DE2850952C2

DE2850952C2 - Housing for a voltage regulator of an alternator

Info

Publication number: DE2850952C2
Application number: DE2850952A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Hyogo Goto; Mitsuharu Himeji Hyogo Morishita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1978-11-24
Publication date: 1983-02-24
Also published as: GB2008860A; GB2008860B; JPS6120866Y2; MY8500535A; JPS5484016U; DE2850952A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen Spannungsregler eines Wechselstromgenerators mit über Bürsten gespeisten Erregerfeld, das mit dem Bürstenhalter zu einer Baueinheit vereinigt ist, wobei das Gehäuse außerhalb des von den Bürsten kommenden Wärmestroms liegt.The invention relates to a housing for a voltage regulator of an alternating current generator Brush-fed exciter field which is combined with the brush holder to form a structural unit, with the housing is outside of the heat flow coming from the brushes.

Wenn ein Sammler bzw. Akkumulator durch einen von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Wechselstrom-Generator aufgeladen wird, wird dessen Ausgangswechselspannung im allgemeinen einer Vollweggleichrichtung unterworfen und dann durch einen Spannungsregler, der einen durch die Feldwicklung fließenden Feldstrom unterbricht und durchläßt, auf eine vorbestimmte Größe geregelt. Bisherige Spannungsregler enthalten einen Schalttransistor zum Unterbrechen und Durchlassen des Feldstroms sowie einen Steuertransistor für die Durchschalt/Sperrsteuerung des Schalttransistors in Abhängigkeit von der Arbeitsweise einer Zenerdiode, welche eine vorbestimmte Größe der Ausgangsspannung des zugeordneten Wechselstrom-Generators mißt.When a collector or accumulator by an alternating current generator driven by an internal combustion engine is charged, its AC output voltage is generally full-wave rectification subjected and then through a voltage regulator, the one through the field winding interrupts flowing field current and lets through, regulated to a predetermined size. Previous voltage regulators contain a switching transistor for interrupting and passing the field current as well a control transistor for the through / blocking control of the switching transistor in dependence on the Operation of a Zener diode, which a predetermined size of the output voltage of the associated AC generator measures.

Bisherige Spannungsregler der beschriebenen Art w) wurden als integrierte Dickschicht-Hybridschaltung auf einem Keramiksubstrat ausgebildet. Das Substrat mit dem Spannungsregler in Form des integrierten Schaltkreises wird dabei in ein Metallgehäuse eingesetzt, wobei eine Plus-, eine Feld- und eine Masseelektrode so mit dem integrierten Schaltkreis verbunden werden, daß sie in verschiedenen Richtungen aus dem Gehäuse hei ausragen. Diese Elektroden b/.w. Pole sind dabei an die verschiedenen Klemmen an einem Bürstenhalter aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz angelötet, an dessen Unterseite das Metallgehäuse angebracht ist. Die mit Plus- und Feldpol verlöteten Klemmen werden dann mit den zugeordneten, vom Bürstenhalter getragenen Bürsten verbunden, die an den jeweiligen, mit der Feldspule verbundenen Schleifringen anliegen. Bürstenhalter und Metallgehäuse sind zusammen an einer Innenfläche einer rückseitigen Halterung für den Wechselstrom-Generator mit Hilfe von Schrauben befestigt, die Bohrungen des Bürstenhalters durchsetzen und die senkrecht zu den ebenfalls im Bürstenhalter vorgesehenen Bürstenbohrungen verlaufen.Previous voltage regulators of the type described w) were formed as a thick film hybrid integrated circuit on a ceramic substrate. The substrate with the voltage regulator in the form of the integrated circuit is inserted into a metal housing, with a plus, a field and a ground electrode so be connected to the integrated circuit that they are in different directions from the housing protrude hot. These electrodes b / .w. Poles are attached to the various terminals on a brush holder soldered to an electrically insulating synthetic resin, on the underside of which the metal housing is attached. the Terminals soldered to the plus and field poles are then carried by the brush holder with the associated ones Brushes connected, which rest on the respective slip rings connected to the field coil. Brush holder and metal housings are together on an inner surface of a rear bracket for the AC generator fastened with screws that pass through the holes in the brush holder and which run perpendicular to the brush bores also provided in the brush holder.

