DE2929553C2 - Cooling arrangement for semiconductor rectifier elements - Google Patents

Description

Durch die DE-OS 26 53 401 ist es bekannt, von einem Tragkörper dienenden Lüfternabe befestigt.
Nabenglied auf der rotierenden Welle einer Maschine Aus den Fig. la und 2a erkennt man die kühltech-From DE-OS 26 53 401 it is known to be fastened by a supporting body serving fan hub.
Hub link on the rotating shaft of a machine From Figs. La and 2a one recognizes the cooling technology

gehaltene Befestigungsplatten, die Gleichrichter-Di- nisch zweckmäßige Formgebung der Flügel 2,2' in den öden tragen, mit mehreren Durchtritten zu versehen. 55 senkrecht zum Strömungsprofil (Meridianschnitt) verheld mounting plates, the rectifier di- nisch expedient shaping of the wings 2, 2 'in the wear barren, to provide with several passages. 55 perpendicular to the flow profile (meridional section) ver

sprechend den Schnitten A-Bbzw. C-Din Fig. 1,speaking of the sections AB and CD in Fig. 1,

F i g. 2 eine zweite Kühlanordnung mit einem Radiallüfterrad, F i g. 2 a second cooling arrangement with a radial fan wheel,

F i g. 2a einen Schnitt F-Fdurch eine Schaufel, Fig.3 einen Gesamtaufbau mit einer Kühlanordnung. F i g. 2a shows a section F-F through a blade, FIG. 3 shows an overall structure with a cooling arrangement.

In den Figuren bedeuten 1 die Lüfternabe und 2,2' die einzelnen, von dieser getragenen Flügel bzw. Schaufeln;In the figures, 1 denotes the fan hub and 2, 2 'denotes the individual blades or blades carried by the latter;

Durch diese Durchtritte kann ein Kühlmittel, vorzugsweise auf die Dioden aufgespritztes Kühlöl, besser die Wärme und eventuell Schmutzpartikel von den rotierenden Gleichrichtern abführen.A coolant, preferably cooling oil sprayed onto the diodes, can better pass through these passages Dissipate heat and possibly dirt particles from the rotating rectifiers.

In der DE-OS 28 19 824 ist eine Kühlanordnung beschrieben, bei der die Gleichrichter an einem Innenabschnitt eines mit ihnen rotierenden Gehäuses angebracht sind. Zur besseren Kühlung weist das Gehäuse Eintritts- und Austrittsöffnungen für ein Kühlmittel, wie öl oder Luft, auf.In DE-OS 28 19 824 a cooling arrangement is described in which the rectifier on an inner section a housing rotating with them are attached. For better cooling, the housing has Inlet and outlet openings for a coolant, such as oil or air.

Die beiden zuvor beschriebenen Anordnungen sind nicht variabel und ohne größeren Aufwand einsetzbar, sofern Luft als Kühlmittel statt Öl benutzt wird und die laufenden Querschnitten.The two arrangements described above are not variable and can be used without great effort, if air is used as a coolant instead of oil and the running cross-sections.

In Fig.3 ist eine Anordnung im Zusammenbau mit einer aus Haupt- und Hilfserregermaschine 6 und 5 bestehenden Erregungseinheit für eine elektrische Synchronmaschine mit einem Axiallüfter dargestellt.In Fig.3 there is an arrangement in the assembly with an excitation unit consisting of a main and auxiliary exciter 6 and 5 for an electrical synchronous machine shown with an axial fan.

Hierbei sind noch die Läuferwicklung mit 7 bzw. 8 und die Ständerwicklungen von Haupt- und Hilfserregermaschine mit 9 bzw. 10 bezeichnet. Führungshauben 11 und 12 leiten die Kühlluft im wesentlichen zu den sich im Betrieb sonst zu stark erwärmenden, genannten Wicklungen und deren jeweiligem Eisenkörper. Am günstigsten ist es natürlich, wenn, wie dargestellt, der Lüfter an dem Punkt mit den durchschnittlich niedrig-Here are the rotor windings with 7 or 8 and the stator windings of the main and auxiliary exciter denoted by 9 and 10, respectively. Guide hoods 11 and 12 guide the cooling air essentially to themselves During operation, the named windings and their respective iron bodies would otherwise heat up too much. At the It is of course cheapest if, as shown, the fan is at the point with the average low-

sten Temperaturen des Kühlluftkreislaufes d.h. im Kühlluftzufuhrbereich der Maschine angeordnet ist, da er dann selbst und damit auch die Halbleitergleichrichterelemente am stärksten gekühlt wird.the most temperatures of the cooling air circuit, i.e. in the cooling air supply area of the machine, because it itself and thus also the semiconductor rectifier elements are most strongly cooled.

