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Wechselstromgenerator mit Einbau-Spannungsregler
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Die Erfindung betrifft einen mit einem Spannungsregler eingebauten
Wechselstromgenerator, der von einer Maschine o. dgl. angetrieben ist, insbesondere
einen Wechselstromgenerator mit eingebautem oder Einbau-Spannungsregler einschließlich
eines Spannungsreglers, einer Bürsten-Einheit ggf. eines Hilfs- oder Zusatzgleichrichters
und geeigneter Einrichtungen zu deren elektrischer Verbindung und Halterung.
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Herkömmliche Wechselstromgeneratoren mit Einbau-Spannungsregler werden
üblicherweise als Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge verwendet und werden als
sogenannte Einbau-Wechselstromgeneratoren bezeichnet.
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Es gibt zwei Arten von derartigen Einbau-Wechselstromgeneratoren.
Die eine weist keinen Hilfs- oder Zusatzgleichrichter auf, während die andere als
Neundioden-Wechselstromgenerator
mit Zusatzgleichrichter bezeichnet
wird. Die letztere Vorrichtung stellt das Problem, wie der Zusatzgleichrichter rationell
angeordnet werden soll,unter Berücksichtigung der Gesamtanordnung, Demontage, der
Instandhaltung und der Überprüfung.
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Bei einem Generator, dessen Trager z. B. integriert oder einstückig
die Bürsteneinheit und den Spannungsregler enthalt wird der Zusatzgleichrichter
vollkommen getrennt erzeugt und von außen befestigt und wird elektrisch mittels
einer Durchftihrungsleitung angeschlossen. Selbst dann,wenn alle Gleichrichterelemente
eingebaut sind, sind vorgegebene Gruppen davon mit bestimmten Abständen auf getrennten
Strahlungsplatten angeordnet unter Berücksichtigung der Wärmestrahlung.
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Wenn eine Maschine zum Antrieb eines Generators derartigen Aufbaues
bei hoher Drehzahl betrieben wird, rufen die Schwingungen und die Beschleunigung
des Generators ein Versagen oder ein Auflösen des Lots der die Gleichrichterelemente
verbindenden Zuführungsleitungen oder der Verbindungsleitungen für andere Bauteile
hervor. Die Tatsache, daß der Bürstenhalter, die Anschluß-Blöcke und der Zusatzgleichrichter
getrennt angeordnet und gehaltert sind, erschwert den Zusammenbau, die Verlegung
der Zuführleitungen und der Verbindungsleitungen in einem begrenzten Raum, was zu
fehlerhafter Verdrahtung führen kann.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Wechselstromgenerator mit
Einbau-Spannungsregler so auszuführen, daß hoher Betriebs-Wirkungsgrad bei einfacher
Qualitätsüberprüfung möglich ist, wobei insbesondere der integral zusammengefügte
Aufbau
von Bürsteneinheit, Gleichrichter und Spannungsregler vereinfacht werden soll.
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Gemäß der Erfindung ist ein Wechselstromgenerator mit Einbau-Spannungsregler
vorgesehen, der einen von einer außen angeordneten Maschine getriebenen Rotor besitzt
sowie einen dem Rotor gegenüberliegenden Stator, einen Spannungsisegler und einen
Vollweggleichrichter. Der Bürstenhalter und die Befestigungsplatte für den Spannungsregler
dieses Generators Snd miteinander integriert oder einstückig angeordnet, mittels
eines Isolierstoffs, wodurch eine Befestigungseinheit für die Bürsteneinheit geschaffen
ist, die an der Innenfläche der Generator-Abdeckung oder des Generator-Gehäuses
befestigt ist.
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Die Bürstenhalter-Befestigungseinheit oder Bürsten-Befestigungseinheit
enthält vorzugsweise eine flache Befestigungsplatte mit dem Spannungsregler an einem
Ende und mit dem Zusatzgleichrichter an der Rückseite. Die elektrische Verbindung
zwischen den Jeweiligen Bauteilen ist so ausgefUhrt, daß sie durch Verbindung eines
Anschlusses einer in den mittleren Teil der Befestigungsplatte eingebetteten Leiterplatte
direkt an den Anschlüssen der jeweiligen Teile erfolgt, wobei die Befestigungsplatte
mit Schrauben od.dgl. an der Innenfläche des oder der Endträger des Generators (lösbar)
befestigt ist.
