DE2653401A1

DE2653401A1 - Gleichrichter-trageinrichtung fuer dynamoelektrische maschine

Info

Publication number: DE2653401A1
Application number: DE19762653401
Authority: DE
Inventors: James Stuart Schmohe; Ronald Cornelius Vankessel
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1975-11-26
Filing date: 1976-11-24
Publication date: 1977-06-08
Also published as: GB1507238A; FR2333375A1; CA1060521A; JPS6019222B2; IL50920A; IL50920A0; JPS5265803A; US4161668A; DE2653401C2; FR2333375B1

Description

Gleichrichter-Trageinrichtung für dynamoelektrische

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für dynamoelektrische Maschinen und insbesondere die Kühlung von Erreger-Anordnungen mit sich drehenden Gleichrichter-Dioden.

Bei dynamoelektrischen Maschinen, insbesondere Synchrongeneratoren oder -maschinen, mit Erregeranordnungen, die sich drehende Erregerwicklungen zusammen mit Gleichrichter-Dioden zur Umsetzung des in den Erregerwicklungen erzeugten Wechselstroms in einen Feldgleichstrom enthalten, ist eine wirksame Kühlung der Erreger-Anordnung von großer Bedeutung. Dies gilt insbesondere für bestimmte Arten von Synchrongeneratoren, wie Hoch-

572-(BOIOO3)-MaSl

709823/0

geschwindigkeits-Flugzeuggeneratoren, bei denen die Betriebsumgebung beschränkt ist und bei denen Gewichtsanforderungen kritisch sind.

Eine herkömmliche Lösung dieses Problems besteht in der Kühlung der Erregeranordnung und der Gleichrichter-Dioden durch ein Kühlmittel, wie öl, das direkt auf die Gleichrichter-Dioden gesprüht oder gespritzt wird. Bei einer Art von Synchrongeneratoren werden die Dioden von Platten gehaltert oder getragen, die ihrerseits an einem Nabenglied befestigt sind, das sich mit der Generatorwelle dreht. Da jedoch das Kühlöl im allgemeinen winzige Teilchen aus Metall oder anderen Stoffen enthält, ruft die Zentrifugalkraft infolge der Drehung des Nabenteils eine Ansammlung des Metalls und der anderen Stoffe hervor, die sich an der Innenfläche der Nabe ansammelt. Praktische Erfahrungen zeigten, daß der Schmutz-Aufbau groß genug wird, um die Platten mit dem Nabenglied kurzzuschließen, wodurch eine Kurzschlußschaltung entsteht, weshalb der Generator ausfällt. Folglich ist es insbesondere aus praktischen Erwägungen besonders wichtig, eine Einrichtung vorzusehen, die diese Art von Schmutz-Aufbau bei gleichzeitiger wirksamer Kühlung beseitigt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Gleichrichter-Trageinrichtung für dynamoelektrische Maschinen vorzusehen, bei der eine verschmutzungsfreie Kühlung möglich ist.

Durch die Erfindung wird also eine verbesserte Kühleinrichtung für eine Erregeranordnung einer dynamoelektrischen Maschine angegeben, bei der Platten zur Befestigung von Gleichrichtern an einem Nabenglied befestigt sind, das seinerseits an der Maschinen-Drehwelle befestigt ist, wobei die Kühlmittel- und Schmutz-Entfernung dadurch verbessert wird, daß mehrere Durehfcrittervorgesehen sind, damit das Kühlmittel, wie das Kühlöl, das direkt auf die

709823/0302

Gleichrichter-Dioden und die Befestigungsplatten auftrifft, hinter die Innenfläche des Nabenglieds strömt, wodurch der Aufbau von Schmutz und anderen Teilchen verringert wird.

Vorteilhaft wird auch eine Erreger-Kühlanordnung für eine Synchronmaschine vorgesehen, bei der eine Erreger-Anordnung an der Maschinen-Drehwelle mittels eines Nabenglieds befestigt ist und mehrere Gleichrichter-Dioden enthält, die am Nabenglied mittels Befestigungsplatten befestigt sind, wobei weiter Kühlöl direkt auf die Gleichrichter-Dioden und die Befestigungsplatten auftrifft, wobei das Kühlen dadurch verbessert wird, daß mehrere Durchtritte in der Befestigungsplatte vorgesehen sind, wobei diese Durchtritte radial weiter beabstandet sind von der Mittellinie der Drehwelle als die Innenfläche des Nabenglieds.

