DE1191471B

DE1191471B - Stromrichteranordnung aus Halbleiterbauelementen für kollektorlose, Gleichstrom liefernde elektrische Wechselstrommaschinen

Info

Publication number: DE1191471B
Application number: DE1962S0079550
Authority: DE
Inventors: München Heinz Martin und Herbert Vogt
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1962-05-22
Filing date: 1962-05-22
Publication date: 1975-07-17
Also published as: GB1046942A; US3160771A; DE1191471C2

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H02k

Deutsche KL: 21 dl-47

Nummer: 1191471

Aktenzeichen: S 79550 VIII b/21 dl

Anmeldetag: 22. Mai 1962

Auslegetag: 22. April 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Aufbau einer Stromrichteranordnung aus Halbleiterbauelementen für kollektorlose, Gleichstrom liefernde elektrische Wechselstrommaschinen.

Es war bekannt, einen aus Gleichrichterplatten, wie Selengleichrichterplatten, bestehenden Trockengleichrichter zur Belieferung der Erregung eines elektrischen Generators zu benutzen, dessen Gleichstrom über Trockengleichrichter einer Wechselstrommaschine entnommen wird, mit der elektrischen Maschinenwelle umlaufen zu lassen, also als besondere selbständige Einheit auf der Maschinenwelle zwischen dem Sitz des umlaufenden Teiles des Hauptgenerators und der Erregermaschine anzuordnen sowie gegebenenfalls gleichzeitig zur Bildung eines Lüfterrades für die Kühlung der Trockengbichrichterplatten zu gestalten und daher auszunutzen.

Solche Anordnungen bedingen eine aufwendige Montage und Justierung sowohl bei der Erstellung eines solchen Maschinensatzes als auch im Falle eines notwendigen Austausches oder einer Nachpiüfung des Gleichrichters, denn als umlaufender Teil muß eine solche anteilige Anordnung auch dynimisch einwandfrei ausgewuchtet sein, ein erreichter Zustand, der schon beim Austausch einer Gleichrichterplatte gestört werden kann und daher durch eine besondere Auswuchtarbeit dann wiederhergestellt werden muß.

Es war bekannt, Halbleiterbauelemente mit in je eine besondere Fassung eingeschlossenem, auf der Basis eines Halbleiterkörpers aus Silizium hergestelltem Halbleiterelement zur Erregung von Wechselstromgeneratoren an einem ringförmigen mit der unlaufenden Maschinenwelle verbundenen Träger derart zu halten, daß die wirksamen Gleichrichterschichten tangential liegen, die Fliehkräfte somit senkrecht zur Ebene dieser Schichten wirkten und auf die Innenbodenfläche der Gehäusefassung übertragen wurden sowie gleichzeitig der aus dem Gehüuse des Halbleiterbauelementes radial und isoliert herausgeführte Stromzuführungsleiter jeweils außerhalb der elektrisch isolierenden Durchführung unabhängig von der Gehäusefassung besonders zur Aufnahme von Fliehkraftbeanspruchungen abgestützt war.

An geschlossenen Wechselstromerzeugern für Fahrzeuge mit zueinander konzentrischem äußeren ruhenden Ankerteil und ruhendem inneren Erregersystem sowie einem zwischen beiden umlaufenden, auf der Welle befestigtem Kraftlinienleitstück war es bekannt, einen Fortsatz des Gehäuses mit radialen Stromrichteranordnung aus Halbleiterbauelementen für kollektorlose, Gleichstrom
liefernde elektrische Wechselstrommaschinen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Heinz Martin,

Herbert Vogt, München

Bohrungen zu versehen und in diese jeweils einen Siliziumgleichrichter, dessen Halbleiterelement in eine mit einem Kühlkörper verbundene Fassung eingeschlossen war, und aus der als zweiter Anschluß ein biegsamer Anschlußleiter herausgeführt war, mit dem Fassungsteil einzusetzen, bis der Kühlkörper über eine Isoliermaterialzwischenlage an der Außenmantelfläche des Maschinengehäuseteiles zur Anlage kam. Hierbei war also das Maschinengehäuse integrierender Bestandteil ff die gegenseitige Zuordnung der zur Schaltung gehe den Anzahl von Halbleiterbauelementen.