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Die Erfindung gibt also einen Wechselstromgenerator mit darin eingebautem
Spannungsregler an, der einen von einer äußeren Verbrennungsmaschine getriebenen
Rotor einen. dem Rotor gegenüberliegenden Stator, einen Spannungsregler, eine Bürsteneinheit
und einen Vollweggleichrichter enthält.
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Ein Ende des Ausgangs des Vollweggleichrichters ist mit einer Speicherbatterie
verbunden. Der Bürstenhalter und eine Montageplatte für den Spannungsregler des
Generators sind miteinander mittels eines Isolierstoffs einstückig ausgeführt, wodurch
eine Befestigungseinheit für die Bürsteneinheit geschaffen ist. Ein Zusatzgleichrichter
ist zur Befestigung an der Rückseite der Befestigungsplatte für den Spannungsregler
ausgefUhrt. Die Befestigungseinheit der BUrsteneinheit oder der Bürsten ist an der
Innenfläche einer Endsttze des Generators gesichert.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch ein Schaltbild; Fig. 2 in Ansicht
und Teilschnitt den erfindungsgemäßen Wechselstromgenerator; Fig. 3 perspektivisch
eine Bürsteneinheit; Fig. 4 perspektivisch den Spannungsregler; Fig. 5 in Aufsicht
die Befestigungsplatte der Bürsteneinheit; Fig. 6 in Ansicht die Bürsteneinheit;
Fig. 7 in Seitenansicht die Bürsteneinheit; Fig. 8 im Schnitt die Befestigung der
Bürsteneinheit.
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AusfUhrungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Fig.l bis 8
näher erläutert. In Fig. 1 sind dargestellt eine Generatorspule 1 in Sternschaltung,
deren Ausgangsanschlüsse über einen Dreiphasen-Vollweggleichrichter 2 an ein Ende
einer Speicherbatterie 3 angeschlossen sind. Der Vollweggleichrichter 2
ist
im allgemeinen an der Innenfläche eines Gehäuses (Fig.2) gesichert, um seine Kühlung
zu verbessern.
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Weiter ist eine Feldspule 6 dargestellt, deren eines Ende huber einen
Schleifring 7, eine Bürste 8, einen Verbindungspunkt 9, eine Lade-Anzeigelampe 5
und einen Schlüssel-Schalter 4 an der Speicherbatterie 3 angeschlossen ist'und deren
anderes Ende über einen S ileifring 71 und eine Bürste 81 an einem Verbindungspunkt
11 eines Halbleiter-Spannungsreglers 10 zum Regeln oder Steuern der Ausgangsspannung
der Generatorspule 1 auf einen vorgegebenen Wert durch Überwachen des Stroms in
der Feldspule 6 angeschlossen ist.
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Weiter ist ein Hilfs- oder Zusatzgleichrichter 12 zum Ein- und Ausschalten
der Lade-Anzeigelampe 5 vorgesehen, dessen Eingangsanschluß am Dreiphasen-Vollweggleichrichter
2 angeschlossen ist. Der Ausgangsanschluß des Zusatzgleichrichters 12 ist über den
Verbindungspunkt 9 an einen Eingangsanschluß 13 des Spannungsreglers 10 angeschlossen.
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Weiter ist ein Verbindungspunkt 14 zwischen der Speicherbatterie 3
und dem die Spannung erfassenden Anschluß 15 des Spannungsreglers 10 vorgesehen
sowie ein Verbindungspunkt 16 am Ausgangsanschluß des Dreiphasen-Vollweggleichrichters
2. Ein Ende oder Anschluß der Speicherbatterie 3 ist mit dem die Spannung erfassenden
Anschluß 15 des Spannungsreglers 10 verbunden. Außerdem ist ein Erdungsanschluß
18 des Spannungsreglers 10 vorgesehen.
