DE2804348A1 - Rotierende gleichrichteranordnung fuer die erregung einer synchronmaschine - Google Patents

Rotierende gleichrichteranordnung fuer die erregung einer synchronmaschine

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DE2804348A1 DE19782804348 DE2804348A DE2804348A1 DE 2804348 A1 DE2804348 A1 DE 2804348A1 DE 19782804348 DE19782804348 DE 19782804348 DE 2804348 A DE2804348 A DE 2804348A DE 2804348 A1 DE2804348 A1 DE 2804348A1
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Description

BROWN, BOVERI & ClE · AKTIENGESELLSCHAFT \-~J-- j'\
MANNHEIM BROWN 2OVE
Mp.-Nr. 508/78 Mannheim, den 30. Jan. 19*7
ZFE/P2-H/Bt
Rotierende Gleichrichteranordnung für die Erregung einer Synchronmaschine.
Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende Gleichrichteranordnung für die Erregung einer Synchronmaschine mit einer Wechselstromerregermaschine, deren rotierender Anker mit der Welle der Synchronmaßchine gekuppelt ist, mit mindestens einem Trägerrad, an dessen Innenfläche Kühlkörper angeordnet sind, an welchen scheibenförmige Halbleiterelemente, in welchen der im Anker erzeugte Wechselstrom gleichgerichtet wird, mit ihrer einen Fläche anliegen. Eine solche Anordnung ist aus den Brown Boveri Mitteilungen 1967, Seiten 539 bis bekannt.
Die Erregung der 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 sind bei diesen bekannten Konstruktionen auf an der Innenseite zweier auf der Maschinenwelle angeordneten Trägerrädern befestigten Kühlkörpern vorgesehen.
909832/0055
30.1.1978 508/78
Bei dieser bekannten Anordnung wird die eine, dem Kühlkörper zugev/andte Elektrode (z.B. die Kathode) gut gekühlt, während an der dem Kühlkörper abgewandten zweiten Elektrode nur eine vergleichsweise geringe Wärmemenge abfließen kann. Damit ist die Belastbarkeit des Halbleiterelementes beschränkt und kann nicht die gleichen Werte erreichen, wie bei stationären Anlagen, bei denen eine beidseitige direkte Kühlung leicht realisierbar ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Belastbarkeit eines Halbleiterbauelementes einer rotierenden Gleichrichteranordnung der eingangs erwähnten Art zu verbessern, so daß mit Halbleiterelementen gleicher Baugröße größere Ströme übertragen werden können.
Als Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an der zweiten Fläche der scheibenförmigen Halbleiterelemente jeweils ein zweiter Kühlkörper anliegt, welcher über einen Isolierkörper am ersten Kühlkörper federnd gehaltert ist.
Bei einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen einer der Maschinenwelle zugewandten Randfläche des zweiten Kühlkörpers und dem Isolierkörper ein Federelement angeordnet ist. Die Befestigungselemente, also Isolierkörper und Federelement, müssen nur für die Fixierung der Lage und der Zentrierung des scheibenförmigen Halbleiterelementes gegenüber den beiden Kühlkörpern dimensioniert sein. Der erforderliche Kontaktdruck zwischen den Flächen des Halbleiterelementes und den an diesem anliegenden Flächen der beiden Kühlkörper wird durch die bei der Rotation auftretenden Zentrifugalkräfte ausgeübt.
909832/0055
ZFE/P 4 F 1 (6768000/KE)
.« 1975 5Q8/.73.
In zweckmäßiger Weise ist vorgesehen, daß das Federelement rahmenförmig ausgebildet ist und mindestens zwei federnde, an die Fläche des rechteckig ausgebildeten Isolierkörpers anliegende federnde Abschnitte aufweist. Bei einer rechteckigen, insbesondere quadratischen Ausführung des Kühlkörpers läßt sich die wirksame Kühlfläche gegenüber einer kreisförmigen Ausführung derselben vergrößern.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Isolierkörper rahmenartig im Schnitt U-förmig ausgebildet ist, wobei seine kurzen Schenkel das rahmenförmige Federelement einschließen.
Zur Vergrößerung der Oberfläche und zur Verbesserung der Wärmeabfuhr ist ferner vorgesehen, daß der zweite Kühlkörper an seiner der Maschinenwelle zugewandten Partie Rippen aufweist. Die Rippen können je nach Führung des Kühlgasstromes in Umfangsrichtung, in axialer Richtung oder auch schräg zur Maschinenachse verlaufen. Bei der letzten Ausführungsform ergibt sich eine Eigenförderung,durch welche die Kühlung besonders günstig ist. '
