DE3728838A1 - Gleichrichter fuer wechselstromgeneratoren fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichrichter für Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge.

Im allgemeinen beinhalten Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge wie Autos, Busse, Lastwagen, Motorräder und dergleichen eine Kern- oder Drehwelle, einen Rotorkern wie einen solchen vom Lundelltyp der auf der Kernwelle befestigt ist, einen Spulenkörper, der in den Rotorkern eingebaut ist, eine um den Rotorkern gewickelte Rotorspule, einen Stator, eine um den Stator gewickelte Statorspule, eine Vielzahl von Bürsten, einen Bürstenhalter, eine Vielzahl von Schleifringen, einen Gleichrichter, der den erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom gleichrichtet, und einen an dem Rotorkern vorgesehenen Lüfter zum Kühlen des Gleichrichters, wobei der Gleichrichter im Strömungsweg der Luft angeordnet ist, auf dem die Luft zum Kühlen des Kühlers von außerhalb des Gehäuses des Generators in das Innere des Generators durch die Wirkung des Lüfters eingeführt wird. Ein Rotorkern vom Lundelltyp hat acht oder zwölf sporrklinkenähnliche magnetische Pole, die von einer einzigen Rotorspule erregt werden.

Da der Kühler aufgrund der Gleichrichtung eine erhebliche Wärmemenge erzeugt oder freigibt, muß er so stark wie möglich gekühlt werden, um seinen Wirkungsgrad zu verbessern. Aus diesem Grund wurden Kühler mit Kühlrippen vorgeschlagen, die bis zu einem gewissen Grad erfolgreich waren.

Ein herkömmlicher Gleichrichter hat beispielsweise einen solchen Aufbau, daß eine Diode auf der Plusseite und eine Diode auf der Minusseite an einem gegossenen Träger befestigt sind, dessen beide Seiten mit Kühlrippen versehen sind, die von ihm abstehen, wie z. B. in der japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. 58-75479 beschrieben ist. Der herkömmliche Aufbau ist jedoch insofern nachteilig, als die Kühlwirkung unbefriedigend ist, obwohl Kühlrippen an dem Träger vorhanden sind. Es ist schwierig, die Größe des Trägers zu erhöhen, da verschiedene elektrische oder elektronische Geräte in dem Kraftfahrzeug verwendet werden, wodurch der für die Vergrößerung des Trägers zur Verfügung stehende Raum verringert wird.

Beispiele für herkömmliche Gleichrichter mit mehrteiligen Kühlern sind z. B. in den US-PSen 44 88 070 und 44 19 597 beschrieben. Der in der US-PS 44 88 070 beschriebene Gleichrichter weist ein Paar Kühler auf, einen für die Plusseite und den anderen für die Minusseite, die parallel zueinander an der inneren und äußeren Durchmesserseite angeordnet sind, eine Vielzahl von Dioden für positive und negative Elektroden jeweils in sich eingebettet haben und mit Kühlrippen versehen sind, wobei Leitungsdrähte von den Dioden und ein Leitungsdraht von einer Statorspule auf deren Ausgangsseite an einer Klemmenleiste oder einem Klemmenstreifen, die bzw. der in einem Isolierträger eingebettet ist, angelötet sind. Diese Konstruktion war bis zu einem gewissen Grad erfolgreich. Im Hinblick auf die in jüngster Zeit gemachten Forderungen nach einer Verminderung des Gewichts und Volumens des Geräts sowie nach einem Generator mit größerer Ausgangsleistung besteht nun ein starkes Verlangen nach der Verbesserung des Wirkungsgrades der Kühlung der Kühler in dem Gleichrichter durch die Verwendung von größeren Rippen.

Außerdem haben Dioden, die nebeneinander auf dem Kühler angeordnet sind, die Neigung, unterschiedliche Temperaturen bei der Gleichrichtung je nach Gebrauch oder Funktion in der Gleichrichtungsschaltung aufzuweisen. Deshalb besteht die Tendenz zu Schwankungen in der Verteilung der Temperatur des Kühlers, wodurch die Dioden nicht gleichmäßig arbeiten und somit Gleichrichtergeräte mit zufriedenstellender Zuverlässigkeit nicht geschaffen werden können.

