DE1989912U

DE1989912U - THREE-PHASE GENERATOR FOR VEHICLES WITH A SEMI-CONDUCTOR VOLTAGE REGULATOR.

Info

Publication number: DE1989912U
Application number: DEB74851U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1963-04-18
Filing date: 1963-04-18
Publication date: 1968-07-25

Description

P.A.125 200H.3.P.A.125 200H.3.

R. 7940 a
26.2.1968 Rb/lüiR. 7940 a
February 26, 1968 Rb / lüi

Anlage zur
Gebrauchsmuster«AnmeldungAttachment to
Utility model «Registration

(Ausscheidung aus der Gebrauchs·-
musterhilfsanmeldung B 52.975/21c Gm
vom 18.4.1963)(Elimination from use -
sample auxiliary application B 52.975 / 21c Gm
from April 18, 1963)

R 0 BER T BO S CH GMBH, Stuttgart !,Breitscheidstraße 4R 0 BER T BO S CH GMBH, Stuttgart !, Breitscheidstrasse 4

Drehstromgenerator für Fahrzeuge mit einem Halbleiter^Spannungsregler Three-phase generator for vehicles with a semiconductor voltage regulator

Die Neuerung "bezieht sich auf einen Drehstromgenerator für Fahrzeuge, mit stationären Drehstromwicklungen und einer umlaufenden, über Bürsten und Schleifringe gespeisten Feldwicklung und mit Gleichrichtern zum Gleichrichten der Ausgangsspannung an den Drehstromwicklungen.The innovation "refers to a three-phase generator for vehicles, with stationary three-phase windings and a rotating one, via brushes and Slip rings powered field winding and with rectifiers for rectification the output voltage on the three-phase windings.

Zur Regelung der Ausgangsspannung benötigt ein für Fahrzeuge bestimmter Drehstromgenerator einen Spannungsregler, da ein solcher Generator entsprechend seiner Belastung und den verschiedenen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs sonst stark variierende Ausgangsspannungen abgeben würde. Dieser Spannungsregler wird gewöhnlich irgendwo im Motorraum des Fahrzeugs befestigt und durch eine Leitung mit dem Generator verbunden. Die hierfür verwendetenTo regulate the output voltage, you need a specific for vehicles Three-phase generator a voltage regulator, as such a generator according to its load and the different speeds of the vehicle would otherwise emit widely varying output voltages. This The voltage regulator is usually mounted somewhere in the engine compartment of the vehicle and connected to the generator by a line. The ones used for this

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Regler, die in. der Fachsprache auch als Wegbauregler bezeichnet werden, be« nötigen ziemlich große, mit Kühlrippen versehene Gehäuse, da sie die in ihnen erzeugte Wärme vorzugsweise durch Strahlung abgeben·Regulators, which are also referred to in technical terms as path construction regulators, are « require fairly large housings with cooling fins, as they give off the heat generated in them preferably through radiation

Die leuerung bezxveckt hier eine Vereinfachung$ und zwar sowohl hinsichtlich der Montage wie des Aufbaus eines Drehstromgenerators und des ihm zugeordneten Spannungsreglers.The explanation here refers to a simplification, both with regard to the assembly as well as the structure of a three-phase generator and the one assigned to it Voltage regulator.

lach der Heuerung wird dies dadurch erreicht» daß der Bürstenhalter für die Bürsten mit einem Halbleiterspannungsregler für die Ausgangsspannung des Drehstromgenerators zu einer baulichen Einheit vereinigt ist und daß diese bauliche Einheit lösbar am Drehstromgenerator befestigt ist« Hierdurch entfallen besonders zu verlegende Leitungen vom Spannungsregler zu den Bürsten und es ergibt sich eine sehr gedrängte Raumformj, wobei der so ausgebildete Drehstromgenerator hervorragend leicht gewartet werden kann, denn zum Aus« wechseln der Bürsten läßt sich die bauliche Einheit leicht vom Generator abnehmen, und der Regler kann bei dieser Gelegenheit ohne weiteres in geeigneten PrüfVorrichtungen auf seine Gebrauchstüchtigkeit untersucht werden» Bei Ausfall des Reglers kann man diesen ohne weiteres im Fahrzeug herausnehmen und durch einen Ersatz~Regler ersetzen»After hiring, this is achieved by the fact that the brush holder for the Brushes with a semiconductor voltage regulator for the output voltage of the three-phase generator is combined into a structural unit and that this The structural unit is detachably attached to the three-phase generator «This eliminates the need for cables to be laid from the voltage regulator to the brushes and the result is a very compact spatial shape, with the one so designed Three-phase generator can be easily serviced, because to switch off « When the brushes are changed, the structural unit can be easily removed from the generator, and the regulator can be checked for serviceability using suitable testing devices » If the controller fails, it can be easily removed from the vehicle and replaced with a replacement controller »