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen ; Anordnung ist vorgesehen, daß der Isolierkörper mit Ausnehmungen versehen ist, in welchen in den ersten Kühlkörper eingedrehte Befestigungsschrauben verlaufen. Die Ausnehmungen können Bohrungen oder an den Ecken vorgesehene Aussparungen sein, in welchen die Befestigungsschrauben verlaufen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorge- , sehen, daß auf der der Maschinenwelle zugewandten Fläche j des Isolierkörpers ein mit Bohrungen versehener Rahmen : aufliegt, in welchen die in den ersten Kühlkörper eingedrehten Befestigungsschrauben eingesteckt sind. i
/ i 90 9 8 32/0055 I
2FE/P4F 1 (6768000'KE)
_3Ρ_·Χ·-1.9Ι_8_ 5.QSiIlQ.
Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein,daß der Isolierkörper über Dichtelemente am ersten Kühlkörper angepreßt ist.. Auf diese Weise kann der die Halbleiterelemente aufnehmende Raum vor dem Eindringen von Staub und Schmutz geschützt werden.
Zur Zufuhr des elektrischen Stromes ist bei einer weite'ren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß an dem zweiten Kühlkörper an der der Maschinenwelle zugewandten Seite eine der Stromableitung dienende Litze angeordnet ist.
Bei Maschinen mit weniger großen Leistungen kann der Isolierkörper und der zweite Kühlkörper ring- bzw. kreisförmig ausgebildet sein und zwischen beiden eine Tellerfeder angeordnet sein.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Anordnung nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Figur 1, Fig. 3 eine Ansicht auf die Anordnung nach Figur 2
von der Maschinenwelle her gesehen, Fig. 4 eine Ausführungsvariante zur Anordnung nach
Figur 2,
Fig. 5 eine Ausführungsvariante zur Anordnung nach Figur 4.
909832/0055
ZFE/P 4 F 1 (6706000/Ki:)
19-λ1.·_1?78 508/78
In den Zeichnungen ist jeweils mit 1 das im Längsschnitt "
L-förmig bzw. T-förmig gestaltete Trägerrad bezeichnet. j
Die Maschinenwelle und der Anker der Wechselstromerreger- I
maschine sind nicht dargestellt. |
Mit 2 ist ein an der Innenfläche des Trägerrades 1 angeord- j neter erster Kühlkörper und mit 3 das scheibenförmige j Halbleiterelement bezeichnet. Es liegt mit seiner einen ; Elektrodenfläche 31 (z.B. der Kathode) an einer ebenen, der
Maschinenwelle zugewandten Fläche 21 des Kühlkörpers 2 an. < Die zweite Elektrodenfläche 32 (z.B. die Anode) liegt an ; einer ebenfalls ebenen Fläche 41 des zweiten Kühlkörpers 4
an. Dieser Kühlkörper ist rechteckig ausgebildet und weist
in seiner der Maschinenwelle zugewandten Partie Rippen 41 auf. Weiter weist der zweite Kühlkörpc ■? 4 an seiner äußeren
Partie eine der Maschinenwelle zugewandte ebene Fläche 42
auf.
Auf dieser ebenen Fläche 42 liegt bei der Anordnung nach
Figur 2 ein rahmenförmiges Federelement 7 und auf diesem
ein rechteckiger Isolierkörper 5 auf, dessen Seitenteile
im Längsschnitt U-förmig gestaltet sind, womit sich ein
kastenartiges Gebilde mit einem rechteckigen Ausschnitt
ergibt, aus welchem der Kühlkörper 4 herausragt. Der Isolierkörper 5 ist an seinen Ecken mit Ausnehmungen 51 versehen,
in welchem in den ersten Kühlkörper eingedrehte Befestigungsschrauben verlaufen. Im Ausführungsbeispiel Fig. 2 sind : diese als Bohrungen dargestellt, diese können jedoch auch
als offene Aussparungen ausgebildet sein, in welchen die ; Befestigungsschrauben 8 verlaufen. Die Befestigungsschrauben
greifen in entsprechende Gewindelöcher, welche im Kühlkörper 2 eingeschnitten sind, ein. Der erwähnte Isolierkörper 5 besteht entweder aus einem druckfesten Keramikmaterial oder ■ aus einem temperaturbeständigen glasfaserverstärkten Kunst- ; stoff.
303837/0055 ulUL
ZFE'P4 ¥ ι
30.1.1978 508/78
Bei der Ausführungsform nach Figur 4 weist der Isolierkörper an den Ecken keine Ausnehmungen auf. Er wird durch ein rahmenförmiges Bauelement 6, welches an seinen Ecken mit Ausnehmungen versehen ist, mittels Befestigungsschrauben 8, welche in entsprechenden Gewindelöcher des Kühlkörpers 4 eingedreht sind, über das Federelement 7 gegen den Kühlkörper 4 angepreßt. Der Isolierkörper 5 liegt dabei über Dichtelemente 10 an der der Maschinenwelle zugewandten Fläche des Kühlkörpers 1 an.
Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist im Gegensatz zu der Ausführungs-· form nach Figur 4 der Isolierkörper in radialer Richtung kurzer ausgebildet, so daß dieser nicht an dem Kühlkörper anliegt. Dadurch wird vermieden, daß dieser einer Biegungsb,eanspruchung ausgesetzt ist. Zur Zuführung des elektrischen Stromes ist eine am weiteren Kühlkörper 4 angeordnete Litze vorgesehen, welche in radialer Richtung aus dem Kühlkörper 4 herausragt.
909832/0055
, .10·.
Leerseite

