DE1488761A1 - Anordnung rotierender Gleichrichter - Google Patents

Description

• Anordnung rotierender Gleichrichter Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen rotierender Gleichrichter für elektrische Maschinen, Üei denen die Gleichrichterdieden unter Zwischenschaltung von Kühlkörpersegmenten an einem Ringflansch oder Trägerring gehalten.sind. An derartige Anordnungen müssen in verschiedener Beziehung hohe Ansprüche gestellt werden, die häufig nur schwer zu erfüllen sind. Im besonderen kommt es darauf an, auch bei .,großen Strömen und Anwendung einer großen Diodenzahl eine günstige, .Ubersichtli ehe Anordnung der Zuleitungen zu erzielen, die eine Auswechselung einzelner Gleichrichterelemente zuläßt. Ein weiteres wesentliches Erfordernis derartiger Anordnungen besteht darin, daß - abgesehen von der Aufnahme der Fliehkräfte - von den Gleichrichterdioden Biegungsbeanspruchungen, die bei Stößen oder Kurzschlüssen auftreten können ferngehalten und schädliche. Beeinflussungen der Leitungen durch solche Kräfte vermieden werden. Eine weitere wesentliche Bedingung für die Ausbildung derartiger Gleichrichteranordnungen besteht darin, daß störende örtliche Erwärmungen mit Sicherheit ausgeschlossen sind. Gegenstand der Erfindung ist eine diesen Erfordernissen entsprechende Anordnung rotierender Gleichrichter für elektrische Maschinen mit unter Zwischenschaltung von KUhlkörpersegmenten an einem Ringflansch oder Trägerring abgestützten Gleichrichterdioden, die sich dadurch auszeichnet,-daß die Dioden oder die Diodengruppen innerhalb von Diodenhaltern angbordnet sind, Uber die einerseits der Stroniübergang zwischen einem Klemmentell der Dioden und den zur Stromleitung herangezogenen KUhlkörpern erfolgt, und die-andererseits an ihrem radial innenlIegonden Teil ein Kontaktsyst ein für die 13tromführung abstützen.
• Gemäß der weilteren Ausgestaltung der Erfindung können hierbei zur Vereinfachung der Fertigung und _L#rmöglichung einer leichten fl,3rstellung die Diodenhalter mehrteilig, und zwar aus einer Kon-takt-4 platte, einem Haltejoch zum Festspannen eines Diodenflansches an der Kontaktplatte-sowie einem als Träger des Kontaktsystems dienenden Isolierkörper bestehen, wobei die genannten Teile des .Diodenhalters mit entsprechenden Aussparungen oder Bohrungen die Dioden umschließen und durch Befestigungsmittel zusammen an den Kühlkörpern befestigt sind.
• Die erfindungsggmäße Einriettung zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, daß die Anordnung der zugleich ein Kontaktsystem für die Stromführung tragenden Diodenhalter ermöglicht, sowohl einen günstigen Stromübergang von den Dioden auf die Kühlkörpersegmente bei kleinem Übergangswiderstand zu erzielen, als auch eine Sicherung der Dioden gegen in Umlaufsrichtung liegende Stoßbeanspruchungen bei Laständerungen oder Kurzschlüssen dadurch herbeizufUhren, daß unter dem Einfluß der Verspannung und-der zusätzlichen Fliehkräfte des Diodenhalters sowie des von diesem getragenen-,Kontaktsystems eine äußerst sichere, Kippbewegungen der Dioden ausschließende stabile Abstützung an den Kühlkörpern bzw. Vorsprüngen dieser KUhlkörper erzielt wird. Eine sehr vorteilhafte, die leichte Auswechselung von Gleichrichterelementen ggf.' ermöglichende Ausbildung des von den Diodenhaltern getragenen Kontaktsystems kann gemäß der weiteren Ausgestaltung der* Erfindung dadurch erreicht werden, daß in Aussparungen der Diodenhalterlsolatoren liegende Kontaktplatten mit radial nach innen liege..den Kontaktbolzen der Dioden verspannt sintl, an welche seitlich parallel zu den Dioden angeordnete radial nach außen geführte Zuleitungen angeschlossen sind. Werden innerhaib der Gleichrichterschaltung jeweils gruppenweise zwei oder mehr Dioden in jedem Stromzweig in Parallelschaltung angeordnet, so kann die Anordnung derart getroffen werden, daß die an den Diodenhalterisolatoren abgestützten Klemmplatten des Kontaktsystems die Kontaktbolzen wenigstens zweier in axialer Richtung hintereinander angeordneter Gleichrichterdioden brückenartig verbinden, wobei radial nach außen geführte Stromzuleitungen zwischen zwei Diodenklämmbolten liegen und ebenfalls zwischen den-Klemmplatten eingespannt sind.