Bei kollektorlosen Gleichstrommaschinen im Sinne von Drehstrommaschinen mit eingebautem Halbleitergleichrichter war es bekannt, von der Innenseite des Gehäuses in entsprechende Kanäle desselben oder/und in Kanäle an besonderen von der Innenmantelfläche des Maschinengehäuses gehaltenen bogenförmigen Trägern Halbleiterbauelemente über die für einen Preßsitz vorbereitete Mantelfläche des Halbleiterbauelementegehäuseteiles einzupressen, aus welchem als zweiter Anschluß ein biegsamer Anschlußleiter herausgeführt war, und den Erregerstrom dem rotierenden Feldsystem über Schleifringe zuzuführen.

Es wurden ferner solche Halbleiterbauelemente in je einen besonderen, mit der Außenseite eines Lagerschildes der Maschine verbundenen Halter eingesetzt und zusammen mit einer anteiligen äußeren Fläche des Lagerschildes dann zusätzlich von einer mit ölfüllung versehenen Kapselung umschlossen.

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Es war auch bekannt, die Halbleiterdioden stirnseitig in der Maschine derart anzuordnen, daß sie im Wege des Kühlluftstromes der elektrischen Maschine liegen. Sie wurden dabei an Ringsektoren einzeln jn je eine der axial liegenden Aussparungen eingesetzt, deren umschließende Wände außen mit Kühlrippen versehen waren, wobei die Ringsektoren mit entsprechenden Löchern für die Befestigung an der elektrischen Maschine versehen waren, und der jeweilige durch eine isolierte Durchführung an der Fassung des Halbleiterbauelementes herausgeführte, mit Anschlußösen versehene Anschlußleiter über die Stirnfläche dieser jeweiligen Aussparungen an dem Ringsektor hervortrat.

Ziel der Erfindung ist, die in Verbindung mit der elektrischen Maschine benutzte Stromrichteranordnung so aufbauen zu können, daß dadurch im we sentlichen innerhalb des vorgegebenen Raumes der elektrischen Maschine kein Raumbedarf für die Stromrichteranordnung zu entstehen braucht, indem diese Stromrichteranordnung der Maschine auch an ihrem äußeren Aufbau zugeordnet werden kann. Vorzugsweise soll auch erreicht werden, daß die an der Bildung des Stromrichtersystems benutzten elektrisch steuerbaren oder nicht steuerbaren Halbleiterbauelemente betriebsmäßig für eine Inspektion leicht zugänglich sind, ohne daß es einer Zerlegung der elektrischen Maschine und damit eines Eingriffes in das Zusammenwirken ihrer einander betriebsmäßig zugeordneten und gegeneinander umlaufenden Teile bedarf. Hierbei sollen die am Stromrichter beteiligten Halbleiterbauelemente schnell und auf einfache Weise alle gleichzeitig an der Maschine angebracht sowie umgekehrt auch im Falle einer notwendigen Inspektion bzw. Nachprüfung an einzelnen Halb leiterbauelementen in gleicher Weise an der Maschine entfernt und gegen entsprechende andere gleichzeitig ausgetauscht werden können, wobei aber nicht die Notwendigkeit eines besonderen Auswuchtvorganges an diesem Stromrichter bzw. der Maschine entstehen soll.

Es soll nach Möglichkeit gleichzeitig erreicht wer den, daß die Halbleiterbauelemente mit Rücksicht auf die betriebsmäßig an ihnen anfallende Joulesche Wärme in wirksamer Weise gekühlt werden können. Es soll aber durch den Einbau der Halbleiterbau elemente, wenn an der Außenseite des Gehäuses der elektrischen Maschine für diese zusätzliche Kühleinrichtungen, wie Kühlfahnen, vorgesehen sind, trotzdem auch diese Funktion der elektrischen Ma schine durch den Anbau der Stromrichteranordnung nicht nachteilig beeinflußt werden. Die grundsätzliche Bauform soll jedoch auch gegebenenfalls einen Ein bau in das Gehäuse der elektrischen Maschine zu lassen, so daß dieses unmittelbar ein Schutzgehäuse für die Stromrichteranordnung bilden kann.

