CH667166A5 - Complesso raddrizzatore da usare in un eccitatore senza spazzole in una macchina elettrica rotante. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE La presente invenzione riguarda un complesso raddrizzatore da usare in un eccitatore senza spazzole in una macchina elettrica rotante, dove detta macchina elettrica rotante contiene una cavità cilindrica in un suo albero ed un rotore eccitatore su detto albero capace di generare dell'energia a corrente alternata. Questo tipo di eccitatore viene indicato generalmente come un eccitatore senza spazzole poiché l'eccitatore a corrente continua viene generata sugli elementi rotanti senza richiedere delle spazzole per trasferirla da una posizione non rotante.
In macchine elettriche rotanti funzionanti a velocità di 3600 giri minuto o meno, qui avanti chiamate macchine a bassa velocità, i raddrizzatori necessari, di solito sei di numero, vengono montati su un disco che ruota con l'albero di rotore. Si è soliti usare dei raddrizzatori a coda di porco in questa applicazione. Quando la velocità dell'albero viene aumentata, per esempio a 6000 giri al minuto, parecchi effetti indesiderabili interferiscono con l'uso dei raddrizzatori a coda di porco su un disco montato sull'albero.
Il problema principale risulta dal fatto che, a tali alte velocità di rotazione, la sporgenza rispetto all'albero di tale disco portante dei diodi a coda di porco aumenta i problemi di risonanza verso le velocità critiche della macchina.
Un tentativo di risolvere questo problema viene descritto nel brevetto U.S.A. No. 2 897 383 di Barrows ed altri nel quale dei diodi a coda di porco vengono disposti sull'asse di rotazione entro l'albero per ridurre le forze centrifughe e per ridurre la massa sporgente. Questa struttura può essere soddisfacente per macchine a bassa velocità, ma a velocità più alte, i diametri dell'albero devono essere così grandemente ridotti per limitare le sollecitazioni centrifughe sul materiale dell'albero che rimane uno spazio insufficiente entro un diametro pratico di albero per consentire l'installazione di diodi di tipo a coda di porco. In aggiunta, la presenza delle code di porco e dei necessari collegamenti a fili alle medesime aggrava i problemi di un bilanciamento esatto.
Esiste un tipo di diodo piccolo ed efficiente, che non impiega collegamenti a coda di porco e che è assialmente simmetrico. Questo tipo di diodo è talvolta chiamato diodo di tipo a disco da hockey. Il diodo a disco da hockey, indicato dal diodo tipo A390P, costruito dalla General Electric Company, ed anche come tipi equivalenti costruiti, per esempio, dall'International Rectifier Corp., è essenzialmente una piccola custodia cilindrica contenente una massa di silicio ed avente degli elettrodi di contatto piani di rame placcati di nichel agli estremi della custodia cilindrica. Un convenzionale drogaggio del silicio stabilisce le caratteristiche del diodo. I collegamenti elettrici al diodo di tipo a disco da hockey vengono fatti mediante dei contatti metallici spinti forzatamente lungo l'asse del diodo contro i due elettrodi di contatto. Per un funzionamento corretto, un diodo a disco da hockey richiede una forza di contatto relativamente precisa. Per esempio, un tipo di tale diodo richiede una forza di contatto entro circa il 10% di 3558 N (800 libbre).
A causa della necessità di una precisa forza di contatto, i diodi a disco da hockey non possono essere usati fuori asse degli elementi rotanti di macchine ad alta velocità. Delle forze centrifughe in tali posizioni potrebbero provocare delle variazioni della forza di contatto che superino le specifiche per un funzionamento efficiente dei diodi.
Tutti i diodi portanti una potenza sostanziale e funzionanti in spazi limitati richiedono un raffreddamento per limitare il loro rialzo di temperatura a valori che diano dei tempi di vita ragionevoli. Di preferenza, tale raffreddamento dovrebbe essere eseguito senza aumentare sostanzialmente il carico rotante.
Scopi dell'invenzione
Di conseguenza, uno scopo dell'invenzione è di realizzare un complesso raddrizzatore per un eccitatore senza spazzole che rimedi agli inconvenienti della tecnica anteriore, complesso raddrizzatore impiegante una pluralità di diodi a disco da hockey sull'asse di un albero rotante con dei mezzi per produrre una precisa predeterminata forza di contatto lungo l'asse dei diodi, e avente un migliorato flusso di aria di raffreddamento.
Secondo l'invenzione, viene realizzato un complesso raddrizzatore da usare in un eccitatore senza spazzole di una macchina elettrica rotante, dove la macchina elettrica rotante contiene una cavità clindrica in un suo albero ed un rotore eccitatore sull'albero capace di generare dell'energia a corrente alterna-
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ta, comprendente una pluralità di dischi elettricamente conduttori e dissipatori di calore aventi i loro assi allineati per formare una catasta, un diodo a disco da hockey disposto nella catasta tra ciascuna coppia adiacente di detti dischi dissipatori di calore, dove un asse di ciascuno di detti diodi a disco da hockey è allineato con detti assi di dischi dissipatori di calore, dove ciascuno di detti diodi a disco da hockey contengono un primo ed un secondo contatto su detto asse in corrispondenza di ciascuno di detti suoi rispettivi primo e secondo lato, dei mezzi per applicare una forza assiale verso l'interno su quelli assialmente esterni di detti dischi dissipatori di calore, per cui una predeterminata forza di contatto assiale viene fornita tra ciascuno detti primi e secondi contatti e le loro adiacenti coppie di dischi dissipatori di calore, dove detta catasta è infilabile entro detta cavità cilindrica, dei mezzi per inviare energia a corrente alternata ad un primo sottoassieme di dischi dissipatori di calore, dove ciascuno di detti dischi dissipatori di calore di detto primo sottoasieme contiene dei mezzi per inviare detta energia a corrente alternata ad uno prescelto di detti primi e dei secondi contatti di un secondo sottoassieme di detti diodi a disco da hockey, dei mezzi per far uscire dell'energia raddrizzata a corrente continua da un terzo sottoassieme di detti dischi dissipatori di calore, dove detto terzo sottoassieme contiene dei mezzi per ricevere detta energia a corrente continua da quelli prescelti di detti primi e secondi contatti del secondo sottoassieme di diodi a disco da hockey.