Die Kühlung der letzteren erfolgt also hier fast ausschließlich durch Wärmeleitung.The cooling of the latter takes place here almost exclusively through thermal conduction.

Die Kühloberfläche des Radiallüfters kann man dadurch günstig gestalten, da3 man die Tragscheibe 24 für die Lüfterschaufeln 2' desselben radial nach innen in bezug auf die Nabe etwas vorstehen läßt, am besten wie dargestellt, gleich weit wie radial nach außen.The cooling surface of the radial fan can be designed in a favorable manner by using the support disk 24 for the fan blades 2 'of the same project radially inwardly with respect to the hub, preferably as shown, as far as radially outwards.

In den Figuren ist mit 20 noch die Anschlußleitung ζ. B. vom Pluspol der Gleichrichterelemente zur Erregerwicklung der Synchronmaschine bei der gewählten Sternschaltung der Gleichrichterelemente, bei der die Lüfternabe als Plus-Sammelring dient mit 21 der jeweilige Anschlußbolzen und mit 22 die jeweilige Anschlußlasche von den Wicklungssträngen der Haupterregermaschine 6 zu den Gleichrichterelementen bezeichnet.In the figures, the connecting line ζ is still at 20. B. from the positive pole of the rectifier elements to the field winding of the synchronous machine with the selected star connection of the rectifier elements, in which the Fan hub as a plus collecting ring serves with 21 the respective connection bolt and with 22 the respective connection lug of the winding strands of the main exciter 6 referred to the rectifier elements.

In F i g. 3 ist noch strichpunktiert die Welle der Synchronmaschine angedeutet an der der Tragring 15 für die Erregermaschinen und den Lüfter gehalten ist.In Fig. 3 the shaft of the synchronous machine is still dash-dotted indicated on which the support ring 15 is held for the excitation machines and the fan.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