Zur Lösung dieser vorgezeichneten Aufgabe bei einem Stromrichter aus elektrischen Halbleiterbauelementen mit flächenhaftem pn-Ubergang aus Ger manium oder Silizium für eine kollektorlose Gleichstrommaschine mit von dem Ständerblechkörper getragener, über die Halbleiterbauelemente den gleichgerichteten Wechselstrom liefernder Wechselstromwicklung sind erfindungsgemäß die Halbleiterbauelemente einschließlich der sie zur erwünschten Stromrichterschaltung ergänzenden Schaltungsmittel in einer ring- oder rahmenförmigen, wechselstromseitige und gleichstromseitige Anschlüsse aufweisenden Einheit zusammengebaut, die ihrerseits an der ruhenden Einheit, vorzugsweise dem Lagerschild, der elektrischen Maschine lösbar einbaufähig bzw. eingebaut ist.

Hierfür kann erfindungsgemäß ein in seiner Achsrichtung ein- oder mehrteiliger Isolierkörper als Träger für die steuerbaren oder nicht steuerbaren Halbleiterstromrichterelemente benutzt, welcher das einzelne Halbleiterbauelement in je einer mit ihrer

ίο Achse parallel zur Achse des Ringes liegenden Aussparung trägt, wobei diese Aussparung gleichzeitig in ihrer Achsrichtung offen sein kann, so daß beim Befestigen des Isolierringes an der Stirnseite der elektrischen Maschine bzw. an einem Lagerschild derselben die einzelnen Halbleiterbauelemente bzw. Gleichrichterelemente mit einem Pol unmittelbar zu einem Gegenkontakt an dem Gehäuse der elektrischen Maschine in Beziehung treten können. Die Halbleiterbauelemente können dabei in ihrer einzelnen Aussparung derart eingesetzt sein, daß sie mit dem einen Pol hinter der stirnseitigen Ebene des Ringes, die der Maschine zugewandt ist, zurücktreten, über diese hervortreten oder in dieser liegen. Im ersteren Falle treten somit die Gegenkontakte an der Maschine in die entsprechenden Aussparungen des Isolierringes bis zu den Halbleiterelementen ein, während das im zweiten Falle nicht erforderlich ist. Der Isolierring oder das Aggregat aus Isolierringen ist erfindungsgemäß gleichzeitig derart gestaltet, daß es innerhalb des Ringsystems, also nach außen abgeschlossen, durchlaufende gleichstromseitige Sammelschienen von endlicher oder endloser Ringform enthält. Diese können z. B. hochkant in der Achsrichtung in den Isolierkörpern in entsprechende Aussparungen derselben eingesetzt sein. Die metallisch leitende Verbindung zwischen dem jeweiligen einzelnen Halbleiterelement und der zugehörigen Sammelschiene wird vorzugsweise unmittelbar über eine Kontaktfeder vorgenommen, die einerseits mit dem einen Pol des Halbleiterbauelementes und andererseits mit der jeweiligen Gleichstromsammelschiene, z. B. in einfacher Weise über Druckkontakte, zusammenwirkt. Dieses Kontaktfederorgan kann dabei gleichzeitig als ein mechanischer Kraftspeicher fur diese Druckkontaktverbindungen ausgenutzt werden, durch welchen das Halbleiterbauelement gegebenenfalls auch unmittelbar mit seinem einen Pol gegen den entsprechenden Gegenkontakt an der elektrischen Maschine gepreßt wird.

Im Rahmen dieses allgemeinen Grundgedankens ist es, wie bereits angedeutet, möglich, den als Trägsr der Halbleiterelemente und der Sammelschienen benutzten Isolierkörper in der Achsrichtung ein- odsr mehrteilig herzustellen. Im Falle einer mehrteiligen Herstellung können in dem einen der Ringe die Halbleiterelemente in entsprechenden Aussparungen angeordnet sein, während zweckmäßig in dem anderen der Ringe die gleichstromseitigen Sammelschienen vorgesehen werden können. Durch das Zusammenführen der beiden Isolierteile bei in die entsprechenden Aussparungen eingesetzten Halbleiterelementen wird dann unmittelbar selbsttätig über die angegebenen Kontaktfedern die elektrische Schaltung an dem Isoliermaterialaggregat zwischen den Halbleitergleichrichterelementen insoweit hergestellt, daß für die Herstellung der endgültigen Schaltung in Verbindung mit der elektrischen Maschine es nur noch erforderlich ist, diesen Isolierkörperring zusammen mit

den Halbleiterelementen an dem Gehäuseteil bzw. dem Lagerschild der elektrischen Maschine innen oder außen festzuspannen.

