DE1958903A1 - Diodengleichgerichteter Wechselstromgenerator - Google Patents

Description

Patents« £ sit

DtpMng. K. Weither

'^ ^ 18. Nov.

■I ZCtA Aiob W/Vh-2582

General Motors Corporation, Detroit, Mich., Y₀St.A.

Diodengleichgerichteter Wechselstromgenerator

Die Erfindung "bezieht sich auf einen diodengleichgerichteten Wechselstromgenerator mit einem eine dreiphasige im Stern geschaltete Wicklung tragenden Ständer und einer Feldwicklung, die über Schleifringe und Bürsten angeschlossen ist, mit einem Spannungsregler und einer Bürstenhaltereinheit, die an einer Innenwand eines Endrahmens des Generators befestigt sind, und mit einer ebenfalls an der Innenwand befestigten Diodeneinheit, die den Spannungsregler und die Feldwicklung speist·

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Ein derartiger V"ohselstromgenerator ist aus der USA-Patentschrift 3 299 303 Anmelderin "bekannt, bei der trotz der Verwendung von gedruckten Schaltungen für den Spannungsregler und Befestigung des Spannungsreglers und der Bürstenhaltereinheit am Endrahmen des Generators mittels gemeinsamer Befestigungsglieder verschiedene Teile des elektrischen Kreises einzeln befestigt sind und durch besondere elektrische Leiter angeschlossen werden.

Ein ähnlicher diodengleichgerichteter Wechselstromgenerator ist durch die USA-Patentschrift 3 271 601 bekannt, der jedoch keine Schleifringe und keine Burstenhaltereiaheit aufweist, da die Feldwicklung ebenso wie der Ständer ortsfest ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Grosse eines diodengleichgerichteten Weghselstromgenerators kleinstmöglich zu machen, wobei der Spannungsregler innerhalb des Endrahmens untergebracht ist, wobei die Anzahl der erforderlichen elektrischen Leiter zur Verbindung des Spannungsreglers, der Bürsten, der Wicklungen des Generators und der Brückengleichrichter verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Spannungsregler und die Bürstenhaltereinheit aufeinandergesteckt an der Innenwand des Endrahmens des Generators mit der einen fläche des Spannungsreglers gegen die

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Innenwand anliegend angeordnet sind, wobei Anschlussglieder in den gemeinsamen Berührungsflächen des Spannungsreglers und der Bürstenhaltereinheit unmittelbar miteinander in Berührung stehen. Durch diese Ausbildung mit eingegliedertem Spannungsregler und Brückengleichrichter wird eine sehr gedrängte Bauweise erzielt, die weniger Verdrahtungen erfordert, wodurch die Herstellung verbilligt und die Betriebssicherheit erhöht wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Spannungsregler, der Bürstenhaltereinheit und ihren Anschlußstücken miteinander fluchtende Öffnungen vorgesehen sind, durch die in den Endrahmen eingeschraubte Schrauben treten, die festgezogen die Anschlussglieder des Spannungsreglers in dichte Anlage gegen die Anschlussglieder der Bürstenhaltereinheit bringen, um die Peldwicklung mit dem Spannungsregler zu verbinden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bürstenhaltereinheit einen die Bürsten tragenden !Teil und einen an diesem sitzenden Befestigungsteil aufweisen, und auf Wände des Befestigungateils U-förmige Anschlussglieder aufschiebbar sind, von denen das eine über einen leiter mit der einen Bürste an der einen Wand und das andere über einen Leiter mit der anderen Bürste an der anderen Wand des Befestigungsteils liegt, und letzteres

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Anschlussglied sich zur ersten Wand erstreckt und dort einen stromleitenden Teil aufweist, und dieser sowie ein stromleitender Teil des dort liegenden Anschlussgliedes unmittelbar gegen die Anschlussglieder des Spannungsreglers anliegen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Dreiphasen-Brückengleichrichter neben der Welle des Läufers am Endrahmen des Generators befestigt ist, der aus zwei elektrisch voneinander isolierten Wärmeschilden besteht, mit denen je mehrere Dioden elektrisch so verbunden sind, dass die Anoden der einen Gruppe von Dioden mit dem einen Wärmeschild und die Kathoden <fer anderen Grupe mit dem anderen Wärmeschild verbunden sind und Paare der Dioden mit Wechselstromeingängen zum Brückengleichrichter bildenden Anschlusszapfen verbunden sind, dass ein zweiter Brückengleichrichter mit einer gleichen Zahl von Eingangsklemmen eine gemeinsame Ausgangsklemme aufweist, wobei die Eingangsklemmen des zweiten Brückengleichrichters öffnungen zur Aufnahme der Anschlusszapfen des ersten Brückengleichrichters aufweisen, und dass öffnungen aufweisende Anschlussr glieder für die Phasen der Ständerwicklung auf die Anschlusszapfen des ersten Brückengleichrichters aufsteckbar sind, auf die zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den Phasen und den beiden Brückengleichrichtern Muttern aufschraubbar sind.

