DE2433464B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende Gleichrichteranordnung in Drehstrombrückenschaltung: für die Erregung elektrischer Maschinen, bei der die einzelnen Bauelemente, wie Kühlkörper, Gleichrichterzellen und Sicherungen auf der Innenseite eines; Ringflansches, der mit einer auf der Welle befestigten Trägerradnabe verbunden ist, befestigt sind.

Eine solche rotierende Gleichrichteranordnung isl durch die DE-OS 15 38 255 bekannt. Dort sind alle aktiven Bauelemente, wie Kühlkörper, Gleichrichterzellen, Sicherungen und sonstige Beschaltungsblocks direkt in den Ringflansch des Trägerrades eingeschraubt. Bei wachsenden Erregereinheitenleistungen ergeben sich jedoch durch die große Anzahl der aktiven Bauteile zwangsläufig Gleichrichterräder in Größenordnungen, deren Beherrschung bezüglich der mechanischen Festigkeit immer schwieriger wird. Die Grenze der elektrischen Leistung eines Erregerrades bekannter Bauart ist dabei nicht mehr durch die Belastbarkeit der aktiven Bauelemente gegeben, sondern allein durch die Festigkeit der sie tragenden und gegen die Fliehkraft abstutzenden Ringflansche. Zudem haben die Trägerräder bekannter Bauart den Nachteil, daß die Ringflansche mit Befer.tigungslöchern und Halterungsausnehmungen für die aktiven Bauelemente versehen sind, so daß infolge !Kerbspannungsspitzen eine maximale Werkstoffausnutzung nicht möglich ist.

Bei einer anderen rotierenden Gleichrichteranordnung der eingangs genannten Art nach der DE-OS 2161577 ist zwar ein außenliegender, z, B, als Schmiedestück hergestellter Tragring vorgesehen, der so gestaltet ist, daß in Umfangsriehtung möglichst geringe Querschnittsveränderungen vorhanden sind und somit Kerbwirkungen möglichst vermieden werden. Jedoch sind dort die aus Bauelementen bestehenden Baugruppen direkt an den Tragring durch Klemmverbindungen befestigt und weisen in Umfangsriehtung keinerlei Verbindung miteinander auf. Dadurch ist eine Verspannung in axialer Richtung erforderlich, und es fehlt daher eine definierte Sicherung gegen Verschieben in Umfangsriehtung. Auf eine derartige Sicherung kann aber mit Rücksicht auf Torsionsschwingungen — wie sie z. B. bei Kurzschlüssen auftreten — nicht verzichtet werden. Des weiteren besteht die Gefahr des Lösens einer Klemmverbindung im Laufe der Betriebszeit, weil in die Verbindung Isolierstoffe eingeschaltet sind, die bekanntlich Alterungserscheinungen in Form von Schrumpfen unterliegen. Tragringe bzw. Trägerringe erfahren unter Fliehkrafteinfluß bekanntlich an ihrer offenen Seite eine weite größere Durchmesservergrößerung als auf der Nabenseite. Infolgedessen erfolgt jeweils zwischen Stillstand und Betrieb eine Änderung der axialen Länge am Innendurchmesser des Ringes, die auf die Dauer ebenfalls zum Lösen der Klemmverbindung führen kann. In gleichem Sinne wirken die verschiedenen großen Wärmedehnungen der unterschiedlichen Materialien.