Nach einer anderen Lösung kann, wie bereits angedeutet ist, jedoch auch der Isolierring einteilig sein und entsprechende Aussparungen erstens für das Einsetzen der gleichstromseitigen Sammelschienen und zweitens für das Einsetzen der Halbleitergleichrichterelemente aufweisen, wobei in diesem Falle auch

Federkörper 14 gleichzeitig als Kraftspeicher ausgenutzt werden, durch welchen das Halbleiterelement 2 in seinem Sitz in der Aussparung 3 des Ringes 1 an dem Randteil 5 festgespannt wird. In der oberen 5 Hälfte der Darstellung nach F i g. 3 ist ein Teil des Ringes 1 weggeschnitten und das jeweilige Halbleitergleichrichterelement ebenfalls fortgelassen, so daß die jeweiligen Federkörper entsprechend 14, die mit 14 a, 14b in Fig. 3 bezeichnet sind, zu erkennen sind.

nur becherförmige Aussparungen, die jedoch in ihrer io Außerdem sind an diesem Teil der F i g. 3 aber noch Umfangsrichtung auch nicht geschlossen zu sein die Sammelschienen 12 bzw. 13 zu erkennen, mit

denen die Kontaktfedern 14 zusammenarbeiten. Aus dieser F i g. 3 ist daher abzulesen, wie die Kontaktfedern 14 a mit der Sammelschiene 12 zusammen-

Gleichrichterelemente über seine Kathode mit der Sammelschiene zusammenarbeiten. Es ist daher zu erkennen, daß von den beiden Gleichrichterelementen 6, welche z. B. zu den Federkörpern bzw. An

brauchen, für das Einsetzen der Halbleiterelemente
in technisch vorteilhafter Weise benutzt werden können. Die Öffnung, durch welche das einzelne Halbleiterelement zu einem entsprechenden Gegenkontakt 15 wirkt, während die Kontaktfeder 14 b mit der Konander elektrischen Maschine in Beziehung tritt, kann taktschiene 13 zusammenwirkt. Wenn dabei in der dann unmittelbar durch die Eingangsöffnung der vorgegebenen dreiphasigen Brückenschaltung die offenen Becherform gebildet werden, wobei das ein- Sammelschienen 12 bzw. 13 gleichzeitig die Gleichzelne Halbleiterelement mit dem einen Pol durch strompole bilden, so muß das eine der Gleichrichterderen Ebene hervortritt, in dieser Ebene liegt oder ao elemente mit seiner Anode und das andere der hinter diesen in der Becherform zu einem in den
Hohlraum der Becherform eintauchenden Gegenkontakt in Beziehung treten kann. Als Kraftspeicherorgan, welches an den Kontaktflächen des Halbleiterelementes für den nötigen Anlagedruck sorgt, kann as Schlußleitungen 14 α bzw. 14 & gehören, das eine mit dabei vorzugsweise wieder unmittelbar jeweils das seiner Kathode an der Feder 14 α anliegen muß, das Federglied benutzt werden, welches gleichzeitig für andere dagegen an der Kontaktfeder 14 b mit seiner die Herstellung der elektrischen Leitungsverbindung Annode. G₁, G₂ bezeichnen in den F i g. 1 und 2 die zwischen dem einen Pol des Flächengleichrichter- Anschlußbolzen für die Gleichstrompole, die also in elementes und je einer der im Isolierkörper gehalte- 30 dem Isolierring mit der jeweils entsprechenden der nen Gleichstromsammelschienen benutzt wird. Sammelschiene 12 bzw. 13 elektrisch verbunden sind.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand Das ist unmittelbar aus dem oberen Teil der F i g. 3

von Ausführungsbeispielen wird nunmehr auf die in einer beispielsweisen Ausführung abzulesen. In

Figuren der Zeichnung Bezug genommen. dieser sind rechts oben die rechteckförmigen Schrau-