	der	hält.	. 1	eine Stirnansicht auf einen diodengleich
	Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel		gerichteten Wechselstromgenerator,
_ 5-	der Erfindung dargestellt. Es zeigen	. 2	ein Schnitt nach der linie 2-2 in Pig. I,
Schliesslich ist es vorteilhaft, wenn die eine	Pig	. 3	eine Stirnansicht auf einen Endrahmen des
Schraube die Ausgangsklemme des zweiten Brückengleichrichters			Wechselstromgenerators nach Pig. I und 2,
in feste Anlage gegen das U-förmige Anschlussglied der	Pig	. 4	eine zum Teil geschnittene Ansicht nach
Bürstenhaltereinheit	Fig		der linie 4-4 in Pig. 3,
In		. 5	ein Schnitt nach der Linie 5-5 in Pig. 3,
Pig	, 6	eine Draufsicht auf einen Brückengleich
		richter, der in den Wechselstromgenerator
Pig,		eingebaut ist,
Pig.	7	ein Schnitt nach der linie 7-7 in Pig. 6,
	8	eine Stirnansicht auf eine Bürstenhalter
		einheit, die in den Wechselstromgenerator
Pig.		eingebaut ist,
Pig.	9	eine Draufsicht zu Pig. 8,
	10	und 11 Darstellungen von Bürstenhaltern
		der BUrstenhaltereinheit nach Pig.8 und 9, - 6 -
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Pig.

Pig. 12 eine Drauf Yfc auf einen Iransistor-

spannungsregler für den Wechselstromgenerator nach Pig. I und 2,

Pig. 13 eine der Pig. 12 entsprechende Draufsicht, die den Innenaufbau des Spannungsreglers zeigt,

Pig. 14 eine Unteransicht auf den Spannungsregler und

Pig. 15 ein Schaltbild des Wechselstromgenerators in Verbindung mit der elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeugs.

Der Generator weist Endrahmen 20 und 22 auf, die vorzugsweise aus Aluminiumguss bestehen,und einen Ständer 24 umschliessen. Der Ständer 24 besteht aus einem üblichen Magnetkern 26 aus laminiertem Stahl, der Schlitze zur Aufnahme der üblichen dreiphasigen im Stern geschalteten Statorwicklung 28 enthält. Einige der Lamellen 26a haben grösseren Durchmesser und greifen zwischen die Stirnfläche der Endrähmen 20 und 22, so dass diese den Ständer beim Zusammenspannen mittels Bolzen 30 festlegen (Pig. 2).

Die Endrahmen 20 und 22 tragen Lager 32 bzw. 34, in denen drehbar eine Welle 36 des Läufers 38 gelagert ist. Der Läufer 38 hat ausserdem Folstücke 40 und 42 und einen Kern 44 aus magnetischem Werkstoff. Die PolstUoke 40 und 42

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greifen mit Fingern ineinander. Gegen die Innenseite der Finger liegt ein Aluminiumring 46 an, der die Entstehung von Geräuschen bei mit kritischer Drehzahl umlaufendem läufer 38 verringert. Der läufer 38 enthält ferner eine Feldwicklung 48, die auf einen Spulenkasten 50 aufgewickelt ist und den Kern.44 zwischen den Polstücken 40 und 42 umgibt.

Die Enden der Feldwicklung 48 sind über leiter 56 und 58 mit Schleifringen 52 bzw. 54 verbunden, die gegeneinander und von der Welle 36 elektrisch isoliert sind.

Die dreiphasige im Stern geschaltete Ständerwicklung 28 ist im Schaltbild der Fig. 15 dargestellt und ist über leiter 66 mit Anschlusszapfen 60, 62 und 64 verbunden. Die Amschlusszapfen 60, 62 und 64 sind Teil eine» Brückengleichrichters 68 (Fig. 6 und 7), der mit Siliziumdioden 70 und 72 bestückt ist. Der Brückengleichrichter 68 hat zwei mit Rippen gemäss Fig. 6 versehene Wärmeschilde 74 und 76 aus Aluminium, die voneinander durch einen isolierenden Werkstoff 78 und Abstandsblöcke 80 und 82 aus isolierendem Werkstoff getrennt sind. Zur Herstellung des Brückengleichrichters 68 werden durch Strangpressen gebildete Wärmeschilde 74 und 76 verwendet, deren jeder drei löcher 84 bzw. 86 enthält. In jedem loch 84 ist eine Kupferscheibe 88 eingesetzt, auf der eine Siliziumdiode 72 mit einem Anschlussleiter 72a aufruht. In gleicher Weise ist in jeden loch 86 des Wärmeschilds 76

eine ringförmige Kupferscheine 89 eingesetzt, auf der sich eine Siliziumdiode 70 abstützt, die einen Inschlussleiter 70a aufweist. Der Bereich rund um die Leiter und die Enden der Dioden kann mit einer Silikon-Gummimass-e, die nicht dargestellt ist, abgedichtet werden. Wie das Schaltbild nach Fig. 15 zeigt, bilden die Wärmeschilde 74 und 76 die positive bzw. negative GIeichstrom-Ausgangsklemme des Brückengleichrichters 6ö. Die Dioden 72 sind so gepolt, dass ihre Kathoden mit den Kupferscheiben 88 verbunden sind, während die Dioden so gepolt sind, dass ihre Anoden mit den zugeordneten Kupferscheiben 89 in Berührung stehen.