Schließlich ist es durch die DE-OS 22 62 394 bekannt, als Tragkörper für Gleichrichterelemente Leichtmetallringe zu verwenden, die symmetrisch angeordnet an einer mit der Welle verbundenen Scheibe isoliert befestigt sind, und diese Leichtmetallringe von einer unter Vorspannung aufgebrachten Bandage jeweils zu umgeben, die aus einem band- oder luntenförmigen, mit aushärtbarem Kunstharz getränkten Isoliermaterial besteht, wobei das in der Bandage enthaltene Kunstharz nach dem Aufbringen ausgehärtet ist. Hierdurch soll eine besonders wirtschaftliche Ausführung für kleinere, nicht sehr hoch belastete Gleichr'chterräder erzielt werden; eine Konstruktion von größerer Fliehkraftfestigkeit ist nicht beabsichtigt, sondern vielmehr eine leichte und platzsparende Bauart, die einfach und billig herzustellen ist. Mit einer solchen Konstruktion könnte man keine Gleichrichterräder größter Leistung realisieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Umgehung dc:r vorstehend geschilderten Nachteile bei den bekannten Anordnungen eine rotierende Gleichrichteranordnung zu schaffen, welche für die größten Erregerleisturigen geeignet ist, ohne daß ihre Fliehkraftsicherheil durch die Kerbwirkung der Befestigungsbohrungen der aktiven Bauelemente begrenzt ist und bei der auch im Dauerbetrieb der Gleichrichteranordnung, insb. unter Schwingungsbeanspruchung, die fliehkraftsichere Befestigung der aktiven Bauelemente unbeeinträchtigt bleibt.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Ringflansch zweiteilig ausgebildet isl: und aus einem radial innenliegenden, mit der Trägerradnabe 2 einstückig ausgebildeten Flanschring 6, der Bohrungen zum Einschrauben der einzelnen Bauelemente 7, 8, 9 aufweist, und einem radial außenliegenden, auf den Flanschring 6 aufgeschrumpften bohrungs- und einschnittsfreien Kappenring 12 mi·, einem über den Umfang und in axialer Richtung gleichbleibenden mehrfach größeren Querschnitt als der des innenliegenden Flanschrings 6 besteht, wobei

der Kappenring 12 annähernd die gleiche axiale Länge wie der Flanschring 6 aufweist und für den Kappenring ein Material höherer Festigkeit als für den Flanschring 6 verwendet ist.

Durch diese Zweiteilung des Ringflansches und das ί Aufschrumpfen eines Kappenringes, der einen gleichmäßigen Querschnitt ohne Bohrungen oder sonstige Einkerbungen aufweist, kann für diesen Kappenring ein Werkstoff mit so hohen Festigkeitswerten, wie sie nur durch Kaltverformung erreicht werden können, verwendet werden. Dadurch können erheblich größere Fliehkräfte aufgenommen werden.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Anhand einer schematichen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt die Figur einen Längsschnitt durch die obere Hälfte eines Trägerrades.

Nach dem in der Figur gezeigten Längsschnitt ist auf die Welle 1 der Erregermaschine bzw. des Generators die Nabe 2 des Trägerrades 3 — getrennt durch eine Isolation 4 und einen Zwischenring 10 aus u'-magnetischem Material zur Durchführung der Drehstromzuleitungen 11 — aufgeschrumpft. In der Figur ist dabei nur r> der eine Pol bzw. das eine Trägerrad der Gleichrichteranordnung dargestellt. Der andere Pol bzw. das andere Trägerrad 5 ist in gleicher Weise, jedoch spiegelbildlich aufgebaut und Rücken an Rücken zum ersten Trägerrad 3 montiert. Das Trägerrad 3 weist ferner am äußeren so Umfang den mit der Nabe 2 einstückig ausgebildeten Flanschring 6 auf, der alle aktiven Bauelemente, wie Kühlkörper 7, Gleichrichterzellen 8 und Sicherungen 9, trägt.