Normalerweise werden Kühler der Plus- und Minusseite bei Gleichrichtern mittels einer Vielzahl von Schrauben zusammengebaut, so daß sie übereinanderliegend angeordnet werden können, wobei die Anschlußenden durch Schrauben an einem Gehäuseteil des Generators befestigt werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Im einzelnen ist einer der Kühler, z. B. der Kühler 16, zusammen mit einer Verbindungsleiste 23 fest in Eingriff mit einer ersten Schraube 13 in einem Kerbzahnkontakt an seinem einen Ende, und sein anderes Ende ist mit einer zweiten Schraube 13′ beweglich in Eingriff, wogegen der andere Kühler 15 mit der ersten Schraube 13 an seinem einen Ende beweglich in Eingriff ist und mit der zweiten Schraube 13′ in einem Kerbzahnkontakt an seinem anderen Ende fest in Eingriff ist. Diese Art von herkömmlicher Konstruktion ist nachteilig, insofern als eines der Anschlußenden des Kühlers 16 nicht fest durch die Schraube gesichert ist, so daß beim Befestigen des Kühlers 16 an dem Gehäuseteil das mit der Schraube 13′ beweglich oder drehbar in Eingriff stehende Anschlußende verbogen werden kann, so daß es eine Restkraft auf die in den Kühler 16 eingebetteten Diodenchips in der durch den Pfeil in Fig. 5 gezeigten Richtung ausübt. Dies kann zum Verlust der Diodenchips, zum Bruch der Leitungsdrähte von den Diodenchips, zum Abbröckeln des zum Befestigen der Diodenchips verwendeten Lötmaterials oder zu ähnlichen Schwierigkeiten führen. Auch in dieser Beziehung ist eine weitere Verbesserung der Konstruktion der Gleichrichter erwünscht. Außerdem weisen herkömmliche Gleichrichter Kühler mit Diodenchips und einen den Kühlern gegenüberliegenden Isolierträger auf, der eine Vielzahl von Klemmenleisten hat, von denen jede mit einer von dem entsprechenden Diodenchip abstehenden Klemme oder einem Fuß und einem Leitungsdraht von einer Statorspule verbunden ist. Da die Klemmenleiste aus einer einzelnen Platte besteht, mit der die Klemme des Diodenchips und der Leitungsdraht von der Statorspule an derselben Stelle verbunden sind, kann beim Verbinden aufgebrachte Wärme oder eine von der Seite der Statorspule ausgeübte äußere Kraft über die einzige Klemmenleiste zu dem Diodenchip weitergeleitet werden, der gegen eine solche Wärme- und Kraftbeanspruchung empfindlich ist. Auch hierdurch werden verschiedene der oben beschriebenen Schwierigkeiten hervorgerufen und somit die Zuverlässigkeit des Gleichrichters letztlich verschlechtert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Gleichrichters, der die oben beschriebenen Nachteile herkömmlicher Gleichrichter vermeidet, der eine äußerst zuverlässige Leistung erbringt, eine wirksame Kühlung ermöglicht und weniger empfindlich gegen durch Wärme oder Restkräfte verursachte Beanspruchungen ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wurde aufgrund intensiver Forschung gefunden und besteht im wesentlichen darin, daß ein mehrteiliger Kühler, d. h. ein Paar Kühler, geschaffen wurde, die in dem Strömungsweg der Luft angeordnet werden, auf dem die Luft zum Kühlen der Kühler auf eine besondere Art und Weise eingeführt wird.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der oben beschriebenen Entdeckung und hat einen Gleichrichter für Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge zum Gegenstand, der ein Paar leitender Kühler für die Plus- und Minusseite, von denen jeder Diodenchips, die nebeneinander angeordnet sind, in sich eingebettet hat, einen Isolierträger, der den Kühlern zugekehrt ist und mit einem Klemmenstreifen ausgerüstet ist, der mit jedem der Leitungsdrähte von den entsprechenden Diodenchips zu verbinden ist, und Kühlrippen, die an dem Kühler vorgesehen sind, aufweist, wobei die Kühler in radialer Richtung parallel zueinander in dem Strömungsweg der Luft angeordnet sind, auf dem Luft zum Kühlen der Kühler in das Innere des Generators durch Lufteintrittsöffnungen, die in einem Gehäuseteil des Generators vorgesehen sind, durch die Wirkung eines Lüfters eingeführt wird.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines Wechselstromgenerators für Fahrzeuge mit einem Gleichrichter nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Gleichrichters nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei er an der Seitenplatte des Generators befestigt ist,

Fig. 3 eine Ansicht des in Fig. 2 gezeigten Gleichrichters von hinten,

Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Gleichrichters,

Fig. 5 eine geschnittene Seitenansicht des wesentlichen Teils eines herkömmlichen Gleichrichters,

Fig. 6A und 6B eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht des Kühlers auf der Minusseite in dem Gleichrichter nach der Erfindung,

Fig. 7 einen Querschnitt durch den wesentlichen Teil des Gleichrichters nach der Erfindung, wobei seine Funktion dargestellt ist,

Fig. 8A eine Rückansicht eines Gleichrichters nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8B eine Rückansicht eines Gleichrichters nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 eine Seitenansicht des in Fig. 8A gezeigten Gleichrichters von unten,

Fig. 10A eine vergrößerte Rückansicht des wesentlichen Teiles des in Fig. 8A gezeigten Gleichrichters,

Fig. 10B eine vergrößerte Rückansicht des wesentlichen Teiles des in Fig. 8B gezeigten Gleichrichters,

Fig. 11 einen Querschnitt durch den wesentlichen Teil des in Fig. 9 gezeigten Gleichrichters,

Fig. 12 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Gleichrichters nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Befestigung der Kühler und eines Isolierträgers gezeigt sind,

Fig. 13A, 13B und 13C jeweils eine Vorderansicht, eine Ansicht von hinten und eine Seitenansicht des wesentlichen Teils des Gleichrichters nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 14X und 14Y Querschnitte entlang der Linien X-X bzw. Y-Y in Fig. 13A.

