DE2325771A1

DE2325771A1 - Oelgekuehlter, buerstenloser gleichstromgenerator mit veraenderlicher drehzahl

Info

Publication number: DE2325771A1
Application number: DE2325771A
Authority: DE
Inventors: Frederick Milton Potter
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1972-06-16
Filing date: 1973-05-21
Publication date: 1974-01-03
Also published as: JPS4962904A; JPS5278712U; US3733503A; IT990635B; JPS5331364Y2

Description

Patentanwalt <n q O C H H

Kar! A. Brose

Dip¹ -ing.

D-3023 Mürdien - Pullach
Wienersir. 2.^T. Mar ?ί3Γ·¹;70.79317."?

vI/No - 5021-A München-Pullach, den 21« Mal 1973

THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices_t Bendix Center, Southfield, Michigan 48075. Michigan, USA

Ölgekühlter, bürstenloser Gleichstromgenerator mit

veränderlicher Drehzahl

Die Erfindung betrifft dynamoelektrische Maschinen und insbesondere ölgekühlte Gleichstromgeneratoren, bei denen Gleichrichter zur Anwendung gelangen, um den Wechselstrom vom Generator in Gleichstrom umzuwandeln<>

In der deutschen Patentanmeldung P 20 52 808=9=32 der gleichen Anmelderin ist dargelegt, daß Gleichrichter für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom auf einem Wärmesumpf bzw. Kühlkörper angeordnet sind, xtobei die Anordnung aus Kühlkörper und Gleichrichter innerhalb dem Generator befestigt ist ο Bei dieser Anordnung mußte bei einem Ausfall sines Gleichrichters der gesamte Generator zerlegt werdsn, um den Gleichrichter ersetzen zu

E / U 4 k i

Auch die Kühlkörper sind ölgekühlt, indem man dem Öl die Möglichkeit gibt, durch Kanäle oder Durchtrittsöffnungen in die Kühlkörper oder Wärmesümpfe zu strömen. Eine direkte ölkühlung der Gleichrichter ist hier jedoch nicht vorgesehen. Die Gleichrichter werden lediglich > dadurch gekühlt, daß die Wärme auf die Kühlkörper übertragen wird oder abgeleitet wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Generator, in welchem die Gleichrichter, wie beispielsweise Siliciumdioden, auf Kühlkörpern angeordnet sind, und zwar außerhalb dem Generator, und bei dem die Kühlkörper durch Öl gekühlt werden, welches zwischen den Kühlkörpern und den Gleichrichtern mit großer Turbulenz über den Hauptabschnitt der den Gleichrichter halternden Fläche strömt und wobei Öl auf die Kühlrippen der Kühlkörper innerhalb dem Generator gesprüht wird. Bei dieser Anordnung können die Gleichrichter ohne Zerlegung des Generators leicht ausgetauscht werden. Diese Anordnung ermöglicht auch den Betrieb des Generators bei voller Nennstrombelastung bei einer maximalen Öleintrittstemperatur von 116⁰C, während bei früheren derartigen Maschinen nur 60 % der Nennstrombelastung in Verbindung .it einer maximalen öleintrittstemperatur von 82⁰C möglich waren«,

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung richtet sich auf die Schaffung eines ölgekühlten Generators mit Dioden, die von außerhalb dem Generator an diesem befestigt sind und die ohne die Zerlegung des Generators ausgetauscht werden können.

Ebenso ist es Ziel der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, bei welcher die Dioden dadurch gekühlt werden, daß Kühlöl mit großer Turbulenz direkt über einen Hauptabschnitt der die Dioden halternden Flächen strömt.

Auch ist es Aufgabe der Erfindung,die Dioden an Kühlkörpern 'zu befestigen und Kühlöl zwischen den Kühlkörpern und den Dioden hindurchströmen su lassen«

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Gemäß der Erfindung soll auch Öl auf die Kühlrippen der Kühlkörper innerhalb dem Generator gesprüht werden.

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

Es zeigt:

Figur 1 eine vertikale Teilschnittdarstellung eines Generators, der nach der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;

Figur 2 eine Endansicht des Generators, teilweise im Schnitt;

Figur 3 eine Draufsicht auf einen Kühlkörper;

Figur 4 eine Schnittdarstellung eines Kühlkörpers nach der Linie 4—4- der Figur 3; und

Figur 5 einen schematischen Schaltplan, der die elektrische Anordnung der Dioden und der Kühlkörper zeigt.

