DE2847501A1

DE2847501A1 - Elektrischer generator

Info

Publication number: DE2847501A1
Application number: DE19782847501
Authority: DE
Inventors: Walter Hagenlocher; Heinz Hesse; Karl Kleebaur; Christoph Dipl Ing Kugel; Johann Kunz; Werner Lemke; Ruediger Sohnle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-11-02
Filing date: 1978-11-02
Publication date: 1980-05-14
Also published as: JPS5566257A; DE2847501C2; US4288711A; FR2441287A1; FR2441287B1

Description

R. 5*3°

18.10.1978 Chr/Sm

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Elektrischer Generator Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Generator nach der Gattung des Hauptanspruchs. Einzelne Merkmale eines solchen Generators sind schon bekannt. Beispielsweise zeigt die US-PS 3 320 498 eine Gleichrichterbaugruppe, bei der einzelne Kühlbleche plattenförmig ausgebildet und mit Hilfe von Abstandsstücken gekreuzt übereinander angeordnet sind. Aus der US-PS 3 739 210 ist bekannt, eine Gleichrichtereinheit für Generatoren mondsichelartig auszubilden und als Kühlkörper dienende Leiterplatten auf einer Isolierplatte anzubringen. Aus der DT-PS 22 50 557 ist eine Sandwichbauweise einer Gleichrichtereinheit bekannt, bei der die Kühlkörper

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im wesentlichen kreisringförmig mit fingerartigen Fortsätzen ausgebildet sind. Die Pinger der einzelnen Kühlkörper greifen so ineinander, daß je ein Finger des einen Kühlkörpers in der Lücke zwischen zwei Fingern des anderen Kühlkörpers steht. Aus der DT-OS 26 03 schließlich ist eine gekreuzte Anordnung von Kühlblechen bekannt, die flach ausgebildet und zum Einbau in Drehstromgeneratoren geeignet ist. Im übrigen ist das Einsetzen von Gleichrichterdioden in ein Lagerschild eines Generators schon lange üblich.

Alle diese bekannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, .daß sie jeweils nur einigen wenigen-speziellen Anforderungen gerecht werden können. Wenn die Gleichrichterdioden in ein Lagerschild eingesetzt sind, ist zwar für eine ausrechende Kühlung beim Betrieb des Generators gesorgt, die Herstellung, die Funktionsprüfung, eine Reparatur und die Lagerhaltung von Ersatzteilen ist jedoch nicht ohne Probleme. Eine nur plattenförmige Ausbildung hat oft eine nicht ausreichende Kühlung zur Folge; eine Gestaltung des Kühlkörpers mit gekreuzten Kühlblechen und Fingern bedingt einen erhöhten Raumbedarf, der bei einer kompakten Generatorbauweise nicht zur Verfügung steht. Eine mondsichelförmige Ausführung eines Gleichrichterkühlkörpers weist außer einer mangelhaften Kühlbarkeit auch eine erhöhte Anfälligkeit gegen Risse und Brüche sowie gegen Kriechströme auf. Bei allen den Anordnungen, bei denen nicht alle Dioden im Lagerschild eingesetzt sind, ist wenigstens noch ein zusätzlicher Kühlkörper erforderlich, der bei der Fertigung und bei der Reparatur in einem getrennten Vorgang am Lagerschild oder im Gehäuse befestigt werden muß, und außerdem

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die üblichen Aufwendungen bei der Montage, zur Sicherung der Bauteile gegen ein Lösen von Verbindungen und bei der Ersatzteil-Lagerhaltung.