In den Fig. 1 bis 4 ist mit der Bezugsziffer 1 ein Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge wie Autos und dergleichen bezeichnet. Der Generator 1 umfaßt ein Paar Gehäuseteile 1 a und 1 b, die eine Drehwelle oder Kernwelle 2 abstützen, an der ein Rotorkern 3 vom Lundelltyp durch eine Preßpassung befestigt ist, an dessen einem Ende eine Riemenscheibe 4 befestigt ist und in den ein Spulenkörper 5 eingebaut ist, auf den eine Rotorspule 6 gewickelt ist, einen Stator 7, auf den eine Statorspule 7 a gewickelt ist, eine Vielzahl von Bürsten 8, die elastisch oder federnd nachgebend, z. B. durch Federn, in einem Bürstenhalter 8 a abgestützt oder untergebracht sind, eine Vielzahl von Schleifringen 9, die mit den Bürsten in Gleitkontakt stehen, und einen Gleichrichter 10 zum Gleichrichten des erzeugten Wechselstromes. Mit Ausnahme des Gleichrichters können die genannten Teile einen herkömmlichen Aufbau haben. Der Gleichrichter 10 ist zusammen mit dem Bürstenhalter 8 a, einem Regler 12 und eventuell verschiedenen anderen Teilen durch eine Vielzahl von Schrauben 13 an einer Seitenplatte 11 montiert oder befestigt, die ringförmig und an der Seitenfläche des Rotorkerns 3 vorgesehen ist. Der Gleichrichter 10 ist in dem Strömungsweg der Luft angeordnet, auf welchem Luft zum Kühlen der Kühler von der Außenseite des Generators 1 durch in den Gehäuseteilen 1 a und 1 b gebildete Lufteintrittsöffnungen (nicht dargestellt) in das Innere des Generators 1 eingeführt wird. Der Luftstrom wird durch einen Lüfter 3 a erzeugt und auf dem Strömungsweg in Richtung der Achse des Rotorkerns 3 gefördert. Der Lüfter 3 a ist mit dem Rotorkern 3 einstückig ausgeführt oder fest mit ihm verbunden. Die so eingeführte Luft strömt wirbelnd in der Richtung der Mitte der Kernwelle 2, erreicht den Lüfter 3 a, kühlt die Statorspule 7 a und den Statorkern 7 und wird aus dem Generator durch in den Gehäuseteilen 1 a und 1 b gebildeten Luftaustrittsöffnungen (nicht dargestellt) ausgestoßen. Der Gleichrichter 10 weist ein Isoliermaterial oder einen Träger 14 auf, der einem Paar Kühler 15 und 16 gegenüberliegt, die zusammen mit dem Träger 14 an dem Gehäuseteil, z. B. durch zwei Schrauben 13 und 13′, befestigt sind. Beide Enden von jedem Kühler 15 oder 16 sind mit den Schrauben 13 bzw. 13′ in Eingriff, wobei die Kühler 15 und 16 durch ein geeignetes Mittel, z. B. einen Isolator 17, der zwischen ihnen angeordnet ist, voneinander isoliert werden. Obwohl die Anbringung der Kühler 15 und 16 herkömmlich sein kann, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, wird es bevorzugt, daß die Kühler 15 und 16 durch Schrauben 13, 13′ gemäß einem weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung eingebaut sind. Der Kühler 15 der Plusseite ist näher an der Achse des Rotorkerns 3 angeordnet, und der Kühler 16 der Minusseite ist auf der Außenseite angeordnet, d. h. auf der Seite, die weiter als der Kühler 15 von der Achse der Kernwelle 2 entfernt ist. Die Kühler 15 und 16 sind parallel zueinander angeordnet, und sie sind parallel zu der Richtung des Strömungsverlaufes der Luft oder der Luftströmung derart angeordnet, daß der Isolierträger 14 stromabwärts im Strömungsweg der Luft angeordnet ist. Die Kühler 15 und 16 haben jeweils Kühlrippen 15 a und 16 a, die von ihnen abstehen.

In den Kühlern 15 und 16 sind Diodenchips auf ihren jeweiligen Außenseiten in Abschnitten eingebettet, die mit der Bezugsziffer 18 bezeichnet sind. Die Diodenchips sind in einer Reihe auf den Kühlern angeordnet, und aus den jeweiligen Dioden herauslaufende Leitungsdrähte 18 a sind mit entsprechenden Klemmenleisten 20 und 21 verbunden, mit denen Leitungsdrähte 7 b von der Statorspule 7 a verbunden sind, so daß die Grundschaltung des Generators gebildet ist.

In den Fig. 2 bis 5 ist mit der Bezugsziffer 24 ein Teil bezeichnet, in das ein Kondensator zum Verhindern von Geräuschen eingebaut ist, und die Klemmenleisten 24 a, die von dem Teil 24 weggehen, sind zwischen dem Isolierträger 14 und dem Kühler 15 der Plusseite und zwischen dem Isolator 17 und dem Kühler 16 der Minusseite jeweils angeordnet und an einem Ende des Isolierträgers 14 durch die Schraube 13 befestigt.

In Betrieb wird Strom durch die Bürste 8 und den Schleifring 9 zu dem Rotorkern 3 geführt, der durch die Riemenscheibe 4 und die Drehwelle 2 gedreht wird, um einen Wechselstrom in der Statorspule 7 a zu induzieren, und der Strom wird durch den Gleichrichter 10 gleichgerichtet. Die ausgegebene Spannung wird durch den Regler 12 geregelt.

Dieser Betriebsvorgang ist bekannt, so daß eine genaue Beschreibung von ihm weggelassen wird. Die Drehung der Drehwelle 2 bewirkt die Drehung des Lüfters 3 a, so daß ein Strom von kaltem Gas oder kalter Luft durch die Lufteinlaßöffnungen, die in den Gehäuseteilen 1 a und 1 b gebildet sind, hindurchtritt und die Statorspule 7 a und die Kühlrippen 15 a und 16 a kühlt.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung stehen die Kühlrippen 15 a und 16 a in mindestens drei Richtungen ab (Fig. 2 bis 7). Im einzelnen hat der Kühler 16 der Minusseite eine Vielzahl von Kühlrippen 16 a, die von vier Flächen des Kühlers 16 abstehen, d. h. auf der Vorderfläche und Hinterfläche des Kühlers 16, in Richtung der Achse der Kernwelle 2 (oder des Strömungsverlaufes der Luft) gesehen, und auf der Innen- und Außenfläche des Kühlers 16, von der Seite der Kernwelle aus gesehen (die dem Kühler 15 gegenüberliegende Seitenfläche des Kühlers 16 ist die Innenfläche des Kühlers 16). Die Kühlrippen 16 a sind im Abstand voneinander auf der Vorder- und Hinterfläche und auf der Innenfläche angeordnet. Auf der Außenfläche sind die Kühlrippen 16 a aber in Bereichen außerhalb der Abschnitte angeordnet, in die die Diodenchips eingebettet sind (Fig. 6B). Die Anordnung einer Vielzahl von Kühlrippen 15 a an dem Kühler 15 der Plusseite ist im wesentlichen dieselbe wie die der Kühlrippen 16 a an dem Kühler 16, außer daß der Kühler 15 keine Kühlrippen auf der Außenfläche, d. h. auf der Fläche, die dem Kühler der Minusseite gegenüberliegt, hat. Der Kühler 16 hat somit Kühlrippen 16 a auf seiner Vorder- und Hinterfläche und auf seiner Innenfläche. Einige der Kühlrippen 15 a auf der Innenfläche des Kühlers 15 sind jedoch abgeschnitten, so daß die Ende der Rippen, die der Abdeckung 8 b gegenüberliegen, die an dem Bürstenhalter 8 a starr befestigt ist und den Schleifring 9 umgibt, entlang einer gedachten Kurve angeordnet sind, die zu dem äußeren Rand der Abdeckung 8 b konzentrisch ist und einen vorbestimmten Abstand hat, um einen Kontakt mit der Abdeckung 8 b zu vermeiden (Fig. 2 und 3). Diejenigen Teile der Kühlrippen 15 a auf der Vorderfläche oder stromaufseitigen Fläche des Kühlers 15 sind vorzugsweise mit einer Isolierschicht 19 überzogen, so daß die Isolierung der Kühlrippen 15 a gegenüber dem Gehäuseteil 1 a sichergestellt ist (Fig. 7).