Es sei hervorgehoben, daß die gewählte Ausführungsform nur als Beispiel dient und daß die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist.

In der Zeichnung zeigen die Figuren 1 und 2 eine neuartige dynamoelektrische Maschine, die nach dem Merkmal der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die dynamoelektrische Maschine ist als bürstenloser Gleichstromgenerator ausgeführt und besitzt einen Hauptgenerator 3 und einen Erreger 5. Der Hauptgenerator 3 weist einen Stator 7 und ein rotierendes

"teil
Feld/9 auf. Der Erreger 5 weist einen rotierenden Anker 11 und ein stationäres Feldteil 13 auf. Der Erreger 5 erzeugt drei phasenveränderliche Wechselspannungen, die durch die Dioden 15 zweiweg-gleichgerichtet werden, wobei die Dioden auf einem Kühlkörper 16 am Rotor angeordnet sind. Die gleichgerichtete Ausgangsgröße des rotierenden Ankers 11 des Erregers-wird an das rotierende Feldteil 9 des Hauptgenerators geführt, und es wird somit die erforderliche Erregerleistung vorgesehen. Der Stator 7 des Hauptgenerators und das stationäre Feldteil 13

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des Erregers sind an einem Gehäuse 17 befestigt, und ebenso sind das rotierende Feldteil des Hsupt;generators 9 und der rotierende Anker 11 des Erregers und die zugeordneten Dioden 15 mit den Kühl örpern 16 auf einer hohlen Rotorwelle 19 angeordnet. Die Welle ist mit Hilfe von Kugellagern 21 in einem Endabschnitt 23 des Gehäuses drehbar gelagert.

Der Hauptstator sieht eine Ausgangsgröße entsprechend einem Wechselstrom veränderlicher Frequenz vor, der durch die Dioden 25 in Gleichstrom umgewandelt wird, wobei die Dioden auf Kühlkörpern 27, bevorzugt in der Form von dicken Kupferplatten, angeordnet sind. Die Dioden und die Kühlkörper sind außerhalb dem Generatorgehäuse 17 angeordnet. Die Kühlkörper 27 sind gegenüber dem Gehäuse 17 durch eine Dichtung aus einem geeigneten Isoliermaterial, wie beispielsweise Neopren, isoliert und die Kühlkörper sind mit Hilfe von isolierten Schrauben 21 am Gehäuse befestigt, wie beispielsweise mit Hilfe von Hochtemperatur-Nylonüberzogenen Stahlschrauben. Die Kühlkörper 27 weisen Rippen 43 auf, die an Flächen ausgebildet sind, die nach innen zum Gehäuse zeigen, um die wirksame Fläche für Kühlzwecke zu vergrößern.

Gemäß Figur 5 ist die Dreiphasenwicklung 32 des Hauptstators im Dreieck geschaltet und jede Ecke des Dreiecks ist mit einem Kühlteil bzw. Wärmesumpf 27 verbunden, so daß die Kühlteile sich auf den Potentialen der Statoranschlüsse befinden. Eine mit vorwärtsgerichteter Polarität geschaltete Diode 25A und eine mit rückwärtsgerichteter Polarität geschaltete Diode 25B ist auf jedem Kühlkörper elektrisch mit dieBem in elektrisch leitender Verbindung angeordnet und die drei mit vorwärtsgerichteter Polarität geschalteten Dioden sind auf einen positiven Ausgangsanschluß zusammengeschaltet, und die drei in umgekehrter Polarität geschalteten Dioden sind zu einem negativen Ausgangsanschluß zusammengeschaltet.

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Es wird Kühlöl in den Generator am Nichtantriebsende (anti-drive end) eingeführt und wird von einer getrennten Quelle, beispielsweise dem Ölsystem einer Dieselmaschine oder Getriebekasten,vorgesehen und kann hinsichtlich des

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Druckes von cg. 0,70 kg/cm bis 3,50 kg/cm schwanken» Nahezu 15 % des Kühlöls wird durch einen Kanal 53, der in dei.; Endabschnitt 23 des Gehäuses 17 ausgeformt ist, aufgenommen, und der Rest des Öls strömt durch eine Drosselöffnung 35 in die hohle Rotorwelle, von welcher das Öl durch Abgabeöffnungen 41 j ^abgegeben wird, die im wesentlichen so gelegen sind, daß Öl zur Kühlung auf die sich drehenden Dioden 15 und die zugeordneten Kühlkörper 16, den Erreger-Anker 11 und die sich drehenden Feldwicklungen 9a des Hauptgenerators gespritzt wird.