Die Anschlussleiter 72a und 70a der drei Paare von Dioden sind an die Anschlusszapfen 60 bzw. 62 bzw. 64 angeschlossen. Jeder dieser Anschlusszapfen hat an seinem Ende ein Gewinde, beispielsweise 62a, dessen Zweck später noch beschrieben wird. Nachdem die Anschlussleiter 70a und 72a mit den Anschlusszapfen 6ü, 62 und 64 verbunden sind, wird der Raum zwischen den Wärmeschilden mit einem isolierenden Werkstoff 78, vorzugsweise einem Epoxyharz, ausgegossen, durch den die elektrische Isolation zwischen den Wärmeschilden und 76 voneinander bewirkt wird und der Brückengleichrichter seinen mechanischen Halt erhält. Während des Zusammenbaues werden die Wärmeschilde in richtigem Abstand durch die Abstandsblöcke 80 und 82 gehalten.

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Aus den Pig. 2 bis 4 ergibt sich, dass der Brückengleiehrichter 68 innerhalb des Endrahmens 20 angeordnet iBü und mit dessen Innenwand 20a verbunden wird. Die Wärmeschilde 74 und 76 enthalten Schlitze 74a bzw. 76a (Pig. 6), die zur Befestigung des Brückengleichrichters mit dem Endrahmen 20 verwendet werden. Zu diesem Zwecke nimmt der Schlitz 74a einen Anschlusszapfen 90 auf (Pig. 2 und 5), der durch eine Öffnung 92 in der Stirnwand 20a des Endrahmens 20 tritt. Der Anschlusszapfen 90 ist elektrisch von dem Endrahmen 20 durch einen Isolator 94 isoliert, während der Wärmeschild 74 von dem Endrahmen 20 durch einen Isolator 96 isoliert in Abstand gehalten wird. Der Anschlusszapfen 90 hat am Ende ein Gewinde, auf das eine Mutter 97 aufschraubbar ist, um den Wärmeschild 74 mit dem Endrahmen 20 zu verbinden.

Der Schlitz 76a nimmt eine Schraube 98

(Pig. 3) auf, die von dem Wärmeschild 76 nicht isoliert ist und in eine Q-ewindeöffnung des Endrahmens 20 eingeschraubt wird. Die Schraube 98 hält somit den Endrahmen 20 auf der gleichen Spannung wie die Anoden der Dioden 70. Der Endrahmen 20 weist eine in axialer Richtung liegende Nabe 100 auf, die gegen den Wärmeschild 74 im Bereich der Schraube 98 anliegt und im wesentlichen die gleiche Stärke wie der Isolator 96 hat, damit die Wärmesohilde 74 und 76 gleichen Abstand von der Stirnwand 20a des Endrahmens 20 haben.

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Wie Pig. 3 zeigt, ^ind auf die Anschlusszapf en 60, 62 und 64 Muttern 101 aufgei Uibt, die Kabelschuhe 102 festspannen, die an den Leitern 66 befestigt sind. Zusätzlich dienen die Muttern 101 der Befestigung einer Diodenbaueinheit 104, die aus drei Sliziumdioden 106 (Fig. 15) besteht. Die Anoden dieser Dioden 106 sind über Leiter 109 bzw. 111 bzw. 113 mit den Anschlusszapfen 60 bzw. 62 bzw. 64 verbunden, während ihre Kathoden an einen gemeinsamen Leiter 115 angeschlossen sind. Wie Pig. 3 zeigt, sind die Leiter 109, 111 und 113 in Form von Metallbändern ausgebildet, die Öffnungen zur Aufnahme der Anschlusszapfen 60, 62 und 64 enthalten.

Auch der Leiter 115 ist als Metallband ausgebildet, das in noch zu beschreibender Weise mit dem Spannungsj

regler verbunden wird. Ein Verfahren zur Herstellung der Diodeneinheit 104 besteht darin, einen ebenen metallischen leitenden Streifen zu verwenden, auf den scheibenförmigen Dioden derart aufgesetzt werden, dass deren Kathoden mit dem Streifen elektrisch' verbunden sind. Die Anoden der Dioden 106 werden einzeln mit den Leitern 109, 111 und 113 verbunden und der die Dioden enthaltende Bereich wird dann mit einem Isolierwerkstoff 115b ausgefüllt. Diese Porm der Diodeneinheit ist leicht herzustellen und kann mühelos mit den Anschlusszapfen 60, 62 und 64 durch Pestschrauben der Muttern 101 verbunden werden,

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Die Brückengleichrichter 68 und die Diodeneinheit 104 können auch in anderer Weise ausgebildet werden, sofern drei Anschlusszapfen vorgesehen sind, über die die beiden Einheiten miteinander verbunden werden können und über die der elektrische Anschluss an die Phasen der Ständerwicklung des G-enerators möglich ist.

Der Endrahmen 20 enthält ausser dem Brtickengleichrichter und der Diodeneinheit auch einen Halbleiterspannungsr regler 110 vom Transistortyp und eine Bürstenhaltereinheit 112, Die Bttrstenhaltereinheit ist in den lig. 8 bis 11 dargestellt. Die Bürstenhaltereinheit 112 besteht aus einem bürstentragehden Teil 114 und einem Befestigungsteil 116, das sich axial von dem bürstenhaltenden Teil 114 erstreckt. Diese beiden Teile sind aus einem einteiligen Kunststoffteil gebildet, wobei der bürstenhaltende Teil 114 Taschen 118 und 120 zur Aufnahme von Bürsten 122 bzw. 124 enthält. Die Bürsten werden in Richtung auf'das offene Ende der Taschen durch Federn 126 und 128 belastet. Sie können in der zurückgezogenen Lage vor dem Einbau der Bürstenhaltereinheit in den Generator durch eine Stange 130 festgehalten werden, die durch eine öffnung in dem Bürstenhalter tritt.

