DE2262394C3

DE2262394C3 - Erregeranordnung fur eine burstenlose elektrische Synchronmaschine

Info

Publication number: DE2262394C3
Application number: DE2262394A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 1000 Berlin Kagischke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-12-15
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2262394A1; JPS49100103U; JPS5511328Y2; DE2262394B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Erregeranordnung für eine bürstenlose elektrische Synchronmaschine, insbesondere. Synchrongenerator, bei welcher der Erregerstrom von dem Läufer einer Wechselstromerregermaschine über umlaufende Gleichrichter der Erregerwicklung der Synchronmaschine zugeführt wird und die, insbesondere patronenförmigen, Gleichrichterelemente an der inneren Mantelfläche eines Ringkörpers angeordnet sind, der einen Gleichstromsammelring bildet und von einer auf der rotierenden Welle befestigten Scheibe gehalten wird. Eine derartige Erregeranordnung ist aus der DE-AS 10 68 817 bekannt. Bei dieser erfüllt der die Gleichrichter tragende Ringkörper also sowohl den mechanischen Zweck der Tragkonstruktion als auch einen elektrischen Zweck, indem er gleichzeitig einen Gleichstromsammelring bildet. Es ist daher zwischen der rotierenden Welle und der den Ringkörper tragenden Scheibe eine Isolierung vorgesehen.

Eine andere konstruktive Ausbildung einer derartigen Erregeranordnung ist in dem DE-GM 19 83 611 beschrieben. Daraus ist ein Tragring für umlaufende Gleichrichter bekannt, der scheibenförmig ausgebildet ist, d. h. er erstreckt sich bis zur Nabe und die Gleichrichter liegen nicht in einem freien Raum innerhalb der inneren Mantelfläche des Ringes, sondern in Aussparungen des scheibenförmigen Ringes selbst. Außerdem ist bei dem bekannten scheibenförmigen Tragring der wesentliche, die Gleichrichter aufnehmende Teil des Ringkörpers in Umfangsrichtung unterteilt und besteht aus Segmentkörpern, um eine leichte Montierbarkeit auf der Nabe zu erzielen. Um Fliehkraft- > beanspruchungen aufnehmen zu können, sind die aus Aluminium bestehenden Segmentkörper durch einen geschlossenen äußeren Ring zusammengehalten, der, um den Vorteil einer leichten Montierbarkeit nicht zu verlieren, durch eine Bandage in Form eines mit härtbarem Gießharz getränkten Glasfaserringes hergestellt ist. Da allein die Bandage die Fliehkraftbeanspruchungen aufnehmen kann, ist ihr Querschnitt entsprechend groß zu bemessen.

Würden nun derartige Erregeranordnungen bei elektrischen Maschinen mit großen Wellendurchmessern und hohen Drehzahlen eingesetzt, so ergeben sich konstruktive Schwierigkeiten, weil die während des Betriebes herrschenden Fliehkraftbeanspruchungen sehr groß sind. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch einen einfachen konstruktiven Aufbau eine wesentliche Gewichtsersparnis zu erhalten, ohne daß die leichte Ausführbarkeit und die Widerstandsfähigkeit gegenüber den Fliehkraftbeanspruchungen darunter leidet.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Erregeranordnung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung als die Gleichrichterelemente tragende Ringkörper Leichtmetallringe verwendet, die, symmetrisch angeordnet, an der mit der Welle verbundenen Scheibe isoliert befestigt sind, und jeder Leichtmetallring ist von einer unter Vorspannung aufgebrachten Bandage umgeben, die aus einem band- oder luntenförmigen, mit aushärlbarem Kunstharz getränkten Isoliermaterial besteht, wobei das in der Bandage enthaltene Kunstharz nach dem Aufbringen ausgehärtet ist.

Die Tragkonstruktion der Erregeranordnung ist also einfach und symmetrisch aufgebaut. Durch die separate Ausführung der eigentlichen Tragkörper für die Gleichrichterelemente werden diese zu geschlossenen Ringkörpern, die einfach herzustellen sind und Fliehkraflbeanspruchungen gut aufnehmen. Die wesentliche Gewichtsersparnis wird zum einen durch die Verwendung von Leichtmetall als Material für die Ringkörper erreicht und zum anderen dadurch, daß der Querschnitt der Leichtmetallringe nur für die Aufnahme der Befestigungsmitte! der Gleichrichterelemente und für die Führung des Gleichstromes bemessen ist und ein Teil des zur Aufnahme der Fliehkraftbeanspruchungen notwendigen Querschnitts durch eine Bandage aus Kunstharz getränktem, ausgehärtetem bandförmigem Isoliermaterial ersetzt wird. Diese Bandage hat die dazu erforderliche mechanische Festigkeit und ist noch wesentlich leichter als das Leichtmetall.

