DE2208794A1

DE2208794A1 - Gleichrichterbruecke

Info

Publication number: DE2208794A1
Application number: DE2208794A
Authority: DE
Inventors: Hans-Friedrich Dr Buehner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-02-24
Filing date: 1972-02-24
Publication date: 1973-08-30
Also published as: FR2172965B1; JPS53498B2; FR2172965A1; US3777193A; NL7215896A; GB1367016A; JPS4898326A; IT979280B; BR7300853D0; AR197315A1; ES409769A1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, 2 4. FB. 1972

Berlin und München Wittelsbacherplats 2

; ™ 72/1026

Gleichrichterbrücke

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hufeisenförmige Gleichrichterbrücke, bestehend aus zwei eine erste Ebene bildenden Gleichstrom-Leiterplatten und mindestens zwei eine dritte Ebene bildenden Wechselstrom-Leitungen, zwischen denen eine eine zweite Ebene bildende Isolierstoff lage liegt, die mit den Gleichstrom-Leiterplatten mechanisch verbunden ist, mit mindestens vier zwischen den Wechselstrom-Leitungen und den Gleichstrom-Leiterplatten angeordneten Gleichrichtern, wobei der eine Pol von jeweils zwei der Gleichrichter mit einer der Gleichstrom-Leiterplatten und jeder der anderen Pole mit einer der Wechselstrom-Leitungen unmittelbar verbunden ist.

Bei einer solchen bekannten Dreiphasen-Gleichrichterbrücke sind die Wechselstrom-Leitungen als Leiterbahnen von kupferkaschierten Leiterplatten ausgeführt. Mit jeweils einer der Leiterbahnen ist jeweils der Plus- bzw. Minuspol zweier Gleichrichter verbunden, deren anderer Pol mit der einen bzw. anderen der Gleichstrom-Leiterplatten verlötet ist. Die Gleichstrom-Leiterplatten bilden zugleich das tragende Element der Gleichrichterbrücke und dienen zur Abführung der anfallenden Verlustwärne.

Eine solche Gleichrichterbrücke eignet sich insbeosndere zur Gleichrichtung des von Kraftfahrzeug-Dreiphasenv/echselstrongeneratoren gelieferten Stromes. Eine solche Brücke läßt sich sehr flach ausführen und nimmt daher relativ wenig Platz ein. Meistens wird eine solche Brücke an der Stirnseite eines Ge-

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nerators montiert, so daß Generator und Gleichrichterbrücke als ein Bauteil betrachtet werden kann. Man bezeichnet daher eine solche Anordnung auch als kommutatorlosen Gleichstromgenerator.

Die von der Gleichrichterbrücke gelieferte Spannung dient zur Versorgung des Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges und muß daher im wesentlichen unabhängig von der Belastung und der Drehzahl konstant gehalten werden. Daher liegt wenigstens ein Teil der gleichgerichteten Spannungen einem Regler, dessen Ausgangsspannung die Erregerwicklung des Generators beeinflußt. Die Ausgangsspannung des Generators v/ird damit unabhängig von der Drehzahl und der Belastung dee Generators im wesentlichen konstant gehalten.

Ale den Regelvorgang bestimmende Regelgröße wird im allgemeinen die Ausgange-Wechselspannung des Generators verwendet. Diese wird mittels weiterer Gleichrichter, auch Erregerdioden genannt, gleichgerichtet und dem Regler zugeführt. Diese Erregerdioden waren bisher mit dem Generator oder der Brücke in keinerlei konstruktiven Zusammenhang stehende Bauelemente.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Gleichrichterbrücke der eingangs erwähnten Gattung so weiterzubilden, daß auch die Erregerdioden mit der Gleichrichterbrücke eine konstruktive Einheit bilden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wechselstrom-Leitungen eine weitere, gegen die Gleichstrom-Leiterplatte und die Wechselstrom-Leitungen elektrisch isolierte Leitung liegt, die unmittelbar mit einem Pol mindestens zweier weiterer Gleichrichter verbunden ist und daß der andere Pol der weiteren Gleichrichter unmittelbar ,jeweils mit einer der Wechselstrom-Leitungen verbunden i3t.

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Bei einer Dreiphasen-Gleichrichterbrücke sind drei Wechselstrom-Leitungen vorgesehen, mit denen jeweils mit dem Plusbzw. Minuspol von zwei Gleichrichtern unmittelbar verbunden ist, wobei drei weitere Gleichrichter vorgesehen sind, deren einer Pol unmittelbar mit der weiteren Leitung und deren anderer Pol unmittelbar mit je einer der drei Wechselstrom-Leitungen verbunden ist. Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Wechselstrom-Leitungen und die weitere Leitung als Leiterbahnen ausgebildet sind, daß die weitere Leiterbahn Yorsprünge aufweist, die über den Leiterbahnen liegen und daß die weiteren Gleichrichter zwischen den Vorsprüngen und den Leiterbahnen angeordnet sind. Es ist auch die Umkehrung dieser Ausführungsform derart möglich, daß die Leiterbahnen Vorsprünge aufweisen, die über der weiteren Leiterbahn liegen. Zweckmäßigerweise sind alle Leiterbahnen und die Isolierstofflage durch kupferkaschierte Leiterplatten gebildet. Außer den Erregerdioden können auch noch weitere Bauelemente oder Bauelementegruppen, z. B. des Reglers auf der Gleichrichterbrücke angeordnet sein.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4 näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Schaltbild einer Dreiphasen-Brücke mit der

Ständerwicklung eines Dreiphasen-Generators, den Erregerdioden, der Erregerwicklung und dem Regler, Figur 2 die Aufsicht auf eine Gleichrichterbrücke, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III nach Figur

und
Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV nach Figur 2.