Der erfindungsgemäße Generator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber eine ganze Reihe von Vorteilen. Die durch die Generatorgröße gegebene Querschnittsfläche für die Kühlung wird voll ausgenützt, die extrem großen Kühlflächen sorgen für eine gute Kühlung der Gleichrichterdioden. Die Bauhöhe des Gleichrichters ist äußerst gering, damit läßt sich die Baulänge des Generators kurz halten. Der Hersteller ist nicht an eine bestimmte Diodenbauform gebunden, er kann Dioden verschiedener Typen verwenden. Der Gleichrichter wird vor dem Zusammenbau mit dem übrigen Generator vollständig fertiggestellt und ist damit auch vor dem Zusammenbau auf elektrische und mechanische Toleranzabweichungen prüfbar.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Generators möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die Bauhöhe des Gleichrichters lediglich durch die Diodenhöhe bestimmt und damit sehr klein ist. Zusätzliche Gleichrichterelemente, beispielsweise die Erregerdioden, können mit auf dem Gleichrichter untergebracht werden. Durch Aufbördelungen lassen sich sowohl die Stabilität des Gleichrichters erhöhen als auch die zur Verfügung stehenden Kühlflächen vergrößern. Die Stabilität ist vor allem deshalb von Wichtigkeit, weil einer der Kühlkörper in vorteilhafter V/eise gleichzeitig als Lagerschild dient. Wenn die Aufbördelungen selbst fingerförmig ausgebildet sind, läßt sich der Kühleffekt weiter erhöhen. Besonders kosten-

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günstig ist eine Herstellung der Kühlkörper aus Blech, es läßt sich dann billiges Ausgangsmaterial verwenden, die Herstellung kann durch billige Herstellverfahren erfolgen. Vorteilhaft ist auch die Anwendung im einzelnen zwar zum Teil bekannter, bei dem erfindungsgemäßen Generator aber besonders nützlichen Maßnahmen zum Befestigen und Kontaktieren elektrischer Verbindungen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt in teilweise geschnittener Form eine Seitenansicht eines Drehstrom-Generators - wobei diese Skizze nur eine Übersicht darstellt -, Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf den Gleichrichter von der Lagerseite her, Figur 3 einen Querschnitt durch den Gleichrichter, Figur 4 eine Einzelheit, nämlich einen Blick auf die Kühlkörper von der Lagerseite her, in . den Figuren 5 bis 7 sind Einzelheiten des Gleichrichters und der Befestigung des als Lagerschild dienenden Kühlkörpers vorgestellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In der -skizzenhaften Schnittdarstellung der Figur 1 ist ein Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge gezeigt mit einem Generatorgehäuse, das einen Gehäusemantel 11 mit einem Schwenkarm 12, ein antriebsseitiges Lagerschild mit einem Haltearm 14 und ein weiteres Lagerschild 15 sowie eine Abdeckhaube 16 umfaßt. Im antriebsseitigen Lagerschild 13 ist in einer Lagerbüchse 17 ein antriebsseitiges Lager 18 eingelassen. Das weitere Lagerschild 15, das gleichzeitig als Kühlkörper dient, umfaßt eine

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Lagerbüchse 19, in das ein Lager 21 eingesetzt ist. An der Innenseite 22 des Gehäusemantels 11 ist ein Ständerpaket 23 mit einer Ständerwicklung 2k befestigt. In den Lagern 18, 21 ist eine Generatorwelle 25 gelagert, die einen Läufer mit einem Kern 26, Polrädern 27 und einer Erregerwicklung 28 trägt. Auf dem antriebsseitigen Ende der Generatorwelle 25 sind mit Hilfe einer Mutter 30 ein Lüfterrad 29 und eine Riemenscheibe 31 befestigt. Die Enden der Erregerwicklung 28 sind an Schleifringe 32 angeschlossen, die ebenfalls auf die Generatorwelle 25 aufgeschoben sind. Mit den Schleifringen 32 steht über Kohlebürsten, die in einem Bürstenhalter 33 geführt sind, ein Spannungsregler 3^ in Wirkungsverbindung. Der Gleichrichter, der der Ständerwicklung 2l* nachgeschaltet ist, umfaßt außer dem als Lagerschild dienenden Kühlkörper 15 noch den Kühlkörper 35₃ als Leistungsdioden dienende Gleichrichterdioden 36 sowie Erregerdioden 37· Weitere Einzelheiten sind in den folgenden Figuren dargestellt.

