FR2970825A1

FR2970825A1 - Generator comprises rotor structure having rotor frame supporting field turns and rectifier assembly, bus bar electrically connecting field turns to rectifier assembly, and grounding bushing electrically connecting bus bar to rotor frame

Info

Publication number: FR2970825A1
Application number: FR1150447A
Authority: FR
Inventors: Nathan Berry
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2012-07-27
Anticipated expiration: 2031-01-20
Also published as: FR2970825B1

Abstract

Generator comprises: (a) a rotor structure having a rotor frame supporting field turns and a rectifier assembly, the rotor frame including an opening; (b) a bus bar passing through the opening and electrically connecting the field turns to the rectifier assembly; and (c) a grounding bushing electrically connecting the bus bar to the rotor frame. An independent claim is included for a bushing assembly for the generator comprising: (a) a metallic bushing having an inner and outer circumference; (b) a deflectable contact ring engaging on the outer circumference; and (c) a flexible contact band engaging the inner circumference and configured to receive a bus bar.

Description

MANCHON DE MISE A LA TERRE POUR ROTOR DE GENERATEUR GROUND SLEEVE FOR GENERATOR ROTOR

Contexte de l'invention La présente description concerne un rotor de générateur et son 5 circuit de rotor. Un générateur comprend un stator fixe par rapport à un boîtier et un rotor pouvant tourner autour d'un axe par rapport au stator. Le rotor comprend un châssis de rotor supportant un circuit de rotor qui comprend des enroulements de champ et un ensemble de redresseur, 10 qui a des diodes. La rotation du rotor par rapport au stator induit un courant alternatif dans les enroulements de champ, qui est converti en tension de courant continu par l'ensemble de redresseur. Les générateurs peuvent subir des défaillances de l'ensemble de redresseur dues aux diodes endommagées. Un mode de défaillance 15 provient de l'évènement de décharge d'électricité statique du châssis de rotor au circuit de rotor isolé. Typiquement, le châssis de rotor a une ouverture à travers laquelle une barre omnibus s'étend. La barre omnibus, qui est électriquement raccordée au circuit de rotor, est électriquement isolée par rapport au châssis de rotor avec un manchon 20 isolant. Le circuit de rotor isolé accumule un potentiel de haute tension sur le châssis de rotor sous certains paramètres opérationnels. Les capacitances parasites dans le circuit de rotor isolé se déchargent sur le châssis de rotor. La tension sur les diodes dans le circuit de rotor dépasse la valeur nominale de la tension des diodes pendant 25 l'évènement de décharge. La sollicitation inverse sur les diodes claque et provoque un court-circuit lorsque la tension dépasse la caractéristique Background of the Invention The present disclosure relates to a generator rotor and its rotor circuit. A generator includes a fixed stator with respect to a housing and a rotor rotatable about an axis with respect to the stator. The rotor comprises a rotor frame supporting a rotor circuit which includes field windings and a rectifier assembly, which has diodes. The rotation of the rotor with respect to the stator induces an alternating current in the field windings, which is converted into DC voltage by the rectifier assembly. The generators may fail the rectifier assembly due to the damaged diodes. A failure mode arises from the static electricity discharge event of the rotor chassis to the isolated rotor circuit. Typically, the rotor frame has an opening through which a bus bar extends. The bus bar, which is electrically connected to the rotor circuit, is electrically insulated from the rotor chassis with an insulating sleeve. The isolated rotor circuit accumulates a high voltage potential on the rotor chassis under certain operational parameters. The parasitic capacitances in the isolated rotor circuit are discharged on the rotor chassis. The voltage on the diodes in the rotor circuit exceeds the nominal value of the diode voltage during the discharge event. The reverse bias on the diodes slams and causes a short circuit when the voltage exceeds the characteristic

de tension d'avalanche du moule de silicone, endommageant ainsi l'ensemble de redresseur. avalanche voltage of the silicone mold, thereby damaging the rectifier assembly.

Résumé On décrit un générateur qui comprend une structure de rotor ayant un châssis de rotor qui supporte les enroulements de champ et un ensemble de redresseur. Le châssis de rotor comprend une ouverture et une barre omnibus passe à travers l'ouverture et raccorde électriquement les enroulements de champ et l'ensemble de redresseur. Abstract A generator is described which comprises a rotor structure having a rotor chassis that supports the field windings and a rectifier assembly. The rotor frame includes an opening and a bus bar passes through the opening and electrically connects the field windings and the rectifier assembly.

