DE1150445B

DE1150445B - Anordnung von Halbleiter-Gleichrichtern in der hohlen Rotorwelle einer buerstenlosen Synchronmaschine

Info

Publication number: DE1150445B
Application number: DEL40067A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Bobek; Erich Schneider
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-09-21
Filing date: 1961-09-21
Publication date: 1963-06-20
Also published as: CH409124A; GB1005930A

Description

Anordnung von Halbleiter-Gleichrichtern in der hohlen Rotorwelle einer bürstenlosen Synchronmaschine Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung der Halbleiter-Gleichrichter in bürstenlosen Synchronmaschinen, die über mitrotierende Gleichrichteranordnungen erregt sind. Will man den gleichstromerregten Rotoren derartiger elektrischer Maschinen die Erregerleistung ohne Verwendung von Schleifringen und Bürsten zuführen, so verwendet man bekanntlich die Halbleitergleichrichter, die mit dem Rotor mit umlaufen und an oder in ihm befestigt sind. Es ist bekannt, daß diese Gleichrichterelemente gegen mechanische Beanspruchungen empfindlich sind, weshalb verschiedene Bauarten veröffentlicht wurden, die eine entsprechend günstige Anordnung der Gleichrichterelemente zeigen.
So ist z. B. bekannt, die einzelnen Gleichrichter auf einem ringförmigen Tragkörper so zu befestigen, daß ihre Mittelachse in radialer Richtung und die wirksamen Hableiterschichten senkrecht dazu, also tangential, stehen. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß die auftretenden Fliehkräfte den Kontaktdruck je nach der Stellung der Elemente vergrößern oder verkleinern können. Dies ist um so mehr der Fall, je näher die Gleichrichterelemente an der Peripherie angebracht sind. Es ist ferner bekannt, die Gleichrichterelemente in der hohlen Rotorwelle einer Synchronmaschine unterzubringen. Eine andere bekannte Wellenanordnung zeigt einen die Gleichrichterelemente enthaltenden hohlzylindrischen Teil mit erweitertem, größerem Durchmesser, an den beidseitig die Wellenstümpfe mit dem üblichen Wellendurchmesser angeflanscht sind. Bei einer Reparatur an den Gleichrichtern werden diese Flanschverbindungen gelöst. Diese Ausführung ist bei einem kleineren Generator, beispielsweise bei einem Bordnetzgenerator für Flugzeuge, möglich. Eine Anwendung bei Großmaschinen ist jedoch ausgeschlossen. Bei anderen be, kannten Anordnungen sind die Gleichrichterelemente in ein rohrförmiges Gehäuse eingesetzt, das sich in der hohlgebohrten Welle des Generators befindet. Dabei sind die Wandungen des rohrförmigen Gehäuses so aus einzelnen, gegeneinander isolierten, in Achsrichtung liegenden Segmentbahnen aufgebaut, daß diese Segmentbahnen aus Leitermaterial gleichzeitig als Stromzu- und -ableitungen dienen. Dieser sehr komplizierte Aufbau wird dann mit einer Anzahl von aufgesetzten oder aufgeschrumpfen Ringen zusammengehalten. Nachteilig ist dabei einmal die Herstellung dieses komplizierten Körpers, und zum anderen sind eine einfache Inspektion oder das Auswechseln eines einzelnen Elementes sehr schwierig und zeitraubend. Der ganze: Körper muß dabei über seine ganze Länge au.seinandergenommen werden. Wenn dieser vorbekannte Segmentkörper mit rohrförmigem Aufbau noch, wie es auch bekannt ist, von einer Isolierstoffbuchse aus Gießharz umkleidet ist, sind einfache überwachungsa;rbeiten an den Gleichrichtern ohne wesentlichen Aufwand unmöglich. Alle diese vorbekannten rohrförmigen Gehäuse für die Gleichrichterelemente haben weiterhin den Nachteil, d'aß sie in voller Länge in: die hohle Maschinenwelle eingeführt werden müssen. Das bedingt bei größeren Maschinen, daß rein baulich in Richtung der Maschinenachse ein solcher Raum, etwa nochmals von der Länge der Maschinenwelle, zur Verfügung stehen muß.
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung von Halbleitergleichrichtern im Rotor einer bürstenlosen Synchronmaschine, die mit einer Wechselstromerregermaschine auf gleicher Welle angeordnet ist und bei der die Gleichrichterelemente in einem in der hohlen Rotorwelle befestigten rohrförmigen Gehäuse eingebaut sind, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem axial in die einstöckig aufgebaute Hohlwelle einschiebbaren, oder aus ihr herausziehbaren, axial zu zwei Halbrohren geteilten rohrförmigen Gehäuse die Gleichrichterelemente in fertig ausgeführter Schaltung zusammen mit gegebenenfalls verwendeten Sicherungs- und Überwachungselementen in Form von Baueinheiten angeordnet sind, wobei bedarfsweise das rohrförmige Gehäuse entsprechend der räumlichen Aufteilung der Baueinheiten in mehrere Längen radial geteilt ist.
