DE598123C

DE598123C - Direct current motor fed from an alternating current source via a rectifier

Info

Publication number: DE598123C
Application number: DES91869D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Bauer
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1929-05-25
Filing date: 1929-05-25
Publication date: 1934-06-06

Description

Beim Antrieb von Arbeitsmaschinen, die eine Drehzahlregelung erforderlich machen, wird häufig die Forderung aufgestellt, daß die einmal eingestellte Drehzahl unabhängig vom Belastungszustand konstant gehalten wird. Dieser Forderung kann nur ein Antriebsmotor mit Nebenschlußcharakteristik gerecht werden. Steht aber Gleichstrom zum Antrieb der Motoren nicht zur Verfügung, so war man bisher, wenn man von den meist unerwünschten regelbaren Asynchronmotoren absieht, auf Wechselstromkommutatorinotoren angewiesen. Der Verwendung regelbarer Kommutatormotoren ist jedoch eine ziemlich enge Grenze gesetzt, und zwar teilweise schon deshalb, weil der Regelbereich dieser Motoren stets in einem bestimmten Verhältnis zur synchronen Drehzahl stehen muß. So erklärt sich, daß als Wechselstrommotor mit Nebenschlußverhalten lediglich der lauf er erregte Drehstromnebenschlußmotor Bedeutung erlangt hat. Dieser Motor ist jedoch infolge seines verwickelten Aufbaues ziemlich teuer. Auch gestattet er eine Belastung mit konstantem Drehmoment' nur über einen verhältnismäßig kleinen Regelbereich, und überdies ist er für eine Reihe von Antrieben, die an den Antriebsmotor besonders große Anforderungen stellen, überhaupt nicht zu verwenden.When driving machines that require speed control, the requirement is often made that the once set speed is independent is kept constant by the load condition. Only a drive motor can meet this requirement with a shunt characteristic. But if direct current is not available to drive the motors, so one was up to now when one of the mostly undesirable controllable asynchronous motors refrains from using AC commutator motors reliant. The use of variable speed commutator motors, however, is quite a problem set narrow limits, partly because of the control range of these motors must always be in a certain ratio to the synchronous speed. So explained that as an AC motor with shunted behavior, only the run he excited Three-phase shunt motor has gained importance. However, this engine is as a result its intricate construction quite expensive. It also allows a constant load Torque 'only over a relatively small control range, and moreover is for a number of drives that place particularly high demands on the drive motor ask not to use at all.

Man zieht es aus den angegebenen Gründen vielfach vor, auf die Verwendung von Wechselstrommotoren zu verzichten und die Arbeitsmaschinen durch Gleichstrommotoren anzutreiben, die über einen Gleichrichter an das Wechselstromnetz angeschlossen werden. Während man mit derartigen Anlagen bei größeren Leistungen (einige 100 kW) im allgemeinen betriebssichere und wirtschaftlich arbeitende Anordnungen erhält, liegt die Sache anders, sobald es sich um kleinere Motorleistungen, also z. B. wenige kW, handelt. Denn gerade für diese Leistungen bedeuten die bisher allgemein üblichen Gleichrichter eine unerwünschte Erschwerung der Betriebsführung. For the reasons given, it is often preferred to use AC motors to do without and to drive the machines by DC motors that are connected to the AC mains can be connected. While one with such systems with larger Achievements (some 100 kW) generally reliable and economically working Receives orders, the matter is different as soon as it comes to lower engine powers, so z. B. a few kW, acts. Because it is precisely for these services that the previously common rectifiers mean an undesirable complication of the operational management.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein aus einer Wechselstromquelle über einen Gleichrichter gespeister Gleichstrommotor mit künstlicher Kühlung durch einen auf der Motorwelle sitzenden Lüfter, der so ausgebildet ist, daß der als temperaturempfindlicher, ruhender metallischer Trockenplattengleichrichter, insbesondere als Kupferoxydulgleichrichter ausgebildete, mit dem Motor zu einer baulichen Einheit verbundene Gleichrichter von einem Gehäuse umschlossen ist, durch das der gesamte künstliche Kühlluftstrom des Motors als Frischluftstrom hindurchstreicht, so daß er den Gleichrichter auf seiner für den Betrieb unbedingt erforderlichen niedrigen Temperatur hält.The subject matter of the invention is formed from an alternating current source via a Rectifier fed direct current motor with artificial cooling by one on the Motor shaft seated fan, which is designed so that the temperature-sensitive, Static metallic dry plate rectifier, especially as a copper oxide rectifier trained rectifier connected to the motor to form a structural unit is enclosed by a housing through which the entire artificial cooling air flow of the motor sweeps through it as a stream of fresh air, so that it has the rectifier on its Keeps the temperature absolutely necessary for operation.