In Figur 2 ist eine Draufsicht auf den Kühlkörper 15, der gleichzeitig als Lagerschild dient, zu sehen. Das Lager 21 ist aus der Lagerbüchse 19 herausgenommen. Man sieht, daß der Kühlkörper 15 einen im wesentlichen ringförmigen Teil 38 und sich von dem ringförmigen Teil 38 radial nach außen erstreckende lappenförmige Fortsätze 39 umfaßt. Hinter dem Kühlkörper 15 ist der Kühlkörper 35 mit seinen lappenförmigen Fortsätzen 39' zu sehen. Die lappenförmigen Fortsätze 3 9, 39' stehen jeweils auf Lücke, so daß die Kühlluft durch die Lücken streichen und den jeweils anderen Kühlkörper kühlen kann. Die beiden Kühlkörper 15₃ 35 sind mit Hilfe von Nieten kl aneinander befestigt. Im Kühlkörper 15 sind

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die als Leistungsdioden dienenden Gleichrichterdioden 36' und im Kühlkörper 35 die ebenfalls als Leistungsdioden dienenden Gleichrichterdioden 36 eingesetzt.

In der Schnittdarstellung Figur 3 ist wieder der als Lagerschild dienende Kühlkörper 15 mit der Lagerbüchse 19 und einer Leistungsdiode 36" zu sehen. Auch der Kühlkörper 35 ist erkennbar. Die Ränder der lappenförmigen Portsätze 39' des Kühlkörpers 35 - wie auch die Ränder der lappenförmigen Fortsätze 39 des Kühlkörpers 15 - sind mit Aufbördelungen 42 versehen. Die Aufbördelungen 42 sind mit Schlitzen versehen und haben dadurch eine fingerförmige Gestalt. Diese Aufbördelungen 42 dienen zur Vergrößerung der Kühlfläche und zum Erhöhen der Stabilität der Kühlkörper, die zweckmäßigerweise aus Blech hergestellt sind. Zwischen dem Kühlkörper 15 und dem Kühlkörper 35 ist ein elektrisch isolierender Träger 43 eingeschoben, der ebenfalls durch die Nieten 4l gehalten wird. Der Träger 43 setzt sich fort in dem ebenfalls elektrisch isolierenden Träger 43' _s der sowohl zwischen den beiden Kühlkörpern 15 und 35 als auch auf dem Kühlkörper 35 liegt. Auch er wird mit Hilfe der Nieten 4l gehalten. Auf dem Träger 43' ist ein Druckkontakt D+ befestigt j der zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zum Spannungsregler 34 dient. Auch die Erregerdioden 37 sind auf.dem Träger 43' befestigt, sie sind in Fortsätzen 44 des Trägers 43 festgeklemmt. Mit dem Kühlblech 35 vernietet ist ein Anschlußbolzen B+, der die Ausgangsklemme des Generators darstellt. Den Minusanschluß des Gleichrichters stellt das gleichzeitig als Lagerschild dienende und an Masse liegende Lagerschild 15 dar. Da das Lagerschild 15 am Gehäusemantel 11 befestigt ist, weist es am Ende seiner lappenförmigen Fortsätze 39 Bohrlöcher 45 auf. Zum Zentrieren des

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Kühlkörpers 15 dienen Ausstülpungen 46, die durch Einprägungen 47 auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers 15 hergestellt sind.

In Figur 4 sind weitere Einzelheiten deutlich erkennbar. Als elektrische Verbindungsmittel 48 zwischen den Elektrodenanschlüssen der Dioden 36, 36' dienen Drahtbrücken. An die elektrischen Verbindungsmittel 48 sind die Enden der Ständerwicklung 24, nämlich die drei Phasenanschlüsse, angeschlossen. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Generator so gelöst, daß an dem Träger 43' Haltevorrichtungen 49 befestigt sind, die gleichzeitig zum Halten der elektrischen Verbindungmittel und zum Einstecken der - in der Zeichnung nicht dargestellten - Enden der Ständerwicklung 24 an den Stellen 51 dienen.