Das öl wird dann aufgrund der Zentrifugalkraft gegen die Endwindungen 7a des Stators geschleudert und auf die gerippten inneren Flächen der Kühlkörper 27°

Das durch die Kanäle 33 in dem Endabschnitt 23 des Gehäuses fließende öl gelangt durch eine Hilfsbohrung 45 im Gehäuse 17 in die Kanäle 4-7 in den Kühlkörpern ο Kleine Eindrücke oder Senken, die eine Tiefe von 25/100 mm bis 30/100 mm haben können, sind in die Flächen der Kühlkörper nahe der Dioden-Befestigungsflächen geschnitten, und es sind Rillen oder Muten z;ur Versorgung von ^lfO^M-förinigen Ringen 49 an den äußeren Kanten der Senken eingearbeitet«, Wenn die Dioden auf den Kühlkörpern angeordnet sind, verhindern die "0"-Ringdichtungen ■ zwischen den Dioden und den Kühlkörpern das Austreten des öl.s_s und die Senken sehen Kanäle vor, so daß dort Kühlöl hindurcligelangen kann, und znrar mit ziemlicher Turbulenz über die Hauptabschnitte der Dioden-Befestigungsflächen strömen kann, so daß Wärme direkt von der Basis der Dioden als auch τοπ den Kühlkörpern abgeführt wird» Das Öl gelangt dann durch einen kleinen Kanal 51 iß dem Kühlkörper direkt gegenüber der Einlaßöffnung in den Generator und strömt dann aufgrund der Schwerkraft zum Antriebsende der Maschine bin., bei welchem das

α rch geeignete Kanäle die Machine verläßt und zu der genannten Maschine oder Getriebekasten bzw. Sammelvorrichtung oder Sumpf zurückkehrt. Diese Anordnung ermöglicht nun einen Betrieb bei voller Netzstrombelastung bei maximaler öleintrittemperatur von 116⁰C, während bei bekannten Maschinen nur 60 % der Nennstromlast in Verbindung mit einer maximalen öleintrittstemperatur von 82⁰C möglich war.

Bei der geschilderten Anordnung besteht auch die Möglichkeit, daß die Dioden außerhalb dem Generator angeordnet werden können, so daß die Wartung einfach wird, während die Kühlkörper und die Basis der Dioden sehr wirkungsvoll durch das öl gekühlt werden, welches aus dem Inneren des Generators kommt.

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

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Claims

Patentansprüche

( ) Ölgekühlter Generator mit auf Kühlkörpern angeordneten Gleichrichtern, die zum Umwandeln des Wechselstroms des Generators in Gleichstrom vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper (27) und die Gleichrichter (25) außerhalb dem Generator bzw. außen am Generator angeordnet sind, so daß die Gleichrichter (25) an dem Generator von außen befestigt und abgenommen werden können, und daß eine Einrichtung (33, 4-5, 29, 4-7, 4-9) vorgesehen ist, um Kühlöl zwischen den Kühlkörpern (27) und den Befestigungsflächen der Gleichrichter (25) zu leiten, derart, daß die Wärme direkt von den Befestigungsflächen der Gleichrichter (25) und von dem Kühlkörpern (27) abgeführt wird.
2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (4-1) vorgesehen ist, um Kühlöl von innerhalb dem Generator auf die Kühlkörper (16, 27) zu sprühen.
3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten der Kühlkörper (27), die mit dem Öl besprüht werden, mit Kühlrippen oder Kühlflossen (4-3) ausgestattet sind, um die Kühlung zu unterstützen.
4. Generator nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (21, 29) für die elektrische Isolation der Kühlkörper (27) gegenüber dem Generator vorgesehen sind und daß jeder Kühlkörper (27) an einen Generator-Ausgangsanschluß angeschlossen ist und ein Paar von entgegengesetzt gepolten Gleichrichtern (25A, 25B) auf jedem Kühlkörper (27) in elektrisch leitender Verbindung mit demselben befestigt ist.

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