Pure secondo l'invenzione, viene realizzato un gruppo comprendente un complesso ed un apparato per raffreddare il complesso raddrizzatore stesso disposto in una cavità cilindrica su un asse di un albero di una macchina elettrica rotante, dove il complesso raddrizzatore contiene una catasta di dischi dissipatori di calore generalmente circolari ed un diodo a disco da hockey disposto assialmente nella catasta tra ciascuna coppia adiacente di dischi dissipatori di calore e comprendenti una pluralità di aperture di scorrimento di aria in ciascuno dei dischi dissipatori di calore, l'apparato comprendendo dei mezzi per ammettere dell'aria ad un estremo esterno della catasta, dei mezzi per aspirare dell'aria assialmente da un estremo interno della catasta, almeno un canale di flusso di aria diretto radialmente verso l'esterno dell'albero ed una distanza radiale dall'asse e l'estremo del canale maggiore del diametro della cavità cilindrica per cui una forza centrifuga spinge un flusso di aria attraverso la catasta.
Ancora secondo l'invenzione, si fornisce una macchina elettrica rotante con il suddetto complesso e comprendente un albero, un rotore su detto albero, un prolungamento di detto albero, un rotore di eccitatore su detto prolungamento, dove detto rotore eccitatore è capace di generare energia a corrente alternata, una cavità cilindrica disposta assialmente in detto prolungamento, una pluralità di dischi dissipatori di calore conduttori in detta cavità, dove detti dischi dissipatori di calore hanno i loro assi allineati per formare una catasta, un diode a disco da hockey disposto in detta catasta tra ciascuna coppia adiacente di detti dischi dissipatori di calore, dove un asse di ciascuno di detti diodi a disco da hockey è allineato con detti assi di detti dischi dissipatori di calore, dove ciascuno di detti diodi a disco da hockey contiene un primo ed un secondo contatto su detto asse in corrispondenza del suo rispettivo primo e secondo lato, dei mezzi per applicare una forza assiale verso l'interno su quelli assialmente più esterni di detti dischi dissipatori di calore, per cui una predeterminata forza assiale di contatto viene fornita tra ciascuno di detti primi e secondi contatti e la loro coppia adiacente di detti dischi dissipatori di calore, dei mezzi per inviare energia a corrente alternata ad un primo sottoassieme di detti dischi dissipatori di calore, dove ciascuno di detti dischi dissipatori di calore di detto primo sottoassieme contiene dei mezzi per inviare detta energia a corrente alternata ad uno prescelto di detti primi e secondi contatti di un secondo sottoassieme di detti diodi a disco da hockey, dei mezzi per ritirare energia a corrente continua da un terzo sottoassieme di detti dischi dissipatori di calore, dove detto terzo sottoassieme contiene dei mezzi per ricevere detta energia a corrente continua da quelli prescelti di detti primi e secondi contatti del secondo sottoassieme di detti diodi a disco da hockey, dei mezzi per applicare detta energia a corrente continua a detto rotore.
Detto in breve, la presente invenzione e sue forme d'esecuzione forniscono un complesso raddrizzatore che può essere disposto in una cavità cilindrica sull'asse dell'albero di un eccitatore senza spazzole di una macchina elettrica rotante. Il complesso raddrizzatore è formato da una catasta di dischi dissipatori generalmente circolari con un diodo cilindrico serrato sull'asse tra coppie adiacenti dei dischi dissipatori di calore. Un predeterminato valore di forza di contatto viene applicato ai diodi attraverso la catasta di dischi dissipatori di calore usando una pluralità di bulloni di trazione passanti attraverso la catasta e tenuti in trazione usando delle ranelle Belleville. Tutti i collegamenti elettrici ai diodi vengono fatti attraverso i dischi dissipatori di calore delle sbarre conduttrici che passano in cave allineate nei bordi dei dischi dissipatori di calore, ciascuno facente contatto con solo uno singolo desiderato dei dischi dissipatori di calore. Una pluralità di aperture di scorrimento di aria nei dischi dissipatori di calore consente il passaggio di aria attraverso i medesimi ed anche il flusso di aria di raffreddamento sul corpo dei diodi. Il flusso di aria di raffreddamento viene esaltato fornendo delle aperture di uscita per l'aria di raffreddamento che sono posizionate su diametri maggiori del diametro della cavità cilindrica contenente il complesso raddrizzatore. Questo consente alla forza centrifuga di aumentare il flusso di aria. Quelli sopra ed altri scopi, caratteristiche e pregi della presente invenzione diventeranno evidenti dalla seguente descrizione letta assieme con gli allegati disegni, nei quali numeri di riferimento simili indicano i medesimi elementi.
