DE2228856B2

DE2228856B2 - Small three-phase generator with rectified output - operates with diode heat sinks on radial plate and has axial flow of cooling air

Info

Publication number: DE2228856B2
Application number: DE2228856A
Authority: DE
Inventors: Pavel Michajlovitsch Anisimov; Anatolij Aleksandrovitsch Eremin; Boris Ivanovitsch Evgrafov; Jurij Aleksandrovitsch Kupejev; Leonid Pavlovitsch Lejkin; Boris Petrovitsch Orlov; Galina Iosifovna Turok; Anatolij Petrovitsch Umnov; Viktor Iosifovitsch Vasilevskij
Original assignee: NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I EKSPERIMENTALNYJ INSTITUT AVTOMOBILNOGO ELEKTROOBORUDOVANIJA I AVTOPRIBOROV MOSKAU
Current assignee: NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I EKSPERIMENTALNYJ INSTITUT AVTOMOBILNOGO ELEKTROOBORUDOVANIJA I AVTOPRIBOROV MOSKAU
Priority date: 1972-06-14
Filing date: 1972-06-14
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE2228856A1; DE2228856C3

Abstract

The rectifier assembly is located inside the machine housing. The positive and negative DC busbars are arranged in concentric rings (15, 16) on the outer and inner edges of a circular insulation plate (11). This plate also carries the heat sinks (10) on which the diodes are mounted. There are cut away portions in the plate (11) leaving spokes (19, 21) to which the heat sinks are attached. Each heat sinks has channels passing through it from one side to the other so that cooling air can blow through axially. Additional ribs are also provided to give extra cooling surface. Some of the spokes on the insulation plate may be flanged (21) to give added isolation between adjacent heat sinks.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Generator mit einem Ständer, einem Läufer mit Erregerwicklung und einem Gleichrichterblock, der in Dreiphasen-Brückenschaltung geschaltet ist und dessen Gleichrichterelemente jeder Phase in je einem mit Kühlrippen versehenen Metallgehäuse untergebracht sind, welche Metallgehäuse auf einer Isolierstoffplatte befestigt sind und wobei die gleichnamigen Anschlüsse der erwähnten Gleichrichterelemente mit Schienen, die auf der die Metallgehäuse tragenden Isolierstoffplatte angeordnet sind, verbunden sind. Ein solcher elektrischer Generator ist aus der US-PS 36 12 927 bekannt.The present invention relates to an electric generator with a stator, a Rotor with excitation winding and a rectifier block connected in a three-phase bridge circuit is and its rectifier elements of each phase in a metal housing provided with cooling fins are housed, which metal housings are attached to an insulating plate and where the same name Connections of the mentioned rectifier elements with rails on the metal housing supporting insulating plate are arranged, are connected. Such an electric generator is from the US-PS 36 12 927 known.

Bei dieser bekannten Ausbildung ist die Isolierstoffplatte ein durchgehender fensterloser Ring und die Kühlrippen der Metallgehäuse verlaufen in Radialrichtung, wobei sie nicht wesentlich umströmt werden und deshalb keine besondere Kühlwirkung entfalten können. Die Anschlußschienen der Gleichrichterelemente liegen auf der Stirnfläche der Isolierstoffplatte, die von den Metallgehäusen abgewandt sind und ihre Fläche liegt in einer achsnormalen Ebene.In this known design, the insulating plate is a continuous windowless ring and the The cooling fins of the metal housing run in the radial direction, where the flow around them is not significant and therefore cannot develop any particular cooling effect. The connecting rails of the rectifier elements lie on the face of the insulating plate, which is from facing away from the metal housings and their surface lies in a plane normal to the axis.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, die Kühlung der Gleichrichter zu verbessern und dadurch die Zuverlässigkeit des Generators zu steigern.The object of the present invention is, on the other hand, improve the cooling of the rectifier and thereby increase the reliability of the generator.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Ausbildung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Verbindungsschienen auf den inneren ίο und äußeren zylindrischen Flächen der Isolierstoffplatte als koaxiale zylindrische Ringe angeordnet sind, und daß die Kühlrippen der Metallgehäuse in Axialrichtung durchgehende Belüftungskanäle begrenzen und daß die Isolierstoffplatte radiale Stege aufweist, zwischen denen is axial durchgehende Fenster verbleiben und auf denen die Metallgehäuse befestigt sind.To solve this problem, it is proposed according to the invention, in a design of the type mentioned at the outset, that that the connecting rails on the inner ίο and outer cylindrical surfaces of the insulating plate are arranged as coaxial cylindrical rings, and that the cooling fins of the metal housing in the axial direction Limit continuous ventilation channels and that the insulating plate has radial webs between which axially continuous windows remain and on which the metal housings are fastened.