Erfindungsgemäß dient nun nicht nur allein dieser j~> Flanschring 6 zur Aufnahme der durch die aktiven Bauelemente hervorgerufenen Fliehkräfte, sondern der Ringflansch des Trägerrades ist zweiteilig ausgeführt, indem auf den innenliegenden Flanschring 6 ein Kappenring 12 aus hochfestem Material aufge- m schrumpft is' Dieser Kappenring 12 weist über den gesamten Umfang die gleiche Querschnittsfläche auf und es sind auch keine Quersehnittsverändetoingen, wie beispielsweise Schraubenlöcher oder andere Ausnehmungen, vorhanden, die Kerbespannungen zur Folge hätten. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die Sicherungen 9 über Schrauben 13 und die Kühlkörper 7 über Schrauben 14 allein am innenliegenden Flanschring 6 verschraubt, der somit allein alle Befestigungslöcher und Aufnahmen für die aktiven Bauelemente aufweist. Dabei ist der innere Flanschring 6 so dünn wie möglich ausgebildet Die Schrumpfverbindung mit dem äußeren Kappenring 12 erfolgt über mehrere, in axialer Richtung nebeneinanderliegende umlaufende Stege 15,16 und 17. Die Schrumpfübermaße sind an jedem Steg so dimensioniert, daß sich optimale Beanspruchungen sowohl bei Stillstand als auch im Betrieb durch Fliehkraft ergeben. Der Kappenring 12 ist dabei an seinen einen Ende durch einen Anschlag 18 am Flanschring 6 und am anderen Ende durch einen auf eine Ausnehmung der Nabe 2 aufgesetzten Verschlußring 19 gegen axiale Verschiebung gesichert. Dieser Verschlußring 19 ist mit zusätzlichen radialen Kanälen 20 versehen, die mit axialen Durchbrochen 21 in der Trägerradnabe 2 in Verbindung stehen und somit zur Abführung der Kühlluft von den Gleichrichtern und den Kühlkörpern dienen.

Da der Kappenring 12 keinerlei Bohrungen oder Ausnehmungen aufweist, sondern eine gleichmäßige Wandstärke hat, kann er daher aus einem Werkstoff mit so hohen Festigkeitswerten, wie sie nur durch Kaltverformung erreicht werden können, hergestellt werden. Der Kappenring ist dabei in allen Betriebszuständen nur auf Zug beansprucht und nimmt alle Fliehkräfte von den aktiven Bauelementen und dem Flanschring 6 auf.

Da er eine erheblich größere Festigkeit als die bisher üblichen allein verwendeten und an die Nabe angewachsenen Flanschringe aufweist, kann er auch erheblich höhere Belastungen aufnehmen, so daß dadurch auch entsprechend den wachsenden Einheitenleistungen Gleichrichterräder mit größeren Durchmessern gefahrlos hergestellt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Rotierende Gleichrichteranordnung in Drehstrombrückenschaltung für die Erregung elektrischer Maschinen, bei der die einzelnen Bauelemente, wie Kühlkörper, Gleichrichterzellen und Sicherungen auf der Innenseite eines Ringflansches, der mit einer auf der Welle befestigten Trägerradnabe verbunden ist, befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringflansch zweiteilig ausgebildet ist und aus einem radial innenliegenden, mit der Trägerradnabe (2) einstückig ausgebildeten Flanschring (6), der Bohrungen zum Einschrauben der einzelnen Bauelemente (7, 8, 9) aufweist, und einem radial außenliegenden, auf den Flanschring (6) aufgeschrumpften bohrungs- und einschnittsfreien Kappenring (12) mit einem über den Umfang und in axialer Richtung gleichbleibenden mehrfach größeren Querschnitt als der des innenliegenden Flanschrings (6) besteht, wobei der Kappenring (12) 2" annäheren^ die gleiche axiale Länge wie der Fianschring (6) aufweist und für den Kappenring (12'.) ein Material höherer Festigkeit als für den Flanschring (6) verwendet ist

2. Rotierende Gleichrichteranordnung nach An- 2^r> spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kappenring (12) an einem Ende durch einen Anschlag (18) und am anderen Ende durch einen auf die Radnabe (2) aufgesetzten Verschlußring (19) gegen axiale Verschiebung gesichert ist. »)

3. Rotierende Gleichrichteranordnung nach Anspruch I, dadnreh gekennzeichnet, daß der Flanschring (6) an seinem Außenumfang mehrere, nebeneinanderliegende umlaufende Stege (15, 16, 17) als Schrumpfflächen für den rCappenring (12) aufweist. »