Anordnung von Gleichrichterelementen auf rotierenden Bauteilen elektrischer
Maschinen, insbesondere für die Erregung umlaufender Feldwicklungen von Wechselstromgeneratoren
Gegenstand der Patentanmeldung S 54406 VIII c/21 g ist eine Anordnung von Gleichrichterelementen
auf rotierenden Bauteilen elektrischer Maschinen, bei der mehrere Gleichrichter,
in Richtung der Wellenachse hintereinanderliegend, vorgesehen sind, insbesondere
für die Erregung umlaufender Feldwicklungen von Wechselstromgeneratoren von dem
ebenfalls rotierenden Anker einer Wechselstromquelle, welche so aufgebaut ist, daß
die Gleichrichterelemente, in der geometrischen Achse der umlaufenden Welle liegend,
innerhalb eines aus die Stromzu- bzw. -ableitung ermöglichenden, voneinander isolierten
Segmenten aufgebauten Rohres angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht einerseits,
die Beanspruchung der wirksamen Gleichrichterschicht weitgehend herabzusetzen, andererseits
gestattet sie es, in günstiger und bequemer Weise die erforderliche Gleichrichterschaltung
herzustellen. Dabei ist diese Anordnung geeignet, die Unterbringung der gesamten
Gleichrichtergruppe, die beispielsweise in Drehstrombrückenschaltung arbeiten kann,
innerhalb des Läufers bzw. der Welle der Er-.regermaschine oder der Maschine anzuordnen,
deren Feldwicklung bei Drehstromspeisung mit Gleichstrom erregt werden soll.Arrangement of rectifier elements on rotating electrical components
Machines, in particular for exciting the rotating field windings of alternators
The subject of patent application S 54406 VIII c / 21 g is an arrangement of rectifier elements
on rotating components of electrical machines in which several rectifiers,
are provided one behind the other in the direction of the shaft axis, in particular
for the excitation of rotating field windings of alternators from the
also rotating armature of an alternating current source, which is constructed so that
the rectifier elements, lying in the geometric axis of the rotating shaft,
within one from which the current supply or drainage enables, isolated from each other
Segments constructed pipe are arranged. On the one hand, this arrangement enables
largely reduce the stress on the effective rectifier layer, on the other hand
it allows the required rectifier circuit in an inexpensive and convenient manner
to manufacture. This arrangement is suitable for accommodating the entire
Rectifier group that can work in a three-phase bridge circuit, for example,
to be arranged within the rotor or the shaft of the exciter or the machine,
whose field winding is to be excited with direct current in the case of three-phase power supply.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Verbesserung
der in der Hauptanmeldung angegebenen Anordnung zu schaffen, die es vor allem möglich
macht, den Raumbedarf in axialer Richtung wesentlich herabzusetzen. Erfindungsgemäß
wird daher die den Gegenstand der Patentanmeldung bildende Anordnung in der Weise
abgeändert, daß die Stromzu- und -ableitungselemente für die Wechselstromzu- bzw.
Gleichstromabführung zueinander konzentrisch liegende Rohrkörper bilden, die Gleichrichterelemente
radial angeordnet sind und einander gegenüberliegende Segmente der konzentrischen
Rohrkörper verbinden, wobei die Segmente des einen Rohrkörpers schraubenartig verformt
sind.The invention is based on the object of a further improvement
to create the arrangement specified in the main application, which above all makes it possible
makes to reduce the space requirement in the axial direction significantly. According to the invention
is therefore the arrangement forming the subject of the patent application in the manner
modified that the current supply and discharge elements for the alternating current supply and
Direct current dissipation to one another form concentric tubular bodies, the rectifier elements
are arranged radially and opposite segments of the concentric
Connect tubular body, the segments of a tubular body deformed in a helical manner
are.