Dadurch, daß die Verbindungsschienen als koaxialeThe fact that the connecting rails are coaxial

zylindrische Ringe außen und innen die Isolierstoffplatte umgeben, bleibt die zylindrische achsnormale Ringfläehe frei, und die zwischen den radialen Stegen der Isolierstoffplatte gebildeten Fenster sind frei in Axialrichtung durchströmbar. In diese Fenster ragen dann die Kühlrippen der Metallgehäuse und werden von der in Axialrichtung durchgehenden Luftströmung optimal gekühlt.cylindrical rings surround the insulating material plate on the outside and inside, the cylindrical, axially normal ring surface remains free, and the windows formed between the radial webs of the insulating plate are free in Can flow through in axial direction. The cooling fins of the metal housing then protrude into these windows and are optimally cooled by the continuous air flow in the axial direction.

An sich ist aus der DT-AS 11 91 471 ein Generator mit eingebauten Gleichrichtern bekannt, bei dem diese in Aussparungen eines Ringes sitzen und an Schienen angeschlossen sind, die ebenfalls zylindrisch ausgebildet sind und koaxial zueinander liegen, wobei diese Anordnung jedoch nicht zur Schaffung von in Axialrichtung durchgehenden Lüftungskanälen dient, obwohl Kühlungsprobleme in dieser Druckschrift speziell behandelt sind.In itself, the DT-AS 11 91 471 is a generator known with built-in rectifiers, in which these sit in recesses of a ring and on rails are connected, which are also cylindrical and are coaxial with one another, these However, the arrangement does not serve to create ventilation ducts that go through in the axial direction, although cooling problems are specifically addressed in this document.

J5 Eine zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es, wenn die Verbindungsschienen Anschlußfahnen für die Anschlüsse der Gleichrichterelemente sowie die Ausgangsklemmschrauben des Gleichrichterblocks aufweisen. Bei einer solchen Anschlußart können sich eventuelle Vibrationen kaum störend auswirken, was die Betriebszuverlässigkeit des Generators weiter erhöht.J5 An expedient development of the present invention is when the connecting rails Terminal lugs for the connections of the rectifier elements and the output terminal screws of the Have rectifier blocks. With this type of connection, any vibrations can hardly occur have a disruptive effect, which further increases the operational reliability of the generator.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Isolierstoffplatte radiale Rippen aufweist, die die Metallgehäuse voneinander isolieren. Dann sind Störungen auch dann zuverlässig ausgeschlossen, wenn diese auf verschiedenem Potential liegen.It is also useful if the insulating plate has radial ribs that the metal housing isolate from each other. Then faults are reliably excluded even if they are due to different things Potential.

In den radialen Rippen der Isolierstolfplatte können Bohrungen für die Befestigungsschrauben vorgesehen sein, von denen vorteilhafterweise zwei gleichzeitig als Gleichstrom- Ausgangsklemmen dienen.In the radial ribs of the Isolierstolfplatte can Bores for the fastening screws can be provided, two of which are advantageously used at the same time DC output terminals are used.

Schließlich kann zweckmäßigerweise auf der Isolierstoffplatte ein segmentförmiger Bogen mit Bohrungen ausgebildet sein, in denen die Ausgangsklemmen für den Wechselstrom eingeschraubt sind.Finally, a segment-shaped arc with bores can expediently be placed on the insulating material plate be designed in which the output terminals for the alternating current are screwed.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigegebenen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigtThe invention is given below by the description of an exemplary embodiment with reference to the enclosed Drawings explained further. It shows

Fig. 1 einen Generator mit Gleichrichterblock im Längsschnitt;1 shows a generator with a rectifier block in longitudinal section;

F i g. 2 die Ansicht von der Gleichrichterseite her;F i g. 2 the view from the rectifier side;

Fig.3 die Ansicht des Deckels des Generators mit dem Gleichrichterblock von der Läuferseite her;Fig.3 shows the cover of the generator with the rectifier block from the rotor side;

Fig.4 die Ansicht des Gleichrichterblocks von der h5 Seite des Generatordeckels her;Fig.4 the view of the rectifier block from the h5 side of the generator cover;

F i g. 5 eine Ansicht der Isolierstoffplatte;F i g. 5 a view of the insulating material plate;

Fig.6 einen Schnitt durch das Metallgehäuse an der Einbaustelle der Halbleiter-Gleichrichterelemente;6 shows a section through the metal housing on the Installation location of the semiconductor rectifier elements;

Fi g. 7 einen Schnitt durch den Gleichrichterblock an der Stelle der Gewindebohrungen.Fi g. 7 shows a section through the rectifier block the location of the threaded holes.