Bei der beschriebenen Anordnung aus Bürstenhalter und Metallgehäuse befindet sich letzteres an der genannten rückseitigen Halterung, die sich im Betrieb des Wechselstrom-Generators erwärmt. Das Gehäuse nimmt dabei die Wärme von der Halterung auf, so daß der im Gehäuse angeordnete Spannungsregler schließlich eine vergleichsweise hohe Temperatur en eicht Da sich außerdem die drei Pole oder Elektroden in verschiedenen Richtungen vom Spannungsregler hinweg erstrecken, ist für das Anlöten dieser Pole an den zugeordneten Klemmen des Bürstenhalters ein ziemlich großer Zeitaufwand erforderlich. Zudem muß nach dem Gießen oder sonstigen Formen des Bürstenhalters die betreffende Form in zwei verschiedenen Richtungen zerlegt bzw. geöffnet werden, weil die Verlaufsrichtung der Bürstenbohrungen von derjenigen der Befestigungs- bzw. Schraubenbohrungen abweicht Durch diese Ausbildung kann ein Bruch an den Schraubenbohrungen auftreten. Hieraus ergeben sich die Nachteile, daß der Formteil geringe Festigkeit besitzt und der Bauteil insgesamt aufwendig und wenig zuverlässig istIn the described arrangement of brush holder and metal housing, the latter is located on the called rear bracket, which heats up during operation of the AC generator. The case absorbs the heat from the holder, so that the voltage regulator arranged in the housing finally a comparatively high temperature is calibrated. In addition, the three poles or electrodes are in extending in different directions from the voltage regulator is for soldering these poles to the associated clamps of the brush holder requires a fairly large amount of time. In addition, after the Pour or otherwise shape the brush holder the shape in question in two different directions dismantled or opened because the direction of the brush bores differs from that of the fastening or screw holes deviates This design can cause the screw holes to break appear. This results in the disadvantages that the molded part has low strength and the Component overall is expensive and not very reliable

Ein Gehäuse für einen Spannungsregler eines Wechelstromgenerators der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 16 13 984 bekannt Die in den Bürsten entwickelte Wärme geht dabei direkt vom Bürstenhalter über einen hohl ausgebildeten Sockel auf das Generatorgehäuse über. In dem Hohlraum des Sockels ist sowohl eine U-förmig«: KQi:'platte mit einem Transistor angeordnet als auch eine gedruckte Schaltung auf einer Isolierplatte angeordnet, wobei die gedruckte Schaltung die elektrischen Bauelemente des Reglers enthält. Bei dieser bekannten Konstruktion muß jedoch der von den Bürsten kommende Wärmestrom über die relativ dünnen Wände des Hohlraums im Sockel abgeführt werden, wodurch jedoch der Hohlraum unnötig aufgeheizt wird.A housing for a voltage regulator of an alternating current generator of the type mentioned is from DE-OS 16 13 984 known The heat developed in the brush goes directly from the brush holder via a hollow base on the generator housing. In the cavity of the base is both a U-shaped ': KQi:' plate with a Arranged transistor as well as a printed circuit arranged on an insulating plate, the printed circuit contains the electrical components of the controller. In this known construction must however, the heat flow coming from the brushes over the relatively thin walls of the cavity in the Base are discharged, which, however, the cavity is unnecessarily heated.