Un manchon de mise à la terre raccorde électriquement la barre omnibus au châssis de rotor. Ces caractéristiques de l'invention ainsi que d'autres, ressortiront plus clairement d'après la description suivante et les dessins, dont la partie suivante est une brève description. A grounding sleeve electrically connects the bus bar to the rotor chassis. These and other features of the invention will become more apparent from the following description and the drawings, the following of which is a brief description.

Brève description des dessins La figure 1 est une vue en coupe d'un générateur. La figure 2 est un schéma d'un rotor pour le générateur représenté sur la figure 1. Brief Description of the Drawings Figure 1 is a sectional view of a generator. Figure 2 is a diagram of a rotor for the generator shown in Figure 1.

La figure 3 est une vue en perspective d'une partie du rotor pour le générateur représenté sur la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe de la partie de rotor représentée sur la figure 3. FIG. 3 is a perspective view of a portion of the rotor for the generator shown in FIG. 1. FIG. 4 is a sectional view of the rotor portion shown in FIG.

Description détaillée Un générateur 10, représenté sur la figure 1, est du type typiquement utilisé dans des applications aérospatiales. Le générateur 10 comprend les ensembles principal, d'excitation et de générateur à aimant permanent (PMG) 14, 16, 18. Dans un exemple, les ensembles principal, d'excitation et PMG 14, 16, 18 comprennent respectivement des premier, deuxième (excitateur) et troisième rotors 22, 24, 26 supportés sur un arbre commun 20 pouvant tourner autour d'un axe A. Pendant la rotation, les premier, deuxième et troisième rotors 22, 24, 26 coopèrent respectivement avec les premier, deuxième et troisième stators 28, 30, 32 pour induire un courant alternatif dans chacun parmi les ensembles principal, d'excitation et PMG 14, 16, 18. DETAILED DESCRIPTION A generator 10, shown in FIG. 1, is of the type typically used in aerospace applications. The generator 10 comprises the main, excitation and permanent magnet generator (PMG) assemblies 14, 16, 18. In one example, the main, excitation and PMG assemblies 14, 16, 18 respectively comprise first, second and second generators. (Exciter) and third rotors 22, 24, 26 supported on a common shaft 20 rotatable about an axis A. During rotation, the first, second and third rotors 22, 24, 26 cooperate respectively with the first, second and third stators 28, 30, 32 for inducing alternating current in each of the main, excitation and PMG assemblies 14, 16, 18.