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Der Aufbau des Wechselstromgenerators für insbesondere Fahrzeuge
mit diesem Schaltungsaufbau wird anhand der Fig. 2 bis 8 näher erläutert. Zunächst
wird der allgemeine Aufbau anhand Fig. 2 erläutert,in der eine Ankerspule 19 mit
der
Generatorspule 1 in Sternschaltung bewickelt ist und durch
Endstützen oder - träger 20, 21 gehalten ist, die jeweils Befestigungsteile 20A
und 21A enthalten. Weiter ist dargestellt ein nagelförmiger Drehmagnetpol 22 einschließlich
eines Polstück-Paars, die eine zylindrische Feldspule 6 .zwiscHexeschichten oder
zwischen sich aufnehmen. Der nagelförmige Drehmagnetpol 22 ist zusammen mit einem
KUhlgebläse oder -ventilator 23 und den Schleifringen 7, 71 an der von Lagern 25,
26 getragenen Drehwelle 24 befestigt. Weiter ist eine Befestigungseinheit 27 für
den Spannungsregler 10 und den die Bürsten 8 und 81 tragenden Bürstenhalter 28 dargestellt.
Die Befestigungseinheit 27 ist zusammen mit. dem Spannungsregler 10 an die Innenseite
des einen Endträgers 21 angeschraubt oder lösbar befestigt. Der Dreiphasen-Vollweggleichrichter
2 ist im Raum innerhalb des Endträgers 21 auf geeignete Weise befestigt.
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Die Befestigungseinheit 27 für den Spannungsregler 10 und dem Bürstenhalter
28 bildet einen wesentlichen Teil der Erfindung und wird anschließend ausführlich
erläutert. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Bürstenhalter 28 mit der Befestigungsplatte
29 des Spannungsreglers 10 integral oder einstückig geformt ,im wesentlichen in
Form eines Hufeisens mittels eines Isolierstoffs aus Phenolharz-Gießmasse. An einem
Ende des mittleren Teils der Befestigungsplatte 29 für den Spannungsregler 10 ist
der Spannungsregler 10 fest in einem Aluminiumgehäuse 30 angebracht, wobei auf der
Rückseite der Befestigungsplatte 29 der Zusatzgleichrichter 12 befestigt ist. Zur
elektrischen Verbindung zwischen dem Spannungsregler 10, dem Zusatzgleichrichter
12 und dem Bürstenhalter 28 sind vorgesehen eine erste. Leiterplatte 31, eine zweite
Leiterplatte
32, eine dritte Leiterplatte 33, eine vierte Leiterplatte 34 und eine fünfte Leiterplatte
35, die vorspringend in der gleichen Ebene,wie in Fig.5 dargestellt, angeordnet
sind, bei denlFormen der Befestigungsplatte 29 des Spannungsreglers 10. Die Leiterplatten
31, 32, 33, 34, 35 besitzen vorspringende Anschlüsse 31A, 32A, 33A, 34A bzw. 35A
in der gleichen Richtung, während deren anderen Enden ebenfalls als Anschlüsse verwendet
sind, d, h. die erste Leiterplatte 31 und die fünfte Leiterplatte 35 sind in ihrer
Mitte so gebogen oder gekrümmt,daß Anschlüsse 31B und 35B gebildet sind, die vom
Umfang von Befestigungslöchern 36, 37 der Spannungsregler-Befestigungsplatte 29
jeweils in verschiedene Richtungen wegragen.
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Die zweite und die vierte Leiterplatte 32, 34 sind ebenso jeweils
so ausgebildet, daß deren Enden oder Anschlüsse 32B und 34B als von der Befestigungsplatte
29 wegragende Anschlüsse ausgeführt sind, wobei sie gekrUmmt sind und wegragen.
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Die dritte Leiterplatte 33 ist andererseits im wesentlichen Y-förmig
ausgebildet und enthält einen in die gleiche Richtung wie der Anschluß 32B gekrUmmten
Anschluß 33einen in die gleiche Richtung wie der Anschluß 34 wegragenden Anschluß
33C sowie einen zum Zusatzgleichrichter 12 umgebogenen Befestigungsanschluß 330,
Anschlüsse 39, 40, 41, die in die gleiche Richtung wie der Befestigungsanschluß
330 ragen, sind in einer Grundplatte 29A eingebettet, die mit der Befestigungsplatte
29A integriert oder einstückig ausgebildet ist, wobei die Anschlüsse 39, 40, 41
elektrisch vollkommen voneinander isoliert sind.
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Die Verbindung der verschiedenen Bauelemente wird anhand der Fig.
