DE2516505B2 - Kapselung für umlaufende elektronische Bauelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kapselung für zum Erreger- oder Steuerstromkreis einer elektrischen Maschine gehörende Thyristoren, Dioden od. dgl. elektronischen Bauelemente, die hohlringförmig an einem rotierenden Bauteil der elektrischen Maschine angeordnet ist und aus einem oder mehreren druckfest verschließbaren Gehäusen besteht, wobei im Fall des mehrteiligen Gehäuses mehrere ringsegmentförmige Gehäuse im Inneren eines konzentrisch zur Maschinenwelle angeordneten Tragringes befestigt sind.

Er ist bereits für Magnetkupplungen durch die DE-AS 10 09 279 eine Lagerung von Gleichrichterelementen in einem hohlringartigen Gehäuse bekannt geworden, bei der dieses Gehäuse zwecks besserer Kühlung der Gleichrichter konzipiert war und zu dem Zweck mit Kühlrippen versehen ist. Merkmale für eine explosionsgeschützte Anordnung sind nicht vorhanden und es handelt sich auch um Trockengleichrichter älterer Bauart, die relativ unempfindlich gegen Fliehkräfte sind.

In der DD-PS 53 176 ist eine Anordnung beschrieben, bei der jedoch die elektronischen Bauelemente in strahlenförmig um die Maschinenwelle oder eine Nabe allgemein herum angeordneten etwa rechteckigen Gehäusen angeordnet sind, die in Richtung der Wellenoder Nabenachse aufgrund der vorliegenden Raumverhältnisse relativ lang ausgebildet sind, wodurch sich die axiale Baulänge der elektrischen Maschine unnötig vergrößert. Diese Gehäuse sind relativ leicht gebaut, da die gegen die Zentrifugalkraft noch von gesonderten Trägerscheiben gehalten sind und auch nur die Aufgabe vorliegt, die elektronischen Bauelemente staubsicher und mechanisch geschützt zu lagern.

Demgegenüber besteht nun die Aufgabe, eine Anordnung der eingangs genannten Art in explosions- und schlagwettergeschützter Ausführung auszubilden, durch die die äußeren Abmessungen der Maschine nicht vergrößert werden, zu deren Herstellung und Montage nur geringer Aufwand erforderlich ist und die zusätzlich noch dazu dient, die elektronischen Bauelemente vor den Einwirkungen der Zentrifugalkraft zu schützen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in zwei Lösungswegen durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 oder 2 enthaltenen Merkmale gelöst. In den Unteransprüchen sind einzelne Ausgestaltungen der Erfindung näher angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Draufsicht auf die geöffnete, für sämtliche elektronischen Bauelemente gemeinsame Kapselung und

Fig.2 die Draufsicht auf die geöffnete, aus zwei Einzelgehäusen bestehende Kapselung.

Im nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein über Stromrichter gespeister Synchronmotor, der zum Antrieb von Maschinen beliebiger Art in einer explosionsgefährdeten Umgebung eingesetzt ist, beschrieben. Selbstverständlich ist die Erfindung auch, für Motoren und Generatoren anderer Art entsprechend anwendbar.

Die in der F i g. 1 dargestellte Kapselung nimmt sämtliche für den Synchronmotor benötigten und mit dessen Läufer umlaufenden elektronischen Bauelemente sowie deren Beschaltungselemente gemeinschaftlich auf. Das Kapselgehäuse ist als Hohlring mit U-förmigem Querschnitt ausgebildet und umgibt konzentrisch die Läuferwelle 1. Die beiden Außenschenkel des U-förmigen Querschnittes werden durch den Außenring 2 und den Innenring 15 der Kapselung gebildet, während der Kapselboden 16 durch den Mittelschenke! gebildet wird. Der so beschaffene HohJring wird miltels eines nichi dargestellten, kreisringförmigen, aufschraubbaren Dekkels zünddurchschlagsicher verschlossen. Die Kapselung besteht vorzugsweise aus Stahl- oder Aluminiumguß. Sie ist entweder direkt auf der Läuferwelle 1 oder am Läuferblechpaket befestigt.

Innerhalb der Kapselung, vorzugsweise an deren Außenring 2 flach anliegend, sind die beiden Tr igplatten 3 und 4 angeordnet Die Tragplatten sind üurch die zwischengelegte Isolierschicht 10 gegenüber der Kapselung isoliert und führen unterschiedliches Potential. Auf den beiden Tragplatten sind die elektronischen Bauelemente, beispielsweise die Dioden 5 und der Thyristor 8, befestigt, indem ihre Fußteile elektrisch leitend mit den Tragplatten verschraubt sind. Die Dioden- bzw. Thyristorausgänge sind als Durchführungen 8 ausgebildet, die den Kapselboden 16 durchdringen. Infolge der Formgebung und Anordnung der Tragplatten 3 und 4 ergibt sich eine besonders günstige Einbaulage für die elektronischen Bauelemente, da deren Längsachse radial zur Welle I angeordnet werden kann. In dieser Lage werden die elektronischen Bauelemente durch die auftretende Fliehkraftwirkung am wenigsten beansprucht.