In Figur 1 ist eine Dreiphasen-Brücke mit 1 bezeichnet. Sie weist sechs Gleichrichter 2, 3_t 4_t 5_f 6 und 7 auf. Die Brücke wird von einem Dreiphasen-Generator 11 gespeist. Die Klemmen des Generators tragen die Bezeichnung u, v, w. Die an den Klemmen u, v, w liegende Dreiphasen-Wechselspannung wird in

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der Brücke 1 gleichgerichtet. Die gleichgerichtete Spannung liegt über eine positive Sammelschiene 8 und eine negative Sammelschiene 9 an einer Batterie 10 und gleichzeitig am Bordnetz eines Kraftfahrzeuges. Die Kimmen u_f v, w eind mit drei weiteren Gleichrichtern 16, 15. 14, im folgenden Erregerdioden genannt, verbunden. Die Katoden der Erregerdioden sind elektrisch miteinander verbunden und liegen an einem Eingang eines Reglers.13 und einem Ende einer Erregerwicklung 12. Das andere Ende der Erregerwicklung 12 «ist mit einem zweiten Eingang des Reglers 13 verbunden. Me Wirkungsweise eines solchen Reglers ist allgemein bekannt. Die Erläuterung kann daher auf die Wirkung des Reglers beschränkt werden. Steigt die Spannung des Generators z. B. wegen Erhöhung der Drezahl an, so steigt die Spannung an den Katoden der Gleichrichter 14, 15» 16 ebenfalls an. Der Regler 13 erhält damit eine höhere, auf Null bezogene Spannung und setzt damit die an der Erregerwicklung 12 liegende Spannung herab. Entsprechend wird damit die Ausgangsspannung des Generators herabgesetzt.

-In Figur 2 ist eine Aufsicht auf eine Dreiphasen-Brücke gemäß der Erfindung gezeigt. Gleiche Teile wie in Figur 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Dreiphasen-Brücke weist zwei Gleichstrom-Leiterplatten 21 und 22 auf, die z. B. aus einen 2 mm starken Aluminiumblech bestehen. Diese Leiterplatten bilden den tragenden Rahmen für die Brücke und dienen gleichzeitig zrr Befestigung am Gehäuse eines Generators. Auf den Gleichstrom-Leiterplatten 21, 22 sind drei Wechselstrom-Leiterbahnen 18, 19 und 20 befestigt. Die Gleichstrom-Leiterplatten und die Wechselstrom-Leiterbahnen sind durch eine hier

—nicht sichtbare Isolierstofflage voneinander isoliert und mechanisch miteinander verbunden. Zweckmäßigerweise werden Isolieretofflage und Wechselstrom-Leiterbahnen durch kupferkaschierte Leiterplatten gebildet. Die elektrische Trennung der Wechselstrom-Leiterbahnen kann in bekannter Weise durch

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Ätzen erfolgen. Die Gleichstrom-Leiterplatten liegen in einer ersten, die Isolierstofflage in einer zweiten und die Wechselstrom-Leiterbahnen 18, 19 und 20 liegen in einer dritten Ebene.

In den Wechselstrom-Leiterbahnen 18, 19 und 20 sind jeweile zwei Ausnehmungen vorgesehen! in denen Gleichrichter 2, 7 bzw. 4,5 bzw. 3,6 sitzen. Dabei-ist ein Pol der gleichrichter 7,6 und 5 mit der Gleichstrom-Leiterplatte 21 und ein Pol der Gleichrichter 2_£3 und 4 mit der Gleichstrom-Leiterplatte 22 verbunden. Die in Figur 2 vom Betrachter her oben liegenden Pole der Gleichrichter 7 und 2 sind mit der Leiterbahn 13, die den Gleichrichter 6,3 mit der Leiterbahn 20 und die der Gleichrichter 4,5 mit der Leiterbahn 19» z. B. durch Löten verbunden.

Zwischen den Wechselstrom-Leiterbahnen 18, 19 und 20 und in der gleichen Ebene mit diesen liegt eine weitete Leiterbahn 23. Diese Leiterbahn weist Vorsprünge 24 _t 25 und 26 ^f. Diese Vorsprünge greifen über die Wechselatrüm-Leiterbanj^ --B bris. 19 bzw. .20. Die Vorsprünge sind gegenüber der Ebene der Leiterbahn 23 soweit abgekröpft, daß zwischen den genannten Vorsprüngen und den Wechselstrom-Leiterbahnen 18, 19» 20 weitere Gleichrichter, nämlich Erregerdioden 24» 25» 26 Platz haben. Die genannten Erregerdioden sind sowohl mit den Vorsprüngen als auch mit den Leiterbahnen z. B. durch Löten verbunden.