Der betrachtete elektrische Generator ist eine Dreiphasen-Synchronmaschine für Gleich- bzw. Drehstrom mit eingebautem Gleichrichterblock.The electrical generator under consideration is a three-phase synchronous machine for direct or three-phase current with built-in rectifier block.

Der Generator besteht aus einem Ständer 1 mit Drehstromwicklung 2 und einem darin rotierenden Läufer 3 mit der Erregerwicklung 4. Der Ständer 1 ist zwischen den Lagerschilden 5 und 6 eingespannt, riie auch die Lager tragen, in denen der Läufer rotiert. Die Speisung der Erregerwicklung 4 erfolgt über einen Bürstenträger 7.The generator consists of a stator 1 with a three-phase winding 2 and one rotating in it Rotor 3 with the field winding 4. The stator 1 is clamped between the end shields 5 and 6, riie also carry the bearings in which the rotor rotates. The excitation winding 4 is fed via a Brush holder 7.

Im Lagerschild 5 des Generators ist auf der Innenseite ein Gleichrichterblock 9 angeordnet. Der Gleichrichterblock 9 besteht aus drei konstruktiv gleichen Metallgehäusen 10, die auf einer gemeinsamen Isolierstoffplatte 11 angebracht sind und gleichzeitig als Mittelpunkte der drei Gleichrichterphasen dienen. In den Metallgehäusen 10 sind spezielle Aussparungen 12 vorgesehen, in denen die Halbleiter-Gleichrichterelemente 13 und 14(Fig.6) dicht abgekapselt untergebracht sind, die mittels Verbindungsschienen 15 und 16 untereinander in Dreiphasen-Brückenschaltung verbunden sind.In the end shield 5 of the generator is on the inside a rectifier block 9 is arranged. The rectifier block 9 consists of three structurally identical metal housings 10, which are mounted on a common insulating plate 11 and at the same time as the centers of the three rectifier phases are used. In the metal housing 10 special recesses 12 are provided in which the semiconductor rectifier elements 13 and 14 (Fig. 6) are housed tightly encapsulated, which by means of connecting rails 15 and 16 with each other in Three-phase bridge circuit are connected.

Als Gleilrichterelemente 13 und 14 können handelsübliche Ventile verwendet werden. In diesem Fall sind in den Metallgehäusen statt der Aussparungen 12 durchgehende Bohrungen vorzusehen.Commercially available valves can be used as rectifier elements 13 and 14. In this case, in to provide through holes in the metal housings instead of the recesses 12.

Zur Befestigung der Metallgehäuse 10 auf der Isolierstoffplatte 11 und gleichzeitig zur Zuführung der Wechselspannung des Generators zu dem Gleichrichterblock 9 sind in den Metallgehäusen 10 die Gewindebohrungen 17 (Fig.4) ausgeführt. Die Befestigung der Metallgehäuse 10 und die Zuführung der Wechselspannung zu dem Gleichrichterblock 9 erfolgt mittels der Schrauben 18 (Fig. 3 und 7). Die Isolierstoffplatte 11 ist kreisförmig mit radialen Stegen 19 ausgebildet. In den radialen Stegen 19 sind die Bohrungen 20 für die Schrauben 18 vorgesehen.For fastening the metal housing 10 on the insulating plate 11 and at the same time for feeding the AC voltage from the generator to the rectifier block 9 are in the metal housing 10 Threaded holes 17 (Fig. 4) carried out. The attachment the metal housing 10 and the supply of the alternating voltage to the rectifier block 9 takes place by means of the screws 18 (Figs. 3 and 7). The insulating plate 11 is circular with radial webs 19 trained. The bores 20 for the screws 18 are provided in the radial webs 19.

Die Isolierstoffplatte 11 ist weiter mit radialen Rippen 21 zur Gewährleistung einer sicheren Isolation zwischen den Gehäusen 10 versehen. Die Rippen 21 weisen Bohrungen 22 für Schrauben 23 auf. die zur Befestigung des Gleichrichterblocks 9 am Lagerschild 5 dienen.The insulating plate 11 is further provided with radial ribs 21 to ensure reliable insulation between the housings 10. The ribs 21 have Bores 22 for screws 23. which are used to attach the rectifier block 9 to the end shield 5.

Darüber hinaus ist in der Isolierstoffplatte 11 eine segmentförmige Verstärkung 24 vorgesehen, die drei Bohrungen 25 für Schrauben 26 aufweist, die als Ausgangsklemmen für die Wechselstromphasen dienen, und zwei weitere Bohrungen 27 für Schrauben 28 und 29, die auch noch zur Befestigung des Gleichrichterblocks 9 am Lagerschild 5 dienen und die gleichzeitig alsIn addition, a segment-shaped reinforcement 24 is provided in the insulating plate 11, the three Has bores 25 for screws 26, which serve as output terminals for the alternating current phases, and two further holes 27 for screws 28 and 29, which are also used to attach the rectifier block 9 serve on the end shield 5 and at the same time as

ίο Gleichstrom-Ausgangsklemmen dienen.ίο DC output terminals are used.