• Die vorgesehene Ausbildung des Kontaktsystems mit den radial nach außen geführten Anschlußleitungen hat den großen Vorteil zur Folge, daß der Raum zwischen den Dioden bzw. Diodenhalterrr und der Welle von Anschlußleitern zu den radial innenliegenden Diodenteilen bzw. Diodenhaltern völlig frei gehalten werden kann. Vorteilhafterweise-werden die zunächst radial nach außen verlaufenden ZuMtungen (Wechseistromzuleitungen) zu den innerhalb der Diodenhalter liegenden Kontaktsystemen-außerhalb der Dioden in axialer Richtung abgebogen und durch Nuten oder Kanäle innerhalb der die Dioden tragenden KUhlkörpersegmente zu Klemmen außerhalb des Gleichrichterträgerrades geführt. Über diese Klemmen kann ggf. die Zuführung des Wechselstromes zu den Diod2n erfolgen. Hinsichtlie h der Stromableitung wird eine-übersichtlichel jegliche Leitungskreuzungen vermeidende, gegen seitliche Stoßkräfte und Fliehkraftbeanspruchungen sichere Anordnung dadurch erzielt, daß die Kühlkörpersegmente vorzugsweise im Bereiche ihrer Stirnseiten über In Axialebenen im wesentlich radial verlaufende angeordnete Verbinder mit Sammelringen der Welle des Gleichrichterträgerrades verbunden sind, von denen Uber axiel versetzte Stromenschlußbolzen eine Stromableitung zu In der erwähnten Welle verlegten Erregerstromzuleitungen erfolgt.
• Wie bereits angedeutet war, muß bei Gleichrichteranordnungen der erwähnten Art bei großen Strömen eine verhältnismäßig große Anzahl von Dioden Innerhalb der Gleichrichterträgerräder vorgesehen sein. Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine für die Unterbringungder Zu- und Ableitungen äußerst günstige Anordnung dadurch erzielt werden, daß innerhalb eines Trägerrades in exieler Richtung versetzt in wenigstens zwei Radialebenen über den Umfang verteilte KUhlkörpersegmente angeordnet sind, die vorzugsweise auf gesonderten KühlkÖrpervorsprUngen axial nebeneinander liegend je zwei oder mehr parallel geschaltete Dioden tragen. Hierbei können die KühlkörpervorsprUnge durch Kühlkanäle innerhalb der Kühlkörpersegmente gebildet werden, wobei zur Herbeiführung eines Temperaturgefäll'es innerhalb der KUhlkörpervorsprünge .letztere-mit Rippen oder dgl. versehen sind. Im folgenden soll die Erfindung näher anhand der Zeichnung erläutert worden.
• Figur l'zeigt einen Längsschnitt durch eine rotierende Glelohrichtergruppe gemäß der Erfindung, Figur 16 gibt die zugehörige Schaltüng wieder.
• Figur 2 zeigt einen Teilschnitt durch den rotierenden Glelohrichter In der-Ebene IV-IV der Figur 1.
• Die Figuren 3 und 4 zeigen Ansichten einer Diodenanordnung innerhalb eines rotierenden Gleichrichters entlang der Bezugsllnlen V-V und VI-VI der Figur 2.