Die Erfindung soll näher an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert
werden, das in den Fig. 1 bis 6 der Zeichnung wiedergegeben ist. Darin bedeutet
Fig. 1 die Ansicht auf eine Gleichrichteranordnung, Fig. 2 und 3 zwei Querschnitte
an den Stellen A-B bzw. C-D; in Fig. 4 und 5 sind ferner im Prinzip die gewählte
Gleichrichterschaltung sowie schematisch die räumliche Schaltungsanordnung wiedergegeben;
Fig. 6 gibt schließlich noch im Prinzip für die einzelnen axial hintereinanderliegenden
Gleichrichterzellen den Anschluß in Verbindung mit den Stromleitungssegmenten wieder.The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment
which is shown in Figs. 1 to 6 of the drawing. In it means
1 shows the view of a rectifier arrangement, FIGS. 2 and 3 two cross sections
at points A-B and C-D; 4 and 5 are also, in principle, the selected ones
Rectifier circuit and schematically reproduced the spatial circuit arrangement;
Fig. 6 finally gives in principle for the individual axially one behind the other
Rectifier cells re-establish the connection in connection with the power line segments.
Mit R, S, und T sind in den Figuren segmentförmig ausgebildete Stromschienen
bezeichnet, die z. B. unter Einschaltung von Isolierstoffzwischenlagen i zu einem
rohrförmigen Körper K1 vereinigt sind, der durch die aufgespannten oder aufgeschraubten
Ringe r zusammengehalten wird. Zwischen den aus gut leitendem Material bestehenden
Leitersegmenten R-S-T, und den Spannringen r sind noch Isolierzwischenlagen j angeordnet,
die eine Überbrückung der Leitersegmente ausschließen. L+ und L_ bedeuten
weitere ringsegmentförmig gestaltete Stromzuleitungsschienen für die Ableitung des
Gleichstromes, die unter Zwischenschaltung weiterer Isoliersegmente j von dem äußeren
rohrförmigen, aus den Segmenten R, S, T gebildeten Körper getrennt - sind und gegebenenfalls
unter Einschaltung weiterer Isolierzwischenlagen i einen innenliegenden konzentrischen
Rohrkörper K2 bilden. Wie insbesondere die Ansicht der Fig. 1 erkennen läßt, sind
hierbei die Leitersegmente L+ und L-des innenliegenden Rohrkörpers K2 nach Art von
Schraubengängen, d. h. mit Steigung, ausgeführt. Die einzelnen in der Gleichrichterschaltung
vorhandenen Gleichrichterelemente sind nun, wie besonders deutlich die Querschnitte
der Fig. 2 und 3 erkennen lassen, radial innerhalb der konzentrischen, - durch die
Zu-bzw. Ableitung bildenden Leitersegmente angeordnet, und zwar derart, daß die
aktive Gleichrichterfläche
z. B. aus Silizium oder Germanium in
der Drehachse liegt oder einen möglichst kleinen radialen Abstand von der Drehachse
hat. Wie Fig. 1 und 2 erkennen lassen, ist das Hochstromgleichrichterelement 1 mit
mit seinem Sockel 1 a in eine Bohrung des. Leitersegmentes L- eingelassen. Ducrh
den Gewindeteil 1 b, der in eine weitere Gewindebohrung des Segmentes L-eingeschraubt
ist, wird das Gleichrichterelement 1 an der Ableitungsschiene L- befestigt. Der
andere Anschluß des Gleichrichterelementes 1 ist mit dem äußeren Stromzuleitungssegment
R des außenliegenden Rohrkörpers K1 verbunden. Die Verbindung erfolgt mittels der
Kontaktplatte 1 c, auf deren Gewindebolzen 1 d die Haltemutter 1 e aufgeschraubt
ist, wodurch die Kontaktplatte an den durch eine Außen-bzw. Innenbohrung in dem
Kontaktsegment R gebildeten Kontaktvorsprüngen R1 gehalten wird. Man erkennt, daß
es bei dieser Anordnung erforderlich ist, das von der aktiven Schicht des Gleichrichters
1 zu der Kontaktplatte 1 c geführte Kabel 1 f durch eine Aussparung a der innenliegenden
