage made of a band or lunten-shaped, with curable synthetic resin soaked insulating material, the contained in the bandage Resin has hardened after application.

Die Tragkonstruktion der Erregeranordnung ist also einfach und symmetrisch aufgebaut. Durch die separate Ausführung der eigentlichen Tragkörper für die Gleichrichterelemente werden diese zu geschlossenen Ringkörpern, die einfach herzustellen sind und Fliehkraflbeanspruchungen gut aufnehmen. Die wesentliche Gewichtsersparnis wird zum einen durch die Verwendung von Leichtmetall als Material für die Ringkörper erreicht und zum anderen dadurch, daß der Querschnitt der Leichtmetallringe nur für die Aufnahme der Befestigungsmitte! der Gleichrichterelemente und für die Führung des Gleichstromes bemessen ist und ein Teil des zur Aufnahme der Fliehkraftbeanspruchungen notwendigen Querschnitts durch eine Bandage aus Kunstharz getränktem, ausgehärtetem bandförmigem Isoliermaterial ersetzt wird. Diese Bandage hat die dazu erforderliche mechanische Festigkeit und ist noch wesentlich leichter als das Leichtmetall.The supporting structure of the exciter arrangement is therefore simple and symmetrical. Due to the separate Execution of the actual support body for the rectifier elements, these are closed Ring bodies that are easy to manufacture and centrifugal forces take in well. The main weight saving is achieved on the one hand by using achieved by light metal as the material for the ring body and on the other hand by the fact that the cross section the light metal rings only for the mounting of the fastening center! the rectifier elements and for the guidance of the direct current is dimensioned and a part of the to absorb the centrifugal forces necessary cross-section through a bandage made of synthetic resin soaked, hardened band-shaped Insulation material is replaced. This bandage has the necessary mechanical strength and still is much lighter than the light metal.

Es empfiehlt sich, als Isoliermaterial für die Bandage Glasbänder oder Glasrowings zu verwenden, die mit Epoxidharz getränkt werden. Es ist weiterhin zweckmäßig, die Leichtmetallringe mit der Bandage jeweils auf der mit der Welle verbundenen Scheibe zu zentrieren. Dadurch wird die Möglichkeit des Auftretens vonIt is recommended to use glass ribbons or glass rows as insulating material for the bandage, which with Soaked in epoxy resin. It is also useful to put the light metal rings with the bandage on to center the disk connected to the shaft. This eliminates the possibility of

<><> Unwuchten eingeengt, die gerade bei mit sehr hohen Drehzahlen betriebenen Erregeranordnungen Schadensfälle hervorrufen könnten.<> <> Imbalances narrowed, especially at with very high Speed driven exciter arrangements could cause damage.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in der Figur schematisch im Längsschnitt dargestellten Aus-In the following, the invention will be based on the embodiment shown schematically in the figure in longitudinal section.

Ή führungsbeispiels näher erläutert.Ή example explained in more detail.

Auf der rotierenden Welle 1 eines elektrischen Synchrongenerators ist ein Nabenkörper 2 mit einer Scheibe 3 befestigt, z.B. aufgeschrumpft. Die Scheibe 3On the rotating shaft 1 of an electrical synchronous generator is a hub body 2 with a Disk 3 attached, e.g. shrunk on. The disc 3

22 62 59422 62 594

trägt an ihrem äußeren Umfang symmetrisch angeordnet zwei Leichtmetallringe 4, z.B. aus Aluminium, die über Bolzen 5 an der Scheibe 3 isoliert befestigt sind. Zu diesem Zweck wird durch Abstandsstück!.: 6 und 7 aus Isolierstoff ein metallischer Kontakt zwischen den in die Scheibe 3 eingeschraubten Bolzen 5 und den Leichtmetallringen 4 vermieden, wozu die Bolzen 5 außerdem noch von einer Isolierhülse 8 umgeben sind.carries two light metal rings 4, e.g. made of aluminum, symmetrically arranged on its outer circumference are attached to the disk 3 in an insulated manner by means of bolts 5. For this purpose, spacers!.: 6 and 7 are made Insulating material a metallic contact between the bolts 5 screwed into the disk 3 and the light metal rings 4 avoided, for which purpose the bolts 5 are also surrounded by an insulating sleeve 8.

An mehreren, längs des Umfanges gleichmäßig verteilten Stellen sind an der inneren Mantelfläche 9 der Leichtmetallringe 4 die patronenförmigen Gleichrichterelemente 10 eingeschraubt Es sind jeweils Gleichrichterelemente gleicher Polarität an einem Leichtmetallring 4 befestigt, so daß dieser gleichzeitig als Gleichstromsamrr-elring dient.At several points evenly distributed along the circumference are on the inner circumferential surface 9 of the Light metal rings 4 screwed in the cartridge-shaped rectifier elements 10 There are rectifier elements in each case same polarity attached to a light metal ring 4, so that this as DC amrr-elring is used.