Unter den zur Zeit gebräuchlichen Gleich-Under the currently common

*) Von dem Patentsucker ist als der Erfinder angegeben worden:*) The following has been specified as the inventor of the patent sugar:

Dipl.-Ing. Friedrich Bauer in Berlin-Haselhorst.Dipl.-Ing. Friedrich Bauer in Berlin-Haselhorst.

richtern stehen die ruhenden metallischen Trockengleichrichter wegen ihrer vielseitigen Verwendbarkeit, ihrer langen Lebensdauer und ihrer sonstigen vorteilhaften Eigenschaften mit in vorderster Reihe. Diese Gleichrichter sind jedoch bei Strombelastung stark temperaturempfindlich. Dies hängt damit zusammen, daß die wirksame Schicht dieser Trockengleichrichter (Kupferoxydulschicht) ίο einen negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes aufweist und infolgedessen bei zunehmender Temperatur dazu neigt, mehr Strom aufzunehmen. Sie müssen deswegen im Betrieb stark gekühlt werden, damit nur eine mäßige Übertemperatur auftreten kann. Fügt man nun einen derartig temperaturempfindlichen Trockengleichrichter in der angegebenen Weise mit dem durch ihn zu speisenden Gleichstrommotor zu einer bauliehen Einheit zusammen, so erhält man einen außerordentlich einfachen und sogleich betriebssicheren Zusammenbau von Motor und Gleichrichter, welcher ohne weiteres den Anschluß an eine Wechselstromquelle geeigneter Spannung ermöglicht. Da ein Trockengleichrichter der erwähnten Art keine Wartung und Bedienung erfordert, paßt er sich den Betriebsbedingungen kleiner Gleichstrommotoren besonders gut an. Eine wirtschaftliche Verwendung derartiger Trockengleichrichter ist aber für den angegebenen Zweck nur dann möglich, wenn man imstande ist, den Gleichrichter ohne Schaden für seine Haltbarkeit und die Konstanz seiner Leistung mit einer verhältnismäßig hohen spezifischen Belastung zu betreiben. Hierzu zeigt die Erfindung einen Weg, und zwar dadurch, daß gemäß der Erfindung der gesamte Kühlluftstrom, ehe er zu den erwähnten Motorteilen gelangt, als Frischluftstrom durch das den Gleichrichter umschließende Gehäuse hindurchgeführt wird. Dabei läßt sich die spezifische Belastung des als Trockenplattengleichrichter ausgebildeten Gleichrichters noch dadurch steigern, daß der Gleichrichter aus Elementen zusammengesetzt ist, die mit Durchlaßöffnungen für den Kühlluftstrom versehen sind, wobei diese Durchlaßöffnungen zweckmäßig gegeneinander versetzt angeordnet sind.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 das erste, Fig. 2 und 3 das zweite Ausführungsbeispiel. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der als geschlossener Gleichstrommotor ausgebildete Motor 1 auf das einen Trockenplattengleichrichter 2 umschließende Gehäuse 3 aufgesetzt. Das Motorgehäuse ist mit Kühlrippen 4 versehen, über welche die mittels eines auf der Motorwelle sitzenden Lüfters 5 herangeführte Kühlluft geleitet wird. Die Trockengleichrichterplatten sind in aufrechter Stellung nebeneinander angeordnet und mit gegeneinander versetzten Löchern 6 versehen, durch welche die Kühlluft in einer Zickzacklinie sich hindurchbewegt. Auf diese Weise wird eine ausgiebige Kühlung jedes einzelnen Gleichrichterelementes erreicht und der Gleichrichter auf der für den Betrieb unbedingt erforderlichen niedrigen Temperatur gehalten. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, trifft die zur Kühlung verwendete Luft zunächst als Frischluft auf den Gleichrichter 2 auf und wird dann mit Hilfe des Lüfters s dem mit Kühlrippen 4 versehenen Motorgehäuse 1 zugeleitet. Der Lüfter 5 ist zu diesem Zweck von einer feststehenden Leitfläche 7 umgeben.The static metallic dry rectifiers are at the forefront because of their versatility, their long service life and their other advantageous properties. However, these rectifiers are highly temperature-sensitive when there is a current load. This is related to the fact that the effective layer of this dry rectifier (copper oxide layer) has a negative temperature coefficient of resistance and consequently tends to absorb more current with increasing temperature. They must therefore be strongly cooled during operation so that only a moderate excess temperature can occur. If such a temperature-sensitive dry rectifier is now combined in the specified manner with the direct current motor to be fed through it to form a structural unit, an extremely simple and at the same time reliable assembly of motor and rectifier is obtained, which easily enables connection to an alternating current source of suitable voltage . Since a dry rectifier of the type mentioned does not require any maintenance or operation, it adapts particularly well to the operating conditions of small DC motors. An economical use of such dry rectifiers is only possible for the stated purpose if one is able to operate the rectifier with a relatively high specific load without damage to its durability and the constancy of its performance. To this end, the invention shows a way, namely that, according to the invention, the entire cooling air flow, before it reaches the mentioned motor parts, is passed as a fresh air flow through the housing surrounding the rectifier. The specific load on the rectifier designed as a dry plate rectifier can be increased by the fact that the rectifier is composed of elements which are provided with passage openings for the cooling air flow, these passage openings being appropriately offset from one another.
In the drawing, the subject matter of the invention is illustrated using several exemplary embodiments, namely, FIG. 1 shows the first exemplary embodiment, FIGS. 2 and 3 the second exemplary embodiment. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the motor 1, designed as a closed direct current motor, is placed on the housing 3 which encloses a dry plate rectifier 2. The motor housing is provided with cooling fins 4, through which the cooling air supplied by means of a fan 5 seated on the motor shaft is passed. The dry rectifier plates are arranged next to one another in an upright position and are provided with mutually offset holes 6 through which the cooling air moves in a zigzag line. In this way, extensive cooling of each individual rectifier element is achieved and the rectifier is kept at the low temperature that is absolutely necessary for operation. As can be seen from FIG. 1, the air used for cooling first hits the rectifier 2 as fresh air and is then fed to the motor housing 1 provided with cooling fins 4 with the aid of the fan s. For this purpose, the fan 5 is surrounded by a stationary guide surface 7.