Breve descrizione dei disegni
La figura 1 è uno schema, parzialmente in sezione, di una macchina elettrica rotante secondo un esempio di realizzazione dell'invenzione.
La figura 2 è uno schema elettrico semplificato di un eccitatore senza spazzole secondo un esempio di realizzazione dell'invenzione.
La figura 3 è una vista esplosa del complesso raddrizzatore di figura 1 secondo un esempio di realizzazione dell'invenzione.
La figura 4 è una vista ad un estremo del complesso raddrizzatore di figura 3.
La figura 5 è uno schema meccanico semplificato del complesso raddrizzatore secondo un esempio di realizzazione dell'invenzione.
La figura 6 è una sezione parziale presa lungo la linea VI-VI di figura 4.
La figura 7 è una vista esplosa di un complesso raddrizzatore secondo un esempio di realizzazione della presente invenzione.
La figura 8 è una sezione del gruppo ed anche di una porzione di una macchina elettrica rotante mostrante il percorso di flusso di aria di raffreddamento attraverso il complesso raddrizzatore della presente invenzione.
La presente invenzione è applicabile ad una macchina elettrica rotante funzionante sia come motore che come generatore. Per concretezza di descrizione, tuttavia, la seguente descrizione riguarda una macchina elettrica rotante azionata come motore a corrente alternata da energia proveniente da una linea a corrente alternata.
Considerando la figura 1, viene mostrato un giunto imbullonato 10 per inviare energia ad un carico (non mostrato) da un albero 12 ricevente energia di azionamento da un motore a corrente alternata 14. Come è convenzionale, il motore a corrente alternata 14 contiene un rotore 16 facente ruotare un albero 12
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entro uno statore 18. Il rotore 16 viene eccitato con energia di eccitazione a corrente continua allo scopo di interagire con il campo magnetico rotante prodotto da energia a corrente alternata fornita allo statore 18 dalla linea a corrente alternata.
Un eccitatore 22 è disposto su un prolungamento 24 dell'albero 12 che, nella realizzazione mostrata, è fuori da uno scudo 26. Lo scudo 26 può contenere opportuni convenzionali cuscinetti 27 e deviatori di olio o paraolio 29. L'eccitatore 22 contiene un rotore 28 fissato per rotazione sull'estensione 24 entro uno statore fisso 30. Come è convenzionale in eccitatori senza spazzole, lo statore 30 riceve energia di eccitazione a corrente continua da una sorgente che può essere, per esempio, un raddrizzatore (non mostrato) che raddrizza dell'energia proveniente dalla linea a corrente alternata 20 e la applica allo statore 30. Il rotore 28 è convenzionalmente avvolto come un rotore di generatore trifase per produrre una sorgente di energia di eccitazione per il rotore 16. Il rotore 16, tuttavia, richiede che la sua energia di eccitazione sia a corrente continua. L'energia a corrente alternata trifase del rotore 28 è raddrizzata in un complesso raddrizzatore 32 che è disposto assialmente entro il prolungamento 24. Le tre fasi di energia a corrente alternata proveniente dal rotore 28 sono inviate attraverso rispettivi fermagli di collegamento 34, 36 e 38 (dei quali il fermaglio di collegamento 38 è nascosto e non è mostrato), distanziati di circa 120°, per le corrispondenti porzioni di contatto di sbarre per corrente alternata 40, 42 e 44 (delle quali la sbarra 44 è nascosta e non mostrata). La sbarra per corrente alternata 40, la sbarra per corrente alternata 42 e la sbarra per corrente alternata 44 applicano l'energia a corrente alternata a delle sezioni di un complesso raddrizzatore 32 entro il prolungamento 24, come verrà spiegato più completamente qui avanti. Un coperchio anulare estremo 46 copre l'estremo esterno del prolungamento 24 e fissa in posizione il complesso raddrizzatore 32.
Dei ventilatori principali di raffreddamento 48 e 49 entro il motore 14 per corrente alternata aspirano dell'aria di raffreddamento attraverso gli scambiatori di calore 50 e 51. L'aria di raffreddamento passa sopra gli elementi entro il motore 14 per corrente alternata, come indicato dalle frecce 52 del flusso principale di aria di raffreddamento e ritorna in un circuito chiuso agli scambiatori di calore 50 e 51. Può essere inclusa una fascia 54 circondante la sommità dei ventilatori principali di raffreddamento 48 e 49 per esaltare il flusso di aria. In aggiunta al flusso di aria indicato dalle frecce 52 del flusso principale dell'aria di raffreddamento, l'aria di raffreddamento per raffreddare il complesso raddrizzatore 32 viene inviata da un condotto (non mostrato) dallo scambiatore di calore 50 verso una cavità 53 circondante l'eccitatore 22. Parte dell'aria di raffreddamento inviata entro la cavità 53 viene aspirata attraverso un'apertura assiale (non mostrata) nel coperchio estremo 46, come indicato dalle frecce 56 del flusso di aria di raffreddamento di raddrizzatore. Il resto dell'aria di raffreddamento inviata alla cavità 53 passa sopra le porzioni esterne dell'eccitatore 22 e viene riportata al flusso principale di raffreddamento attraverso un condotto (non mostrato). L'aria di raffreddamento 52 del raddrizzatore scorre assialmente all'interno raffreddando gli elementi del complesso raddrizzatore 32 ed esce entro il motore 14 a corrente alternata attraverso una pluralità di canali 58 di scorrimento di aria diretti radialmente sotto la spinta del ventilatore principale di raffreddamento 48 e delle forze centrifughe. Le forze centrifughe originano dal fatto che la regione dell'albero 12 contenente i canali 58 di flusso di aria diretti radialmente ha un diametro maggiore della cavità entro il prolungamento 24 contenente il complesso raddrizzatore 32. Si prevede che le alte velocità di rotazione della presente invenzione producano delle forze centrifughe che sono efficaci per produrre un flusso di aria lungo l'asse del prolungamento 24, il quale esce attraverso dei canali 58 di scorrimento di aria diretti radialmente. Quando il flusso di aria prodotto da tali forze centrifughe viene aiutato dall'azione del ventilatore principale di raffreddamento 48, viene ottenuto un flusso efficace di aria di raffreddamento attorno al complesso raddrizzatore 32.