Claims (12)

  1. BROWN, BOVER! & CIE · AKTIENGESELLSCHAFT MANNHEIM
    Mp,-Mr. 508/78 Mannheim, den 30. Jan. 1978
    ZFE/P2-H/Bt
    Patentansprüche
    Rotierende Gleichrichteranordnung für die Erregung einer Synchronmaschine mit einer Wechselstromerregermaschine, deren rotierender Anker mit der Welle der Synchronmaschine gekuppelt ist, mit mindestens einem Trägerrad, an dessen Innenfläche Kühlkörper angeordnet sind, an welchen scheibenförmige Halbleiterelercente, in welchen der im Anker erzeugte Wechselstrom gleichgerichtet wird, mit ihrer einen Fläche anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten Fläche (32) der scheibenförmigen Halbleiterelemente (3) jeweils ein zweiter Kühlkörper (4) anliegt, welcher über einen Isolierkörper (5) am ersten Kühlkörper (2) federnd gehaltert ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer der Maschinenwelle zugewandten Randfläche (42) des zweiten Kühlkörpers (4) und dem Isolierkörper (5) ein Federelernent(7) angeordnet ist. (Fig. 2)
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da.3 das Federe lenient (7) rahmenförnig ausgebildet ist; und mindestens swei federnde, an die Fläche (42) des rechteckig ausgebildeten Isolierkörpers (5) anliegende federnde Abschnitte auf v/eist.
    909832/0055 .../...
    3AD ORIGINAL
    30.1.1978 508/78
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Isolierkörper (5) rahmenartig im Schnitt } U-förmig ausgebildet ist, wobei seine kurzen Schenkel das rahinenförmige Federelement (7) einschließen.
  5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch j gekennzeichnet, daß der zweite Kühlkörper (4) an : seiner der Maschinenwelle zugewandten Partie Rippen (41) auf v/eist. :
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5f dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen in Ümfangsrxchtung verlaufen.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rippen des Kühlkörpers in axialer oder in schräger Richtung 3ur Kaschinenachse verlaufen.
  8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (5) mit Ausnehmungen (51) versehen ist, in welchen in den ersten Kühlkörper (2) eingedrehte Befestigungsschrauben verlaufen. (Fig. 2)
  9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Kaschinenvrelle zugewandten Fläche des Isolierkörpers (5) ein mit Bohrungen versehener Rahmen (6) aufliegt, in welchen die in den ersten Kühlkörper (2) eingedrehte Befestigungsschrauben (9) eingesteckt sind. (Fig. 4 und 5)
    9023 32/ ü155
    30-UJ9J8 I08/"78
  10. 10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (5) über Dichtelemente (10) am ersten Kühlkörper (2) angepreßt ist.
  11. 11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Kühlkörper an der der Maschinenwelle zugewandten Seite eine der Stromableitung dienende Litze (9) angeordnet ist.
  12. 12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (5) und der zweite Kühlkörper (4) ring- bzw. kreisförmig ausgebildet sind und zwischen beiden eine Tellerfeder angeordnet ist.
    909332/0055
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