Das durch Fig. 2 und 3 veranschaulichte Ausführungsbeispiel zeigt einen Gleichstrommotor gewöhnlicher Bauart im Zusammenbau mit einem gemäß der Erfindung angeordneten Kupferoxydulgleichrichter, der aus einer Mehrzahl von plattenförmigen Elementen zusammengesetzt ist. Hier ist das Gleichrichtergehäuse 21 parallel zur Achse des Motorgehäuses 22 an dieses angeflanscht und durch ein Rohrstück 23 mit diesem so verbunden, daßi die als Frischluft in das Gleichrichtergehäuse eintretende Kühlluft durch das Innere des Motorgehäuses 22 hindurchgeführt wird. Die beigesetzten Pfeile geben den Weg des Kühlluftstromes an.The embodiment illustrated by FIGS. 2 and 3 shows a direct current motor of usual construction in assembly with a copper oxide rectifier arranged according to the invention, the is composed of a plurality of plate-shaped elements. Here it is Rectifier housing 21 flanged to this and parallel to the axis of the motor housing 22 connected by a piece of pipe 23 with this so that the as fresh air in the rectifier housing incoming cooling air is passed through the interior of the motor housing 22. The buried arrows show the way of the cooling air flow.

Natürlich sind auch noch andere Ausführungsbeispiele als die dargestellten möglich. Man könnte z. B. das Gleichrichtergehäuse oben auf den Motor aufsetzen und dabei die Kühlluft in ähnlicher Weise dem Motorgehäuse zuführen, wie es aus den Fig. 2 und 3 für die seitliche Anordnung des Gleichrichters ersichtlich ist.Of course, other exemplary embodiments than those shown are also possible. One could e.g. B. place the rectifier housing on top of the motor and thereby the Supply cooling air to the motor housing in a manner similar to that shown in FIGS. 2 and 3 for the lateral arrangement of the rectifier can be seen.

. Es ist an sich bekannt, Gleichstrommotoren mit anderen Konstruktionsteilen, ζ. Β. einem Transformator oder einem Kegelrädergetriebe, zusammenzubauen und die Einbauteile zusammen mit dem Gleichstrommotor künstlich zu kühlen. Bei den bekannten Einrichtungen handelt es sich aber nicht um solche Einbauteile, die besonders temperaturempfindlich sind und deshalb einer besonderen Art des Zusammenbaues und einer besonderen Kühlluftführung bedürfen.. It is known per se to use DC motors with other structural parts, ζ. Β. one Transformer or a bevel gear, assemble and the built-in parts to cool artificially together with the DC motor. With the known institutions But these are not built-in parts that are particularly temperature-sensitive and therefore require a special type of assembly and a special cooling air flow.

Claims

Patent claims:

i. DC motor fed from an AC source via a rectifier with artificial cooling by a fan sitting on the motor shaft, thereby characterized in that as a temperature-sensitive, static metallic dry plate rectifier, in particular designed as a copper oxide rectifier

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formed rectifier connected to the motor to form a structural unit (2) is enclosed by a housing (3) through which the entire artificial The cooling air flow of the motor is removed as a fresh air flow and so the rectifier on its absolutely necessary for the operation low temperature.

2. Device according to claim 1, characterized in that the dry plate rectifier is composed of elements which are provided with passage openings (6) for the flow of cooling air.

3. Device according to claim 2, characterized in that the passage openings (6) are arranged offset in such a way that the on the front side of the rectifier housing Impinging cooling air is required to flow through the rectifier elements in a zigzag.

1 sheet of drawings