Die Verwendung von sich weit erstreckenden Kühlrippen, die auf der Innenfläche des Kühlers 15 der Plusseite und auf der Innen- und Außenfläche des Kühlers 16 der Minusseite angeordnet sind, verbessert die Kühlungseigenschaften oder den Kühlungswirkungsgrad des Gleichrichters 10, da die sich weit erstreckenden Kühlrippen unmittelbar Kühlluft empfangen können und daher die Kühlung auf einem großen Oberflächenbereich stattfinden kann. Wenn sich der Motor des Kraftfahrzeuges mit geringer Drehzahl dreht, tritt nur ein schwacher Luftstrom auf oder ist die Luftstrommenge klein. Besonders in dieser Situation bewirken die Kühlrippen 15 a und 16 a, die zu dem Lüfter 3 a hin abstehen, eine wirksame Kühlung der Kühler 15 und 16. Dagegen bringt eine hohe Drehzahl des Motors einen starken Luftstrom mit sich, wobei hauptsächlich die sich weit erstreckenden Kühlrippen, die eine große Oberfläche haben, zu der Kühlung der Kühler beitragen. Daher kann die Kühlleistung des Gleichrichters nach der vorgegebenen Luftstrommenge optimiert werden, die sich entsprechend der Drehzahl des Motors des Kraftfahrzeuges ändert.

Die oben beschriebene Konstruktion ist vorteilhaft, denn obwohl der Luftstrom zu dem Kühler 16 von der Seitenplatte 11 teilweise behindert wird, kann die Verringerung des Kühlwirkungsgrades durch die durch die Kühlrippen 16 a auf der äußeren Seitenfläche des Kühlers 16 bewirkte Zunahme ausgeglichen werden, so daß ein hoher Kühlwirkungsgrad aufrechterhalten wird. Ferner hält die Isolierschicht 19, die auf dem Teil des Kühlers 15 der Plusseite im Strömungsverlauf stromaufwärts vorgesehen ist, den dielektrischen Widerstand zwischen dem Kühler 15 und dem Gehäuseteil 1 a, welches die Minusseite ist, aufrecht oder verbessert ihn sogar. Selbst wenn sich Salz oder Staub auf oder zwischen dem Kühler 16 und dem Gehäuseteil 1 a ansammelt, können diese Teile daran gehindert werden, sich kurzzuschließen und galvanisch zu korrodieren, was zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Gleichrichters beiträgt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 11 wird im folgenden ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gleichrichters nach der Erfindung beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht der Isolierträger 14 aus den einstückig miteinander ausgeführten Teilen 14 a, 14 c und 14 d, d. h. aus den zylindrischen Führungen 14 a, in welche die Schrauben 13 lose oder beweglich eingeführt sind und die mit Stützabschnitten 14 b einstückig ausgeführt sind, die jeweils Ausnehmungen haben, in welchen Bünde 13 a der Schrauben 13 angeordnet oder eingepaßt sind, um den Isolierträger 14 abzustützen, und einem Paar Rahmenteile 14 c und 14 d, die zwischen den Stützabschnitten 14 b gebildet sind, so daß sie dem Kühler 15 bzw. 16 gegenüberliegen. Das Rahmenteil 14 d, das dem Kühler 16 der Minusseite gegenüberliegt, hat Klemmenleisten 20 und 21, mit denen die Enden von Leitungsdrähten von den Diodenchips, die in die Kühler 15 und 16 eingebettet sind, verbunden sind.

Bei einer in Fig. 8A und Fig. 10A gezeigten Abwandlung werden drei Klemmenleisten 20 für die normalen Diodenchips und eine Klemmenleiste 21 für den Nullpunktsdiodenchip verwendet. Die Klemmenleiste 21 für die Nullpunktsdiode ist innen angeordnet, wobei sie zwischen den Klemmenleisten 20, 20 liegt. Somit sind die Wärmeerzeugungs- oder -freisetzungsbereiche der Kühler 15 und 16 durch die Klemmenleiste 21 in je zwei Gebiete unterteilt. Da die Nullpunktsdioden einer kleinen Eingabe unterworfen sind und eine kleinere Wärmemenge erzeugen, gibt die Klemmenleiste für die Nullpunktsdiode eine geringere Wärmemenge als die Klemmenleiste für die normalen Dioden ab, und keine der normalen Klemmenleisten 20 ist direkt zwischen den anderen normalen Klemmenleisten angeordnet. Diese Konstruktion ermöglicht eine wirksame Kühlung der Kühler. Außerdem ist das Rahmenteil 14 c, das dem Kühler 15 der Plusseite gegenüberliegt, kleiner als das Rahmenteil 14 d, weil ihm ein Abschnitt fehlt, der dem Bereich gegenüberliegt, welcher von den Klemmenleisten 20, 20 besetzt ist, um einen offenen Raum 14 e zu bilden (Fig. 10A).