2525th

3030th

3535

•10• 10

4545

5050

5555

6060

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kühlanordnung für rotierende insbesondere auf der Welle oder dem Wellenstrang einer von der rotierenden Wechselspannungswicklung einer Erregermaschine erregten Synchronmaschine gehaltenen Halbleitergleichrichterelemente des oder der zugehörigen Gleichrichter, bei der die Gleichrichter am inneren Umfang eines hohlzylindrischen Tragkörpers gehalten oder gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lüfter mit einer Nabe (1), an deren innerer Umfangsfläche die Gleichrichterelemente (3) gehalten oder gelagert sind, als Dioden leistungsmäßig trotzdem hoch ausgenutzt werden müssen, weil dann die Wärmeabfuhr nicht ausreichend ist1. Cooling arrangement for rotating in particular on the shaft or the shaft train one of the rotating AC voltage winding of an exciter kept excited synchronous machine Semiconductor rectifier elements of the associated rectifier or rectifiers in which the rectifier are held or mounted on the inner circumference of a hollow cylindrical support body, thereby characterized in that a fan with a hub (1), on the inner peripheral surface of which the rectifier elements (3) are held or stored, as diodes are nevertheless highly utilized in terms of performance must, because then the heat dissipation is insufficient Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache, zuverlässige und ohne größeren Aufwand variabel einzusetzende Kühlanordnung für Halblaitergleichrichterelemente zu schaffen.The object of the invention is therefore to provide a simple, Reliable cooling arrangement for half-wave rectifier elements that can be used variably without great effort to accomplish. Diese Aufgabe wird bei einer Kühlanordnung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dutch die ίο kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved according to the invention in a cooling arrangement of the type specified above by means of the ίο characterizing features of claim 1 solved. Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist mit Patentanspruch 4 angegeben. Aufgrund der Kühlung der Halbleitergleichrichterelemente über die NabeA very advantageous embodiment of the invention is specified in claim 4. Because of the cooling the semiconductor rectifier elements via the hub Kühlkörper für die Gleichrichterelemente (3) dient, 15 csr Lüftereinheit durch die Lüfterflügel ist eine sichere,Heat sink for the rectifier elements (3) is used, 15 csr fan unit through the fan blades is a safe, bei dem die Lüfterflügel (2) oder -schaufeln (2') die ausreichende Kühlung gewährleistet, praktisch ohnein which the fan blades (2) or blades (2 ') ensure adequate cooling, practically without Kühlrippen bilden. jeglichen zusätzlichen Aufwand.Form cooling fins. any additional effort. 2. Kühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Am zweckmäßigsten dürfte es dann auch sein, wenn2. Cooling arrangement according to claim 1, characterized in that it should also be most expedient if kennzeichnet, daß im Fall eines Radiallüfters die die Lüfternabe praktisch den Tragkörper bildet und daßindicates that in the case of a radial fan, the fan hub practically forms the support body and that Lüfternabe ^1) mit der Lüftertragscheibe (24) ver- 20 die Halbleitergleichrichterelemente mit ihren Kühl-Fan hub ^ 1) with the fan support disc (24) provides the semiconductor rectifier elements with their cooling büüden ist, afc die Lüfterschaufeln (^) trägt Elektrodep.platten direkt auf der Nabe sitzen. In demis büden, afc the fan blades (^) carries electrodeposited plates sit directly on the hub. By doing Fall kann natürlich die Nabe nur eine Polarität habenCase, of course, the hub can only have one polarity 3. Kühlanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftertragscheibe (23) zu beiden Seiten, d. h. radial nach innen und außen über die Nabe (1) hervorragt3. Cooling arrangement according to claim 2, characterized in that the fan support disk (23) to both Pages, d. H. protrudes radially inwards and outwards over the hub (1) 4. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterschaufeln (2') oder -flügel (2) im Querschnitt quer zur Strömungsrichtung im Lüfter nach kühltechnischen Gesichtspunkten, insbesondere mit einer parabolischen Kontur gefo'Tti sind.4. Cooling arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fan blades (2 ') or blades (2) in cross section transverse to the direction of flow in the fan according to cooling aspects, in particular are gefo'Tti with a parabolic contour. (+ oder — Pol), wie es bei der Sternschaltung der Gleichrichter gegeben ist; sonst müßte die Nabe zweiteilig sein, da Isolierzwischenlagen zwischen einem Gleichrichtereinschub für + oder — und der Nabe wegen der schlechten Wärmeleitung wohl kaum in Frage kommen werden. Aber eine zweigeteilte Nabe ist an sich durchaus denkbar. Die beiden Nabenhälften könnte man auch ohne weiteres voneinander isoliert an der Welle der elektrischen Maschine (z. B. Synchronmaschine), oder der Erregermaschine oder einem sonstigen Tragteil, auf dem die Erregermaschine beispielsweise sitzt und mittels dem sie an der Welle der Hauptmaschine befestigt ist, anbringen.(+ or - pole), as is the case with the star connection of the rectifier; otherwise the hub would have to be in two parts because there are insulating layers between a rectifier insert for + or - and the hub because of the poor heat conduction are unlikely to be an option. But a split hub is on quite conceivable. The two hub halves could easily be isolated from one another on the Shaft of the electrical machine (e.g. synchronous machine), or the exciter or another Support part on which the exciter sits, for example, and by means of which it is attached to the shaft of the main machine attached. Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind, wovon im einzelnen darstellt F i g. 1 eine erste Kühlanordnung .?'.t einem Axiallüf-The invention is explained below with reference to two exemplary embodiments which are shown in the drawing are, of which FIG. 1 a first cooling arrangement.? '. T an axial ventilation Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für Halbleitergleichrichterelemente entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a cooling arrangement for semiconductor rectifier elements according to the preamble of claim 1. Die Kühlung solcher Gleichrichterelemente muß aufThe cooling of such rectifier elements must be jeden Fall mit Sicherheit gewährleistet sein, da sie sonst 40 terrad in Draufsicht und Seitenansicht,
sehr schnell zerstört werden können. Insbesondere bei Fig. la und Ib zwei Schnitte durch einen Flügel ent-be guaranteed in any case, because otherwise they would be 40 terrad in plan view and side view,
can be destroyed very quickly. In particular in Fig. La and Ib two cuts through a wing einem im allgemeinen im Erregerstromkreis einer an d^;e umlaufende Wechselspannungs- oder Drehstromwicklung einer Erregermaschine angeschlossenen Erregerwicklung einer Synchronmaschine angeordneten Gleichrichter, der in einem mit dem Wellenstrang von Erreger- und Synchronmaschine rotierenden, hohlzylindrischen Tragring gehalten ist, ist es insbesondere bei fliegend angeordneter Erregermaschine schwierig, dieone generally in the excitation circuit one to d ^; e rotating alternating voltage or three-phase winding of a field machine connected field winding of a synchronous machine arranged rectifier, which is held in a hollow cylindrical support ring rotating with the shaft train of the field and synchronous machine, it is difficult, especially with overhung exciter, the notwendige Sicherheit und Stärke der Kühlung zu errei- so mit 3 sind die Gleichrichterelemente bezeichnet. Diese chen. sind wie üblich mittels Schraubenbolzen 4 an der hier alsTo achieve the necessary security and strength of the cooling, the rectifier elements are denoted by 3. These chen. are as usual by means of screw bolts 4 on the here as