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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Bereich
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Generator, der beispielsweise
in einem Fahrzeug befestigt ist und eine Gleichrichtervorrichtung aufweist,
die Wechselstrom, der in einer Statorspule eines Stators erzeugt
wird, in Gleichstrom gleichrichtet.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Herkömmliche
Fahrzeuggeneratoren sind bekannt und umfassen: ein Gehäuse; eine
Welle, die drehbar in dem Gehäuse
gehalten ist; einen Rotor, der an der Welle befestigt ist; einen
Stator, der aufweist: einen Statorkern, der an einer inneren Wandoberfläche des
Gehäuses
befestigt ist; und eine Statorspule, die durch Wickeln eines leitenden
Drahtes auf den Statorkern ausgebildet ist; und eine Gleichrichtervorrichtung,
die innerhalb des Gehäuses
angeordnet und elektrisch mit der Statorspule verbunden ist, um
Wechselstrom, der in der Statorspule erzeugt wird, in Gleichstrom
gleichzurichten, wobei die Gleichrichtervorrichtung aufweist: einen
Kühlkörper; mehrere
Dioden, die an dem Kühlkörper befestigt sind;
und eine Platine, welche die Dioden und die Statorspule elektrisch verbindet
und derart an dem Gehäuse
befestigt ist, dass sie zusammen mit dem Kühlkörper durch Befestigungsbereiche
an drei Punkten in einem gleichmäßigen Abstand
gehalten ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
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[Patentliteratur 1]
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Internationale Offenlegungsschrift
Nr. 2006/033136 (Schrift: 4)
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In
den vergangenen Jahren wurden zusätzliche Erhöhungen der Ausgangsleistung
von Fahrzeuggeneratoren gefordert, die elektrische Komponenten bilden,
die an Fahrzeugen befestigt sind, ebenso wie Reduktionen in Bezug
auf die Größe, um der
erhöhten
Dichte im Motorraum entgegenzutreten. Die Serviceumgebungen im Motorraum
sind ebenfalls hart, weshalb es natürlicherweise wünschenswert
ist, eine hohe Produktleistung, wie beispielsweise Umgebungsbeständigkeit,
Vibrationsbeständigkeit
oder dergleichen bereitzustellen.
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Obwohl
die Platine bei Fahrzeuggeneratoren mit dem zuvor beschriebenen
Aufbau mit Hilfe von drei Befestigungspunkten an dem Gehäuse befestigt ist,
sind Anschlüsse
zwischen jedem der Befestigungsbereiche nur mit Diodenleitungen
oder mit der Statorspule verbunden.
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Da
die Platine somit im Wesentlichen eine Brücke zwischen den Befestigungsbereichen
bildet, entstehen leichte Vibrationsmodi, und große Vibrationen
wirken auf die Mehrzahl von Diodenleitungen, die mit den Anschlüssen zwischen
jedem der Befestigungsbereiche verbunden sind, was zu Problemen hinsichtlich
Diodenleitungsbruch, Diodenbeschädigung
oder dergleichen führt,
und im schlechtesten Fall kann die Gleichrichtervorrichtung vollständig ausfallen.
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Wenn
als Antwort darauf Versuche unternommen wurden, zusätzliche
Befestigungsbereiche für
die Platine anzuordnen, entstanden Probleme dahingehend, dass die
Größe des Fahrzeuggenerators zunahm.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung soll die zuvor genannten Probleme lösen, und
es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Generator
zu schaffen, der Vibrationen zwischen Befestigungsbereichen einer
Platine durch eine einfache Konstruktion unterdrücken kann, ohne dass die Größe zunimmt.
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Zur
Lösung
der zuvor genannten Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung ein Generator geschaffen, der aufweist: ein Gehäuse; eine
Welle, die drehbar in dem Gehäuse
gehalten ist; einen Rotor, der an der Welle befestigt ist; einen
Stator, der aufweist: einen Statorkern, der an einer Innenwandoberfläche des
Gehäuses
befestigt ist; und eine Statorspule, die durch Wickeln eines leitenden
Drahtes auf den Statorkern ausgebildet ist; und eine Gleichrichtervorrichtung,
die innerhalb des Gehäuses
angeordnet und elektrisch mit der Statorspule verbunden ist, um
Wechselstrom, der in der Statorspule erzeugt wird, in Gleichstrom
gleichzurichten, wobei die Gleichrichtervorrichtung aufweist: einen
Kühlkörper; mehrere
Dioden, die an dem Kühlkörper befestigt
sind; und eine Platine, welche die Dioden und die Statorspule elektrisch
verbindet und an dem Gehäuse
befestigt ist, so dass sie zusammen mit dem Kühlkörper durch Befestigungsbereiche
an wenigstens zwei Punkten gehalten ist, wobei der Generator dadurch
gekennzeichnet ist, dass: ein Vibrationsunterdrückungsbereich, der dicker als
die Befestigungsbereiche ausgebildet ist und die Erzeugung eines
Vibrationsmodus der Platine zwischen den beiden Punkten unterdrückt, an
wenigstens einem der Befestigungsbereiche angeordnet ist.