Zwischen den beiden Tragplatten 3 und 4 befinden sich am Außenring 2 der Kapselung die Beschaltungselemente 7. Dies sind beispielsweise elektrische und elektronische Bauelemente zur Dämpfung der an den Gleichrichtern entstehenden Spannungsspitzen und Schaltelemente zum Ansteuern der Thyristoren.

Die Anordnung eines für sämtliche elektronischen Bauelemente gemeinsamen explosionsgeschützten Kapselgehäuses bringt den Vorteil mit sich, daß normale Bauelemente in nicht geschützter Ausführungsform Verwendung finden können. Durch deren Anordnung auf den beiden, potentialführenden Tragplatten wird der erforderliche Aufwand für die Stromverteilung und Isolation erheblich verringert und die Montage beträchtlich vereinfacht

In der Fig. 2 ist eine andere Ausbildungsform der Kapselung dargestellt. Anstelle des einteiligen Kapselgehäuses sind zwei Einzelgehäuse 17 und 18 vorgesehen, welche im Inneren eines Tragringes 12 angeordnet sind. Die beiden Gehäuse 17 und 18 sind als kreissegmentför-

mige Kapselungen ausgebildet, besitzen einen U-förmigen Querschnitt und sind jedes für sich, mittels eines aufschraubbaren Deckels zünddurchschlagsicher verschließbar. Beide Gehäuse führen unterschiedliches Potential und sind durch die Isolationsschicht 20 gegen den Tragring 12 isoliert Sie sind entweder am Blechpaket 13 oder an der Welle 1 befestigt. Innerhalb dieser Gehäuse sind ungeschützte elekironische Bauelemente so angeordnet, daß ihre Längsachse radial zur Welle 1 verläuft Die Gehäuse 17 und 18 sind mittels der Schrauben 14 am Tragring 12 befestigt Dadurch sind die beiden Gehäuse zueinander fixiert Der Tragring dient außerdem dazu, die auf die Gehäuse einwirkende Zentrifugalkraft aufzunehmen.

In vorteilhafter Weise sind an den Böden und/oder Deckeln der Gehäuse 17 und 18 axial vorspringende Kühlrippen 11 angeordnet, die in Maschinenachsrichtung über die Breite der Gehäuse bzw. des Tragringes hinausragen und beim Betrieb der Maschine eine Ventilationswirkung zur Folge haben. Da die in den Kapselungen befestigten elektronischen Bauelemente direkten Wärmekontakt zu denjenigen Bauteilen haben, auf denen sie befestigt sind, ist bei den Gehäusen 17 und 18 eine erheblich bessere Wärmeabfuhr als in einer Kapselung entsprechend der F i g. 1 gegeben.

Wie auj der Fig. 2 ersichtlich, sind auch die jeder Gruppe von elektronischen Bauelementen zugehörigen Beschaltungselemente 7 innerhalb des entsprechenden Gehäuses 17 oder 18 untergebracht. Im Gegensatz zur in der F i g. 1 gezeigten Ausführung sind die Thyristoren 9 als Scheibenthyristoren ausgebildet. Eine Stirnseite dieser Thyristoren ist in vorteilhafter Weise direkt leitend auf das potentialführende Gehäuse aufgesetzt. Die Verwendung solcher Scheibenthyristoren bringt den Vorteil mit sich, daß gleichartige Thyristoren sowohl im Gehäuse 17 als auch im Gehäuse 18 eingesetzt werden können, da jeweils eine Stirnseite des Thyristors direkt mit dem jeweiligen Potential des Gehäuses verbunden werden kann. Gleiches gilt für in Scheibenbauart ausgebildete Gleichrichter. Zur Vereinfachung der notwendigen Bauteile sind die Durchführungen 8 gleichzeitig als Anschlußpunkte für die Seile der Dioden bzw. Thyristoren ausgebildet.

Beide gezeigten Ausführungsformen für cxplosionssichere Kapselungen können in vorteilhafter Weise als Nabe für ein ebenfalls auf der Läuferwelle 1 angeordnetes, als Erregermaschine dienendes Blechpaket ausgebildet sein. Diese Bauweise bringt eine axiale Verkürzung der Synchronmaschine mit sich.

Bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten explosionssicheren Kapselung für die elektronischen Bauteile einer elektrischen Maschine etasteht der Vorteil, daß das Volumen der Maschine — gegenüber der ungeschützten Ausführung — nicht vergrößert wird, da die Kapselung an einer Stelle angeordnet ist, die ohnehin anderweitig nicht nutzbar ist. Durch Verwendung elektronischer Bauelemente normal gebräuchlicher Ausführung und einfacher, leicht zu montierender mechanischer Bauteile für die Kapselung bleibt der benötigte Aufwand relativ gering. Eine sichere und ausreichende Wärmeabfuhr von den elektronischen Bauelementen ist it. jedem Fall gewährleistet und wird noch durch Anordnu'ig von Kühlrippen verbessert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 Patentansprüche:

1. Kapselung für zum Erreger- oder Steuerstromkreis einer elektrischen Maschine gehörenden Thyristoren, Dioden od. dgl. elektronischen Bauelemente, die hohlringförmig an einem rotierenden Bauteil der elektrischen Maschine angeordnet ist und aus einem oder mehreren druckfest verschließbaren Gehäusen besteht, wobei im Fall des mehrteiligen Gehäuses mehrere ringsegmentförmi- ι ο ge Gehäuse im Inneren eines konzentrisch zur Maschinenwelle angeordneten Tragringes befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer explosions- und schlagwettergeschützten Kapselung das Gehäuse als einstückiger, H die Welle (1) konzentrisch umgebender und mittels eines kreisringförmigen Deckels zünddurci\schlagsicher verschließbarer Hohlring mit axial offenem U-förmigem Querschnitt ausgebildet ist, dessen radial außenJiegender Schenkel (2) an seiner .>» Innenseite unter Zwischenlage einer Isolierschicht

(10) mindestens zwei unterschiedliches elektrisches Potential führende Tragplatten (3, 4) trägt, in denen die Fußteile der elektronischen Bauelemente (5, 6) elektrisch leitend befestigt sind, und daß die >"> Durchführungen (8) der elektronischen Bauelemente (5, 7,9) zünddurchschlagsicher durch eine Wandung des Gehäuses (2,15,16) ausgebildet sind.

2. Kapselung für zum Erreger- oder Steuerstromkreis einer elektrischen Maschine gehörenden «> Thyristoren, Dioden od. dgl. elektronischen Bauelemente, die hohlringförmig an einem rotierenden Bauteil der elektrischen Maschine angeordnet ist und aus einem oder mehreren druckfest verschließbaren Gehäusen besteht, wobei im Fall des ιί mehrteiligen Gehäuses mehrere ringsegmentförmige Gehäuse im Inneren eines konzentrisch zur Maschinenwelle angeordneten Tragringes befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer explosions- und schlagwettergeöchützten Kap- « seiung die mindestens zwei Gehäuse (17,18) einen in axialer Richtung offenen U-förmigen Querschnitt besitzen und jeweils mittels eines kreisringsegmentförmigen Deckels zünddurchschlagsicher verschließbar sind, daß die einzelnen Gehäuse (17, 18) v> sowohl gegeneinander als auch gegen den Tragring elektrisch isoliert sind, daß die elektronischen Bauelemente (5, 7,9) mit ihren Fußteilen in der dem Tragring (12) zugewandten Wandung eines jeden Gehäuses (17, 18) elektrisch leitend befestigt sind « und die Durchführungen (8) der elektronischen Bauelemente (5, 7, 9) zünddurchschlagsicher durch eine Wandung der Gehäuse (17,18) ausgebildet sind.

3. Kapselung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (17, 18) vorwiegend auf v> der Außenseite des Gehäusebodens und gegebenenfalls auf der Außenseite des Deckels mit Kühlrippen

(11) versehen sind.

4. Kapselung nacl. einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse bzw. der w» Tragring (12) als Nabe für ein konzentrisch zur Läuferwelle (1) angeordnetes, umlaufendes Blechpaket ausgebildet ist.

5. Kapselung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronische M Bauelemente Scheibenthyristoren (9) Verwendung finden.

6. Kapselung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß als elektronische Bauelemente (5) Dioden in Scheibenform Verwendung finden.

7. Kapselung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedem elektronischen Bauelement (5, 6, 9) eine explosionsgeschützte, durch eine Wandung des Gehäuses führende Durchführung (8) zugeordnet ist, die zugleich als Anschlußpunkt für die Dioden- bzw. Thyristorseile innerhalb der Gehäuse dienen.

8. Kapselung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Thyristoren (6, 9) jeweils an einer Diodendurchführung angeschlossen sind.