6 und 7 näher erläutert. Das Gehäuse 30 des Spannungsreglers 10 steht mit einer
Endfläche der Spannungsregler
-Befestigungsplatte 29 so in Verbindung,
daß die Anschlüsse oder Verbindungspunkte 11, 13, 15, 17, 18 des Spannungsreglers
10 in Löt-Verbindung mit den vorspringenden Anschlüssen 31A, 32A, 33A, 34A bzw.
35A stehen. Unter dieser Bedingung sind die Befestigungslöcher 36, 37 der Befestigungsplatte
29 selbstverständlich im wesentlichen axial ausgerichtet zu Befestigungslöchern
42, 43 des Spannungsreglers 10.
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Der Zusatzgleichrichter 12 ist auf der Seite der Spannungsregler-Befestigungsplatte
29 befestigt, die der Befestigungsseite des Spannungsreglers 10 gegenüberliegt,
und weist Bauelemente 12A, 12B und 12C auf, von denen jeweils ein Ende gemeinsam
am (gemeinsamen) Befestigungsanschluß 33D gelötet ist, während die Jeweiligen anderen
Enden unabhängig voneinander an den (unabhängigen) Anschlossen 39, 40 bzw. 41 angelötet
sind. Die Anschlüsse 39, 40, 41 werden als Verbindungspunkte verwendet, die zum
Ausgangssignal-Anschluß der Generatorspule 1 führen. Ein Ende Jeder Bürste 8, 81,
die im Bürstenhalter 28 angeordnet ist, ist mittels Anschlußdrähten 44, 45 an die
Anschlüsse 33C bzw. 34B angeschlossen. Die Anschlußdrähte 44, 45 sind vorzugsweise
von einer Ublichen nachgiebigen Silikonhülle umgeben.
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Der so gebildete Btlrstenhalter 28 ist wie in Fig. 8 dargestellt
aufgebaut und fest und genau mittels Befestigungsschrauben 48, 49 an Befestigungsarmen
46, 47 bebefestigt, die einstückig an der Innenfläche des Endträgers 21 angeformt
sind, durch die Gehäuse-Befestigungsfläche des Spannungsreglers lO.Wenn auch nicht
ausfUhrlich dargestellt, ist selbstverständlich auch eine Schraube od.dgl. im Befestigungsloch
38 vorgesehen. Der Spannungsregler 10 ist
nach innen weisend angeordnet
und enthält Belüftungsöffnungen 50 in der dem Endträger gegenüberliegenden Seite,
um eine verbesserte KUhlwirkung zu erreichen. Bei angebrachtem Bürstenhalter 28
ragen die Anschlüsse 32B und 33B in eine Bohrung 51, so daß dann ein äußerer Anschluß
52 eingesteckt oder angeschlossen werden kann.
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Gemäß den erläuterten AusfUhrungsbeispielen der Erfindung haben die
Leiterplatten vorspringende Anschlüsse, die dem Zusatzgleichrichter 12 gemeinsam
sind, wobei der Spannungsregler 10 einstückig mit dem Bürstenhalter 28 ausgebildet
ist, um die Befestigungseinheit 27 zu bilden, mit den elektrischen Verbindungen
oder Anschlüssen, die so ausgebildet sind, daß die kürzestenW«genommen sind, wodurch
herkömmliches Verdrahten zur elektrischen Verbindung als auch Verdrahtungsfehler
und Drahtbrüche vermieden sind. Schließlich wird, da die Bauelemente des Zusatzgleichrichters
12 direkt auf der Spannungsregler-Befestigungsplatte 29 befestigt sind, kein besonderes
Gehäuse notwendig, wodurch bei weniger Bauelementen eine einfachere Anordnung vorgesehen
wird.
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Weit Sind die Leiterplatten, der Zusatzgleichrichter, der Spannungsregler
und der Bürstenhalter, die gemeinsam vorspringende Anschlußverbindungen aufweisen,
e instückig ausge -formt zur Ausbildung einer kompakten Befestigungseinheit für
den Spannungsregler und den Bürstenhalter. Deshalb kann der Wechselstromgenerator
entsprechend kleiner ausgefUhrt werden.
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Daraus ergibt sich, daß durch die Erfindung ein haltbarer oder robuster
Wechs Wechselstromgenerator mit Einbau-Spannungsregler hergestellt werden kann,
dessen Zusammenbau einfach erfolgen kann.