Zur besseren Kühlung des Spannungsreglers wird der Drehstromgenerator mit Vorteil so ausgebildet, daß die bauliche Einheit an der Lufteintrittsseite des vorzugsweise mit einem Lüfter versehenen Drehstromgenerators im Kühlluftstrom angeordnet ist» Eine besonders vorteilhafte und servicefreundliche Lösung ergibt sich dabei dadurch, daß die bauliche Einheit innerhalb einesFor better cooling of the voltage regulator, the three-phase generator is also used Advantage designed so that the structural unit on the air inlet side of the three-phase generator, preferably provided with a fan, in the cooling air flow is arranged »A particularly advantageous and service-friendly solution results from the fact that the structural unit within a

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am Drehstromgenerator angeordneten Führungsmantels für die Kühlluft angeordnet ist. Wird dieser Führungsmantel abnehmbar ausgestaltet, so gestattet er in sehr einfacher Weise eine Inspektion der Gleichrichter, Schleifringe und zugehörenden Bürsten.is arranged on the three-phase generator arranged guide jacket for the cooling air. If this guide jacket is designed to be removable, then it is permitted it is very easy to inspect the rectifier, slip rings and associated brushes.

Eine sehr einfache Bauform der baulichen Einheit von Spannungsregler und Bürstenhalter ergibt sich nach einem weiteren Merkmal der Neuerung dadurch, daß der Halbleiterspannungsregler in einer Ausnehmung eines Gehäuses ange·* ordnet ist und daß der Bürstenhalter auf einer eine Öffnung dieses Gehäuses überspannenden Platte angeordnet ist. Bei Bedarf kann ohne weiteres einer der beiden Bestandteile durch ein Ersatzteil ersetzt werden.A very simple design of the structural unit of voltage regulator and According to a further feature of the innovation, the brush holder results from the fact that the semiconductor voltage regulator is located in a recess in a housing. is arranged and that the brush holder is arranged on an opening of this housing spanning plate. If necessary, one can easily of the two components can be replaced by a spare part.

Eine besonders vorteilhafte Aufteilung des im Generator verfügbaren Raumes erhält man nach einem weiteren Merkmal der Neuerung in der Weise, daß die bauliche Einheit auf der einen Seite der Schleifringe und daß die Gleich*» richter auf der anderen Seite der Schleifringe angeordnet sind»A particularly advantageous division of the space available in the generator is obtained according to a further feature of the innovation in such a way that the structural unit on one side of the slip rings and that the same * » judges are arranged on the other side of the slip rings »

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Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert.Further details and expedient developments of the invention are given below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing described and explained in more detail.

Εε zeigenShow Εε

Fig. 1 einen Drehstromgenerator, teilweise in der Ansicht und teilweise im Längsschnitt,Fig. 1 shows a three-phase generator, partially in view and partly in longitudinal section,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den rückwärtigen Lagerdeckel des Generators nach Fig. 1 ,FIG. 2 is a plan view of the rear bearing cover of the generator according to FIG. 1,

Fig. 3 sin Schaltschema des Generators, zusammen mit einem Regler und einer Batterie,Fig. 3 is a circuit diagram of the generator, together with a controller and a battery,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IY der Fig. 1 ,Fig. 4 is a section along the line IV-IY of Fig. 1,

Fig. 5 einen im Generator nach den Fig. 1-4 verwendbaren Schnellregler in der Draufsicht, undFIG. 5 shows one which can be used in the generator according to FIGS. 1-4 Quick regulator in top view, and

Fig. 6 einen Schnitt durch den Schnellregler der Fig. 5 ·6 shows a section through the rapid regulator of FIG.