In den Figuren 5 bis 7 sind in Schnittdarstellungen Einzelheiten des Gleichrichters gezeigt. Figur 5 zeigt einen Schnitt durch einen lappenförmigen Fortsatz 39' mit einer Diode 36' sowie die Lagerbüchse 19 und die Anordnung einer Erregerdiode 37, Figur 6 zeigt einen Schnitt durch die Art der Befestigung mit der Niete und Figur 7 die Anordnung eines Anschlusses DF₃ der beispielsweise mit der Ladekontrollanzeige des Kraftfahrzeuges, in dem der erfindungsgemäße Generator betrieben wird, verbunden werden kann. In Figur 7 ist auch noch einmal eine Ausstülpung 46 zu sehen, deren äußere Flanke 52 nach dem Einbau in den Generator an der Innenseite 22 des Gehäusemantels 11 anliegt. ·

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Der als Lagerschild verwendete Kühlkörper 15 ist zweckmäßigerweise aus Blech hergestellt. Ein solcher Kühlkörper ist quer zu seiner Hochachse, also auch quer zur Längsachse der Generatorwelle 25, sehr steif, längs seiner Hochachse, also auch längs der Längsachse der Generatorwelle 25₅ dagegen elastisch. Damit ist der Kühlkörper 15 in der Lage, Längsbewegungen der Generatorwelle 25 elastisch aufzufangen. Längsbewegungen entstehen schon dadurch, daß sich das vorzugsweise als Aluminium gefertigte Generatorgehäuse 11 im Vergleich zu der vorzugsweise aus Stahl gefertigten Generatorwelle beim Betrieb des Generators infolge einer Erwärmung unterschiedlich ausdehnen.

Wie man insbesondere aus den Figuren 3 und 5 entnehmen kann, sind die lappenförmigen Fortsätze 39' des Kühlkörpers 35 in die Ebene des als Lagerschild verwendeten Kühlkörpers 15 gebogen. Dadurch befinden sich alle Dioden 36 und 36' auf der gleichen Höhe. Durch diese· Maßnahme ist es möglich, den gesamten Kühlkörper äußerst niedrig zu halten. Die Bauhöhe des Kühlkörpers ist praktisch nur durch die Höhe der Dioden 36, 36' bestimmt.

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Claims

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Ansprüche

IJ Elektrischer Generator mit einer Phasenwicklung und einem nachgeschalteten Gleichrichter, insbesondere Drehstromgenerator mit nachgeschaltetem Drehstrom-Brückengleichrichter für Kraftfahrzeuge, mit einem wenigstens ein Lagerschild umfassenden Generatorgehäuse und einer im Generatorgehäuse gelagerten Generatorwelle, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

- Der Gleichrichter umfaßt zwei Kühlkörper (15₃ 35)>

- die beiden Kühlkörper (15_S 35) umfassen einen die Generatorwelle (25) umgebenden im wesentlichen ringförmigen Teil- (38) und sich von diesem ringförmigen Teil (38) radial von der Welle (25) weg erstreckende lappenförmige Portsätze (39, 39')₃

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- die beiden Kühlkörper (15, 35) sind im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet,

- die beiden Kühlkörper (15_a 35) sind unter Zwischenschalten von elektrisch isolierenden Mitteln (43, 43') aufeinandergelegt, wobei die Hochachsen der beiden Kühlkörper (35₃ 35') im wesentlichen die gleichen sind und wobei jeweils ein lappenförmiger Fortsatz (39₃ 39') des einen Kühlkörpers (15₃ 35) einer Lücke zwischen lappenförmigen Portsätzen (39¹, 39) des anderen Kühlkörpers (35j 15) gegenübersteht j

- in die lappenförmigen Fortsätze (39, 39') sind Gleichrichterdioden (363 36') eingesetzt,

- einer der Kühlkörper (15) ist als Lagerschild des Generators verwendet.
2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch isolierendes Mittel ein Träger (43, 43') aus elektrisch isolierendem Material dient und daß auf den Träger. (43, 43') ein weiterer Gleichrichter (37) aufgesetzt ist.
3. Generator nach Anspruch 2 mit einer Erregereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Gleichrichter (37) Erregerdioden umfaßt.