Vorzugsweise werden die Kühlrippen 15 a, die von der Oberfläche des Kühlers 15 abstehen, der dem offenen Raum 14 e gegenüberliegt, durch längere Kühlrippen 15 b ersetzt, so daß ihre Enden den offenen Raum 14 e erreichen können und im wesentlichen bündig mit der oberen Oberfläche des Rahmenteils 14 c sind, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Die Verwendung von Kühlrippen 15 b, die eine größere Oberfläche haben, verbessert den Kühlwirkungsgrad der Kühler 15 noch mehr. Vorzugsweise werden Kühler 15 und 16 verwendet, die Kühlrippen haben, die in mindestens drei Richtungen abstehen, wie in den Fig. 2 bis 7 gezeigt ist, obwohl die Verteilung und die Anordnung der Kühlrippen 15 a (15 b) und 16 a an den Kühlern 15 und 16 nicht auf diejenige, die in den Fig. 2 bis 7 gezeigt sind, beschränkt sind.

Bei dem in den Fig. 8 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Anordnung und die Verteilung der Kühlrippen im wesentlichen die gleichen wie diejenigen, die in den Fig. 2 bis 7 gezeigt sind, außer daß einige der Kühlrippen 15 a verlängerte Abschnitte 15 b haben, wie in den Fig. 9 bis 11 gezeigt ist. In diesem Fall liegen diejenigen Kühlrippen 15 a, die verlängerte Abschnitte 15 b haben, dem Bereich des Kühlers 15 gegenüber, in welchen zwei Dioden mit großer Eingabe, die eine große Wärmemenge erzeugen, eingebettet sind, wodurch der Kühlwirkungsgrad dieses Bereichs verbessert und eine gleichmäßige Kühlung erhalten wird.

Beispiel

Zwei Arten von Gleichrichtern nach der Erfindung, die Kühlrippen 15 a mit verlängerten Abschnitten 15 b (im folgenden einfach als "große Kühlrippen" bezeichnet) haben, d. h. einer wie in Fig. 10A gezeigt ist, bei dem die Klemmenleiste 21 für den Nullpunktsdiodenchip innen angeordnet war, und ein anderer, bei dem die Klemmenleiste 21 auf der Außenseite war (Fig. 10B), wurden in Betrieb mit einem Gleichrichter verglichen, der dieselbe Anordnung der Diodenchips wie oben hatte, aber keinen offenen Raum 14 e noch Kühlrippen mit verlängerten Abschnitten 15 b (im folgenden einfach als "kleine Kühlrippen" bezeichnet) hatte. Die erzielten Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 1 und 2 dargestellt, in denen mit den Buchstaben A ein Nullpunktsdiodenchip und mit den Buchstaben B, C und D normale Diodenchips bezeichnet sind.

Tabelle 1

Tabelle 2

Aus den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß die Verwendung des offenen Raumes 14 e und der Kühlrippen 15 a mit verlängerten Abschnitten 15 b den Kühlwirkungsgrad der Kühler verbesserte und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung ergab.

Aus den in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Ergebnissen ist auch ersichtlich, daß die Anordnung des Nullpunktsdiodenchips auf der Innenseite die Kühleigenschaften der Kühler stark verbesserte und daß die Anordnung, bei welcher der Nullpunktsdiodenchip außerhalb angeordnet war, in Verbindung mit der Verwendung von Kühlrippen mit verlängerten Abschnitten auch sehr wirkungsvoll war, aber zu einem geringeren Maß.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, von dem der wesentliche Teil wie in Fig. 12 gezeigt ausgeführt ist, sind die Schrauben 13 lose oder bewegbar in den Isolierträger 14 eingeführt, der an seiner unteren Oberfläche jeweils Ausnehmungen hat, in welchen Bünde 13 a der Schrauben 13, die einstückig mit ihnen ausgeführt sind, angeordnet oder eingepaßt sind, um den Isolierträger 14 in der Nähe seines einen Endes abzustützen. An der oberen Oberfläche des Isolierträgers 14 sind einstückig mit ihm ausgebildete, von ihm abstehende zylindrische Führungen 14 a vorgesehen, in welche die Schrauben 13 eingeführt sind. Beide Enden des Kühlers der Plusseite sind mit den Führungen 14 a in Eingriff, so daß die Enden des Kühlers 15 an den Schrauben 13 in deren Mitte in isolierter Anordnung befestigt sind. Ein Isolator 17, der ein Loch hat, durch welches die Schraube 13 hindurchgeführt ist, und einen ringförmigen ausgesparten Abschnitt aufweist, an dem das obere Ende der vorstehenden zylindrischen Führung 14 a anstößt, ist so angeordnet, daß die Unterseite des Isolators 17 an der Oberseite des Kühlers 15 ist. Die Oberseite des Isolators 17 steht mit einem Ende des Kühlers 16 der Minusseite in Kontakt, der fest an der Schraube 13, z. B. durch eine Preßpassung, über einen Kerbzahnabschnitt 13 b, der in der Nähe des Spitzenabschnittes der Schraube 13 gebildet ist, angeordnet ist. Andere Teile können wie bei anderen Ausführungsbeispielen ausgebildet sein. Ein Anschlußstift 22 ist durch eine Preßpassung mit einem der Enden des Kühlers 15 der Plusseite über einen Kerbzahnabschnitt (nicht dargestellt) befestigt, und eines der Enden einer Verbindungsleiste 23 ist durch eine Preßpassung an dem Kerbzahnabschnitt befestigt (Fig. 2). Wie in Fig. 12 gezeigt ist, hat ein Teil 24, in welches ein Kondensator zum Verhindern von Geräuschen eingebaut ist, Anschlußklemmen 24 a, die von ihm abstehen und zwischen den Isolierträger 14 und den Kühler 15 der Plusseite und zwischen den Isolator 17 und den Kühler 16 der Minusseite an einem Ende des Isolierträgers 14 jeweils angeordnet sind. Die Kühler 15 und 16 sind durch die zylindrische Führung 14 a und den Isolator 17 voneinander isoliert.