Gleichstromableitung L+ hindurchzuführen.With R, S, and T are denoted in the figures segment-shaped busbars, z. B. with the inclusion of insulating material layers i are combined to form a tubular body K1, which is held together by the clamped or screwed rings r. Between the conductor segments RST, which are made of a highly conductive material, and the clamping rings r, there are also interposed insulating layers j which prevent the conductor segments from being bridged. L + and L_ mean further power supply rails designed in the shape of a ring segment for the discharge of the direct current, which are separated from the outer tubular body formed from the segments R, S, T with the interposition of further insulating segments j - and optionally with the interposition of further insulating interlayers i an inner concentric tubular body K2 form. As can be seen in particular from the view in FIG. 1, the conductor segments L + and L- of the inner tubular body K2 are designed in the manner of screw threads, that is to say with an incline. The individual rectifier elements present in the rectifier circuit are now, as can be seen particularly clearly from the cross-sections in FIGS. Conductor forming conductor segments arranged in such a way that the active rectifier surface z. B. made of silicon or germanium lies in the axis of rotation or has the smallest possible radial distance from the axis of rotation. As can be seen in FIGS. 1 and 2, the high-current rectifier element 1 is let with its base 1 a in a bore of the conductor segment L-. By means of the threaded part 1b, which is screwed into a further threaded hole in the segment L-, the rectifier element 1 is attached to the discharge rail L-. The other connection of the rectifier element 1 is connected to the outer power supply segment R of the outer tubular body K1. The connection is made by means of the contact plate 1 c, on whose threaded bolt 1 d the retaining nut 1 e is screwed, whereby the contact plate is attached to the by an outer or. Inner bore in the contact segment R formed contact projections R1 is held. It can be seen that with this arrangement it is necessary to pass the cable 1 f, which is led from the active layer of the rectifier 1 to the contact plate 1 c, through a recess a in the internal direct current conductor L +.
Die Gleichrichter 1 bis 6 können zweckmäßigerweise in der in Fig.4
angedeuteten Drehstrombrückenschaltung angeordnet werden. In Fig. 5 ist schematisch
näher angedeutet, wie in einfacher Weise die erfindungsgemäße Lösung verwirklicht
werden kann. Dabei sind die einzelnen Gleichrichterelemente 1 bis 6 axial hintereinander
angeordnet und die jeweils den Phasenleitern zugeordneten Gleichrichtergruppen 1,
4 bzw. 2, 5 bzw. 3, 6 um einen Winkel von 120° versetzt. Für die Verbindung der
Anschlüsse der Gleichrichter 1 bis 6 ergibt sich schematisch die in Fig. 6 angedeutete
Anordnung. Man erkennt aus der schematischen Darstellung der Fig.5 und 6, daß für
die Verbindung der Drehstromleitungen R, S, T einerseits mit der Plussammelschiene
L+, andererseits mit der Minussammelschiene L- die Verdrillung bzw. schraubenförmige
Gestaltung der Gleichstromsammelschiene L+ und L_ erforderlich ist, wenn die räumliche
Anordnung der Gleichrichterelemente zwischen dem drehstromführenden Segment einerseits
und dem der Gleichstromableitung dienenden Leitersegment andererseits möglich sein
soll. Fig. 3 der Zeichnung gibt genauer den Schnitt an der Stelle C-C wieder, in
der das Gleichrichterelement 4 zwischen der Phasenzuleitung R und der Gleichstromableitung
L+ eingeschaltet ist. Das Gleichrichterelement 4 ist, wie Fig. 3 erkennen läßt,
in bezug auf den Stromdurchgang umgekehrt angeordnet wie das Gleichrichterelement
1 in dem Querschnitt A-B der Fig. 2. Infolgedessen wird der Sockel des Gleichrichterelementes
4 durch das Ansehlußsegment L hindurchgeführt und durch ein Anschlußstück 4g mittels