In der Ausführungsform gemäß den einander ent- 35 benkörper G_ia bzw. G_2n am anderen Ende des Schafsprechenden Rissen nach den F i g. 1 bis 3, von wel- tes der Schrauben- bzw. Anschlußbolzen G₁ bzw. G₂ eher F i g. 3 eine teilweise Schnittdarstellung enthält, zu erkennen. Die Sammelschiene 12 ist ein endlicher bezeichnet 1 einen Ring aus Isoliermaterial. Dieser Ring, dessen Enden 13 α, 13 & mit geringem gegensoll als Träger von sechs scheibenförmigen Halb- seitigen Abstand, also unter Belassung eines kleinen leitergleichrichterelementen 2 dienen, aus denen z.B. 4o Spaltes, der einen Fläche des Schraubenkopfes G_la eine mit der elektrischen Maschine zusammenwir- des Anschlußbolzen G₁ gegenüberliegen und an diekende Drehstrom-Gleichrichterbrückenschaltung ge- ser festgeschweißt oder festgelötet sind, bildet wird. Dieser Ring ist also jeweils für den Sitz Ein solcher Isolierring nach den Fi g. 1 bis 3, desje eines dieser Gleichrichterelemente 2 mit einer Aus- sen beide axial zusammengeführten Teilringe 1 und 8 sparung 3 versehen, die in Richtung auf die linke 45 z. B. über den Hohlniet 17 zusammengespannt sind, Seite des Ringes 1 eine Durchgangsöffnung 4 von sol- wird nunmehr an einem Lagerschild der elektrischen chem kleineren Durchmesser als die Aussparung 3 Maschine festgespannt, wie es an Hand der weiteren aufweist, daß ein Absatz 5 entsteht, auf welchen das F i g. 4 bis 6 erläutert werden soll, wobei die Durch-Halbleitergleichrichterelement 2 sich mit einer Rand- gangskanäle 17 a des Hohlniets 17 unmittelbar zum zone aufsetzen kann. Jedes der einzelnen Gleichrich- 5° Hindurchführen von Befestigungsschrauben 19 α beterelemente hat eine scheibenförmige Gestalt und nutzt werden. F i g. 6 ist ein teilweiser Schnitt des weist an den gegenüberliegenden Oberflächen die
elektrischen Pole 6 bzw. 7 auf. Mit dem Ring 1 wirkt
ein zweiter Ring aus Isoliermaterial 8 zusammen, der
benachbart einer mittleren Zone 9 Aussparungen 10 55
bzw. 11 in axialer Richtung des Ringes aufweist, in
welche je eine der Sammelschienen 12 bzw. 13 hochkant eingesetzt werden kann. Jedes der Halbleiterelemente wirkt nun für seine elektrisch stromleitende

Verbindung mit der entsprechenden Sammelschiene 60 spannt Kühlkörper 20 mit Kühlfahnen 22 und Konüber einen bogenförmigen Federkörper 14 zusammen. taktringsegmenten 21 mit Gewindebohrungen 21 α für Dieser stützt sich mit seinem einen Ende an dem die Schrauben 19 a, an welche die drei Wechselstrom-Teil 9 des Isolierkörpers ab, mit seinem bogenförmi- anschlüsse des Wechselstromgenerators bzw. der gen Teil an dem einen Pol des Halbleitergleichrich- Ständerwicklung der Maschine angeschlossen sind, terelementes 2 und greift mit seinem anderen Ende 65 Diese drei Ringe 21 sind daher sinngemäß elektrisch zwischen den Randteil 15 oder den Randteil 16 des gegeneinander an dem Lagerschild 18 isoliert. Wird Isolierringes 8 und der jeweiligen der Sammelschie- nun das Aggregat aus den Isolierringen mit den einnen 12 bzw. 13 ein. Wie zu erkennen, kann dieser gesetzten Halbleiterstromrichterelementen 6 nach

Maschinenteiles nach der Linie C-D der F i g. 5 und zeigt den Einbau der in nicht geschnittener Darstellung wiedergegebenen Stromrichteranordnung.