Die Erfindung gibt also eine dynamoelektrische Maschine an, die eine Erregeranordnung besitzt, die auf einer Drehwelle befestigt ist, wobei vorgesehen sind Gleichrichter zum Gleichrichten des Erreger-Wechselstroms in einen Feld-Gleichstrom, ein an der Drehwelle gesichertes Nabenglied und mehrere am Nabenglied angebrachte Gleichrichter-Befestigungsplatten, wobei jede Platte öffnungen aufweist, durch die die einzelnen Gleichrichter befestigt sind, wobei das Kühlen der Erreger-Anordnung und der Gleichrichter-Dioden dadurch erleichtert wird, daß ein ölstrahl direkt auf die Gleichrichter-Dioden und die Befestigungsplatten auftrifft, wodurch einerseits die Kühlung verbessert ist und andererseits der Aufbau von Schmutz an der Innenfläche des Nabenteils verhindert ist, dadurch, daß Kühlmittel-Durchtritte in den Gleichrichter-Befestigungsplatten vorgesehen sind,durch die das öl durch die Platten treten kann.

709823/0302

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt eine dynamoelektrische Maschine,

Fig. 2 den Schnitt 2-2 in Fig. 1 der dynamoelektrischen Maschine.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Synchrongenerator mit einem Generator-Gehäuse 10. Wie bei synchronen dynamoelektrischen Maschinen üblich, sind Ankerspulen 12 am Gehäuse 10 befestigt und sind drehende Hauptfeldwicklungen und-kerne l4 an einer Drehwelle 16 befestigt. Die Drehwelle l6 ist am Ende des Gehäuses 10 durch ein Lager 17 gehaltert oder getragen.

Weiter sind Erregerfeldwicklungen 18 und deren zugehörige Kerne 20 längs des Umfangs des Generator-Gehäuses 10 beabstandet und daran gesichert. Hinter den Erregerfeldkernen 20 drehen sich mehrere Erregerkerne 22 und -Wicklungen 24. Die Erregerkerne 22 und~wicklungen 24 sind an der Drehwelle 16 mittels eines Nabenglieds 26 angebracht. Das Nabenglied 26 enthält, wie in Fig. 2 dargestellt, drei in Winkelrichtung beabstandete Tragteile 28, die sich von einem Bundring 30 nach außen erstrecken, der an der Drehwelle 16 gesichert ist. Vorteilhaft ist der Bundring 30 so auf die Drehwelle 16 aufgepreßt, daß sich das Nabenglied 26 mit der Drehwelle l6 dreht. Das Nabenglied 26 enthält auch ein kreisförmiges Randteil 32, das am Tragteil 28 angebracht ist und das zur Drehwelle l6 konzentrisch ist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Synchrongenerator sind auch die sich drehenden Feldkerne 22 am Außenteil des kreisförmigen Randteils 32 gesichert. Zur einfacheren Darstellung sind weder die sich drehenden Erregerkerne 22 und -wicklungen 24 noch die Erregerfeld-

709823/0302

kerne 22 und -wicklungen 18 in Fig. 2 dargestellt.

Am Tragteil 28 des Nabenglieds 26 sind auch mehrere in Winkelrichtung beabstandete leitfähige Gleichrichter-Befestigungsplatten 34 angebracht. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind drei Befestigungsplatten 34 vorgesehen, deren jede zwei öffnungen zum Haltern von Gleichrichter-Dioden 36 aufweist. Jede Gleichrichter-Diode 36 enthält einen Anschlußteil 38 und einen Ansatz 40, der durch die Befestigungsplatte 34 ragt₇ zur Befestigung der Gleichrichter-Diode 36 an der Befestigungsplatte 34 mittels einer Mutter 42. Die Befestigungsplatte 34 ist vom Nabenglied 26 mittels eines in Fig. 1 dargestellten Isolierstoffs 44, 45 elek-* trisch isoliert.

Zusätzlich ist der Erregerkern 22 üblicherweise durch einen Preßsitz an der Außenfläche des kreisförmigen Randteils 32 gesichert. Eine Befestigungseinrichtung 46 dient zum Anbringen der Befestigungsplatte 34 an dem Kern 22. Dazu ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu bemerken, daß jedes der Tragteile 28 eine öffnung 48 aufweist, durch die eine elektrische Verbindungsleitung 50 führt, die zum elektrischen Verbinden der Gleichrichter-Dioden 36 mit den Hauptfeld-Bauelementen 14 des Generators dient.

Zum geeigneten Kühlen des Generators erfolgt eine Versorgung mit Kühlöl von einer außen liegenden Quelle über eine Zuführleitung 52. Ein Teil des Kühlmittels, das dem Generator durch die Zuführleitung 52 zugeführt wird, wird durch eine Zweigleitung 54 gerichtet, die durch das Generator-Gehäuse 10 in einer Lage ragt, die annähernd den gleichen Radialabstand von der Generator-Drehwelle 16 besitzt wie die sich drehenden Gleichrichter-Dioden 36. Wenn sich die Dioden 36 und die Befestigungs-

709823/030 2

platten 34 vor der Zweigleitung 54 drehen, wird ein Kühlmittelstrahl unter Druck durch eine öffnung 56 axial direkt auf die Gleichrichter-Dioden 36 und die Befestigungsplatten J>k zwangsgefördert. Da die Gleichrichter-Dioden 36 erhebliche Wärmemengen erzeugen und aus Halbleitermaterial bestehen, ist es sehr wichtig, sie so kühl wie möglich zu halten, um lange Lebensdauer und beste Funktion zu erreichen. Durch Aufsprühen des Kühlmittels direkt auf die Dioden J>6 und die Befestigungsplatten 34, die auch als Itfarmesenken für die Dioden dienen, wird das Aufrechterhalten der spezifizierten Temperaturgrenzen für die Dioden 36 im Generator sehr erleichtert.