einer besonderen Anschlußschraube 4h an dem Phasenleiter R befestigt. Die gegenüberliegende
Kontaktplatte 4 c ist mittels der auf den Gewindeteil 4 d aufgeschraubten Mutter
4 e an Flanschen 4i eines Einsatzkörpers 4k festgespannt, der in das Leitersegment
L+ eingeschraubt ist. Die den Phasenleitern S und T zugeordneten Gleichrichter 3,
6 bzw. 2, 5 sind um 180° versetzt in analoger Weise angeordnet. Selbstverständlich
werden die einzelnen Gleichrichterelemente und deren Befestigungsteile so gestaltet,
daß sich ergebende Umwuchten praktisch aufgehoben werden.The rectifiers 1 to 6 can expediently in the manner shown in FIG
indicated three-phase bridge circuit are arranged. In Fig. 5 is schematic
indicated in more detail how the solution according to the invention is implemented in a simple manner
can be. The individual rectifier elements 1 to 6 are axially behind one another
arranged and the rectifier groups 1 assigned to the phase conductors,
4 or 2, 5 or 3, 6 offset by an angle of 120 °. For the connection of the
Connections of the rectifiers 1 to 6 are shown schematically in FIG. 6
Arrangement. It can be seen from the schematic representation of FIGS. 5 and 6 that for
the connection of the three-phase lines R, S, T on the one hand with the plus busbar
L +, on the other hand with the minus busbar L- the twist or helical
Design of the DC busbars L + and L_ is required when the spatial
Arrangement of the rectifier elements between the three-phase segment on the one hand
and the conductor segment serving for direct current dissipation on the other hand be possible
target. Fig. 3 of the drawing shows in more detail the section at point C-C, in
the rectifier element 4 between the phase lead R and the direct current lead
L + is on. The rectifier element 4 is, as shown in FIG. 3,
with respect to the passage of current arranged in reverse as the rectifier element
1 in the cross section A-B of Fig. 2. As a result, the base of the rectifier element
4 passed through the connection segment L and by means of a connector 4g
attached to the phase conductor R by a special terminal screw 4h. The opposite
Contact plate 4 c is by means of the nut screwed onto the threaded part 4 d
4 e clamped to the flanges 4i of an insert body 4k, which is inserted into the conductor segment
L + is screwed in. The rectifiers 3 assigned to the phase conductors S and T,
6 and 2, 5 are arranged offset by 180 ° in an analogous manner. Of course
the individual rectifier elements and their fastening parts are designed in such a way that
that resulting imbalances are practically eliminated.
In Einzelheiten kann die beschriebene Anordnung abgeändert werden.
So können z. B. die zu Gleichstromab- und -zuleitung dienenden Stromführungselemente
L+ und L- gerade, dagegen die drehstromführenden Phasenzuleitungen R, S, T mit schraubenförmiger
Gestaltung ausgeführt werden. Ferner können unter Umständen die angedeuteten Isoliersegmente
i zwischen den Stromführungssegmenten weggelassen werden. Statt schraubenförmigen
Stromzuleitungen können auch Segmente Anwendung finden, die aus axialen und tangentialen
Teilen zusammengesetzt sind (vgl. Fig. 7). Darin sind Sa die axialen und St die
tangentialen Teile eines Leiters S.The arrangement described can be modified in detail.
So z. B. the current-carrying elements used for direct current output and supply
L + and L- straight, on the other hand the three-phase supply lines R, S, T with screw-shaped
Design to be executed. Furthermore, the indicated insulating segments
i can be omitted between the current carrying segments. Instead of helical
Power supply lines can also be used that consist of axial and tangential segments
Parts are assembled (see. Fig. 7). Therein Sa are the axial and St are the
tangential parts of a conductor S.