Mit dem Gegenstand der Erfindung werden die eingangs genannten Nachteile vermieden. Das rohrförmige Gehäuse ist gemäß der Erfindung axial zu zwei Halbrohren geteilt. Hierdurch läßt sich das rohrförurige Gehäuse öffnen, und es. ist an jeder Stelle leicht eine Inspektion oder eine Reparatur auszuführen. Auch die bauliche Herstellung des Gehäuses und die Schaltung der elektrischen Elemente sind wesentlich vereinfacht, so d'aß leicht nach ihren Funktionen zusammengehörige Bauteügruppen gebildetwerdenkönnen. Diese Bauteilgruppen sind dann: in axialer Richtung der Maschine aneinandergesetzt. Daraus. ergibt sich auch, daß bedarfsweise das rohrförmige Gehäuse in der Ausführung gemäß der Erfindung in einer Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung in mehrere Längen sinngemäß zu den Schaltungsbaueinheiten radial geteilt -werden kann. Das erleichtert einmal den Aus- und Einbau in die hohle Maschinenwelle, und zum anderen ist eine einfache Auswechslung eines einzelnen Bauteiles ermöglicht.
Die Gleichriehterelemente sind auf einem kleinen Radius in der hohlen Maschinenwelle untergebracht. Das rohrförmige., gemäß der Erfindung zu zwei Halbrohren teilbare Gehäuse, das in die hohlgebohrte Welle des Rotors oder in den hohlen Rotorkörper axial eingeschoben und ebenso wieder ausgebaut werden kann, enthält alle benötigten Gleichrichterelemente zusammen mit gegebenenfalls zu verwendenden Sicherungs- und. Überwachungselementen. Es ist sinngemäß fertig geschaltet, so d'aß sich an einem Ende des rohrförmigen. Gehäuses die Wechselstromanschlüsse, am anderen Ende die Gleichstromanschlüsse befinden. Vorteilhaft werden dabei die Gleichrichterelemente in an sich bekannter Weise so in dem rohrförmigen Gehäuse angeordnet, daß ihre Achse mit der Maschinenachse und damit mit der Rotationsachse zusammenfällt. Es stehen dann. die wirksamen Halbleiterschichten senkrecht zu dieser Achse, und Fliehkräfte können keinen Einfluß auf den Kontaktdruck ausüben. Auch .stoßartige Beanspruchungen jeder Art werden bei dieser Anordnung wirksam. Die Gleichrichterelemente werden wärmeleitend mit Kühlkörpern verbunden; die ebenfalls zentrisch symmetrisch ausgebildet sind und im wesentlichen radial stehende Kühlrippen besitzen. Um diese Kühlrippen voll wirksam werden zu lassen, kann in bekannter Weise ein Kühlgas, z. B. Kühlluft, in ausreichender Menge und mit entsprechendem Druck durch das ganze rohrförmige Gehäuse geblasen , werden.
Die Figuren erläutern den Gegenstand der Erfindung.
Fig. 1 zeigt den Aufbau des Gegenstandes der Erfindung; Fig. 2 und 3 zeigen Einzelheiten der Anordnung nach Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine hohlgebohrte Welle 1, auf der zwischen zwei Lagern 2 der Rotor einer Synchronmaschine 3 mit der Erregerwicklung 4 sitzt. Am Ende der Welle 1 ist der Rotor einer Wechselstromerregermaschine 5 aufgesetzt, aus dessen Wicklung drei Phasenstränge 6 in das Innere der Welle führen. Sie münden in einem rohrförmigen Gehäuse 7, in welchem gemäß der Erfindung die notwendigen Gleichrichterelemente, Sicherungs@ und überwachungselemente eingebaut sind. Dien Gleichstromleitungen B führen aus dem rohrförmigen Gehäuse und durch einen Wellendurchbruch in die Erregerwicklung 4.
Die Fig. 2 und 3 zeigen ein gemäß der Erfindung axial (bei 16) und radial (bei 16) geteiltes rohrförmiges Gehäuse 12, indem die Gleichrichterelemente 9 mit den Kühlelementen 10, 11 mittengleich und so eingesetzt sind, daß die wirksamen Halbleiterschichten senkrecht zur Rotationsachse 13 stehen. In der Fig.3 sind außer den Gleichrichterelementen und Kühlkörpern 9, 10 und 11 noch Schaltschienen 14 zu erkennen. Eine Luftzuführung 15 lenkt einen Kühlgasstrom in an sich bekannter Weise so durch das rohrförmige Gehäuse, daß die Kühlkörper 10 mit den Kühlrippen 11 wirksam vom Kühlgasstrom getroffen werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Anordnung von Halbleitergleichrichtern im Rotor einer bürstenlosen Synchronmaschine, die mit einer Wechselstromerregermaschine auf gleicher Welle angeordnet ist und bei der die Gleichrichterelemente in einem in der hohlen Rotorwelle befestigten rohrförmigen Gehäuse eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem axial in die einstückig aufgebaute Hohlwelle einschiebbaren oder aus ihr herausziehbaren, axial zu zwei Halbrohren geteilten rohrförmigen Gehäuse die Gleichrichterelemente in fertig ausgeführter Schaltung zusammen mit gegebenenfalls verwendeten Sicherungs- und Überwachungselementen in Form von Baueinheiten angeordnet sind, wobei bedarfsweise das rohrförmige Gehäuse entsprechend der räumlichen Aufteilung der Baueinheiten in mehrere Längen radial geteilt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr.1054 590,1059113, 1063 262, 1106 423.