Die Bürsten 122 und 124 sind über Leiter 132 bzw*³ 134 mit Anschlussgliedern 136 bzw. 138 verbunden» Diese haben

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gleiche Form. Das Anschlussglied 136 "besteht aus zwei zueinander parallelen Teilen 136a und 136b, die durch einen Teil 136c miteinander verbunden sind. Das Anschlussglied hat demzufolge eine im wesentlichen. U-förmige Gestalt (Eig.ll). Ferner ist eine Verlängerung 136d vorgesehen, deren Zweck später noch erläutert wird. Die Teile 136a und 136b haben zueinander ausgerichtet liegende Öffnungen 14O und der Teil 136a nimmt den Leiter 132 auf, worauf dieser beispielsweise mit dem Befestigungsglied verschweisst wird.

Die Befestigungsglieder 136 und 138 werden auf den Befestigungsteil 116 der Mrstenhaltereinheit 112 aufgeschoben, so dass die in ihnen vorgesehenen Öffnungen 14O bzw. 142 mit Öffnungen 144 und 146 in dem Befestigungsteil fluchten. Die mit den Bürsten verbundenen Leiter 132 und 134 treten durch einen in axialer Richtung liegenden Schlitz 114a, der in dem bürstentragenden Teil 114 der Bürstenhaltereinheit gebildet ist.

Der Befestigungsteil 116 hat ferner Öffnungen 150 und 152, in die Zapfen des Transistor-Spannungsreglers 110 in noch zu beschreibender Weise eingreifen. Der Teil 116 hat ausserdem eine Öffnung 154» die mit Öffnungen 156a und 156c eines U-förmigen Anschlussgliedes 156 fluchtet, das auf dea Befestigungsteil 116 aufgeschoben wird. Die Teile 156b und 156c sind zur Bildung des U-förmigen Profils durch einen Teil 156d miteinander verbunden.

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Die Anschlussglieder 136, 138 und 156 werden mit dem Befestigungsteil 116 des Bürstenhalters durch ledigliches Aufschieben längs Schlitzen 16ü, 162 und 164 verbunden. Diese Schlitze verhindern eine seitliche Bewegung der Anschlussgiieder und legen diese fest, wenn der Bürstenhalter eingebaut ist.

Der Spannungsregler 110, der an dem Endrahmen befestigt ist, ist näher in den Fig. 12 bis 14 dargestellt. Er besteht aus einem Kunststoffgehäuse 170» das Anschlusszapfen 172 und 174 trägt. Das Kunststoffgehäuse 170 enthält eine rechteckige Öffnung 176,die auf der einen Seite durch ein metallisches Wärmeschild 178 verschlossen ist. Dieser trägt einen keramischen Überzug 180, auf dem die Transistoren und die anderen elektrischen Teile des Spannungsreglers abgestützt sind. Diese sind zweckmässig zu einem integrierten Kreis zusammengefasst, wobei der Ausgangstransistor 182 des Spannungsreglers von einem metallischen Wärmeschild getragen ist, der seinerseits an dem metallischen Wärmeschild 178 abgestützt ist.

Das Kunststoffgehäuse 170 trägt Anschlussglieder 190, 192 und 194 aus elektrisch leitendem Werkstoff, die ringförmige Teile 190a , 192a und 194a aufweisen und entsprechend dem Schaltbild in Pig. 15 mit dem Spannungsregler verbunden sind. Das .Anschlussglied 190 ist elektrisch mit

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dem Anschlusszapfen 172 über ev Leiter 196 verbunden, von dem ein Teil in das Kunststoffgehäuse 170 eingebettet ist. Der Anschlusszapfen 174 ist mit dem integrierten Kreis durch einen Leiter 198 verbunden, während die Anschlussglieder und 194 mit dem integrierten Kreis durch Leiter 202 bzw. 200 verbunden sind.

Der den keramischen Überzug 180 und den Wärmeschild 184 enthaltende Teil des Spannungsreglers wird schliesslich durch einen Kunststoffdeckel 203 verschlossen. Dieser Deckel 203 und der metallische Wärmeschild 178 sind mit dem Kunststoffgehäuse 170 durch mehrere Mete 204 verbunden. Der Kunststoffdeckel 203 hat in axialer Richtung liegende Haben 206, die in die Öffnungen 150 und 152 des Bürstenhalters bei der Endmontage des Bürstenhalters und des Spannungsreglers eingreifen.

Wie Fig. 12 zeigt, sind die ringförmigen Teile 190a, 192a und 194a der Anschlussglieder freigelegt, so dass sie mit Anschlussgliedern des Bürstenhalters bei der endgültigen Montage in Berührung miteinander gebracht werden.

