DE2200770B2 - DurchzugsbelUftete elektrische Maschine mit einem auf der Maschinenwelle angeordneten Lüfterrad und mit einem Kühlkörper für Halbleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durchzugsbelüftete elektrische Maschine mit einem auf der Maschinenwelle angeordneten Lüfterrad und mit einem Kühlkörper für Halbleiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche durchzugsbelüftäte elektrische Maschine ist aus der DE-AS 12 53 806 bekannt. Dort sitzen die Halbleiter 12 im wesentlichen auf einer senkrecht auf die Längsachse der elektrischen Maschine 1, also radial gerichteten plattenförmigen Halterung 5 mit Luftdurchtrittsöffnungen 14 bzw. 15 der Deckplatten 9 bzw. 10, u. zw. in axial gerichteten Bohrungen. Bei dieser an sich aufwendig konstruierten Halterung streicht der Kühlluftstrom entlang der Halbleiter, kühlt somit beide Seiten derselben. Die Halbleiter werden direkt vom Kühlluftstrom berührt. Hierdurch ergibt sich der schwerwiegende Nachteil, daß die Halbleiter dem im Kühlluftstrom mitgeführten Werkstattstaub, der zumeist Metallteilchen enthält, ausgesetzt werden, so daß die Gefahr von Ablagerungen auf denselben gegeben ist, im Zuge derer es zur Bildung von leitenden Brücken kommefi kann, die bei den kurzen Kriechwegen an den Halbleitern zu Überschlagen und zur Zerstörung der Halbleiter führen können.

Bei dem durch Halbleiter gesteuerten bekannten Elektromo'-ir gemäß der DEl-CiS 15 88 432 werden die Kühlkörper für die Halbleiter auf Luftlcitblechcn angeordnet, welche radial gerichtet sind und entweder am antriebs- oder abtriebsseitigen ! ncJe des Motors angebracht sind. Auch bei dieser Anordnung bestreicht die Kühlluft, wie aus den in der Figur eingezeichneten Pfeilen zu entnehmen ist, beide Seiten der Halbleiter, wodurch sich der weiter oben geschilderte Nachteil ergibt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer durchzugsbelüfteten elektrischen Maschine der gattungsgemäßen Art zur Erhöhung der Lebensdauer der Halbleiter deren Kühlung zu verbessern.

ίο Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst

Der Vorteil dieser Lösung besteht in der Erzielung einer konstruktiven Einheit von Kühlkörper und Luftführungsgehäuse, durch welche ein äußerst rationel-Ie^ wirtschaftlicher Kühleffekt erzielbar ist, da durch die symmetrische Anordnung der Halbleiter gleichmäßige Kühlbedingungen gewährleistet sind, wobei gleichzeitig die höchste Luftgeschwindigkeit des auf der Maschinenwelle angeordneten Lüfterrades ausgenützt wird.

Verwirbelungen und Druckverluste bringende Umleitungen des Kühlluftstromes sowie lange Wege desselben zu den Halbleitern werden vermieden. An axialer Länge der Maschine wird insgesamt gespart Die Ausbildung des Kühlkörpers basiert auf gießtechnisch recht einfach zu beherrschenden Formen, wodurch geringe Herstellungskosten und geringer Materialaufwand gewährleistet sind. Durch die staubdichte Kapselung der Halbleiter gegen den Kühlluftstrom sind diese von allen Verunreinigungen desselben geschützt,

jo was besonders bei Schweißmaschinen durch leitende Partikel in der Arbeitsplatzluft zur Brückenbildung an den Halbleitern führen kann. Da ganz allgemein die Leistungsfähigkeit und die Betriebseigenschaften von Aggregaten mit Halbleitern hauptsächlich durch die

J5 Anordnung und Ausbildung dieser Halbleiter bestimmt werden, da diese stets die kleinste thermische Zeitkonstante des gesamten elektrischen Kreises besitzen und bei Stoßbelastungen am meisten gefährdet sind, ist es besonders wichtig, für einr zuverlässige und störungsfreie Kühlung derselben zu sogen, was seitens der erfindungsgemäßen Anordnung erfüllt ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Halbleiter symmetrisch am Kühlkörper angeordnet sein.

*·"> In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann der Kühlkörper in mehrere elektrisch voneinander isolierte Teile unterteilt sein.