Aus der US-PS 36 12 927 ist eine Konstruktion einer Reglervorrichtung bekannt, bei der die Bohrungen für die Bürsten als auch die Bohrungen für die Befestigungsschrauben in derselben Richtung verlaufend ausgebildet sind. Dabei ist jedoch beispielsweise eine Gleichrichtereinheit nicht unmittelbar an einen Bürstenhalter montiert oder bei diesem angeordnet, sondern an einer ganz anderen Stelle des Generators, wodurch jedoch die Wärmeabfuhrbedingungen wesentlich von der Konstruktion des betreffenden Generators abhängig sind.From US-PS 36 12 927 a construction of a regulator device is known in which the bores for the brushes and the bores for the fastening screws are designed to run in the same direction are. In this case, however, a rectifier unit, for example, is not directly attached to a brush holder mounted or arranged at this, but at a completely different point of the generator, which however the heat dissipation conditions largely depend on the construction of the generator in question are.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine leicht zu fertigende Baueinheit zu schaffen, die eine möglichst leichte Montage aller Bauteile erlaubt.The object on which the invention is based is to provide a structural unit that is easy to manufacture create that allows the easiest possible assembly of all components.

Ausgehend von dem Gehäuse für einen Spannungsregler eines Wechselstromgenerator·, der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe υrl'induntrsgemali dadurch gelöst, daßStarting from the housing for a voltage regulator of an alternator mentioned type this task is υrl'induntrsgemali solved in that

1. Gehäuse und Bürstenhalter als ebstückiges Formteil ausgebildet ist,1. Housing and brush holder as a single molded part is trained,

2. daß das Gehäuse als taschenförmige Ausnehmung gestaltet ist, die sich parallel zu den Bohrungen zur Aufnahme der Bürsten erstreckt und auf der Anschlußseite der Bürstenhalterung offen ist, und2. that the housing is designed as a pocket-shaped recess that extends parallel to the holes for Receiving the brush extends and is open on the connection side of the brush holder, and

3. daß sirh die Bohrungen zur Befestigung der Baueinheit in Richtung der Bohrungen zur Aufnahme der Bürsten erstrecken.3. That sirh the holes for fastening the assembly in the direction of the holes for receiving the brushes extend.

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Bei dem Gehäuse mit den Merkmalen nach der Erfindung kann in Richtung der taschenförmigen Ausnehmung kein Wärmestau auftreten, da die in den Bürsten entwickelte Wärme nicht über die taschenförmige Ausnehmung abgeführt wird, sondern über einen anderen Weg, so daß die in der taschenförmigen Ausnehmung angeordneten Bauteile, die beispielsweise Teil eines integrierten Dickschicht-Hybridschaltkreises sind, keiner großen Wärmebelastung ausgesetzt sind.In the case of the housing with the features according to the invention can in the direction of the pocket-shaped No heat build-up will occur in the recess, since the heat developed in the brush does not pass through the pocket-shaped Recess is discharged, but via a different path, so that the in the pocket-shaped Components arranged in a recess, for example part of an integrated thick-film hybrid circuit are not exposed to high levels of heat.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Particularly advantageous configurations and developments of the invention emerge from the Subclaims.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigtIn the following the invention is based on a preferred embodiment with reference to the drawing explained in more detail. It shows

F i g. 1 eine Aufsicht auf einen Spannungsregler gemäß einer Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung,F i g. 1 shows a plan view of a voltage regulator according to an embodiment with features according to FIG Invention,

Fig.2 eine Seitenansicht des Reglers nach Fig. 1, und2 shows a side view of the controller according to FIG. 1, and

Fig.3 einen Schnitt längs der Linie VH-VII in Fig. 1.3 shows a section along the line VH-VII in FIG. 1.

Zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile der bisherigen Vorrichtung wird gemäß den F i g. 1 bis 3 ein einheitlicher bzw. einstückiger Bürstenhalter- und Reglergehäuseblock geschaffen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein einstückiger Bürstenhalter- und Reglergehäuse-Formteil 23 aus Kunstharz hergestellt, wobei jedoch die Ausnehmungen bzw. Bohrungen 23a für die Bürsten 12, die Bohrungen 23c, für die Befestigungs-Schrauben 20 sowie eine weitere taschenförmige Ausnehmung 23b im Formteil 23 jeweils in derselben Richtung verlaufen. Die Ausnehmung 23/? dient zur Aufnahme des Spannungsreglers 313 in Form eines integrierten Dickschicht-Hybridschaltkreises.To avoid the disadvantages of the previous device described, according to FIGS. 1 to 3 created a unitary or one-piece brush holder and regulator housing block. In the embodiment shown, a one-piece brush holder and regulator housing molded part 23 is made of synthetic resin, but the recesses or bores 23a for the brushes 12, the bores 23c, for the fastening screws 20 and another pocket-shaped recess 23b in the molded part 23 each run in the same direction. The recess 23 /? serves to accommodate the voltage regulator 313 in the form of an integrated thick-film hybrid circuit.

Insbesondere werden die beiden Endabschnitte (Flansche) des Formteils 23 von kreis- nden Bohrungen 23c durchsetzt, während sich eine der einander ähnlichen Bohrungen 23a mit rechteckigem Querschnitt durch den Mittelteil des Formteils 23 erstreckt. Die andere Bohrung 23a und die Ausnehmung 236 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten und neben der genannten Bohrung 23a, so daß sie senkrecht zu einer durch die Mittelpunkte der Bohrungen 23c verlaufenden Linie praktisch aufeinander ausgerichtet sind. Zu diesem Zweck weist der Formteil 23 einen ersten, die Ausnehmung 236 festlegenden Anguß mit rechteckigem Querschnitt sowie einen an der gegenüberliegenden Seite befindlichen, die zweite Bohrung 23a festlegenden Anguß auf (vergl. Fig. 1). Die Ausnehmung 23b ist so breiter als die Bohrungen 23a, und sie weist ein offenes Ende auf. das gemäß F i g. 2 über die benachbarte Fläche des Formteils 23 hinausragende Abschnitte aufweist. Gemäß F i g. 3 ist dagegen das andere I-'ndc der Ausnehmung 2~ib kui7 vor der gegenüberliegenden *~~ Fläche des Formteils 23 verschlossen.In particular, the two end sections (flanges) of the molded part 23 are penetrated by circular bores 23c, while one of the similar bores 23a extends through the middle part of the molded part 23 with a rectangular cross section. The other bore 23a and the recess 236 are located on opposite sides and next to said bore 23a, so that they are practically aligned with one another perpendicular to a line running through the centers of the bores 23c. For this purpose, the molded part 23 has a first sprue which defines the recess 236 and has a rectangular cross-section, as well as a sprue located on the opposite side and which defines the second bore 23a (see FIG. 1). The recess 23b is wider than the bores 23a, and it has an open end. according to FIG. 2 has sections protruding beyond the adjacent surface of the molded part 23. According to FIG. 3, on the other hand, the other I-'ndc of the recess 2 ~ ib kui7 in front of the opposite * ~~ surface of the molded part 23 is closed.

Fin Keramik-SubM;at 312 trägt auf seiner einen däche die beschriebene Spanniir.gsregelschaltung. und es wird senkrecht zu seiner Ebene von Plus-, Feld und Masseelektroden 308, 309 bzw. 310 durchsetzt, die an einem Elektrodenbereich am Rand der Schaltung angelötet sind. Die in vorbestimmten Abständen voneinander angeordneten Elektroden liegen längs dieses Rands des Substrats 312 auf einer gemeinsamen Linie. Die andere Fläche des Substrats 312 ist am Boden, eines U-förmigen Kühlkörpers 315 mit Hilfe eines Silikongumrni-Klebmittels befestigt Der Boden des Kühlkörpers 315 erstreckt sich praktisch über die Erstreckung des Substrats 312, wobei er gemäß F i g. 3 auf passende Weise gegenüber den Elektroden 308—310 elektrisch isoliert ist.Fin ceramic SubM; at 312 carries on its one consider the tension control circuit described. and it is interspersed perpendicular to its plane of plus, field and ground electrodes 308, 309 and 310, respectively, which at are soldered to an electrode area at the edge of the circuit. The at predetermined intervals mutually arranged electrodes lie along this edge of the substrate 312 on a common Line. The other surface of the substrate 312 is at the bottom, a U-shaped heat sink 315 by means of a Silicone Rubber Adhesive Attached The bottom of the heat sink 315 extends practically over the Extension of the substrate 312, wherein according to FIG. 3 in a suitable manner opposite the electrodes 308-310 is electrically isolated.