Considerando ora la figura 2, viene mostrato uno schema elettrico semplificato di una porzione del sistema di figura 1 nel quale gli elementi rotanti 60 sono racchiusi entro un riquadro tratteggiato. Si vedrà che ciascuna fase dell'energia a corrente alternata proveniente dal rotore 28 viene raddrizzata ad onda piena dal complesso raddrizzatore 32 ed applicata al rotore 16.
Considerando ora la figura 3, il complesso raddrizzatore 32 viene mostrato come un complesso unitario che può essere facilmente e rapidamente tolto ed installato in una cavità cilindrica 62 del prolungamento 24 con un minimo tempo di arresto del motore a corrente alternata 14. Un manicotto isolante 64 riveste la cavità cilindrica 62 per impedire un contatto elettrico accidentale tra delle porzioni esposte nel complesso raddrizzatore 32 e l'interno della cavità cilindrica 62. Se capita un guasto di, per esempio, un diodo nel complesso raddrizzatore 32, il complesso raddrizzatore 32 può essere fatto scivolare fuori dal manicotto isolante 64 e tolto, come unità rimpiazzabile, che può essere sostituita con un complesso raddrizzatore 32 di ricambio senza richiedere al motore 14 di rimanere disinserito durante la localizzazione e la sostituzione di un singolo elemento guasto. Dopo che un complesso raddrizzatore guasto 32 è stato tolto e sostituito, può essere eseguita una opportuna localizzazione per identificare il diodo guasto nel complesso raddrizzatore 32 tolto. Il diodo guasto può quindi essere sostituito senza influire sul funzionamento continuo del motore a corrente alternata 14.
Un gruppo di sette dischi dissipatori di calore muniti di lobi 68, 70, 72, 74, 76, 78 e 80 racchiudono tra loro coppie adiacenti sei diodi a disco da hockey 86, 88, 90, 92, 94 e 96 formando una catasta che viene compressa per applicare una predeterminata forza assiale stabile sui contatti dei diodi a disco di hockey 86, 88, 90, 92, 94 e 96, usando una pluralità di aste di trazione e di ranelle Belleville da descrivere più avanti. Un cappuccio isolante interno 98 può essere disposto entro il coperchio estremo 46 per impedire anche indesiderabili contatti elettrici tra il complesso raddrizzatore 32 ed il coperchio estremo 46. Tutti collegamenti elettrici a corrente alternata ed a corrente continua verso e dal complesso raddrizzatore 32 vengono fatti attraverso i dischi dissipatori di calore lobati 68, 70, 72, 74, 76, 78 e 80.
Considerando ora anche la figura 4, tutti i dischi dissipatori di calore lobati 68, 70, 72, 74, 76, 78 e 80 sono di preferenza identici. Il disco dissipatore di calore lobato 68, che è visibile nella vista estrema di figura 4, e viene preso come rappresentativo, contiene nove lobi 100 nel suo perimetro distanziati ugualmente di circa 40 gradi, ciascuno adiacente ad un paio di lobi 100 definenti una cava 102 tra i medesimi. Tutte meno una delle cave 102 formano un'apertura semicircolare 104 per il flusso di aria centrate sulle loro basi. Una sola cava 102' manca dell'apertura semicircolare di flusso di aria 104 presente nelle rimanenti otto cave 102. La cava 102' in ciascun disco dissipatore di calore lobato rientra tangenzialmente durante il montaggio del complesso raddrizzatore 32 per servire come zona di contatto elettrico per il suo rispettivo disco dissipatore di calore lobato. Le rimanenti otto cave 102 di ciascuno dei dischi dissipatori di calore lobati 68, 70, 72, 74, 76, 78 e 80 non vengono usate o vengono impiegate come guide non a contatto o vie per il passaggio assiale di sbarre elettriche.
Una pluralità di aperture 106 per il passaggio di aria è distribuito densamente sull'area del disco 68 dissipatore di calore lobato. Un anello interno di aperture 108 di scorrimento di aria viene posizionato il più vicino possibile al diodo 86 a disco da hockey allo scopo di far scorrere il più possibile di aria di raffreddamento direttamente in contatto con il diodo a disco di hockey 86.