Der so aufgebaute Gleichrichter ist einerseits an der Seitenplatte 11 mit Muttern 25 an der unteren Seite der Schraube 13 und andererseits an dem Gehäuseteil 1 a an der Spitzenseite der Schraube 13 mit Muttern 25 gut befestigt.

Bei dem Gleichrichter nach dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Kühler 15 der Plusseite, der mit den Schrauben 13 an seinen beiden Enden in isolierter Anordnung in Eingriff steht, durch den Isolierträger 14 und den Kühler 16 der Minusseite eingeklemmt, der durch eine Preßpassung an den Schrauben 13 an seinen beiden Enden über den Kerbzahnabschnitt 13 b gut befestigt ist. Diese Konstruktion ergibt eine starre Verbindung mit den Schrauben mit der Folge, daß der Kühler 16 der Minusseite stabil an der Schraube 13 befestigt werden kann. Wenn somit der Gleichrichter 10 mit dem Gehäuseteil 1 a zusammengebaut wird, kann die sonst auftretende Möglichkeit, daß der Kühler der Plusseite verbogen wird, so daß eine Restkraft auf den Kühler 16 der Minusseite ausgeübt wird und somit die darin eingebetteten Diodenchips zerbrochen werden, wirksam vermieden werden, so daß ein Gleichrichter geschaffen wird, der eine verbesserte Zuverlässigkeit hat.

Ferner sind bei dem Gleichrichter nach diesem Ausführungsbeispiel der Kühler 15 der Plusseite und die Verbindungsleiste 23 über den Anschlußstift 22 in einem Kerbzahnkontakt anstatt über die Schraube 13 miteinander verbunden, wobei die Verbindung zwischen dem Kühler 15 und der Verbindungsleiste 23 sichergestellt ist. Jede der Schrauben 13 ist mit der Minusseite verbunden, die geerdet ist, wobei es anders als in dem Fall, in dem der Kühler 15 durch eine Preßpassung an den Schrauben 13 befestigt ist, nicht notwendig ist, eine Isolierung zwischen dem Gehäuseteil 1 a und der Schraube 13 sicherzustellen, wenn der Gleichrichter an dem Gehäuseteil 1 a befestigt wird, so daß die Konstruktion vereinfacht wird.

In den Fig. 13 und 14 ist ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gleichrichters nach der Erfindung gezeigt, das im folgenden näher beschrieben wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Klemmenleiste 21 für den Nullpunktsdiodenchip aus zwei Plattenteilen 21 a und 21 b, die übereinander angeordnet sind. Der freiliegende Abschnitt der Klemmenleiste 21, die zwischen den Rahmenteilen 14 a und 14 b angeordnet ist, hat eine Ausnehmung 21 c, die mit der Klemme 18, die von dem in den Kühler 15 der Plusseite eingebetteten Diodenchip absteht, in Eingriff bringbar und verbindbar ist. Andererseits besteht der Abschnitt der Klemmenleiste 21, der von dem Rahmenteil 14 b absteht, das dem Kühler 16 der Minusseite gegenüberliegt, aus Plattenteilen 21 a und 21 b, die durch Biegen geformt sind, so daß sie nach oben und nach unten, d. h. zu der Seite des Kühlers 16 der Minusseite und der Seite der Statorspule 7 a hin, voneinander getrennt sind. Das obere Plattenteil 21 a ist mit einer Ausnehmung 21 e versehen, um den Eingriff und die Verbindung mit der Klemme 18 des in den Kühler 16 der Minusseite eingebetteten Diodenchips zuzulassen. Andererseits ist das untere Plattenteil 21 b mit einer Ausnehmung 21 f versehen, in welcher der Leitungsdraht 7 b von der Statorspule 7 a (oder die Statorspule 7 a selbst) angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen 21 e und 21 f in Richtung der Längsausdehnung des Rahmenteiles 14 b versetzt oder abgelenkt. Die Ausnehmung 21 f, die zum Eingriff in dem unteren Plattenteil 21 b geformt ist, hat im wesentlichen die Form eines relativ großen Dreiecks, welches den Eingriff der drei Leitungsdrähte 7 b mit dem Plattenteil 21 b erleichert und die Leitungsdrähte 7 b daran hindert, sich von der Ausnehmung 21 f beim Verstemmen zu lösen. Das untere Plattenteil 21 b erstreckt sich durch das Rahmenteil 14 a, das dem Kühler 15 der Plusseite gegenüberliegt, wie in den Fig. 14Y gezeigt ist.