Die Verbindungsschienen 15 und 16 sind zylindrisch ausgebildet und auf den inneren und äußeren zylindrischen Flächen der Isolierstoffplatte 11 angeordnet und mit Anschlußfahnen 30 zur Verbindung mit den Anschlüssen der Gleichrichterelemente 13 und 14 sowie mit weiteren Anschlußfahnen 31 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den Schienen 15 und 16 und den Gleichstrom-Ausgangsklemmschrauben 28 und 29 versehen.The connecting rails 15 and 16 are cylindrical and on the inner and outer cylindrical Arranged surfaces of the insulating plate 11 and with terminal lugs 30 for connection to the Connections of the rectifier elements 13 and 14 and with other terminal lugs 31 to produce a electrical connection between rails 15 and 16 and DC output terminal screws 28 and 29 provided.

Die Zuführung der Wechselspannung des Generators zu den Metallgehäusen 10 geschieht mit Hilfe der Verbindungsleitungen 32 (F i g. 3).The supply of the alternating voltage of the generator to the metal housing 10 takes place with the aid of the Connecting lines 32 (Fig. 3).

Zur Verbesserung der Kühlbedingungen des Gleichrichterblocks 9 sind die Gehäuse IO auf ihrem gesamten Umfang mit Kühlrippen 33 versehen, die zwischen sich in Axialrichtung durchgehende Belüftungskanäle 34 ausbilden. Da die Metallgehäuse nur von den schmalen Radialstegen 19 der Isolierstoffplatte getragen sind, ragen die Kühlrippen 33 in den frei in Axialrichtung durchströmenden Luftstrom und werden optimal gekühlt. Der Kühlluftstrom wird von einem üblichen Radiallüfter 35 erzeugt.In order to improve the cooling conditions of the rectifier block 9, the housings IO are all over The circumference is provided with cooling ribs 33, the ventilation channels 34 extending between them in the axial direction form. Since the metal housings are only supported by the narrow radial webs 19 of the insulating plate, the cooling ribs 33 protrude into the air stream flowing freely in the axial direction and are optimal chilled. The cooling air flow is generated by a conventional radial fan 35.

Im Betrieb des Generators wird durch die Rotation des Läufers 3 und die gleichzeitige Speisung der Erregerwicklung 4 mit Gleichstrom über den Bürstenträger 7 in der Wicklung 2 des Ständers 1 eine Wechsel-EMK induziert, wobei an den Verbindungsschienen 15 und 16 eine Gleichspannung und an den Ausgangsklemmschrauben 26 eine Wechselspannung auftritt. Somit gibt der Generator gleichzeitig Gleich- und Wechselstromenergie an die Verbraucher ab.During operation of the generator, the rotation of the rotor 3 and the simultaneous supply of the Excitation winding 4 with direct current via the brush holder 7 in the winding 2 of the stator 1 Alternating EMF induced, with a DC voltage on the connecting bars 15 and 16 and on the Output terminal screws 26 an alternating voltage occurs. Thus the generator simultaneously outputs and AC power to consumers.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electric generator with a stator, a rotor with excitation winding and a rectifier block, which is connected in a three-phase bridge circuit and whose rectifier elements of each phase are housed in a metal housing provided with cooling fins, which metal housings are attached to an insulating plate and the connections of the same name of the mentioned rectifier elements with rails which are arranged on the insulating plate carrying the metal housing, characterized in that the connecting rails (15, 16) are arranged as coaxial cylindrical rings on the inner and outer cylindrical surfaces of the insulating plate (11), and that the cooling fins of the metal housing (10) limit ventilation ducts (34) extending through the axial direction and that the insulating material plate has radial webs (19), between which axially continuous windows remain and on which the metal housings (10) are fastened.

2. Electric generator according to claim 1, characterized in that the connecting rails (15, 16) connection lugs (30, 31) for the connections of the rectifier elements (13, 14) and have the output terminal screws (28, 29) of the rectifier block (9).

3. Electrical generator according to claims 1 or 2, characterized in that the insulating plate (11) has radial ribs (21) which isolate the metal housing (10) from one another.

4. Electric generator according to claim 3, characterized in that in the radial ribs (21) holes (22, 27) for the fastening screws (23, 28, 29) are provided in the insulating material plate, two of which (28,29) are used simultaneously as DC output terminals to serve.

5. Electrical generator according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the Isolierstolfplatte (11) a segment-shaped arc (24) with bores (25) is formed in. which the output terminals (26) for the alternating current are screwed in.