• Figur 5 zeigt im einzelnen perspektivisch eine Ansicht der Teile einer GleichrichterabstUtzung gemäß-Flgur 4.
• Figur la verensch'aulicht im Prinzip die Schaltung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Gleichrichteranordnung. Es bedeuten 40 die Ankerwicklung der Wech-selstromerregermaschine und 54 die mit Gleichstrom zu speisende Wicklung des'Induktors einer Synchronmaschine. Die Gleichrichter 74 und 741 sind in DrehstrombrUckenschaltung zwi-' aqhen Erregermesehine 40 und Erregerwicklung 54 eingeschaltet.-Jede Phinenzuleitung ist an mehrere parallele Gleichrichterzweige angeschlossen" von denen ein die- Gleichrichter 74 bzw. 748 enthaltender Zweig vollkommen dargestellt ist, während die anderen Zweige A i A Ioll B 1 B Io und C I C Io nur angedeutet sind. Je zwei parallel. arbeitenden Gleichrichtern ist eine Sicherung 48 bzw. 49 vorgeschaltet.
• Figur 1 läßt näher die erfindungsgemäße Ausbildung eines rotierenden Gleichrichteraggregates in einem Querschnitt erkennen" dessen Gleichrichter in einem Trägerrad 60 angeordnet si nd. Das Trägerrad 60 kann als Träger für einige oder alle Elemente des Gleichrichterkreises dienen. Der Durchmesser des Trägerrades 60 wird so klein wie möglich gehalten, um die Verluste durch Gesreibung sowie auch die auftretenden Kräfte an den-Teilen des Gleichrichteraggregates gering zu halten.
• Der Nabenkörper 62 des T:#ägerrades 60 mit einem Flanschring 64 sitzt auf der Welle 22. Der Nabenkörper 62 weist an seinem Umfang versetzt eine Anzahl, Meher 66 zur Kühlung des Raumes innerhalb des Radflansches 64 auf. Er ist angrenzend an den Flanschring 64,' mit einer Anzahl von.Leiternuten 68 an seinem äußeren Umfang#versehen. An der Innenfläche 72 des Flanschringes 64 ist eine Anzahl von Dioden 74, 74f (vgl. Figur la) mittels der Halteteile 76 be-. festigt.',Innerhalb des Flanschringes 64 sind nebeneinander zwei Reihen 78 und 80 von Dioden 74, 74t über den Umfang verteilt vorhenden, wobei in jeder Reihe zwei Dioden 74 bzw. 74t in Axialrichtung nebeneinander mit Abstand angeordnet sind. Die Dioden 741 74f sind mit segmentförmigen Kühlkörpern 82 und 84 verbunden, die voneinander getrennt sich über den.inneren Umfang 72 des Gleichriehterrades 60 erstrecken und von*letzterem durch wenigstens eine Schicht 86 aus geeignetem Isollermeteriel getrennt sind, Die Kühlkörper 82, 84 sind an dem Planschring 64 mittels nicht dargestellter Bolzen oder dgl* isoliert befestigt und ermöglichen eine wirksame Wärmeabfuhr von den Dioden 74, 741. Letz'tere sind auf vorspringenden Teilen 88 der Kühlkörpersegmente.angeordnet" die durch exiel verlaufende KUhlkanäle begrenzt sind und ein beträchtliches Temperaturgefälle zwischen den Dioden und dem äußeren zusammenhängenden Teil der Kühlkörpersegmente 82 ermöglichen» Die Dioden sind an den Vorsprüngen 88 der Klihlkörpersegmänte 82 bzw. 84 zu je zwei durch mehrteilige Haltesysteme,- d.h. Diodenhalter 76 befestigt. Die Figuren _3 bis 5 veranschaulichen die Diodenhalterbefestigung näher. Die einzelnen Dioden können in Nuten der KühlkörpervorsprUnge 88 eingeschobeh oder mit einem Schraubvorsprung im Gewinde der genannten Vorsprünge eingeschraubt sein. Die mehrteiligen Diod4nhalter 76 bestehen im wesentlichen aus einer Kontaktplatte*92, einem Haltejoch 94 sowie Isolierkörpern 102 nebst Befestigungsmitteln.