Dieser endgültige Einbau erfolgt in folgender Weise: Der Spannungsregler 112 wird gegen die innere W_and 20a des Endrahmens 20 angelegt, dass öffnungen 191» 193 und des Spannungsreglers mit Gewindelöchern 210, 212 und 214 in

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der Stirnwand 20a des Endrahmens 20 fluchten. Hierbei liegt der metallische Wärmeschild 178 gegen den Endrahmen 20 an (Fig. 4). Die Bürstenhaltereinheit wird dann so angesetzt, dass der Befestigungsteil 116 mit seiner Wand 116a gegen den Spannungsregler anliegt, wobei die Öffnungen 150 und die Naben 206 des Spannungsreglers aufnehmen. In dieser Lage liegt der eine Teil 156c des Anschlussgliedes 156 des Bürstenhalters unmittelbar gegen die Attschlussfläche 194a des Spannungsreglers an. Der eine Teil des Anschlussgliedes 138 liegt gegen die Fläche 192a und der eine Teil des Anschlussgliedes 136 gegen den Anschlussgliedteil 190a des Spannungsreglers an.

Ist der Bürstenhalter 112 richtig aufgesetzt, so ragt die Stange 130, die die Bürsten in der zurückgezogenen Stellung hält, durch eine Öffnung 20c im Endrahmen 20 nach aussen, so dass sie herausgezogen werden kann, um nach dem vollzogenen Einbau des Bürstenhalters und des Spannungsreglers die Bürsten zur Anlage gegen die Schleifringe zu bringen.

Bei dieser Lage des Spannungsreglers und des Bürstenhalters werden drei Schrauben durch die ausgerichteten öffnungen gesteckt und in den Endrahmen 20 eingeschraubt (Fig. 3 und 4). Eine Schraube 220 trägt eine Büchse 222 aus isolierendem Werkstoff, der zweckmässig ein bei Wärmeschrumpfen der Kunststoff ist, um fest an der Schraube zu baften. Diese

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Schraube 220 tritt durch eine Öffnung im Leiter 115*der Diodeneinheit 104 und ist von diesem durch einen Isolator 224 elektrisch isoliert. Die Schraube 220 ist ferner elektrisch von den Anschlusszapfen des Spannungsreglers und des Bürstenhalters Isoliert, bewirkt aber die Abstützung dieser beiden Teile wie auch die Halterung des !Leiters 115 in fester Anlage gegen das Anschlussglied 136 des Bürstenhalters·

Die beiden anderen Befestigungsschrauben 230 und 232 dienen der endgültigen Befestigung. Die Schraube 230 trägt

ähnlich wie die Schraube 220 eine Büchse aus isolierendem Werkstoff, durch die sie gegen die Anschlusszapfen des Spannungsreglers und des Bürstenhalters isoliert ist. Eine Scheibe 234 aus isolierendem Werkstoff isoliert den Kopf der Schraube 230 gegen das Anschlussgliedl3ö. Die Schraube 230 drückt die eine Seite des Anschlussgliedes 138 dicht gegen den Anschlu^ssgliedteil 192a des Spannungsreglers. Die Schraube 232 weist keine Scheibe aus isolierendem Werkstoff auf und ist daher elektrisch mit dem Endrahmen 20 und dem Anschlussglied 156 des Bürstenhalters verbunden. Zusätzlich kann diese Schraube 232 eine Büchse 222 aus Isolierendem Werkstoff erhalten, jedoch muss der Kopf der Schraube eine Metallacheibe berühren, die die elektrische Verbindung des Kopfes mit dem Anschlussglied 156 bewirkt.

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j Da die Schrauben 220, 230 und 232 den Spannungs-

J regler 110 und den Bürstenhalter 112 eindeutig mit dem Endr

rahmen 20 verbinden und auch eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen den Anschlussgliedern bewirken, ist ein sehr gedrängter und zuverlässiger Aufbau geschaffen.

Im Schaltbild der Pig. 15 sind die gleichen

Bezugszeichen der einzelnen Bauteile verwendet. Die drei- ! phasige im Stern geschaltete Ständerwicklung 28 ist mit den '' Anschlusszapfen 60, 62 und 64 verbunden, die ihrerseits mit

den Dioden 70 und 72 verbunden sind . Der Wärmeschild 74 j

stellt die positive Gleichstrom-Ausgangsklemme des gebildeten j
Brückengleichrichters dar, der mit dem Anschlusszapfen 90

verbunden ist.

Bei dem Einbau des erfindungsgemässen Generators

in ein Kraftfahrzeug ist der Anschlusszapfen 90 über einen

Leiter 250 mit einer Batterie 252 verbunden, deren andere Seite an Masse liegt. Bei laufendem Generator, der durch die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben wird, lädt der Generatorstrom die Batterie auf. Zusätzlich können verschiedene elektrische Belastungen wie Scheinwerfer, Rundfundgerät usw. über den Leiter 250 gespeist werden, wobei die Rückleitung über Masse erfolgt und das Einschalten durch nicht dargestellte Schalter bewirkt wird.

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Der Transistor-Spannungsregler 110 kann ver-

schiedane Gestalt haben, von denen eine in Pig. 15 dargestellt ist. Der Spannungsregler enthält einen npn-Ausgangstransistor 182, dessen Emitterelektrode über einen Leiter 256 an Masse liegt. Der Leiter 256 entspricht dem Anschlissglied 194 des Spannungsreglers, der über die Befestigungsschraube 232 an Masse liegt, wenn der Generator zusammengebaut ist. Der Transistor 182 sitzt auf dem metallischen Wärmeschild 184 gemäss i*ig. 13.