Tre bulloni di trazione 110, 112 e 114 le cui teste vengono
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Prima di continuare con la descrizione dettagliata della struttura del complesso raddrizzatore 32, la comprensione delle relazioni fisiche dei suoi elementi verrà migliorata con la seguente descrizione con riferimento allo schema fisico semplificato del complesso raddrizzatore 32 mostrato in figura 5. Le sbarre per corrente alternata 40, 42 e 44 sono collegate rispettivamente ai dischi dissipatori di calore lobati 74, 78 e 70, cioè, al quarto, al sesto ed al secondo disco dissipatore di calore lobato contando dall'esterno. Una prima ed una seconda sbarra positiva di prelievo 116 e 118 sono collegate rispettivamente ai dischi dissipatori di calore lobati 68 e 76. Un anello di collegamento 120 collega gli estremi esterni della sbarra positiva di prelievo 116 e della sbarra positiva di prelievo 118 assieme e ad un estremo della sbarra positiva 122. In un modo simile, una prima ed una seconda sbarra negativa di prelievo 124 e 126 sono collegate rispettivamente ai dischi dissipatori di calore lobati 72 e 80. Un anello di collegamento 128 collega gli estremi esterni delle sbarre negative di prelievo 124 e 126 assieme e ad una sbarra negativa 130. Le sbarre 122 e 130 collegano rispettivamente la alimentazione positiva e negativa di eccitazione al rotore 16.
Facendo ancora riferimento alle figure 3 e 4, quando il complesso raddrizzatore 32 viene tolto dalla cavità cilindrica 62, le sbarre 122 e 130 rimangono in posizione entro la cavità cilindrica 62. Dopo la reinstallazione, le sbarre positive 122 e 130 si infilano entro le cave allineate 102 dei dischi dissipatori di calore lobati 68, 70, 72, 74, 76, 78 e 80 fino a che, quando il complesso raddrizzatore 32 è completamente inserito nella cavità cilindrica 62, le zone di contatto 132 e 134 sugli estremi esterni delle sbarre 122 e 130 sono allineate rispettivamente con gli anelli di collegamento 120 e 128 per un collegamento imbullonato tra i medesimi. Come particolarmente mostrato in figura 3, la sbarra negativa di prelievo 126 sporge entro le cave 102 dal disco dissipatore di calore lobato più interno 80, con il quale fa contatto elettrico, all'esterno oltre il disco dissipatore di calore lobato più esterno 68 per posizionare una zona di contatto 136 adiacente all'anello di collegamento 128 per collegarsi con il medesimo. La sbarra 42 per corrente alternata e la sbarra 44 per corrente alternata vengono mostrate in modo simile come terminanti sui dischi dissipatori di calore lobati rispettivamente 78 e 70, con i quali fanno contatto elettrico ed estendentisi in cave allineate 102 all'esterno oltre il disco dissipatore di calore lobato 68 per finire in alette 138 e 140 dirette radialmente verso l'esterno. Come mostrato nelle figure 4 e 5, la sbarra per corrente alternata 40 è collegata al disco dissipatore di calore 74 e termina in un'aletta 142 diretta radialmente verso l'esterno.
Le zone non di contatto delle sbarre positive di prelievo 116 e 118, delle sbarre negative di prelievo 124 e 126, della sbarra positiva 122, della sbarra negativa 130 e delle sbarre per corrente alternata 40, 42 e 44 sono rivestite con una copertura isolante, dura 144, resistente all'abrasione come, per esempio, un rivestimento di tessuto di vetro impregnato di resina. La copertura isolante 144 permette di far scorrere questi conduttori elettrici nelle cave 102 senza preoccupazione di fare dei contatti elettrici accidentali con quelli non voluti dei dischi dissipatori di calore lobati.
Considerando ora la sezione dei dischi dissipatori di calore lobati mostrata in figura 6, ciascun lato dei dischi dissipatori di calore lobati 68, ed anche degli altri dischi dissipatori di calore lobati, contiene un rilievo circolare rialzato 146 centrato sul medesimo. Il rilievo circolare rialzato 146 ha un diametro che si adatta sostanzialmente al diametro del contatto circolare rialzato 148 su ciascun lato di un diodo 86 a disco da hockey . Quando montato, l'adattamento del rilievo rialzato circolare 146 e del contatto circolare rialzato 148 distanzia il corpo del diodo 86 a disco da hockey rispetto alla superficie principale del disco dissipatore di calore lobato 68 formando una regione anulare
150 di circolazione di aria che fornisce un contatto più intimo tra l'aria scorrente attraverso le aperture di scorrimento 106 e particolarmente attraverso le aperture 106 di scorrimento di aria dell'anello interno di aperture di scorrimento 108.1 diodi 86 a disco da hockey sono convenzionalmente muniti di un foro di posizionamento 152 centrato in ciascun contatto circolare rialzato 148. Il disco dissipatore di calore lobato 68 contiene anche un foro di posizionamento 154 centrato in ciascuno dei suoi rilievi circolari rialzati 146. Un piccolo perno di allineamento 156, infilantesi strettamente nel foro di posizionamento 152 e nel foro di posizionamento 154 è inserito nel medesimo durante il montaggio del complesso raddrizzatore 32 per fornire un allineamento positivo ed una resistenza agli spostamenti trasversali di tutti i dischi dissipatori di calore lobati e dei diodi a disco da hockey. Benché un rilievo circolare rialzato 146 sia fornito sulla superficie esterna del disco dissipatore di calore lobato 68, esso non viene usato. Tuttavia, la convenienza di fabbricazione favorisce la fabbricazione di tutti i dischi dissipatori di calore lobati 68, 70, 72, 74, 76 e 80 identici e, poiché la presenza di un rilievo circolare rialzato esterno 146 non danneggia, questo viene contenuto nel disco dissipatore di calore lobato 68.