In F i g. 4 bezeichnet 18 das Lagerschild der elektrischen Maschine. Dieses Lagerschild der elektrischen Maschine trägt über Zwischenlagen und Isolierteilen bzw. -scheiben gegen die Befestigungsbolzen elektrisch isoliert und mittels Schrauben 19 festge-

Claims

7 8

Fig. 1 mittels der Schrauben 19 α an dem Lagerschild jeweilige Gleichstromsammeischiene angeschlossen. festgespannt gemäß den einander entsprechenden Nachdem die Halbleitergleichrichterelemente 6 in Rissen der F i g. 5 und 6, so treten auf diese Weise ihren Sitz in Aussparungen 36 gebracht worden sind, unmittelbar die an der linken Stirnseite nach F i g. 1 werden gleichzeitig als Abschlußteile für die Aus hervortretenden Pole der Gleichrichterelemente 6 zu 5 sparungen, in welchen die Halbleitergleichrichter- diesen Segmenten 21 in elektrische Beziehung, und elemente sitzen, ringsegmentförmige Kühlkörper 40 es werden jeweils zwei Gleichrichterelemente, die mit Kühlfahnen 41 jeweils mittels eines der Hohl einer Reihenschaltung zwischen den beiden Gleich- nieten 42 und einer der Schrauben 43 an dem Isolierstrompolen der elektrischen Anlage angehören, über ring 28 festgespannnt, wobei gleichzeitig der ent- ihre Kathode bzw. Anode mit der entsprechenden io sprechende Kontaktdruck zwischen den Polen des Phasenleitung der elektrischen Maschine im Sinne jeweiligen Halbleitergleichrichterelementes und seinen der üblichen Bezeichnung R bzw. 5 bzw. T elektrisch entsprechenden elektrischen Anschlußkontaktflächen verbunden. Wie aus der Darstellung zu entnehmen an den als Wechselstrom-Anschlußschiene benutzten ist, wird über den Kühlkörper 20 die an den Gleich- Kühlkörpern 40 mit den als Anschlußbolzen an die richterelementen anfallende Joulesche Wärme an die 15 Wechselstrom- bzw. Dreiphasenwicklung des Genera- Umgebung abgeführt. Das wird insbesondere dann tors dienende Befestigungsbolzen 43 hergestellt wird. in wirksamer Weise der Fall sein, wenn die elek- Der Isolierringkörper 28 mit den Kühlkörper- trische Maschine in dem Zusammenwirken von Segmenten 40 ist außerdem noch mit Augen 26 und Lagerschild und Gehäuse derart aufgebaut ist, daß 27 in diesen versehen, so daß ein solches Strom- die Kühlrippen 22 von einem durch die elektrische 20 richteraggregat, wie es die F i g. 10 in Seitenansicht Maschine hindurchgeschickten bzw. -gesaugten Kühl- zeigt, mit seiner linken Stirnfläche mit dem Lagerluftstrom bespült werden. schildkörper nach F i g. 7 zusammengeführt und mit-

Ein Ausfuhrungsbeispiel für die angegebene zweite tels Schrauben, welche durch die Löcher 27 hin-

Lösung mit nur einem Isolierring veranschaulichen durchgeführt und in die Gewindelöcher 25 eingedreht

in einander entsprechenden Rissen die F i g. 7 bis 10 25 werden, an dem Lagerschild befestigt werden kann.

der Zeichnung. In Fig. 11 ist noch ein Ausführungsbeispiel für

F i g. 7 zeigt das Lagerschild 24 einer elektrischen eine solche erfindungsgemäße Lösung veranschau-

Maschine, welches an den Stellen 25 mit Gewinde- licht, wonach ein solches Stromrichteraggregat ζ. Β.

löchern für eine Schraubverbindung bzw. für die Be- nach Art des in Fig. 10 dargestellten und mit der

festigung des die Gleichrichterelemente enthaltenden 30 Sammelbezeichnung 44 bezeichneten oder auch ein