Andererseits bestehen die anderen Klemmenleisten 20 aus zwei Plattenteilen, d. h. aus einem oberen 20 a und einem unteren Plattenteil 20 b, die durch Abbiegen einer Metallplatte in der Mitte gebildet worden sind. An einem der Endabschnitte einer Klemmenleiste 20, die zwischen den Rahmenteilen 14 a und 14 b ist, ist eine Ausnehmung 20 c zum Eingriff und zur Verbindung mit der Klemme 18 a von dem in den Kühler 15 der Plusseite eingebetteten Diodenchip vorgesehen. Andererseits besteht der Endabschnitt einer jeden Klemmenleiste 20, die von dem Rahmenteil 14 b nach außen absteht, welches den Kühler 16 der Minusseite gegenüberliegt, wie bei der Anschlußleiste 21 aus zwei Plattenteilen 20 a und 20 b, die durch Abbiegen einer Metallplatte in der Mitte geformt worden sind, so daß sie nach oben und nach unten, d. h. zu der Seite des Kühlers 16 der Minusseite und der Seite der Statorspule 7 a hin, wie in Fig. 14X gezeigt ist, voneinander getrennt sind. Das obere Plattenteil 20 a ist mit einer Ausnehmung 20 e versehen, um den Eingriff und die Verbindung mit der Klemme 18 a des in den Kühler 16 der Minusseite eingebetteten Diodenchips zu gestatten. Andererseits ist das untere Plattenteil 20 b mit einer Ausnehmung 20 f ausgebildet, mit welcher der Leitungsdraht 7 b von der Statorspule 7 a (oder die Statorspule 7 a selbst) zur Verbindung in Eingriff ist. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen 20 e und 20 f in Richtung der Längsausdehnung des Rahmenteils 14b voneinander versetzt oder abgelenkt.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion sind bei den Klemmenleisten 20 und 21, die an dem Isolierträger 14 befestigt sind, die jeweiligen oberen und unteren Plattenteile voneinander getrennt, mit denen der Leitungsdraht 7 b von der Statorspule 7 a bzw. die mit dem Diodenchip verbundene Klemme 18 a verbunden ist, so daß die bei der Bildung der Verbindungen aufgebrachte Wärme und die restliche Kraft von der Statorspule 7 a wirksam daran gehindert werden können, die Diodenchips direkt zu beeinträchtigen. Bei der Bildung der Verbindungen werden die Klemmen 18 a auf der Seite der Diodenchips mit den Ausnehmungen 20 e und 21 e, die in den oberen Plattenteilen 20 a und 21 a gebildet sind, in Eingriff gebracht, während die Leitungsdrähte 7 b von der Statorspule 7 a mit den Ausnehmungen 20 f und 21 f, die in den unteren Plattenteilen 20 b und 21 b gebildet sind, in Eingriff gebracht werden, und diese Ausnehmungen werden verstemmt, um sie vorübergehend zu befestigen, worauf die endgültige Verbindung wie z. B. durch Löten erfolgt. Da der Leitungsdraht 7 b relativ dick ist, ist eine erhebliche Wärmemenge erforderlich, um ihn mit der Klemmenleiste zu verbinden. Die Trennung der Plattenteile nach oben und nach unten ermöglicht aber die Vermeidung eines direkten Einflusses der bei der Bildung der Verbidnugnen angewandten Wärme und der Restkraft, die von der Statorspule 7 a auf die Diodenchips über die Klemmenleisten 18 ausgeübt wird. Somit können die Diodenchips, die gegen Wärme und eine äußere Kraftbeanspruchung empfindlich sind, wirksam geschützt werden, wodurch der Gleichrichter 10 äußerst zuverlässig wird.

Da die Diodenchips empfindlich sind, muß große Sorgfalt walten gelassen werden, wenn sie an den Kühlern 15 und 16 befestigt werden. Zuerst können die Klemmen 18 a der Diodenchips vorläufig mit den Plattenteilen 20 a und 21 a verbunden werden, um Baueinheiten zu bilden, wonach die Baueinheiten in den Generator 1 eingebaut werden, wie es auf diesem Gebiet der Technik üblich ist.

Ferner erleichtert die versetzte Anordnung der Ausnehmungen 20 e und 20 f, die in den oberen und unteren Plattenteilen 20 a und 20 b gebildet sind, oder der Ausnehmungen 21 e und 21 f, die in den oberen und unteren Plattenteilen 21 a und 21 b gebildet sind, in der Richtung der Längsausdehnung des Rahmenteiles 14 b das Bilden der Verbindungen mit dem Leitungsdraht 6 b oder der Klemme 18 a. Die Anordnung ist auch insofern von Vorteil, als Störungen wie der unbeabsichtigte Kontakt eines Lötkolbens mit dem oberen Plattenteil 20 a oder 21 a beim Verbinden des Leitungsdrahtes 7 b mit der Klemmenleiste vermieden werden können.

Obwohl die Klemmenleisten 20 eine solche Form haben, daß eine einzelne Metallplatte in der Mitte abgebogen werden kann, um übereinanderliegende obere und untere Plattenteile zu bilden, gibt es keine Zunahme in der Zahl der verwendeten Teile.

Claims (14)

1. Gleichrichter für Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge, wobei der Generator folgendes aufweist:

• (a) ein Paar Gehäuseteile,
• (b) eine von den Gehäuseteilen abgestützte Kernwelle,
• (c) einen an der Kernwelle befestigten Rotorkern,
• (d) einen in den Rotorkern eingebauten Spulenkörper,
• (e) eine auf den Spulenkörper gewickelte Rotorspule,
• (f) einen Stator,
• (g) eine auf den Stator gewickelte Statorspule,
• (h) eine Vielzahl von Bürsten,
• (i) einen Bürstenhalter,
• (j) eine Vielzahl von Schleifringen,
• (k) einen Gleichrichter, der den erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom gleichrichtet, und
• (l) einen an dem Rotorkern angeordneten Lüfter zum Kühlen des Gleichrichters,

dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (10) ein Paar leitender Kühler (15,16) für die Plus- und Minusseite, von denen jeder Diodenchips nebeneinander in sich eingebettet hat, einen Isolierträger (14), der den Kühlern (15, 16) gegenüberliegt und mit einer Klemmenleiste (20, 21, 24 a) ausgerüstet ist, die mit jedem der Leitungsdrähte (7 b, 18 a) von den entsprechenden Diodenchips verbindbar ist, und Kühlrippen (15 a, 16 a) aufweist, die an jedem der Kühler (15,16) vorgesehen sind, wobei der Gleichrichter im Strömungsweg der Luft angeordnet ist, in dem Luft zum Kühlen der Kühler (15, 16) in das Innere des Generators (1) von der Außenseite des Gehäuseteiles (1 a) des Generators (1) über Lufteintrittsöffnungen durch die Wirkung des Lüfters (3 a) eingeführt wird, derart, daß die Kühler (15, 16) in radialer Richtung parallel zueinander in dem Strömungsweg angeordnet sind, so daß der Isolierträger (14) im Strömungsverlauf stromabwärts liegt.

2. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (15 a, 16 a) der Kühler (15, 16) in mindestens drei Richtungen von ihnen abstehen, wobei die Kühlrippen (15 a, 16 a) zumindest an der Vorder- und Hinterfläche der Kühler (15, 16), in Richtung des Strömungsverlaufes der Luft gesehen, und auf der Seitenfläche längs des Strömungsweges der Luft vorgesehen sind.

3. Gleichrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (15) der Plusseite mit Kühlrippen (15 a) auf der Vorder-, Hinter- und Innenfläche versehen ist und daß der Kühler (16) der Minusseite mit Kühlrippen (16 a) auf der Vorder-, Hinter-, Innen- und Außenfläche versehen ist.

4. Gleichrichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Vorderfläche des Kühlers (15) der Plusseite vorgesehenen Kühlrippen (15 a) eine Isolierschicht (19) in einem Bereich haben, der dem Gehäuseteil (1 a) gegenüberliegt, an welchem der Gleichrichter (10) befestigt ist.

5. Gleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierträger (14) aus zylindrischen Führungen (14 a), die in den Schrauben (13) beweglich angeordnet sind, Stützabschnitten (14 b), die einstückig mit den zylindrischen Führungen (14 a) ausgeführt sind und jeweils Aussparungen haben, in welche Bünde (13 a) der Schrauben (13) eingepaßt sind, um den Isolierträger (14) abzustützen, und einem Paar Rahmenteile (14 c, 14 d) besteht, die zwischen den Stützabschnitten (14 b) gebildet sind, so daß sie den Kühlern (15, 16) der Plus- und Minusseite jeweils gegenüberliegen.

6. Gleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (15) der Plusseite einen Ausschnitt hat, der einen offenen Raum (14 e) bildet.

7. Gleichrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (15 a) des Kühlers (15) der Plusseite auf der dem Isolierträger (14) gegenüberliegenden Oberfläche verlängerte Abschnitte (15 b) haben, die dem offenen Raum (14 e) gegenüberliegen und ihn erreichen, wobei die verlängerten Abschnitte (15 b) mit der oberen Oberfläche des Rahmenteils (14 c) des Isolierträgers (14) im wesentlichen bündig sind, der dem Kühler (15) der Plusseite gegenüberliegt.

8. Gleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Diodenchips in den Kühlern (15, 16) angeordnet sind, so daß eine Nullpunktsdiode innen angeordnet ist.

9. Gleichrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühler (15, 16) und der Isolierträger (14) durch ein Paar Schrauben (13, 13′) befestigt sind, die Bünde (13 a) haben, die die entsprechenden Enden des Isolierträgers (14) abstützen, wobei beide Enden des Kühlers (15) der Plusseite und beide Enden des Kühlers (16) der Minusseite auf der Seite des Bundes (13 a) und auf der Seite der dem Bund gegenüberliegenden Spitze der Schraube (13, 13′) jeweils angeordnet und mit den Schrauben (13, 13′) in Eingriff sind, so daß der Kühler (15) der Plusseite von den Schrauben (13, 13′) isoliert ist und der Kühler (16) der Minusseite von dem Kühler (15) der Plusseite isoliert ist, wobei der Kühler (15) der Plusseite zwischen dem Kühler (16) der Minusseite und dem Isolierträger (14) angeordnet ist, wobei die Enden des Kühlers (16) der Minusseite fest mit den Schrauben (13, 13′) in Eingriff sind.

10. Gleichrichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Kühlers (16) der Minusseite und die Schrauben (13, 13′) in Kerbzahnkontakt miteinander sind.

11. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmleiste (21) an ihrem einen Ende, das von dem Rahmenteil (14 b) nach außen absteht, mit zwei Plattenteilen (21 a, 21 b) versehen ist, die übereinander im Abstand voneinander angeordnet sind und jeweils Aussparungen (21 e, 21 f) haben, wobei die eine zur Verbindung mit den Leitungsdrähten (7 b) von der Statorspule (7 a) und die andere zur Verbindung mit der Klemme (18), die von dem in den Kühler (16) der Minusseite eingebetteten Diodenchip absteht, ist, wobei das andere Ende der Klemmenleiste (21), das zwischen den Rahmenteilen (14 a, 14 b) des Isolierträgers (14) angeordnet ist, mit einer Ausnehmung (21 c) zur Verbindung mit der Klemme (18) versehen ist, die von dem in den Kühler (15) der Plusseite eingebetteten Diodenchip absteht.

12. Gleichrichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenteile (21 a, 21 b) in der Richtung der Längsausdehnung des Rahmenteiles (14 b) versetzt sind.

13. Gleichrichter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (21 f), die in dem Plattenteil (21 b) an dem von dem Rahmenteil (14 b) des Isolierträgers (14) vorstehenden Ende vorgesehen ist, Dreiecksform hat.