Die Wechselstromzuführung zu den Gleichstromelementen 10 erfolgt über die Anschlußkabel 11, die sich in radialer Richtung erstrecken und mit Bolzen 12 verschraubt sind, weiche den Nabenkörper 2 isoliert durchsetzen. Mit den Bolzen 12 sind außerdem Flachkupferschienen 13 verschraubt, die zu den nicht dargestellten Ausgängen der Läuferwicklung der Wechselstromerregermaschine führen. Damit diese Flachkupferschienen 13 möglichst wenig durch die herrschenden Fliehkraftbeanspruchungen belastet werden, sind sie über ihre axiale Länge mit einer Bandage 14 gegenüber der rotierenden Welle 1 festgelegtThe alternating current supply to the direct current elements 10 takes place via the connecting cables 11, which are located in extend in the radial direction and are screwed with bolts 12, which isolate the hub body 2 push through. Flat copper bars 13 are also screwed to the bolts 12, which are not to the lead shown outputs of the rotor winding of the alternating current exciter. So that these Flat copper bars 13 are loaded as little as possible by the prevailing centrifugal forces, they are fixed over their axial length with a bandage 14 opposite the rotating shaft 1

Damit das Gewicht der die Gleichrichterelemente 10 tragenden Leichtmetallringe 4 möglichst klein gehalten wird, sind die Leichtmetallringe 4 von einer unter Vorspannung aufgebrachten Bandage 15 umgeben. Diese Bandage 15 ist unter Vorspannung aus einem band- oder luntenförmigen Isoliermaterial gewickelt, wie z. B. Glasband oder Glasrowings, die zuvor mit einem aushärtbarem Kunstharz, z.B. Epoxidharz, getränkt waren. Nach dem Aufbringen der Bandage 15 wird das in ihr enthaltene Kunstharz ausgehärtet und bildet somit einen sehr leichten Ringkörper hoher mechanischer Festigkeit, der die an den an derSo that the weight of the light metal rings 4 carrying the rectifier elements 10 is kept as small as possible is, the light metal rings 4 are surrounded by a bandage 15 applied under pretension. This bandage 15 is wound under pretension from a strip or lunten-shaped insulating material, such as B. glass ribbon or glass rows that have previously been impregnated with a curable synthetic resin, e.g. epoxy resin was. After the bandage 15 has been applied, the synthetic resin contained in it is cured and thus forms a very light ring body of high mechanical strength, which is attached to the

■5 Erregeranordnung mit den Gleichrichterelementen 10 auftretenden Fliehkraftbeanspruchungen ohne weitere·: aufnimmt.■ 5 exciter arrangement with rectifier elements 10 occurring centrifugal forces without further: records.

Zur besseren Abführung der in den Gleichrichterelementen 10 entstehenden Wärme empfiehlt es sich, seitlich an den Leichtmetallringen 4 Kühlfahnen 16 anzuordnen.For better dissipation of the heat generated in the rectifier elements 10, it is advisable to to be arranged laterally on the light metal rings 4 cooling vanes 16.

Die auf diese Weise gemäß der Erfindung ausgebildete Erregeranordnung zeichnet sich durch ihren besonders einfachen und zweckmäßigen Aufbau, sowie durchThe exciter arrangement formed in this way according to the invention is characterized by its special simple and functional structure, as well as through

²S ihr geringes Gewicht aus. ² S due to their low weight.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Exciter arrangement for a brushless electrical synchronous machine, in particular a synchronous generator, in which the excitation current from the rotor of an alternating current exciter via rotating rectifier is fed to the field winding of the synchronous machine and, in particular cartridge-shaped, rectifier elements arranged on the inner surface of an annular body which forms a direct current collecting ring and is mounted by a on the rotating shaft Disc is held, characterized in that as the rectifier elements (10) bearing ring body light metal rings (4) are used, which, symmetrically arranged, on the with the Shaft (1) connected disc (3) are attached insulated, and that each light metal ring (4) from one under tension applied bandage (15) is surrounded, which consists of a band or lunten-shaped, with curable synthetic resin soaked insulating material, the in the bandage (15) contained synthetic resin has hardened after application.

2. exciter arrangement according to claim 1, characterized in that the bandage (15) made of glass ribbon or glass rows with cured epoxy resin.

3. exciter arrangement according to claim 1, characterized in that the light metal rings (4) with of the bandage (15) are each centered on the disk (3) connected to the shaft (1).

4. exciter arrangement according to claim 1, characterized in that on the light metal rings (4) roped cooling tabs (16) are arranged.