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Unter
Verwendung eines Generators gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Vibration zwischen den Befestigungsbereichen
der Platine durch einen einfachen Aufbau unterdrückt werden, ohne dass die Größe zunimmt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Fahrzeuggenerators gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine allgemeine Ansicht einer Gleichrichtervorrichtung gemäß 1,
wenn diese in einer Richtung des Pfeils D in 1 betrachtet
wird;
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3 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 2,
betrachtet in der Richtung der Pfeile;
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4 ist
eine Ansicht einer Platine gemäß 1;
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5 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 4,
betrachtet in der Richtung der Pfeile;
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6 ist
eine Ansicht eines Beispiels einer herkömmlichen Platine;
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7 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 6,
betrachtet in der Richtung der Pfeile;
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8 ist
ein Bauplan, wenn zwei Endbereiche der Platine gemäß 4 überbrückt sind;
und
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9 ist
ein Diagramm eines Vibrationsmodus, wenn zwei Endbereiche der in 6 dargestellten
Platine überbrückt sind.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Ausführungsform 1
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Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben, und gleiche Bezugsziffern beziehen sich nachfolgend
auf gleichartige Bauteile.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Fahrzeuggenerators gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Vorderansicht
einer Gleichrichtervorrichtung 12, wenn diese in einer
Richtung des Pfeils D in 1 betrachtet wird.
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Dieser
Fahrzeuggenerator umfasst: ein Gehäuse 3, das eine hintere
Klammer 2 und eine vordere Klammer 1 aus Aluminium
aufweist; und eine Welle 6, die drehbar durch eine hintere
Lagerung 31, die in einen Lagergehäusebereich 30 der
hinteren Klammer 2 eingesetzt ist, und eine vordere Lagerung 33, die
in einem Lagergehäusebereich 32 der
vorderen Klammer 1 eingesetzt ist, gehalten ist und eine
Riemenscheibe 4 aufweist, die an dem ersten Endbereich
befestigt ist.
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Der
Fahrzeuggenerator umfasst ferner: einen Lundell-Rotor 7,
der an der Welle 6 befestigt ist; einen Stator 8,
der an einer inneren Wandoberfläche innerhalb
des Gehäuses 3 befestigt
ist; Gleitringe 9, die an einem zweiten Endbereich der
Welle 6 befestigt sind, um den Rotor 7 mit elektrischem
Strom zu versorgen, ein paar von Bürsten 10, die an den
Gleitringen 9 gleiten; einen Bürstenhalter 11, der
die Bürsten 10 aufnimmt;
eine Gleichrichtervorrichtung 12, die elektrisch mit dem
Stator 8 verbunden ist, um einen Wechselstrom, der in dem
Stator 8 erzeugt wird, in einen Gleichstrom gleichzurichten;
einen Kühlkörper 17,
der an dem Bürstenhalter 11 befestigt
ist; und einen Regler 18, der an dem Kühlkörper 17 gehalten ist
und die Wechselspannung, die in dem Stator 8 erzeugt wird,
einstellt.
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Der
Rotor 7 umfasst: eine Rotorspule 13, die einen
magnetischen Fluss beim Durchgang eines elektrischen Stroms erzeugt;
und einen Polkern 14, der derart angeordnet ist, dass er
die Rotorspule 13 bedeckt, und in dem magnetische Pole
durch den magnetischen Fluss ausgebildet werden. Der Polkern 14 besteht
aus einem ersten Polkernkörper 21 und
einem zweiten Polkernkörper 22,
die abwechselnd miteinander vermascht sind. Radialventilatoren 5 zum
Kühlen
sind jeweils an axiale Endoberflächen des
ersten Polkernkörpers 21 und
des zweiten Polkernkörpers 22 geschweißt.
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Der
Stator 8 umfasst: einen Statorkern 15; eine Statorspule 16,
in der leitende Drähte
auf den Statorkern 15 derart gewickelt sind, dass ein Wechselstrom
aufgrund der Änderungen
des magnetischen Flusses von der Rotorspule 13, die mit
der Rotation des Rotors 7 einhergehen, erzeugt wird.