Der in der Zeichnung dargestellte Drehstromgenerator hat einen auf einer Ankerwelle 10 sitzenden, vier Polpaare aufweisenden Klauenpolanker 11, der eine zwischen zwei mit klauenartigen Ansätzen 12 versehenen Stirnplatten sitzende Erregerwicklung I4 enthält. Diese ist mit ihren Wicklungsenden über zwei auf der Ankerwelle 10 sitzende Schleifringe I5 und 16 sowie je eine Kohlebürste 17 jeweils an einen von zwei Anschlußbolzen 18a und 18b angeschlossen, die in einem rückwärtigen Lagerschild 19 sitzen. Das LagerschildThe alternator shown in the drawing has one on one Armature shaft 10 seated, four pole pairs having claw pole armature 11, the contains an excitation winding I4 seated between two end plates provided with claw-like projections 12. This is with its winding ends over two slip rings I5 and 16 seated on the armature shaft 10 and one each Carbon brush 17 each connected to one of two connecting bolts 18a and 18b, which sit in a rear end shield 19. The bearing shield

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nimmt in einem nicht näher bezeichneten Einpaß das Ständerblechpaket 20 des Drehstromgenerators auf, das mit Hilfe eines an der Antriebsseite der Ankerwelle 10 aufgesetzten Lagerdeckels mit Spannschrauben 22 gegen das rückwärtige Lagerschild 19 festgezogen ist.takes the stator core 20 des in an unspecified fitting Three-phase generator on, with the help of a on the drive side of the armature shaft 10 attached bearing cover with clamping screws 22 against the rear End shield 19 is tightened.

Das Ständerblechpaket 20 trägt drei entlang seinem Bohrungsumfang gleichmäßig verteilte Drehstromwicklungen 23, 24, und 25, die miteinander in Sternschaltung verbunden sind. Wie das Schaltbild nach Pig. 3 erkennen läßt, ist jede der Drehstromwicklungen jeweils mit einem Verbindungspunkt zweier im gleichen Sinn in Serie geschalteter Gleichrichter 33a, 33b bzw. 34a-, 34b bzw. 35a, 35b verbunden. Außer diesen den Laststrom der Lichtmaschine führenden Gleich^- richtern sind noch drei im folgenden als Erregerdioden bezeichnete Gleichrichter 36» 37 und 3⁸ vorgesehen, von denen jeder ebenfalls mit einer der drei Drehstromwicklungen verbunden und an seiner anderen Elektrode an eine gemeinsame Verbindungsleitung 39 angeschlossen ist, die über einen in Fig. 3 bei R schematisch angedeuteten Spannungsregler zu der Erregerwicklung I4 des Drehstromgenerators führt. The stator core 20 carries three three-phase windings 23, 24 and 25 which are uniformly distributed along its circumference of the bore and which are connected to one another in a star connection. Like the circuit diagram after Pig. 3 shows, each of the three-phase windings is connected to a connection point of two rectifiers 33a, 33b or 34a, 34b or 35a, 35b connected in series in the same sense. Besides these, the load current of the alternator leading DC ^ - judges three, hereinafter referred to as an exciter diode rectifier 36 »37 and 3 ⁸ are provided, each of which is also connected to one of the three three-phase windings and connected at its other electrode to a common connecting line 39 which leads to the excitation winding I4 of the three-phase generator via a voltage regulator indicated schematically at R in FIG. 3.

Die drei Gleichrichter 33a, 34a» 35a sind über eine gemeinsame Minus- oder Masseleitung mit dem Minuspol einer Fahrzeugbatterie 40, die drei Gleichrichter 33b, 34b und 35¹³ mit deren Pluspol verbunden.The three rectifier 33a, 34a '35a are on a common negative or ground line to the negative terminal of a vehicle battery 40, the three rectifier 33b, 34b and 35, ¹³ is connected to the positive pole.

Von einem leistungsfähigen, für Kraftfahrzeuge bestimmten Drehstromgenerator wird verlangt, daß er bereits im Leerlauf der zu seinem Antrieb dienenden Brennkraftmaschine Ladestrom an die Fahrzeugbatterie zu liefern vermag, damit auch bei ständigen Stadtfahrten eine ausreichende Ladung der Batterie sichergestellt ist. Um in diesem Falle auch bei niedrigen Antriebsdrehzahlen eine From a powerful three-phase generator designed for motor vehicles it is required that he is already idling the one used to drive him Internal combustion engine is able to deliver charging current to the vehicle battery, so A sufficient charge of the battery is ensured even when driving around town. In this case, even at low drive speeds

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ausreichende Kühlung des Generators zu erzielen und für diesen einen möglichst geringen Werkstoffaufwand an Eisen und Kupfer zu erreichen, ist das rückwärtige Lagerschild 19 radförmig ausgebildet und trägt an seinem äußeren Kranz 41 einen nach rückwärts abstehenden, abnehmbaren Führungsmantel 42 für die Kühlluft. to achieve sufficient cooling of the generator and for this one as possible Achieving a low material consumption of iron and copper is the backward one End shield 19 is designed in the shape of a wheel and carries on its outer rim 41 a rearwardly projecting, removable guide jacket 42 for the cooling air.