Weiteres kann erfindungsgemäß insbesondere bei einem Schweißgenerator der Kühlkörper zweigeteilt

i'i sein, wobei beide Hälften die Pole des Gleichstromkreises bilden.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der als Lüfterhaube wirkende Kühlkörper von einer zylindrischen Schutzkappe mit axialen Ansaugöff-

Vi nungen umgeben sein, die die von der Kühlluft nicht bestrichenen Seiten der Halbleiter umgibt.

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der Zeichnung am Beispiel eines Schweißgenerators, der von einem beliebigen Motor angetrieben

M) werden kann.

Fig. I zeigt die Ansicht einer manteigekühlten Maschine konventioneller Bauart,

F i g. 2 im Längsschnitt den erfindungsgemäßen Kühlkörperanbau.

»>■'· F i g. 3 einen Querschnitt durch denselben, schließlich F i g. 4 in gegenüber F i g. 2 vergrößertem Maßstab im Längsschnitt den Kühlkörperanbau samt Halbleitern und Abdeckhaube.

F i g. 1 zeigt rtie konventionelle Lüfterhaube t einer weitverbreiteten Form der mantelgekühlten Maschine 2. Fig.2 zeigt im Längsschnitt die erfindungsgemäß axial verlängerte Lüfterhaube. In dem verlängerten Abschnitt werden die radialen Rippen 3 vorgesehen, wodurch man eine überaus wirkungsvolle Kühlfläche erhält In Fig.3 sind im Querschnitt die Rippen 3 deutlich zu erkennen. Trotz verhältnismäßig kleiner Oberfläche ist die Kühlwirkung optimal, da an dieser Stelle, unmittelbar vor und um den Lüfter 4, die höchsten Luftgeschwindigkeiten und stärksten Verwirbelungen auftreten. F i g. 4 zeigt ein Detail der F i g. 2 im Längsschnitt im vergrößerten Maßstab mit den an der verlängerten Gehäusewand befestigten Halbleitern 5,

die mit der Schutzkappe 6 abgedeckt sind. In dem in F i g. 3 dargestellten Beispiel ist die Lüfterhaube in zwei Hälften geteilt, die isoliert befestigt sind, so daß die beiden Hälften der Lüfterhaube die beiden Gleichstrompole bilden. Für die Ausbildung der notwendigen, aber einfachen Isolierteile gibt es viele Möglichkeiten.

Die Kühlkörpergestaltung der beschriebenen erfindungsgemäßen Art kann bei sämtlichen Arten von Halbleitern, wie z. B. Dioden,Thyristoren, Einpreß- bzw. Scheibenzellen angewendet werden. Die erfindungsgemäßen Kühlkörper eignen sich somit ganz allgemein für Halbleiter in Kombination mit dem Lüfterrad einer zu kühlenden Maschine.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Durchzugsbelqftete elektrische Maschine mit einem auf der Maschinenwelle angeordneten Lüfterrad und mit einem Kühlkörper für Halbleiter, der in Form eines axialen Anbaues an das Maschinengehäuse angesetzt ist und der von der von dem Lüfterrad angesaugten Kühlluft durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem axialen Anbau bestehende Kühlkörper am lüfterseitigen Maschinengehäuse angebracht ist und als Lüfterhaube dient und radial nach innen ragende Kühlfächer aufweist, in die die Halbleiter (Diode 5) derart eingesetzt sind, daß die Kühlluft nur die eine potentialführende Fläche der Halbleiter (Diode 5) bestreicht.

2. Durchzugsbelüftete elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter (Diode 5) symmetrisch am Kühlkörper angeordnet sind.

3. Durchzugsbelüftete elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper in mehrere elektrisch voneinander isolierte Teile unterteilt ist

4. Durchzugsbelüftete elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, insbes. Schweißgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper zweigeteilt ist, wobei beide Hälften die Pole des Gleichstromkreises bilden.

5. Durchzugsbelüftete elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der als Lüfterhaube wirkende Kühlkörper von einer zylindrischen Schutzkappe (6) mit axialen Ansaugöffnungen umgeben ist, die die von der Kühlluft nicht bestrichenen Seiu ι der Halbleiter (Diode S) umgibt.