Es empfiehlt sich, als Isoliermaterial für die Bandage Glasbänder oder Glasrowings zu verwenden, die mit Epoxidharz getränkt werden. Es ist weiterhin zweckmäßig, die Leichtmetallringe mit der Bandage jeweils auf der mit der Welle verbundenen Scheibe zu zentrieren. Dadurch wird die Möglichkeit des Auftretens von

<><> Unwuchten eingeengt, die gerade bei mit sehr hohen Drehzahlen betriebenen Erregeranordnungen Schadensfälle hervorrufen könnten.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in der Figur schematisch im Längsschnitt dargestellten Aus-

Ή führungsbeispiels näher erläutert.

Auf der rotierenden Welle 1 eines elektrischen Synchrongenerators ist ein Nabenkörper 2 mit einer Scheibe 3 befestigt, z.B. aufgeschrumpft. Die Scheibe 3

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trägt an ihrem äußeren Umfang symmetrisch angeordnet zwei Leichtmetallringe 4, z.B. aus Aluminium, die über Bolzen 5 an der Scheibe 3 isoliert befestigt sind. Zu diesem Zweck wird durch Abstandsstück!.: 6 und 7 aus Isolierstoff ein metallischer Kontakt zwischen den in die Scheibe 3 eingeschraubten Bolzen 5 und den Leichtmetallringen 4 vermieden, wozu die Bolzen 5 außerdem noch von einer Isolierhülse 8 umgeben sind.

An mehreren, längs des Umfanges gleichmäßig verteilten Stellen sind an der inneren Mantelfläche 9 der Leichtmetallringe 4 die patronenförmigen Gleichrichterelemente 10 eingeschraubt Es sind jeweils Gleichrichterelemente gleicher Polarität an einem Leichtmetallring 4 befestigt, so daß dieser gleichzeitig als Gleichstromsamrr-elring dient.

Die Wechselstromzuführung zu den Gleichstromelementen 10 erfolgt über die Anschlußkabel 11, die sich in radialer Richtung erstrecken und mit Bolzen 12 verschraubt sind, weiche den Nabenkörper 2 isoliert durchsetzen. Mit den Bolzen 12 sind außerdem Flachkupferschienen 13 verschraubt, die zu den nicht dargestellten Ausgängen der Läuferwicklung der Wechselstromerregermaschine führen. Damit diese Flachkupferschienen 13 möglichst wenig durch die herrschenden Fliehkraftbeanspruchungen belastet werden, sind sie über ihre axiale Länge mit einer Bandage 14 gegenüber der rotierenden Welle 1 festgelegt

Damit das Gewicht der die Gleichrichterelemente 10 tragenden Leichtmetallringe 4 möglichst klein gehalten wird, sind die Leichtmetallringe 4 von einer unter Vorspannung aufgebrachten Bandage 15 umgeben. Diese Bandage 15 ist unter Vorspannung aus einem band- oder luntenförmigen Isoliermaterial gewickelt, wie z. B. Glasband oder Glasrowings, die zuvor mit einem aushärtbarem Kunstharz, z.B. Epoxidharz, getränkt waren. Nach dem Aufbringen der Bandage 15 wird das in ihr enthaltene Kunstharz ausgehärtet und bildet somit einen sehr leichten Ringkörper hoher mechanischer Festigkeit, der die an den an der

■5 Erregeranordnung mit den Gleichrichterelementen 10 auftretenden Fliehkraftbeanspruchungen ohne weitere·: aufnimmt.

Zur besseren Abführung der in den Gleichrichterelementen 10 entstehenden Wärme empfiehlt es sich, seitlich an den Leichtmetallringen 4 Kühlfahnen 16 anzuordnen.

Die auf diese Weise gemäß der Erfindung ausgebildete Erregeranordnung zeichnet sich durch ihren besonders einfachen und zweckmäßigen Aufbau, sowie durch

²S ihr geringes Gewicht aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Erregeranordnung für eine bürstenlose elektrische Synchronmaschine, insbesondere Synchrongenerator, bei welcher der Erregerstrom von dem Läufer einer Wechselstromerregermaschine über umlaufende Gleichrichter der Erregerwicklung der Synchronmaschine zugeführt wird und die, insbesondere patronenförmigen, Gleichrichterlemente an der inneren Mantelfläche eines Ringkörpers angeordnet sind, der einen Gleichstromsammelring bildet und von einer auf der rotierenden Welle befestigten Scheibe gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß als die Gleichrichterelemente (10) tragende Ringkörper Leichtmetallringe (4) verwendet sind, die, symmetrisch angeordnet, an der mit der Welle (1) verbundenen Scheibe (3) isoliert befestigt sind, und daß jeder Leichtmetallring (4) von einer unter Vorspannung aufgebrachten Bandage (15) umgeben ist, die aus einem band- oder luntenförmigen, mit aushärtbarem Kunstharz getränkten Isoliermaterial besteht, wobei das in der Bandage (15) enthaltene Kunstharz nach dem Aufbringen ausgehärtet ist.

2. Erregeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage (15) aus Glasband oder Glasrowings mit ausgehärtetem Epoxidharz besieht.

3. Erregeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmetallringe (4) mit der Bandage (15) jeweils auf der mit der Welle (1) verbundenen Scheibe (3) zentriert sind.

4. Erregeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Leichtmetallringen (4) seillich Kühlfahnen (16) angeordnet sind.