In Figur 3 ist ein Schnitt durch die Anordnung nach Figur 2 entlang der Linie III-III gezeigt. Dort ist zu shen, daß der Gleichrichter 3 in einer Ausnehmung einer Isolierstoffschicht 30 sitzt. Er ist sowohl auf der Gleichstrom-Leiterplatte 22 als auch an der Wechselstrom-Leiterbahn 20 verlötet. Die Lötstellen sind mit 31 bezeichnet. Dabei wird der Gleichrichter 3 zuerst auf die lagerplatte 22 gelötet.; anschließend wird die Isolierstofflage 30 mit den Leiterbahnen 18 und 20

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darüber gestülpt und der Anschlußleiter des Gleichrichters mit der Leiterbahn 20 verlötet.

In Pigur 4 ist ein Schnitt durch die Anordnung nach Figur 2 entlang der Linie IV-IV gezeigt. Es ist ersichtlich, daß auch die weitere Leiterbahn 23 Teil einer kupferkaschierten Leiterplatte sein kann, deren Isiiierstoffteil mit 33 bezeichnet ist. Einfacher iat es jedoch, den Vorsprung 25 einerseits auf der Leiterbahn 23, z. B. durch Löten zu befestigen und andererseits den Vorsprung 25 durch Lot 32 mit ider Erre^erdiode 15 zu verlöten. Die Brücke kann mittels der Ausnehmungen 28, 29i 34, 35 am Generator befestigt werden.

Zum Schutz gegen Feuchtigkeit, Schmutz oder Salznebel wird die ganze Gleichrichterbrücke mit einer Lackschicht versehen. Diese Lackechicht darf natürlich nicht so dick sein, daß sie die Wärmeabgabe der Brücke merklich stört.

6 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims

!.«Hufeisenförmige Gleichrichterbrücke, bestehend aus zwei eine erste i)ber_te bildenden Gleichstrom-Leiterplatten und mindestens zwei eine dritte Ebene bildenden Wechselstrom-Leitungen, zwischen denen eine eine zweite Ebene bildende Isolierstofflage liegt, die mit den Gleichstrom-Leiterplatten mechanisch verbunden ist, mit mindestens vier zwischen den Wechselstrom-Leitungen und den Gleichstrom-Leiterplatten angeordneten Gleichrichtern, wobei der eine Pol von jeweils zwei der Gleichrichter mit einer der Gleichstrom-Leiterplatten und ,leoer der anderen" Pole mit einer der Wechselstrom-Leitungen unmittelbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wechselstrom-Leitungen eine weitere, gegen die Gleichstrom-Leiterplatten (11,12) und die Wechselstrom-Leitungen elektrisch isolierte Leitung liegt, die unmittelbar mit einem Pol mindestens zweier weiterer Gleichrichter verbunden ist und daß der andere Pol der weiteren Gleichrichter unmittelbar jeweils mit einer der Wechselstrom-Leitungen verbunden ist.
2.) Gleichrichterbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß drei Wechselstronleitungen vorgesehen sind, mit denen .jeweils ein Pol von je zwei Gleichrichtern unmittelbar verbunden ist, und daß drei weitere Gleichrichter (14,15,16) vorgesehen sind, deren einer Pol unmittelbar mit der weiteren Leitung und deren anderer Pol unmittelbar mit je einer der drei Wechselstrom-Leitungen verbunden i3t.
3.) Gleichrichterbrücke nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstrom-Leitungen und die weitere Leitung als Leiterbahnen (18,19»20) bzw. weiter Leiterbahnen (23) ausgebildet

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sind, daß die weitere Leiterbahn (23) Vorsprünge (24|25|26) aufweist, die über den Leiterbahnen (18,19»2O) liegen und daß die weiteren Gleichrichter (14»15»16) zwischen den Vrosprüngen (24,25|26) und den Leiterbahnen (i8,19f20) angeordnet sind.
4.) Gleichrichterbrücke nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß die Wechselstrom-Leitungen und die weitere Leitung als Leiterbahnen (18,19,20) bzw. als weitere Leiterbahn (23) ausgebildet sind, daß die Leiterbahnen (18,19,20) Vorsprünge aufweisen, die über der weiteren Leiterbahn (23) liegen und daß die weiteren Gleichrichter (14 ♦ 15»16) zwischen den Yorsprüngen und der weiteren Leiterbahn (23) angeordnet sind.
5.) Gleichrichter nach einem der vorhergehenden Anspüehe, dadurch gekennzeichnet, daß alle Leiterbahnen und die Isolierstofflage (30) durch kupferkaschierte Leiterplatten gebildet sind,
6.) Gleichricht^rbrücke nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch weitere Bauelemente oder Baueleraentegruppen enthält.

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