Isolierringes eingerichtet ist. solches gemäß der anderen beispielsweisen Lösung

In den einander entsprechenden Rissen nach den nach den vorausgehenden Fig. 1 bis 6 in der F i g. 8 und 9, wobei wieder in F i g. 9 oberhalb der Maschine über einen Halter getragen wird, der nach horizontalen Mittelebene eine Schnittdarstellung ge- Art eines die Schleifbürsten der Maschine tragen wählt ist, ist der Isolierkörper mit 28 bezeichnet. Die- 35 den Halters oder Sterns 46 auf dem Lagerkörper des ser Isolierkörper 28 hat wieder die Form eines Ring- Lagerschildes drehbar und feststellbar angeordnet ist. körpers mit Ausnehmungen 29. Dieser weist zwei In dieser Fig. 11 bezeichnet 44 ein Stromrichter- Aussparungen 30 bzw. 31 benachbart den Randteilen aggregat nach F i g. 10. Dieses ist mit seinen Augen 32 bzw. 33 auf, in welche die Gleichstromsammel- 26 mittels durch die Kanäle 27 hindurchgeführter schienen 34 bzw. 35 hochkant eingesetzt werden 40 und in Gewindebohrungen 47 eingedrehter Schrau- können. Im oberen Teil der F i g. 8 ist gezeigt, wie ben 45 an dem Sternkörper 46 befestigt. 48 bezeich- eines der Halbleitergleichrichterelemente 6 in seine nen isoliert in den Sternkörper 46 eingesetzte Trägerentsprechende Aussparung eingesetzt ist. Für das bolzen für Schleifbürsten der elektrischen Maschine. Einsetzen der Halbleitergleichricherelemente 6 ist der Der Sternkörper 46 ist mit seinem Nabenteil 49 auf Isolierring, wie aus dem oberen Teil der F i g. 9 zu 45 dem innerhalb der Maschine liegenden Teil des entnehmen ist, mit Aussparungen 36 versehen, die Lagerträgers 50 des Lagerschildes aufgeschoben, jeweils durch zwei anteilige Bogenteile 36 a bzw. 36 & dessen den Lagerschalenträger 50 tragender Teil bzw. gebildet werden. Der obere Teil der F i g. 9 zeigt dessen zum ringförmigen Rand des Lagerschildes wieder ähnlich wie in F i g. 3, indem in diesem Teil führende Arme mit 51 bezeichnet sind. Sind die BoI- die entsprechenden Halbleitergleichrichterelemente 6 50 zen 48 Anschlußbolzen der Wicklung der elektrischen fortgelassen sind, die aus bogenförmigen Federkör- Maschine, z.B. wenn die Maschine die Wechsel- pern bestehenden Anschlußschienen 37 und 38 für Stromwicklung auf ihrem Läufer trägt, also eine die entsprechenden Gleichrichterelemente 6. Nach Außenpolmaschine ist, so können die Bolzen 48 mit der Darstellung stellt die Kontaktfeder 37 eine elek- den Anschlußbolzen 43 über besondere elektrische trische Leitungsverbindung zwischen dem entspre- 55 Leitungen verbunden sein. Die Bolzen 48 können chenden Gleichrichterelement und der äußeren jedoch auch bei einer Innenpolmaschine als Träger Gleichstromsammelschiene 35 her, während der der im Erregerkreis der Maschine liegenden Gleich- Federkörper 38 eine elektrische Verbindung zwischen stromschleifbürsten dienen.

dem elektrischen Gleichrichterelement und der inne- Ein solcher sternförmiger Körper kann auch ge-

ren Sammelschiene 34 herstellt. 39 bezeichnet in 60 gebenenfalls lediglich Träger der Stromrichteranord-

F i g. 8 die eine gleichstromseitige Anschlußklemme, nung sein.
deren rechteckiger Schraubenkopf 39 a am anderen

Ende des Schraubenbolzens (F i g. 9) wieder sinnge- Patentansprüche:
maß, wie an Hand der F i g. 3 erläutert, mit den Enden

des Sammelschienenringes 34 bzw. 35 verschweißt ist. 65 1. Stromrichter aus elektrischen Halbleiterbau-

Die übrigen Gleichrichterlemente sind wieder in ent- elementen mit flächenhaftem pn-übergang aus

sprechender Weise eingesetzt mit der entsprechenden Germanium oder Silizium für eine kollektorlose

Polarität und über entsprechende Federkörper an die Maschine mit von dem Ständerkörper getragener,

über die Halbleiterelemente den gleichgerichteten Wechselstrom liefernder Wechselstromwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterbauelemente einschließlich der sie zur erwünschten Stromrichterschaltung ergänzenden Schaltungsmittel in einer ring- oder rahmenförmigen, wechselstromseitige und gleichstromseitige Anschlüsse aufweisenden Einheit zusammengebaut sind, die ihrerseits an der ruhenden Einheit der elektrischen Maschine lösbar einbaufähig bzw. eingebaut ist.

2. Halbleiterstromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierringanordnung in ihrer Achsrichtung aus mehreren, insbesondere zwei Ringen zusammengesetzt ist, von denen der eine mit Aussparungen für das Einsetzen der Halbleiterbauelemente versehen ist, während der andere vorzugsweise als Träger von in ihn eingesetzten Gleichstromsammelschienen benutzt wird.

3. Halbleiterstromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierringanordnung aus einem Isolierringkörper besteht, der Aussparungen für das Einsetzen der Halbleiterbauelemente sowie Aussparungen für das Einsetzen der Gleichstromsammelschienen aufweist und die Aussparungen durch metallische Ringsegmente abgeschlossen werden, welche wechselstromseitige Anschlüsse bzw. Sammelschienen bilden können und vorzugsweise zugleich Kühlkörper für die an sie angeschlossenen Halbleiterbauelemente sind.

4. Halbleiterstromrichteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Halbleiterbauelemente, welches mit einer durch die Schaltung bestimmten jeweiligen Polung in die zugehörige Aussparung des Isolierringes eingesetzt ist, über je eine Kontaktfeder mit der entsprechenden Gleichstromsammelschiene verbunden ist.

5. Halbleiterstromrichteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder gleichzeitig als Kraftspeicher ausgebildet ist, welcher die Druckkontaktverbindung zu den Sammelschienen und zu dem Halbleiterbauelement aufrechterhält.

6. Halbleiterstromrichteranordnung nach Anspruch 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Isolierringkörper (1, F i g. 1) die Halbleiterbauelemente (2) in je einer axialen Aussparung (3) trägt, durch welche ein Pol (6) des Halbleiterbauelementes (2) zu dem den Gegenkontakt und Anschlußkontakt am Ende einer Anschlußleitung von der Wicklung der elektrischen Maschine bildenden, von dem Lagerschild (18)

ίο

isoliert getragenen jeweiligen der Segmente (21) in elektrisch leitende Beziehung treten kann.

7. Halbleiterstromrichteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher bzw. die Kontaktfeder, welche die Druckkontaktverbindung an den Sammelschienen und dem Halbleiterbauelement aufrechterhält, gleichzeitig auch als Kraftspeicher für die Druckkontaktverbindung an dem gegenüberliegenden Pol des Halbleiterbauelementes zum Anschluß an die elektrische Maschine wirkt.

8. Halbleiterstromrichteranordnung nach Anspruch 1, 2 und einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lagerschild der Maschine elektrisch isoliert metallische Ringsemente trägt, welche wechselstromseitige Anschlußkontakte bzw. Sammelschienen bilden oder tragen, an welche bei der Befestigung des Isolierringes an der elektrischen Maschine die Halbleiterbauelemente selbsttätig elektrisch angeschlossen werden.

9. Halbleiterstromrichteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Ringsegmente gleichzeitig Kühlkörper der elektrisch an sie angeschlossenen Halbleiterbauelemente sind und mit Kühlfahnen ausgestattet sind.

10. Halbleiterstromrichteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierringanordnung an den Armen eines Lagerschildes der Maschine bzw. an dem anteiligen Körper des Lagerschildes befestigt ist, über den der Lagerschalenträger und der zur Befestigung am Gehäuse der Maschine dienende Lagerschildrand miteinander mechanisch verbunden sind.

11. Halbleiter Stromrichteranordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bis einschließlich Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierring an einem auf dem Lagerkörper des Lagerschildes innen an der Maschine, vorzugsweise drehbar und feststellbar, angeordneten Träger befestigt ist.

12. Halbleiterstromrichteranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper gleichzeitig Träger für Schleifbürsten der elektrischen Maschine ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 849 727;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1073 633;

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 827 078;

»Der Elektromeister«, 1961, S. 1370, 1371;

»Die elektrische Maschine, EMA«, 1961, S. 40
bis 45.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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