Considerando ora la vista esplosa del complesso di raddrizzatore di figura 7, una crociera 158 (ragno) ad un estremo interno del complesso raddrizzatore 32 contiene tre bracci 160 aventi ciascuno un foro 162 passante assialmente attraverso il medesimo. Dei bulloni di trazione 110, 112 e 114 contengono ciascuno un rivestimento isolante 164 oltre il quale sporge una porzione filettata 166. Il rivestimento isolante 164 può essere di qualsiasi tipo di conveniente rivestimento isolante duro resistente all'abrasione come, per esempio, uno strato di tessuto di vetro impregnato di resina polimerizzata. Una ranella isolante 168 viene impiegata per infilarsi sotto la testa di ciascuno dei bulloni di trazione 110, 112 e 114 per impedire un contatto elettrico tra le teste ed il disco dissipatore di calore lobato 68. La combinazione del rivestimento isolante 164 e della ranella isolante 168 mantiene i bulloni di trazione 110, 112 e 114 isolati elettricamente dai dischi dissipatori di calore lobati 68, 70, 72, 74, 76, 78 e 80 attraverso i quali passano.
Delle porzioni estreme filettate 166 passano attraverso fori corrispondenti 162 in un ragno 158 ciascuna per ricevere una catasta di ranelle Belleville 170. Almeno un dado di trazione 172 è impegnato con ciascun estremo filettato 166 esternamente alla catasta di ranelle Belleville 170. Un sistema convenzionale può essere impiegato per assicurare che i dadi di trazione 172 non si allentino durante l'uso. Per esempio, un controdado (non mostrato) può essere impiegato per questo scopo. Alternativamente, una crociera addizionale (non mostrata) può essere impiegata tra le cataste di ranelle Belleville 170 ed i dadi di trazione 172 ed una linguella piegata può impegnare una o più facce piane di ciascun dado di trazione 172 per impedire il movimento durante l'uso.
Un cilindro isolante 174 di un opportuno materiale isolante duro viene disposto tra il disco dissipatore di calore lobato 80 ed il ragno 158. Una depressione o foro 176 è posizionato assialmente su una superficie interna del ragno 158. Una simile depressione o foro 176 (non mostrato) viene posizionato assialmente su un estremo esterno del cilindro isolante 174. Una sfera trasmettitrice di forza 178 impegna le depressioni o fori affacciati 176 e trasmette tutta la forza assiale prodotta dalla catasta di ranelle Belleville 170 lungo l'asse del cilindro isolante 174 ed all'estremo esterno del disco dissipatore di calore lobato 80. L'uso di una sfera trasmettitrice di forza 178 per sviluppare un trasferimento di forza essenzialmente a punto singolo equalizza le possibili differenze nelle forze prodotte dalle tre cataste di ranelle Belleville 170.
La costante elastica di ciascun tipo di ranelle Belleville 170 è una quantità nota nell'ingegneria. Allo scopo di produrre la richiesta forza di contatto sui diodi a disco da hockey 86-96 è so5
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lo necessario stringere i dadi di trazione 172 sulle porzioni estreme filettate 166 misurando contemporaneamente l'abbassamento delle cataste di ranelle Belleville 170 fino a che un valore di abbassamento delle cataste di ranelle Belleville 170 raggiunge un predeterminato valore. La forza di contatto così ottenuta è sostanzialmente costante per tutta la vita del complesso raddrizzatore 32.
Considerando ora la figure 8, viene mostrato il percorso di flusso dell'aria di raffreddamento attraverso il complesso raddrizzatore 32. Poiché il coperchio estremo 46 ed il cappuccio isolante interno 98 sono entrambi anulari con aperture sui loro assi, l'aria può fluire entro la cavità cilindrica 62 lungo l'asse del prolungamento 24 ed attraverso le aperture 106 di scorrimento di aria nei dischi dissipatori di calore lobati formanti il complesso raddrizzatore 32, come indicato dalle frecce 56 del flusso di aria di raffreddamento dei raddrizzatori. Le sbarre 122 e 130 continuano lungo l'asse dell'albero 12 per condurre l'eccitazione a corrente continua al rotore 16 (non mostrato in figura 8). Il canale 180 di flusso di aria collega la cavità cilindrica 62 con gli estremi radialmente interni dei canali 58 di flusso di aria diretti radialmente, permettendo perciò all'aria che entra negli estremi esterni del prolungamento 24 di uscire verso il ventilatore principale di raffreddamento 48. Il ventilatore principale di raffreddamento 48 produce una regione a bassa s pressione nella vicinanza degli, estremi radialmente interni dei canali 58 di flusso di aria diretti radialmente, incoraggiando perciò il flusso di aria. In aggiunta, gli estremi radialmente esterni dei canali 58 diretti radialmente di flusso di aria sono disposti su raggi sostanzialmente maggiori del diametro della caio vità cilindrica 62. Perciò, in un albero 12 rotante rapidamente e nel suo prolungamento 24 una forza sostanzialmente centrifuga spinge il flusso di aria all'esterno attraverso i canali 58 di flusso di aria diretti radialmente ad aiuta nel produrre il flusso di aria di raffreddamento attraverso il complesso di raddrizzatzori 32. 15 Avendo descritto dei preferiti esempi di realizzazione dell'invenzione con riferimento agli allegati disegni, si deve capire che l'invenzione non è limitata a quelle precise realizzazioni e che svariati cambiamenti e modifiche possono essere effettuati nei medesimi da un esperto nel ramo senza allontanarsi dal 20 campo o dallo spirito dell'invenzione.