In diese Anordnung werden sodann die Bürsten 12 in die zugeordneten Bohrungen 23a im Formteil 23 eingesetzt, worauf die Anschlußleitungen oder -litzen 13, nachdem sie durch die Schraubenfedern 14 hindurchgezogen worden sind, an Plus- und Feldpol 15 bzw. 16 angelötet werden, die an der Fläche des Formteils befestigt sind. Wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Pluspol 15 im Mittelteil der Oberseite des Formteils 23 befestigt, so daß er g«j.> obere Ende der Bohrung 23a teilweise verschließt Der Felupol 16 ist am rechten Teil der Formteil-Oberseite so angebracht daß er die äußere Bohrung 23a teilweise verschließt und mit seiner Schraubenbohrung mit der rechten Scbraubenbohrung 23c fluchtet Ebenso ist der Massepol 17 links vom Pluspol 15 an der Oberseite des Formteils 23 so angebracht daß seine Schraubenbohrung mit der linken Bohrung 23c fluchtet Die Klemmen oder Pole weisen weiterhin abgebogene Anschlußfahnen auf, die aus noch zu erläuternden Gründen in vorbestimmten Abständen voneinander und neben der Ausnehmung 236 in einer Reihe angeordnet sind.In this arrangement, the brushes 12 are then inserted into the associated bores 23a in the molded part 23 used, whereupon the connecting cables or strands 13, after they have been pulled through the coil springs 14, to the positive and field pole 15 or 16 are soldered, which are attached to the surface of the molding. As best from Fig. 1 it can be seen, the positive pole 15 is in the middle part of the top of the molded part 23 so that it g «j.> The upper end of the bore 23a is partially closed. The Felupol 16 is on right part of the molded part top attached so that it partially closes the outer bore 23a and with its screw hole is aligned with the right screw hole 23c. Likewise, the ground pole 17 is on the left from the positive pole 15 attached to the top of the molded part 23 so that its screw hole with the left Bore 23c is aligned. The terminals or poles continue to have bent connecting lugs, which from still for reasons of explanation at predetermined distances from one another and next to the recess 236 in a Are arranged in a row.

Danach wird der Hauptteil des Spannungsreglers in die Ausnehmung 236 im Formteil 23 eingesetzt, wobei die drei Elektroden 308,309 und 310 über den Klemmen oder Polen 15, 16 bzw. 17 zur benachbarten Bohrung 23a hin weisen. Dabei greifen die freien Endabschnitte der Elektroden in Aussparungen (F i g. 2) an den Enden der hochgebogenen Enden der Anschlußfahnen ein (vergl Fig. 1 und 2). Die Elektroden 308—310 lassen sich daher leicht an den zugeordneten Klemmen oder Polen 15,16 bzw. 17 anlöten.Thereafter, the main part of the voltage regulator is inserted into the recess 236 in the molded part 23, wherein the three electrodes 308, 309 and 310 over the clamps or poles 15, 16 and 17, respectively, to the adjacent bore 23a point out. The free end sections of the electrodes engage in recesses (FIG. 2) at the ends the bent ends of the terminal lugs (see FIGS. 1 and 2). Leave electrodes 308-310 can therefore easily be soldered to the associated terminals or poles 15, 16 and 17, respectively.

Hierauf wird ein Gießharz 314 der vorher beschriebenen Art in die Ausnehmung 23Z»des Formfsils 23 um das Keramik-Substrat 312 herum eingegossen und ausgehärtet. Gemäß Fig.3 erreicht das Gießharz 314 dabei die Oberkante des ersten Angusses.A casting resin 314 of the type described above is then inserted into the recess 23Z »of the molding 23 around the Ceramic substrate 312 potted around and cured. According to FIG. 3, the casting resin reaches 314 the top of the first gate.