In dem von dem Führungsmantel 42 umschlossenen Zwischenraum um die Lagernabe 43 des Lagerschildes 19 herum sind zwei ringsektorförmige Kühlbleche 44 und quer zur Drehachse des Drehstromgenerators und quer zu dem im Generatorgehäuse geführten Kühlluftstrom so angeordnet, daß zwischen dem äußeren Rand des größeren Kühlbleches 44 und dem Führungsmantel 42 ein schmaler Luftspalt verbleibt. Auf dem größeren Kühlblech 44s das an seinem Rand in Achsrichtung des Drehstromgenerators zur Erzielung einer höheren Steifigkeit umgebogen ist, sitzen die' drei Plusdioden 53b, 34b und 35b. Die mit dem Minuspol der Batterie 40 verbundenen Minusdioden 33^a> 34a, 35a hingegen sitzen auf dem zweiten Kühlblech 45 > das ohne Verwendung einer isolierenden Zwischenschicht unmittelbar auf vier sieh zwischen der Wabe 43 und dem Kranz 4I des rückwärtigen Lagerschilds 19 erstreckenden Speichenpaaren 46» 47» 48 und 49 festgeschraubt ist. Diese Speichenp_aare lassen zwischeneinander jeweils große Eintrittsöffnungen für die in das Innere des Drehstromgenerators einströmende Kühluft frei, die am vorderen Lagerschild durch einen bei 50 angedeuteten, auf die Ankerwelle 10 aufgezogenen Ventilator aus dem Generatorgehäuse gesaugt wird. Zwei weitere radiale Rippen 5I und 52 sind mit achsparallelen Augen 53 und in diese eingeschnittenen Gewindelöchern 54 versehen, die zur Aufnahme von Befestigungsschrauben 55 für eine Trägerplatte 56 dienen, an welcher die beiden Bürstenhalter 57 und 5⁸ für die Schleifkohlen I7 befestigt sind, welche auf den Schleifringen I5, 16 aufliegen.In the space enclosed by the guide jacket 42 around the bearing hub 43 of the end shield 19, two annular sector-shaped cooling plates 44 are arranged transversely to the axis of rotation of the three-phase generator and transversely to the cooling air flow guided in the generator housing so that between the outer edge of the larger cooling plate 44 and the guide jacket 42 a narrow air gap remains. The three plus diodes 53b, 34b and 35b are seated on the larger cooling plate 44s, which is bent at its edge in the axial direction of the three-phase generator to achieve greater rigidity. The problems associated with the negative pole of the battery 40 minus diodes 33 ^a> 34 a, 35 sit on the other hand on the second heat sink 45> the immediately on four check without using an intermediate insulating layer between the honeycomb 43 and the rim 4I of the rear bearing plate 19 extending spoke pairs 46 »47 »48 and 49 is screwed tight. This Speichenp _a are blank between them in each case large inlet openings for the air flowing into the interior of the alternator cooling air free, indicated at the front shield by a at 50, fitted to the armature shaft 10 fan is sucked out of the generator housing. Two further radial ribs 5I and 52 are provided with axially parallel eyes 53 and threaded holes 54 cut into them, which serve to receive fastening screws 55 for a carrier plate 56 on which the two brush holders 57 and 5 ⁸ are attached for the carbon brushes I7, which are on the slip rings I5, 16 rest.