Der Transistor-Spannungsregler enthält ferner npn-Transistoren 258 und 260, die in Darlington-Schaltung angeordnet sind, also mit ihren Kollektorelektroäen mit einem Leiter 262 verbunden sind. Die Emitterelektrode des Transistors 260 ist mit der Basiselektrode des Transistors 258 verbunden, während die Emitterelektrode des Transistors 258 über den Leiter 256 an Masse liegt. Eine Siliziumdiode 264 liegt zwischen den Kollektorelektroden der Transistoren 258 und 260 und der Basiselektrode des Transistors 182. Ein aus Widerständen 266 und 268 gebildeter Spannungsteiler liegt zwischen dem Anschlusspunkt 174 und dem an Masse liegenden Leiter 256. Eine Zenerdiode 270 liegt zwischen einem Anschlusspunkt zwischen den Widerständen 266 und 26ö des Spannungsteilers und der Basiselektrode des Traneistors 260.

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Der Anschlusspunkt 174 im Schaltbild nach Pig. 15 entspricht dem Anschlusszapfen 174 in den Pig. 12 "bis 14. Dieser Anschiusspunkt ist elektrisch über einen Anschlusspunkt 272 mit dem Leiter 250 verbunden.

Der Transistor-Spannungsregler hat einen weiteren Anschlusspunkt 172, der dem Anschlusszapfen 172 in Pig. 12 bis 14 entspricht und mit einem Widerstand 274 über einen Leiter 276 verbunden ist« Eine Peldwicklungsentladungsdiode 278 liegt zwischen der Kollektorelektrode des Transistors 182 und dem Leiter 276.

Der Anschlusspunkt 172 ist mit dem elektrischen System so verbunden, dass er an der einen Seite einefl Widerstands 280 und einer Signallampe 282 liegt. Der Widerstand 280 liegt in Reihe mit einem willkürlich betätigbaren Schalter 2β4, dessen andere Seite mit dem Leiter 250 verbunden ist. Die Signallampe 282 liegt in Reihe mit einem zweiten willkürlich betätigbaren Schalter 286, dessen andere Seite ebenfalls am Leiter 250 liegt. Der Schalter 286 kann der Zündschalter eines Kraftfahrzeugantriebsmotors sein, während der Schalter 284 ein Schalter für die Hilfsgeräte sein kann.

Die Schleifringe 52 und 54 sind über die Bürsten 122 und 124 mit der Feldwicklung 48 verbunden. Die Anschlusspunkte 136 und 138 im Schaltbild der Pig. 15 e-ntsprechen den Anschlussgliedern. 136 und 138 des Bürstenhalters, so dass die Verbindung mit dem Spannungsregler über diese Anschluss-

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punkte 136 und 138 erfolgt, wenn die !eile 190a und 192a des Spannungsreglers mit ihnen in Verbindung gebracht werden. Zur Herstellung der elektrischen Verbindungen der Anschluss— zapfen 172 und 174 ist es lediglich notwendig, diese mit einem geeigneten Stecker zu verbinden, wobei ein leiter mit dem Anschlusspunkt 272 und der andere mit der einen Seite j des Widerstands 280 und der Signallampe 282 verbunden ist. Die Anschlusszapfen 172 und 174 sind durch eine Öffnung 20b in dem Endrahmen 20 (Pig. 1) zugänglich. Um den Generator in Betrieb zu nehmen, ist daher lediglich die Herstellung der ' elektrischen Verbindung an den Anschlusszapfen 172 und 174 i und dem Anschlusszapfen 90 erforderlich. Die Verbindung mit ■ _;

f Masse wird dadurch hergestellt, dass das Gehäuse des Generators) mit einem metallischen Teil des Kraftfahrzeugs in Verbindung gebracht wird.

Der Transistor-Spannungsregler hält eine vorgegebene geregelte Spannung des Generators aufrecht, beispielsweise bei einer 12 Volt-Anlage eines Kraftfahrzeugs auf einen Wert von etw-a 14 Volt, die zwischen dem Anschlusspunkt 272 und Masse herrschen.

Zum Anlassen des Kraftfahrzeugs schliesst der Fahrer die Schalter 284 und 286, so dass die Feldwicklung 48 anfänglich von der Batterie 252 erregt wird. Dieser Erreger-

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kreis läuft von der positiven Seite der Batterie über die geschlossenen Schalter 284 und 286, den Widerstand 280 und die Signallampe 282 zum Anschlusspunkt 172 und über den leiter 276, die Peldwiclung 48 und den Kollektor-Emitterkreis des Transistors 182, der zu dieser Zeit im leitenden Zustand ist. Dieser Strom fliesst auch durch die Schleifiinge und Bürsten und durch die Anschlusszapfen des Spannungsreglers und Bürstenhalters.