Le rotor d'excitation 24 est schématiquement illustré sur la figure 2. Le rotor d'excitation 24 comprend un châssis de rotor 34 qui supporte un circuit de rotor 35. Des enroulements d'armature d'excitation 38 dans le circuit de rotor 35 induisent un courant alternatif qui passe à travers un ensemble de redresseur 36. Les diodes 40 dans l'ensemble de redresseur 36 redressent le courant alternatif pour fournir une tension de courant continu. Des barres omnibus positive et négative 42, 44 provenant de l'ensemble de redresseur 36 fournissent la tension de courant continu pour alimenter les enroulements de champ principaux 46. La rotation du rotor d'excitation 24 induit un courant alternatif dans le stator 30. La barre omnibus positive 42 passe à travers une ouverture 48 dans le châssis de rotor 34. Un ensemble de manchon 49 est agencé à l'intérieur de l'ouverture 48 et met la barre omnibus positive 42 à la terre, qui est typiquement en cuivre, sur le châssis de rotor 34 pour empêcher la création d'un potentiel entre le circuit de rotor 35 et le châssis de rotor 34. L'ensemble de manchon 49 est représenté de manière plus détaillée sur les figures 3 et 4. L'ensemble de manchon 49 comprend un manchon métallique de mise à la terre 52 qui est construit à partir d'aluminium dans un exemple. Le manchon de mise à la terre 52 supporte une bague de contact en cuivre 50 au niveau de sa circonférence externe qui raccorde électriquement le manchon de mise à la terre 52 au châssis de rotor 34. La bague de contact 50 comprend des ondulations déviables qui facilitent l'insertion de l'ensemble de manchon 49 dans l'ouverture 48 et conservent un contact solide suite à son installation. Une bande de contact souple en cuivre 54 raccorde électriquement la barre omnibus positive 42 à une circonférence interne 56 du manchon de mise à la terre 52. Le courant peut circuler librement à partir de la barre omnibus positive 42 en passant par l'ensemble de manchon 49 jusqu'au châssis de rotor 34 pendant tout le fonctionnement du générateur 10. L'ensemble de manchon 49 permet au circuit de rotor 35 d'être au même potentiel que le châssis de rotor 34, empêchant les capacitances parasites dans le circuit de rotor 49 d'accumuler un potentiel de tension sur le châssis de rotor 34. L'évènement de décharge de tension statique est supprimé avec l'ensemble de manchon 49, évitant ainsi une pointe de tension sur les diodes 40 et partout ailleurs dans le circuit de rotor 35. Un manchon isolant 58 peut encore être utilisé entre une partie de la barre omnibus positive 42 et le châssis de rotor 34 si nécessaire, sans aucun effet indésirable sur la mise à la terre électrique fournie par l'ensemble de manchon 49. Bien que l'on ait décrit des modes de réalisation en exemple, l'homme du métier reconnaît que certaines modifications peuvent se trouver dans la portée des revendications. Pour cette raison, les revendications suivantes doivent être étudiées pour déterminer leur véritable portée et leur véritable contenu. The excitation rotor 24 is diagrammatically illustrated in FIG. 2. The excitation rotor 24 comprises a rotor frame 34 which supports a rotor circuit 35. Excitation armature windings 38 in the rotor circuit 35 induce an alternating current which passes through a rectifier assembly 36. The diodes 40 in the rectifier assembly 36 rectify the alternating current to provide a DC voltage. Positive and negative busbars 42, 44 from the rectifier assembly 36 provide the DC voltage for supplying the main field windings 46. The rotation of the excitation rotor 24 induces an alternating current in the stator 30. positive bus bar 42 passes through an opening 48 in the rotor frame 34. A sleeve assembly 49 is arranged inside the opening 48 and places the positive bus bar 42 in the ground, which is typically made of copper, on the rotor frame 34 to prevent the creation of a potential between the rotor circuit 35 and the rotor frame 34. The sleeve assembly 49 is shown in greater detail in FIGS. 3 and 4. Sleeve 49 includes a grounding metal sleeve 52 which is constructed from aluminum in one example. The grounding sleeve 52 supports a copper contact ring 50 at its outer circumference which electrically connects the grounding sleeve 52 to the rotor frame 34. The contact ring 50 includes deviating corrugations which facilitate inserting the sleeve assembly 49 into the opening 48 and maintain solid contact upon installation. A flexible copper contact strip 54 electrically connects the positive bus bar 42 to an inner circumference 56 of the grounding sleeve 52. Current can flow freely from the positive busbar 42 through the bushing assembly. 49 to the rotor chassis 34 during the entire operation of the generator 10. The sleeve assembly 49 allows the rotor circuit 35 to be at the same potential as the rotor chassis 34, preventing parasitic capacitances in the rotor circuit. 49 to accumulate voltage potential on the rotor chassis 34. The static voltage discharge event is suppressed with the sleeve assembly 49, thus avoiding a voltage surge on the diodes 40 and elsewhere in the circuit. rotor 35. An insulating sleeve 58 may be further used between a portion of the positive bus bar 42 and the rotor frame 34 if necessary, without any adverse effect on the electrical grounding. However, as exemplary embodiments have been described, those skilled in the art recognize that certain modifications may be within the scope of the claims. For this reason, the following claims must be studied to determine their true scope and true content.

Claims

REVENDICATIONS1. A generator comprising: a rotor structure having a rotor frame supporting field windings and a rectifier assembly, the rotor frame including an opening; a bus bar passing through the opening and electrically connecting the field windings to the rectifier assembly; and a grounding sleeve electrically connecting the bus bar to the rotor chassis.

2. Generator according to claim 1, wherein the rectifier assembly comprises a plurality of coniigured diodes for converting an alternating current to direct current. 15

3. Generator according to claim 1, comprising excitation frame windings electrically connected to the rectifier assembly and coniigurés to supply the rectifier assembly.

The generator of claim 1, wherein the grounding sleeve comprises a metal sleeve disposed within the opening and receiving the bus bar.

The generator of claim 4, wherein the grounding sleeve comprises a contact ring interconnecting the metal sleeve and the rotor frame, and a contact strip interconnecting the bus bar and the metal sleeve.

The generator according to claim 1, comprising a stator within which a rotor is arranged to rotate about an axis, the rotor comprising the rotor structure, the rotor being configured to induce an alternating current in the stator, and the sleeve being configured to pass a continuous current from the bus bar to the rotor chassis.

A sleeve assembly for a generator according to one of claims 1 to 6, comprising: a metal sleeve having an inner circumference and an outer circumference; a deviating contact ring engaging on the outer circumference; and a flexible contact strip engaging the inner circumference and being configured to receive a bus bar.

The sleeve assembly of claim 7, wherein the metal sleeve is aluminum and the contact ring and the contact strip are copper.

The sleeve assembly of claim 7, wherein the contact ring is corrugated.