Um zu verhindern, daß Schmutz, einschließlich Metallteilchen, sich an der Innenfläche des kreisförmigen Randteils 32 aufbaut infolge der Zentrifugalkraft aufgrund des sich schnell drehenden Nabenglieds 26 sind mehrere in Winkelrichtung beabstandete Kühlmittel-Durchtritte 58 in den Befestigungsplatten 3^ enthalten. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, sind diese Kühlmittel-Durchtritte 58 mit ihren Mitten zu dem kreisförmigen Randteil 32 so ausgerichtet, daß Außenteile mit einem etwas größeren radialen Abstand von der Mittellinie der Drehwelle l6 beabstandet sind als das kreisförmige Randteil 32, jedoch sehr nahe an den Dioden 36. Ein derartiges Anordnen der Kühlmittel-Durchtritte 58 ermöglicht es, daß das Kühlmittel den Innenteil des kreisförmigen Randteils 32 durchsetzt wegen des axial gerichteten Strahls, wodurch der Aufbau von Schmutz und anderen unerwünschten Teilchen verhindert und die Kühlwirkung des Kühlöls verbessert wird. Das Kühlmittel im Generator-Gehäuse 10 fällt schließlich aufgrund Schwerkraft zum Boden des Gehäuses 10, von dem es auf geeignete Weise entfernt werden kann.

709823/0302

Leerseite

Claims

Ansprüche

1.)Gleichrichter-Trageinrichtung für dynamoelektrische Maschine, mit an einer welle befestigten Gleichrichtern, auf die ein Kühlmittel direkt aufgespritzt wird, gekennzeichnet durch

ein Nabenglied (26) mit mindestens einem Tragteil (28), das an der Welle (16) befestigt und mit ihr drehbar ist, und mit einem Ringteil (32), das am Tragteil (28) befestigt und zur Drehwelle (l6) konzentrisch ist,

mindestens eine am Nabenglied (26) befestigte Platte (34) mit öffnungen zur Aufnahme der Gleichrichter-Dioden (36),

Isoliermittel (44, 45) zwischen Nabenglied (26) und Platte (^4) zur elektrischen Isolation der Platte (34) von dem Nabenglied (26) und

mehrere in der Platte (34) vorgesehene Kühlmittel-Durchtritte (58).

2. Trageinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittel-Durchtritte (58) radial weiter entfernt sind von der Mittellinie der Walle (l6) als das Ringteil (32).

3. Gleichrichter-Trageinrichtung für dynamoelektrische Maschine mit einer sich drehenden Erreger-Anordnung einschließlich Gleichrichtern, wobei ein Kühlmittel direkt auf die Gleichrichter-Dioden auftrifft,

gekennzeichnet durch

einen an der Maschinen-Welle (l6) gesicherten Bundring (30),

azimutal beabstandete, am Bundring (30) gesicherte Tragteile (28),

709823/0302 - -

ein konzentrisch zur Welle (l6) an den Tragteilen (28) gesichertes kreisförmiges Randteil (32),

mehrere am Außenumfang des kreisförmigen Randteils (32)
gesicherte Erregerspulen (22),

in Winkelrichtung beabstandete Gleichrichter-Befestigungsplatten (34), die jeweils mit öffnungen zum Haltern der
Gleichrichter (36) versehen sind,

Befestigungseinrichtungen zum Sichern der Befestigungsplatten (34) an den Erreger-Anordnungen (22), und

mehrere mit Abstand an den Befestigungsplatten (34) vorgesehene Kühlmittel-Durchtritte (58).

4. Trageinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittel-Durchtritte (58) radial weiter entfernt von der Mittellinie der Welle (l6) sind als das kreisförmige Ringteil (32).

5. Trageinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittel-Durchtritte (58) Kreisöffnungen in den Befestigungsplatten (34) aufweisen.

6. Trageinrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß jede Befestigungsplatte (34) zwei der Kühlmittel-Durchtritte (58) enthält, die sehr nahe den Gleichrichter-Dioden (36) angeordnet sind, um eine Schmutzansammlung
nahe den Gleichrichter-Dioden (36) zu vermeiden.

709823/0302