Wird der Generator nun von der Antriebsmaschine angetrieben, so steigt seine Ausgangsspannung und wenn diese den vorgegebenen Wert erreicht, bricht die Zenerdiode 270 und der Basis-Emitterkreis der Transistoren 260 und 258 zusammen, so dass die Transistoren 260 und 258 leitend werden. Dann sinkt die Spannung am Leiter 262 infolge des Spannungsabfalls im Widerstand 274. Die zwischen dem Leiter 172 und Masse erscheinende Spannung ist eine von den Dioden 106 und den Dioden 70 bedingte Spannung, welche einen zweiten Dreiphasendoppelwegbriickengleichrichter bilden. Fällt die Spannung am Leiter 262 so weit, dass sie die in Durchlassrichtung wirkende Spannung der Diode 264 und des Basis-Emitterkreises des Transistors 182 Überwindet, so wird der Transistor 182 nicht leitend. Dieser schaltet dann die !Feldwicklung 48ab, woraus sich eine Abnahme der Ausgangsspannung des Generators erfcibt.

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Fällt die Ausgaagsspatinung des Generators auf einen vorgegebenen Wert, so gelangen die Zenerdiode 270 und die Basis-Emitterkreise der Transistoren 260 und 258 wieder in den sperrenden Zustand, durch den die beiden Transistoren nichtleitend werden. Die Spannung am Leiter 262 steigt dann genügend an, um den Transistor 182 in Durchlassrichtung zu belasten, so dass dieser wieder leitend wird. Der Transistor 182 wird daher dauernd ein- und ausgeschaltet, um den Strom durch die Feldwicklung 48 so zu steuern, dass eine vorgegebene Ausgangsspannung am Generator erscheint. Wie bereits erwähnt, liefern die Dioden 106 und die Dioden 70 des Haupt-Brückengleichrichters einen Strom zum Spannungsregler und zur Speisung der Feldwicklung 48. Dies bedeutet, dass beim Kurzschliessen des Generators und geöffneten Schaltern 284 und 286 kein Entladungsweg über die Feldwicklung 48 von der Batterie 252 besteht. Die dauernd mit der Batterie.252 verbundenen Widerstände 266 und 268 haben aber genügend hohe Widerstandswerte, um einen wesentlichen Spannungsverlust der Batterie 252 beim stillstehendem Generator zu unterbinden.

Die Dioden 106 wirken nicht nur als Schaltelemente für den Strom durch die Feldwicklung, sondern steuern auch das Schalten der Signallampe 282. Liefert der Generator die vorgegebene Ausgangsspannung, so ist die Spannung an dem Anschlusspunkt 172 und am Leiter 250 tat wesentlichen gleioh,

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so dass die Signallampe 282 erlischt und anzeigt, dass der Generator die vorgegebene Spannung liefert. Sollte ein Schaden eintreten, so sinkt die Spannung am Anschlusspunkt 172, so dass die Signallampe 282 aufleuchtet und den Fehler anzeigt. Die Signallampe ist selbstverständlich stets eingeschaltet, wenn die Feldwicklung 48 des Generators anfänglich über die Batterie 252 erregt wird, wenn die Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs angelassen wird.

Wie Pig. 1 und 2 zeigen, ist die Welle 36 mit einer Riemenscheibe 290 und einem Lüfter 292 verbunden. Ober die Riemenscheibe 290 wird der Lüfter 292 mittels eines Keilriemens von der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben. Die vom Lüfter geförderte Luft tritt durch Einlassöffnungen 294 im Endrahmen 20 des Generators ein, ferner durch Öffnungen 296, die am Umfang des Endrahmens 20 vorgesehen sind. Ferner kann Luft durch Einlassöffnungen 298 eintreten, die rund um einen Teil 3üO des Endrahmens angeordnet sind, der in axialer Richtung liegende Wärmeableitrippen 302 trägt. Die Lufteinlassöffnungen 294 liegen ausgerichtet zu den Brückengleichrichtern,während die Einlassöffnungen 298 mit dem nasseren Rand des Spannungsreglers 110 ausgerichtet sind. Die durch den Generator strömende Luft verlässt diesen durch Auslassöffnungen 304 im Endrahmen 22. Obwohl in Fig. 2 nur eine derartige Auslassöffnung

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vorgesehen ist, können selbstverständlich mehrere, "beispielsweise sechs,gleichmässig über den Umfang verteilte Auslassöffnungen vorgesehen werden. Die Brückengleichrichter und der Transistor-Spannungsregler sowie die Ständerwicklung des Generators werden durch die durchströmende Luft gekühlt, wenn die Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs den Lüfter antreibt.

Die von den Elementen des Spannungsreglers erzeugte Wärme wird auf den Teil 300des Endrahmens 20 über den Wärmeschild 178 übertragen, die unmittelbar mit der Innenwand des Teiles 300 in Berührung steht.

Die lappenartige Verlängerung des Anschlussgliedes 138 liegt wie die Verlängerung 136d zu einer Öffnung 2Od im Endrahmen 20 ausgerichtet, wenn der Bürstenhalter in den Endrahmen eingebaut ist. Dies gestattet die Einführung eines metallischen Werkzeugs zum Anschlussglied 138, um die Feldwicklung 48 an Erde zu legen, wodurch die Zuverlässigkeit des Läufers unter Umgehung des Spannungsreglers nachprüfbar ist.

Ein Kondensator 310 ist über einen Leiter 312 (Pig. 3) mit dem Wärmeschild 74 über eine Schraube 314 verbunden. Die andere Seite des Kondensators 310 liegt an Masse, wobei ein den Kondensator haltender Träger 316 mit dem Endrahmen 20 über eine Schraube 318 verbunden 1st.