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Die
Gleichrichtervorrichtung 12 umfasst: einen positiv-seitigen Kühlkörper 24,
der aus einem bogenförmigen
Kühlkörper-Hauptkörper 24a und
einer Mehrzahl von Rippen 24b, die aufrecht an einer hinteren
Oberfläche
des Kühlkörper-Hauptkörpers 24a angeordnet
sind, besteht; positiv-seitige Dioden 23, die mittels Löten an einer
vorderen Oberfläche
des Kühlkörper-Hauptkörpers 24a befestigt
und in ein Harz eingebettet sind; einen bogenförmigen negativ-seitigen Kühlkörper 26,
der in Oberflächenkontakt mit
der hinteren Klammer 2 steht und geerdet ist; negativ-seitige
Dioden 25, die mittels Löten an dem negativ-seitigen
Kühlkörper 26 befestigt
und in einem Harz eingebettet sind; und eine Platine 20,
die jede der Dioden 23 und 25 und die Statorspule 16 elektrisch
verbindet, und dreiphasiger Wechselstrom, der in dem Stator 8 erzeugt
wird, wird in Gleichstrom gleichgerichtet.
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Der
positiv-seitige Kühlkörper 24 und
der negativ-seitige Kühlkörper 26 sind
innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet,
so dass sie in einer im Wesentlichen ebenen Form radial angeordnet
sind. Der positiv-seitige Kühlkörper 24 und
der negativ-seitige Kühlkörper 26 sind
aus Aluminium hergestellt, das einen hohen thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten aufweist.
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Die
Platine 20 hält
Anschlüsse 28,
die eine gewünschte
Form aufweisen, in einem Isolierharz und weist eine bogenförmige Streifenform ähnlich derjenigen
des negativ-seitigen Kühlkörpers 26 und des
positiv-seitigen Kühlkörpers 24 auf.
Die Platine 20, der positiv-seitige Kühlkörper 24 und der negativ-seitige
Kühlkörper 26 sind
derart positioniert, dass sie axial nebeneinander angeordnet sind.
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Mehrere
positiv-seitige Dioden 23 sind derart angeordnet, dass
sie umlaufend voneinander beabstandet an dem Kühlkörper-Hauptkörper 24a des positiv-seitigen
Kühlkörpers 24 vorgesehen
sind. Mehrere negativ-seitige Dioden 25 sind derart angeordnet,
dass sie umlaufend voneinander beabstandet an einer Oberfläche des
negativ-seitigen Kühlkörpers 26 nahe
der Platine 20 vorgesehen sind.
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Entsprechende
Leitungen 25a und 23a der negativ-seitigen Dioden 25 und
der positiv-seitigen Dioden 23 erstrecken sich in Richtung
der Platine 20.
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Ein
erster Befestigungsbereich 20a, ein zweiter Befestigungsbereich 20b und
ein dritter Befestigungsbereich 20c sind in einem gleichmäßigen Abstand
auf der Platine 20 angeordnet.
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3 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A an dem ersten Befestigungsbereich 20a in 2,
betrachtet in der Richtung der Pfeile.
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Ein
Flansch eines zylindrischen ersten Isolierelementes 41 ist
zwischen dem negativ-seitigen Kühlkörper 26 und
dem positiv-seitigen Kühlkörper 24 angeordnet.
Ein zylindrisches zweites Isolierelement 42, das einen
Flansch aufweist, erstreckt sich durch das erste Isolierelement 41,
eine Öffnung
des positiv-seitigen Kühlkörpers 24 und
eine Öffnung
des ersten Befestigungsbereichs 20a.
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Der
zweite Befestigungsbereich 20b und der dritte Befestigungsbereich 20c weisen
Querschnitte auf, die in ähnlicher
Weise wie derjenige des ersten Befestigungsbereichs 20a aufgebaut
sind.
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Die
Platine 20, der positiv-seitige Kühlkörper 24 und der negativ-seitige
Kühlkörper 26 sind
unter Verwendung des ersten Isolierelementes 41 und des zweiten
Isolierelementes 42 in dieser Weise integriert.
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Eine
Gleichrichtervorrichtung 12, die auf diese Weise integriert
ist, ist an der hinteren Klammer 2 befestigt, indem Schrauben 40 durch
die entsprechenden zweiten Isolierelemente 42 eingesetzt
und in die hintere Klammer 2 geschraubt sind.
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4 ist
eine Rückansicht
der Platine 20 der in 2 dargestellten
Gleichrichtervorrichtung 12, betrachtet von einer Rückseite,
und 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
B-B in 4, betrachtet in der Richtung der Pfeile.
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6 ist
eine Rückansicht
einer herkömmlichen
Platine 27, betrachtet von einer Rückseite, die als ein Referenzbeispiel
dient, und 7 ist eine Querschnittsansicht
entlang der Linie C-C in 6, betrachtet in der Richtung
der Pfeile.