Auf diese Weise sind der Bürstenhalter und der Spannungsregler zu einem einstückigen Gebilde zusammengesetzt, das dann an der Innenfläche der rückseitigen Halterung 18 des Wechselstrom-Generators befestigt wird, nur mit dem Unterschied, daß an der Seite des Ma^ejjob 17 die (isolierende) Büchse 19 weggelassen wird.In this way, the brush holder and the voltage regulator are assembled into a one-piece structure, which is then attached to the inner surface of the rear bracket 18 of the alternator is, with the only difference that on the side of the Ma ^ ejjob 17 the (insulating) sleeve 19 is omitted will.

Durch diese Konstruktion wird ein Temperaturanstieg im Hauptteil des Spannungsreglers aufgrund einer Erwärmung der Generator-Halterung im Betrieb unter Erhöhung der Zuverlässigkeit der Vorrichtung verhindert, weil der Hauptteil de? Spannungsreglers durch den Kunstharz=Formteil 23 gegenüber der Halterung thermisch isoliert ist. Außerdem wird die Fertipungsleistung erhöht, da die Regelvorrichtung für einen Wechselstrom-Generator zum Aufladen eines Sammlers einfach m:l kostensparend hergestellt werden kann und es hierbei nicht erforderlich ist. den Bürstenhalter und das Reglergehäuse getrennt herzustellen. Da zudemWith this construction, a temperature rise in the main part of the voltage regulator due to a Prevents the generator holder from heating up during operation, thereby increasing the reliability of the device, because the main part de? Voltage regulator through the Synthetic resin = molded part 23 is thermally insulated from the holder. In addition, the production output increased as the control device for an AC generator for charging a collector simply m: l can be produced cost-effectively and it is not necessary here. the brush holder and to manufacture the controller housing separately. Since also

die Bürstenbohrungen 23,i. die Ausnehmung 2 J/.» iintl die Gefahr fur einen liriieh an den .Schraubenbohrungen 2 3rthe brush bores 23, i. the recess 2 J /. » There is a risk of damage to the screw holes 2 3r

Schrauben-Bohrungen 2.3c· im Formteil 23 in derselben beim Öffnen der Form vermieden Weiterhin ist der fürScrew bores 2.3c · avoided in the molded part 23 in the same when opening the mold. Furthermore, the for

Kichtung verlaufen, kann die fiir die Fertigung benutzte das Anlöten der Klektroden 308— 310 an the KlemmenThe soldering of the electrodes 308-310 to the terminals used for production can run away

Form nach dem GieU- odei I ormvoigang in einer »der Pole 15- 17 erforderliche Zeitaufwand geringer.Form after the GieU odei I ormvoigang in one of the poles 15-17 the time required is less.

einzigen Richtung geöffnet werden. Hierdurch wird die ·single direction. This will

Hier/u I Blatt ZeichnungenHere / u I sheet drawings

Claims

Patent claims:

1. Housing for a voltage regulator of an alternator with brush fed Excitation field that is combined with the brush holder to form a structural unit, with the housing lies outside the heat flow coming from the brushes, characterized in that

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that the housing and brush holder (25) is designed as a one-piece molded part,

2. that the housing is designed as a pocket-shaped recess (23b) which extends parallel to the bores {23a) for receiving the brushes (12) and is open on the connection side of the brush holder, and

3. that the holes for fastening the unit in the direction of the holes (23a,) to Extend receiving the brushes (12).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pocket-shaped recess {23b) serves to accommodate an integrated thick-film hybrid circuit

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that within the pocket-shaped recess (23Zy a heat sink (.315) is arranged on the outer wall.

4. Apparatus according to claim 1 and 3, characterized in that the cup-shaped recess (23b) has a rectangular cross section and that the heat sink (315) is U-shaped.