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Wie Pig. 8 erkennen lässt, ist die Breite des Befestigungsteils 116 des Bürstenhalters zwischen den Wänden 116a und 116Td kleiner als die Breite des Bürsten tragenden Teils 114 zwischen dessen Wänden 114"b und 114o_o Die Dicke des Spannungsreglers zwischen dem Wärmeschild 178 und dem Kunststoffdeckel 203 ist etwas grosser als der Abstand zwischen den Wänden 116a und 114b, wenn der Spannungs» regler und der Bürstenhalter in den Endrahmen eingebaut sind. Dies bedeutet, dass der Spannungsregler und der Bürstenhalter einen kleinsten Raum in axialer Richtung innerhalb des Endrahmens 20 in Anspruch nehmen, der etwa dem Abstand zwischen den Wänden 114b und 114c· entspricht und geringer ist als der Abstand zwischen den Wänden 114b und 114c, vermehrt um die Dicke des Spannungsregler^¹.

Claims (5)

1. Patentansprüche

   11.jDiodengleichgerichteter Wechselstrom- j generator mit einem eine dreiphasige im Stern geschaltete j Wicklung tragenden Ständer und einer Feldwicklung, die über Schleifringe und Bürsten angeschlossen ist, mit einem Spannungs regler und einer Bürstenhaltereinheit, die an einer Innenwand eines Endrahmens des Generators befestigt sind, und mit einer ebenfalls an der Innenwand befestigten Diodeneinheit, die den Spannungsregler und die Feldwicklung speist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler (110) und die Bürstenhaltereinheit (112) aufeinandergesteckt an dir Innenwand (2üa) des Endrahmens (20) des Generators mit der einen Fläche (178) des Spannungsreglers gegen die Innenwand anliegend angeordnet sind, wobei Anschlussglieder (190,192,194; 136b, 158, 156b) in den gemeinsamen Flächen (170;116a) des Spannungsreglers und der Bürstenhaltereinheit unmittelbar miteinander in Berührung stehen.
2. 2. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spannungsregler (110), der BÜrstenhalterlnheit (112) und ihren Anschlußstücken miteinander fluchtende Öffnungen (l*0, 144, 191; 142,146,193; 154, 156a, 195) vorgesehen Bind, duroh die in den Endrahmen

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   oft W-E/-1 a 1 e —

   (20) eingeschraubte Schrauben (220,230,232) treten, die festgezogen die Ansrhlussglieder (190,192,194) des Spannungsreglers (110) in dichte Anlage gegen die Anschlussglieder (136b, 138, 156b) der Bürstenhaltereinheit (112) bringen, um die Feldwicklung (48) mit dem Spannungsregler (110) zu verbinden.
3. 3. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenhaltereinheit (112) einen die Bürsten (122,124) tragenden Teil (114) und einen an diesem sitzenden Befestigungsteil (116) aufweisen, und auf Wände (116a,116b) des Befestigungsteils U-förmige Anschlussglieder (136,138) aufschiebbar sind, von denen das eine (136) über einen Leiter (132) mit der einen Bürste (122) an der einen Wand (116a) und das andere (138) über einen Leiter (134) mit der anderen Bürste (124) an der anderen Wand (116b) des Befestigungsteils (116) liegt, und letzteres Anschlussglied sich zur ersten Wand (116) erstreckt und dort einen stromleitenden Teil (138a) aufweist, und dieser sowie ein Btromleitetider Teil (136b) des dort liegenden Anschlussgliedes (136) unmittelbar gegen die Anschlussglieder (190,192) des Spannungsreglers (110) anliegen.

   ,
4. 4. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dreiphasen-Brückengleichrichter (68) neben der Welle (36) des Läufers (38) am End-

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   Λ2-Χ&

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   rahmen (20) des Generators befestigt ist, der aus zwei elektrisch voneinander isolierten Wärmeschilden (74,76) besteht, mit denen je mehrere Dioden (70 bzw. 72) elektrisch so verbunden sind, dass die Anoden der einen Gruppe von Dioden mit dem einen Wärmeschild und die Kathoden der anderen Gruppe mit dem anderen Wärmeschild verbunden sind und Paare der Dioden mit Wechselstromeing^ngen zum Brückengleichrichter bildenden Anschlusszapfen (60,62,64) verbunden sind, dass ein zweiter Brückengleichrichter (104) mit einer gleichen Zahl von Eingangsklemmeη (109,111,113) eine gemeinsame Ausgangsklemme (115) aufweist, wobei die Eingangsklemmen des zweiten Brückengleichrichters Öffnungen zur Aufnahme der Anschlusszapfen des ersten Brückengleichrichters aufweisen, und dass Öffnungen aufweisende Anschlussglieder (102) für die Phasen der Ständerwicklung (28) auf die Anschlusszapfen des ersten Brückengleichrichters aufsteckbar sind, auf die zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den Phasen und den beiden Brückengleichrichtern Muttern (lOl) aufschraubbar sind.
5. 5. Wechselstromgenerator nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Schraube (220) die Ausgangsklemme (115) des zweiten Brückengleichrichters (I04) in feste Anlage gegen das U-förmige Anschlussglied (136) der Bürstenhaltereinheit (112) hält.

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