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2 fogli disegni
Claims (15)
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1. Complesso raddrizzatore (32) da usare in un eccitatore (22) senza spazzole di una macchina elettrica rotante (14), dove detta macchina elettrica rotante contiene una cavità cilindrica (62) in un suo albero (24) ed un rotore eccitatore (28) su detto albero capace di generare dell'energia a corrente alternata, comprendente:
una pluralità di dischi dissipatori di calore (68, 70-80) elettricamente conduttivi aventi i loro assi allineati a formare una catasta;
un diodo a disco da hockey (86, 96) disposto in detta catasta tra ciascuna coppia adiacente di detti dischi dissipatori di calore, dove un asse di ciascuno di detti diodi a disco da hockey è allineato con detti assi di detti dischi dissipatori di calore;
dove ciascuno di detti diodi a disco da hockey (86-96) contengono un primo ed un secondo contatto su detto asse in corrispondenza di ciascuno di detti suoi rispettivi primo e secondo lato;
dei mezzi (164) per applicare una forza assiale verso l'interno su quelli assialmente esterni di detti dischi dissipatori di calore, per cui una predeterminata forza di contatto assiale viene fornita tra ciascuno di detti primi e secondi contatti e le loro adiacenti coppie di detti dischi dissipatori di calore;
dove detta catasta è infilabile entro detta cavità cilindrica (62); dei mezzi per inviare energia a corrente alternata (40, 42, 44) ad un primo sottoassieme di detti dischi dissipatori di calore (70, 74, 78);
dove ciascuno di detti dischi dissipatori di calore (70, 74, 78) di detto primo sottoassieme contiene dei mezzi per inviare detta energia a corrente alternata ad uno prescelto di detti primi e secondi contatti di un secondo sottoassieme di detti diodi a disco da hockey (86, 88, 90, 92, 94, 96);
dei mezzi (116-122; 124-130) per far uscire dell'energia raddrizzata a corrente continua da un terzo sottoassieme (68, 72, 76, 80) di detti dischi dissipatori di calore;
dove detto terzo sottoassieme (68, 72, 76, 80) di dischi dissipatori di calore contiene dei mezzi per ricevere detta energia a corrente continua da quelli prescelti di detti primi e secondi contatti del secondo sottoassieme (86-96) di detti diodi a disco da hockey.
2. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 1, nel quale detti mezzi per applicare una forza assiale verso l'interno contiene una pluralità di bulloni di trazione (164) passanti assialmente attraverso dei fori allineati in detti dischi dissipatori di calore (68-80) e dei mezzi elastici (170) su ciascuno di detti bulloni di trazione (164) per produrre detta forza assiale verso l'interno.
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RIVENDICAZIONI
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almeno un canale (58) di flusso di aria diretto radialmente per condurre l'aria verso l'esterno di detto albero;
dove la distanza radiale tra detto asse e l'estremo del canale
(58) è maggiore del diametro di detta cavità cilindrica, per cui una forza centrifuga spinge un flusso di aria attraverso detta catasta.
3. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 2, nel quale detti mezzi elastici (170) contengono almeno una ranella Belleville (170) su ciascuno di detti bulloni di trazione (164).
4. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 2, nel quale detti mezzi per applicare una forza assiale verso l'interno contengono inoltre un dispositivo per applicare detta forza assiale verso l'interno ad un punto unico (178) su detto asse.
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5. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 4, nel quale detto dispositivo per applicare detta forza assiale verso l'interno su un punto unico è formato da una crociera (158) disposta assialmente all'esterno di un estremo di detti dischi dissipatori di calore (68-80), dove detta pluralità di aste di trazione (164) passano attraverso detta crociera (158) è detti mezzi elastici vengono disposti su un lato di detta crociera (158) lontano da detto primo estremo, una sfera trasmettitrice di forza (178) è disposta su detto asse tra detta crociera (158) e detto primo estremo, dove detta forza assiale verso l'interno viene trasmessa da detta crociera (158) a detta catasta (32) attraverso detta sfera trasmettitrice di forza (178).
6. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 1, nel quale detti dischi dissipatori di calore (68-80) contengono una pluralità di cave (102) sul loro perimetro, dove almeno alcune di dette cave su tutti detti dischi dissipatori di calore (68-80) in detta catasta sono allineati e detti mezzi (40, 42, 44) per inviare energia a corrente alternata ad un primo sottoassieme (70, 74, 78) di detti dischi dissipatori di calore e detti mezzi (116-122; 124-130) per portare energia a corrente continua raddrizzata da un terzo sottoassieme (68, 72, 76, 80) di detti dischi dissipatori di calore comprendono delle sbarre conduttrici (40, 42, 44, 116-122, 124-130) disposte assialmente in gruppi differenti di dette cave (102) e facenti contatto elettrico con solo uno di detti dischi dissipatori di calore (68-80).
7. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 1, nel quale detti mezzi (40, 42, 44) per inviare energia a corrente alternata ad uno prescelto di detti primi e secondi contatti e detti mezzi (116-122, 124-130) per ricevere energia a corrente continua da quelli prescelti di detti primi e secondi contatti comprendono primi e secondi rilievi (146), rialzati disposti assialmente su lati opposti di ciascuno di detti dischi dissipatori di calore (68-80), dove detti rilievi rialzati sono capaci di appoggiarsi sui rispettivi detti contatti.
8. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 7, nel quale detti rilievi rialzati (146) presentano un diametro sostanzialmente minore di un diametro di detti diodi a disco da hockey (86), dove detti rilievi rialzati sono capaci di distanziare detti diodi a disco da hockey dalle superfici radialmente esterne di detti dischi dissipatori di calore (68-80), per cui si consente all'aria di raffreddamento di raggiungere una superficie di detti diodi a disco da hockey (86).
9. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 1, nel quale detti dischi dissipatori di calore (68-80) contengono ciascuno una pluralità di aperture di flusso di aria (106-108) per consentire un flusso assiale di aria di raffreddamento attraverso i medesimi in contatto con le superfici di detti diodi a disco da hockey (86).
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10. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 9, nel quale detti mezzi per inviare energia a corrente alternata ad uno prescelto di detti primi e secondi contatti (148) e detti mezzi per ricevere energia a corrente continua da quelli prescelti di detti primi e secondi contatti (148) contengono primi e secondi rilievi rialzati (146) disposti assialmente su lati opposti di ciascuno di detti dischi dissipatori di calore, dove detti rilievi rialzati (146) sono capaci di appoggiarsi contro quelli rispettivi di detti contatti, dove detti rilievi rialzati (146) hanno un diametro sostanzialmente minore di un diametro di detti diodi a disco da hockey (86), dove detti rilievi rialzati sono capaci di distanziare detti diodi a disco da hockey (86) rispetto a dette superfici radialmente esterne di detti dischi dissipatori di calore (68-80), per cui si consente ad un flusso assiale di aria di raffreddamento di raggiungere una superficie di detti diodi a disco da hockey.
11. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 1, comprendente inoltre dei mezzi per consentire la rimozione e la sostituzione di detta catasta come un'unità.
12. Complesso raddrizzatore secondo rivendicazione 1, nel quale tutti i collegamenti elettrici a detti diodi a disco da hockey vengono effettuati attraverso detti dischi dissipatori di calore.
13. Gruppo comprendente un complesso raddrizzatore secondo le rivendicazioni 1 e 6 ed un apparato per raffreddarlo, dove il complesso è disposto in una cavità cilindrica (62) su un asse (24) di una macchina elettrica rotante (14), dove detto complesso raddrizzatore comprende una catasta di dischi dissipatori di calore circolari ed un diodo a disco da hockey disposto assialmente in detta catasta tra ciascune adiacenti coppie di dischi dissipatori di calore, l'apparato di raffreddamento comprendendo:
dei mezzi per ammettere aria (56) ad un estremo esterno di detta catasta;
dei mezzi per aspirare aria (48) assialmente da un estremo interno di detta catasta;
14. Gruppo secondo rivendicazione 13, comprendente un ventilatore principale di raffreddamento (48) disposto in modo, per cui detta forza centrifuga impressa da detto canale radiale (58) e detto ventilatore principale di raffreddamento spingono un flusso di aria attraverso detta catasta.
15. Macchina generatrice o motrice elettrica rotante avente un complesso raddrizzatore secondo la rivendicazione 1 e comprendente inoltre:
un albero (12);
un rotore (16) su detto albero;
un prolungamento (24) di detto albero;
un rotore eccitatore (28) su detto prolungamento, dove detto rotore eccitatore è capace di generare energia a corrente alternata;
una cavità cilindrica disposta assialmente in detto prolungamento (24);
una pluralità di dischi dissipatori di calore (68-80) elettricamente conduttori in detta cavità, dove detti dischi dissipatori di calore hanno i loro assi allineati per formare una catasta;
un diodo a disco da hockey (86-96) disposto in detta catasta tra ciascuna coppia adiacente di detti dischi dissipatori di calore, dove un asse di ciascuno di detti diodi a disco da hockey (86-96) è allineato con detti dischi dissipatori di calore (68-80); dove ciascuno di detti diodi a disco da hockey (86-96) contiene un primo ed un secondo contatto (148) su detto asse in corrispondenza dei suoi rispettivi primo e secondo lato;
dei mezzi (164) per applicare una forza assiale verso l'interno su quelli assialmente esterni di detti dischi dissipatori di calore, per cui una predeterminata forza assiale di contatto viene fornita tra ciascuno di detti primi e secondi contatti (148) e la loro coppia adiacente di detti dischi dissipatori di calore;
dei mezzi (40, 42, 44) per inviare detta energia a corrente alternata ad un primo sottoassieme di detti dischi dissipatori di calore (70, 74, 78);
dove ciascuno di detti dischi dissipatori di calore (70, 74, 78) di detto primo sottoassieme contiene dei mezzi per inviare detta energia a corrente alternata ad uno prescelto di detti primi e secondi contatti di un secondo sottoassieme di detti diodi a disco da hockey (86-96);
dei mezzi (116-122, 124-130) per ritirare energia a corrente continua raddrizzata da un terzo sottoassieme (68, 72, 80) di detti dischi dissipatori di calore;
dove detto terzo sottoassieme (68, 72, 76, 80) di dischi dissipatori di calore contiene dei mezzi per ricevere detta energia a corrente continua da quelli prescelti di detti primi e secondi contatti del secondo sottoassieme (86-96) di detti diodi a disco da hockey;
dei mezzi per applicare detta energia a corrente continua a detto rotore (16).
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| PL | Patent ceased |