• Die Kontaktplatte 92 dient zur StromüÜerleitung von den Dioden zu den Kühlkörpervorsprüngen 88 sowie außerdem zur seitlichen Abstützung der Dioden. Die DiodenkÖrper 90 werden dabei mittels der Kontaktflansche. 100 durch die Haltejoche 94 an den Schultern 101 in Ausgparungen der Kontaktplatten 92 angepreßt. Die Haltejoche -,sind mi,t taktsystems 114 bzw. der Klemmplatten 116, 118, die radial auf den Isolierkörper 102 übertragen werden und verhältnismäßig große Werte annehmen, sowohl der Kontaktdruck der Kohtaktplatte 92 erhöht als auch die seitliche Abstützung der Dioden (Stabilität) bedeutend verbessert wird.
• Das Kontaktsystem 114 umfaßt außerdem noch den mit einer Isolier-.umkleidung versehenen laschenförmigen Leiter 120, der sich von den Klemmplatten 116 u. 118 durch die Öffnungen 122, 124 -und 126.in den Isolierblock 102,-dem Haltej och 94 und der Ki)ntaktplatte 92 des Diodenhalters 76 erstreckt (vgl. Figur 5). Die Klemmplatten 116 und 118 werden an den Diodenklemmen 136, 138 durch Schraubenbolzen 132 angespannt, Die mit den Klemmplatten 116, 118 durch einen Schraubenbolzen l_30 unter Herstellung eines Kontaktes verspannten oben erwähnten Leiter 120 welche radial nach außen geführt sind, sind nach dem Durchtritt durch 0 die Diodenhaltersysteme 76 um etwa 90 abgebogen und in axialer Richtung aus dem Gleichrichterträgerrad herausgeführt. Die Leiter 120 für die Diodenreihe 60 verlaufen durch Nuten 129 in den Kühlkörpern 84; .sie können gemeinjam mi# den Leitern 120 für die Diodenreihe 78 durch die Nuten 1 . 28 In den KUhlkörpern 82 geführt sein, Jedoch können auch gesonderte versetZte Nuten in den KUhlkörpern 82 für die Leiter 120 der DiodengruPPe 78 vorhanden sein.

Claims (1)

1. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Diodenhalterisolotoren (102) angeordneten und abgestützten Klämmplatten (116, 118) des Kontaktsystems (114) die Kontaktbolzen (136,138) wenigstens zweier in axialer Richtung hintereinander angeordneter Gleichrichterdioden brückenartig verbinden, wobei'radial nach außen gefUhrte Stromleitungen (120) zwischen zwei Diodenklemmenbolzen liegen und ebenfalls zwischen den Klemmplatten eingespannt sind. 5. Anordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (120) zu dem radial innerhalb der Diodenhalter (76) liegenden Kontaktsysteme (114) bzw. Klemmplatten-(116, 118) radial außerhalb der Dioden (74, 74t) in axialer Richtung abgebogen sind und durch Nuten oder Kanäle (12B, 129) innerhalb der die Dioden (74, 741) tragenden Kühlkörpersegmente'(82, 84) zu Klemmen (112) außerha'l# des Gleichrichterträgerrades (60) gefUhrt sind. 6. Anordnung'nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiehnet, daß die Diodenhalter (76) bzw. deren Kontaktplatten (92),die in Umfangsrichtung des Gleichrichterträgerrades (60) eine größere Breite aufweisen als dem Diodendurchmesser entspricht, an entsprechenden Kontaktflächen von .vorspyüngen (88)'qer Kühlkörpersegmente (82, 84) abgestützt sind, die .'durch Kühlkanäle' innerhalb der KUhlkörpersegmente gebildet werden.