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Zwischen den beiden als Träger der Laststromgleichrichter dienenden Kühlkörpern 44 und 45 ist als dritter Kühlkörper ein schmales Halteblech 60 angeordnet, das die drei Erregerdioden 36» 37» 38 trägt, die sich mit ihrer Anschlußelektrode jeweils etwa radial zur Drehachse des Generators erstrecken. Das Tragblech 60 bildet gleichzeitig die gemeinsame Verbindungsleitung 39 der Erregerdioden zu ihrem Anschlußbolzen 61, mit dem das Tragblech isoliert an dem größeren Kühlblech 44 befestigt ist. Mit Rücksicht auf den großen, für den Eintritt der Kühlluft zur Verfügung stehenden Querschnitt, der mindestens 50 fa der lichten Stirnfläche zwischen der Lagernabe 45 und dem Kranz 4I des rückwärtigen Lagerschildes 19 ausmacht, ist die quer zur Längsachse des Generators liegende Breitseite des Kühlbleches 44 so groß gewählt, daß diese Breitseite sich über 60 bis 80 °/o, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa über 70 $ dieses Eintrittsquerschnittes erstreckt* Hierdurch wird sichergestellt, daß auch bei niedrigen Antriebsdrehzahlen des Drehstromgenerators die gegen ■Übertemperaturen empfindlichen Gleichrichter ausreichend gekühlt werden können.Between the two heat sinks 44 and 45 serving as carriers of the load current rectifiers, a narrow retaining plate 60 is arranged as a third heat sink, which carries the three excitation diodes 36 »37» 38, each of which extends with its connecting electrode approximately radially to the axis of rotation of the generator. The support plate 60 at the same time forms the common connecting line 39 of the exciter diodes to their connecting bolt 61, with which the support plate is secured to the larger cooling plate 44 in an insulated manner. With regard to the large cross-section available for the entry of the cooling air, which makes up at least 50 fa of the clear face between the bearing hub 45 and the rim 4I of the rear end shield 19, the broad side of the cooling plate 44 lying transversely to the longitudinal axis of the generator is like this chosen large that this broad side extends over 60 to 80 %, in the present embodiment about 70 $ of this inlet cross-section * This ensures that the rectifier, which is sensitive to excess temperatures, can be adequately cooled even at low drive speeds of the three-phase generator.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn anstelle der Tragplatte 56 der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Einbautransietorregler zwischen den beiden Querrippen 5I und 52 befestigt wird. Der Regler ist in einem Gußgehäuse 70 untergebracht, auf welchem gleichzeitig zwei Bürstenhalter 7I und 72 isoliert befestigt sind und mit den im übrigen nur schematisch wiedergegebenen Schaltelementen 73 des in Form einer gedruckten Schaltung auf einem Isolierstoff plättchen 74 angeordneten Reglers verbunden sind. In diesem Fall bietet das Gußgehäuse 70 große Kühlflächen, so daß für den Regler knapp bemessene Bauelemente verwendet werden können, wobei als besonderer Vorteil auftritt, daß zum Auswechseln der Kohlebürsten I7 das Gehäuse 70 sich rasch abnehmen läßt und zusammen mit dem Regler in geeigneten Prüfvorrichtungen auf seine Gebrauchstüchtigkeit untersucht werden kann.A particularly advantageous arrangement is obtained when instead of the support plate 56 of the built-in door controller shown in FIGS. 5 and 6 between the two transverse ribs 5I and 52 is attached. The regulator is in a cast housing 70 housed, on which two brush holders 7I and 72 are attached in isolation at the same time and with those only shown schematically in the rest Switching elements 73 of the in the form of a printed circuit on an insulating material plate 74 arranged regulator are connected. In this case offers the cast housing 70 large cooling surfaces, so that tightly dimensioned for the controller Components can be used, with the particular advantage that the housing 70 can be removed quickly to replace the carbon brushes I7 and together with the controller in suitable test devices on his Usability can be examined.

Claims

A125 20 (M. 3.

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Expectations

1. Three-phase generator for vehicles, with stationary three-phase windings and a rotating field winding fed by brushes and slip rings and with rectifiers to rectify the output voltage to the Three-phase windings, characterized in that the brush holder (7I, 72) for the brushes with a semiconductor voltage regulator (R, 73 »74) for the output voltage of the three-phase generator to form a structural unit (70) is combined and that this structural unit (70) is detachable on the rotary « power generator is attached

2. Three-phase generator according to claim 1, characterized in that the structural Unit on the air inlet side of the preferably with a fan (50) provided three-phase generator is arranged in the cooling air flow «

3. Three-phase generator according to claim 1 or 2, characterized in that the structural unit (7O) within a arranged on the three-phase generator Guide jacket (42) for the cooling air is arranged «

4 · Three-phase generator according to one of claims 1-3 »characterized in that that the semiconductor voltage regulator in a recess of a housing (70) is arranged and that the brush holder (7I »72) on an opening this housing spanning plate is arranged *

5. Three-phase generator according to one of claims 1 - 4 »characterized in that that the semiconductor voltage regulator is arranged in a cast housing (70) «

- 2nd

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β, three-phase generator according to one of claims 1-5 »characterized in that that the structural unit on one side of the slip rings (15, 16) and that the rectifiers (53 "to 35) are on the other side of the slip rings are arranged.

7. Three-phase generator according to one of claims 1-6, characterized in that the structural unit is designed in the shape of a circular ring sector and is releasably attached to a sector-shaped section of a bearing plate (19) of the three-phase generator, ρ