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4. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lappenförmigen Fortsätze (39, 39') an ihren Rändern 42 aufgebördelt sind.
5· Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbördelungen (42) die gleiche Höhe wie die minimal erforderliche Höhe des gesamten Gleichrichters (15, 35) haben.
6. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lappenförmigen Fortsätze (39s 39') wenigstens eines der Kühlkörper (35) von seinem ringförmigen Teil (38) zunächst in die Ebene des anderen der Kühlkörper (15) gebogen sind und sich dann weiter in dieser Ebene erstrecken.
7· Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die elektrisch isolierenden Mittel (43, 43') an den Stellen, an denen die lappenförmigen Fortsätze (39, 39') der beiden Kühlkörper (15, 35) aufeinander folgenden. Haltevorrichtungen (49) für elektrische Verbindungsmittel (48) zwischen den Gleichrichterdioden (36, 36') aufgesetzt sind.

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8. Generator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtungen (49) gleichzeitig als Anschlußstücke zum Anschluß der Wicklungsenden der Ständerwicklung (24) dienen.
I. 3enerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Lagerschild dienende Kühlkörper (15) eine Lagerbüchse (19) enthält, die durch einen angemessenen Ausformvorgang aus dem Kühlkörper (15) ausgeformt ist.
10. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Kühlkörper (15j 35) aus Blech hergestellt ist.
II. Generator nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausformen der Ausbördelungen (42) und gegebenenfalls der Lagerbüchse (19) durch ein Tiefziehverfahren bewirkt ist.
12. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Kühlkörper (15, 35) durch ein Fließpreßverfahren hergestellt ist.

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13. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet j daß wenigstens einer der Kühlkörper (15, 35) durch ein Strangpreßverfahren hergestellt ist.
14. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den äußeren Enden der lappenförmigen Fortsätze (39₃ 39') des als Lagerschild dienenden Kühlkörpers (15) Ausnehmungen (45) zum Befestigen dieses Lagerschilds (15) am übrigen Generatorgehäuse (11) vorgesehen sind.
15· Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den äußeren Enden der lappenförmigen Portsätze (39> 39') des als Lagerschild dienenden Kühlkörpers (15) Ausstülpungen (46) vorgesehen sind, deren äußere Flanke (52) an der Innenseite (22) des zugehörigen Teils des übrigen Generatorgehäuses (11) anliegt.
16. Generator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstülpungen (46) durch Einprägungen (47) auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers (15) hergestellt sind.

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17. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Lagerschild dienende Kühlkörper (15) quer zur Achse der Generatorwelle (25) steif, längs der Achse der Generatorwelle (25) dagegen membranartig elastisch ausgebildet ist.
18. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (15₃ 35) nach außen durch eine Abdeckhaube (16) abgedeckt ist.
19· Generator nach Anspruch 18, mit einem Spannungsregler, dadurch gekennzeichnet, daß/die Abdeckhaube (16) auch der Spannungsregler (34) abgedeckt ist.
20. Generator nach einem der Ansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die'Erregerdioden (37) in Portsätzen (44) auf dem Träger (43) festgeklemmt sind.
21. Generator nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger (43, 43') ein gegenüber den Kühlkörpern (15₃ 35) isoliertes Anschlußstück (DP) für den Anschluß einer Ladekontrollampe vorgesehen ist.

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22. Generator nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger (43, 43') ein Druckkontakt (D+) für den Anschluß des Spannungsreglers vorgesehen ist.
23· Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Gleichrichters (15s 35) im wesentlichen mit der Höhe der Gleichrichterdioden (36, 36¹) übereinstimmt.
24. Generator nach einem der Ansprüche 4 bis 23, dadurch gekennzeichnet j daß die Aufbördelungen (42) fingerförmig ausgebildet sind.

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