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Verglichen
mit der herkömmlichen
Platine 27 sind zwei Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac,
die dicker als der erste Befestigungsbereich 20a sind,
an zwei Seiten des ersten Befestigungsbereichs 20a der
Platine 20 gemäß der ersten Ausführungsform
ausgebildet. Die zwei Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac weisen
eine identische Formgebung auf.
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Bei
einem Fahrzeuggenerator, der den zuvor beschriebenen Aufbau aufweist,
wird ein elektrischer Strom von eine Batterie (nicht gezeigt) über die
Bürsten 10 und
die Gleitringe 9 zu der Rotorspule 13 geleitet,
wodurch ein magnetischer Fluss und entsprechende Nordpole (N) und
Südpole
(S) in den klauenförmigen
Magnetpolen des ersten Polkernkörpers 21 und
des zweiten Polkernkörpers 22 erzeugt
werden.
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Gleichzeitig
wird ein magnetisches Drehfeld an dem Statorkern 15 angelegt,
da die Riemenscheibe 4 durch eine Maschine angetrieben
und der Rotor 7 durch die Welle 6 gedreht wird,
wodurch eine elektromotorische Kraft in der Statorspule 16 erzeugt wird.
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Die
Größe der elektromotorischen
Wechselstromkraft wird durch den Regler 18 eingestellt,
der den zum Rotor 7 fließenden Strom einstellt. Wechselstrom,
der durch die elektromotorische Wechselstromkraft erzeugt wird,
wird durch die Gleichrichtervorrichtung 12 geleitet und
in einem Gleichstrom gleichgerichtet, und die Batterie wird geladen.
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Bei
einem Fahrzeuggenerator gemäß dieser Ausführungsform
sind zwei Vibrationswirkungsbereiche 20ab und 20ac an
zwei Seiten des ersten Befestigungsbereichs 20a angeordnet.
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Da
sich gehaltene Enden der Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac an
dem ersten Befestigungsbereich 20a, der die Platine 20 hält, in Richtung
des zweiten Befestigungsbereichs 20b und des dritten Befestigungsbereichs 20c erstrecken,
wie in 8 gezeigt ist, werden entsprechende Vibrationsmodi der
Platine 20 zwischen dem ersten Befestigungsbereich 20a und
dem zweiten Befestigungsbereich 20b und zwischen dem ersten
Befestigungsbereich 20a und dem dritten Befestigungsbereich 20c unterdrückt.
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Ferner
zeigt 9 Vibrationsmodi zwischen einem ersten Befestigungsbereich 27a und
einem zweiten Befestigungsbereich 27b und zwischen dem ersten
Befestigungsbereich 27a und einem dritten Befestigungsbereich 27c in
der Platine 27 der 6 und 7,
die in herkömmliches
Beispiel darstellt.
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Die
Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac sind
integral in der Platine 20 konfiguriert, wodurch die Verlässlichkeit
der Gleichrichtervorrichtung 12 verbessert werden kann,
ohne die Anzahl von Teilen zu erhöhen.
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Da
die Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac einfach
durch Erhöhen
der Dicke partiell an einem vorhandenen ersten Befestigungsbereich 20a konfiguriert
werden können,
und da die Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac einen
leeren Raum nutzen, der bereits vorhanden war, ist es nicht erforderlich,
die Gleichrichtervorrichtung 12 axial oder radial größer auszubilden.
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Ferner
können
beide Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac auch
alleine verwendet werden.
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Ein
Vibrationsunterdrückungsbereich
kann ferner an dem zweiten Befestigungsbereich 20b oder an
dem dritten Befestigungsbereich 20c vorgesehen werden.
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Indem
die Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac länger in
Richtung des zweiten Befestigungsbereichs 20b oder des
dritten Befestigungsbereichs 20c ausgebildet werden, kann
die Länge
des entsprechenden Wellenbauches zwischen dem ersten Befestigungsbereich 20a und
dem zweiten Befestigungsbereich 20b oder zwischen dem ersten Befestigungsbereich 20a und
dem dritten Befestigungsbereich 20c verkürzt werden,
die sich in einem Brückenzustand
befinden, wodurch die Vibration der Platine 20 weiter unterdrückt wird.
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Die
Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac können auch
an einer radial äußeren Seite miteinander
verbunden sein.
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Ferner
wurde bei der obigen Ausführungsform
ein Fahrzeuggenerator beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung
natürlich
auch für
andere Wechselstromgeneratoren geeignet ist, die drehend unter Verwendung
einer Maschine, die nicht einer in einem Fahrzeug befestigten Maschine
entspricht, oder eines elektrischen Motors, eines Wasserrads oder
dergleichen, als eine Antriebsquelle angetrieben werden.