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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Alternator bzw. Wechselstromrichter
zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Ein
Alternator mit einer Phasenklemme, die durch eine Detektorklemme
sandwichartig angeordnet ist, die aus einem Spannungsregler herausgeführt wird,
ist in der JP-A-11-164518 gezeigt. Die Phasenklemme, der sich von
einer Klemmenbasis eines Gleichrichters erstreckt, ist mit der Detektorklemme
durch Widerstandsschweißen
verbunden worden. Wenn die Detektorklemme aus einem Material gefertigt
ist, das einen relativ hohen elektrischen Widerstand aufweist, wie
z. B. eine nickelplattierte Eisenplatte, kann die Phasenklemme,
die durch die Detektorklemme sandwichartig umgeben ist, ohne Weiteres
mit der Detektorklemme verschweißt werden. Dies ist darin begründet, dass
ein Großteil
des Schweißstroms
durch die Phasenklemme, die durch die Detektorklemme sandwichartig
umgeben ist, ohne Umgehen eines Schweißbereichs strömt.
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Wenn
jedoch die Detektorklemme aus einem Material mit einer hohen elektrischen
Leitfähigkeit wie
zinnplattiertem Messing gefertigt ist, nimmt eine durch den gebogenen
Bereich der Detektorklemme strömende
Strommenge zu, und dadurch nimmt die Menge des durch die Phasenklemme
strömenden Schweißstroms
ab. Daher kommt es zu dem Problem, dass die Phasenklemme mit der
Detektorklemme nicht durch Widerstandsschweißen verbunden werden kann.
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Die
FR-A-2566971 offenbart eine Vorrichtung, die dem Zweck des Sicherns
einer elektrischen Verbindung eines Spannungsreglers mit einem Gleichrichter
für ein Kraftfahrzeug
dient und die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einem elektrisch
isolierenden Stützelement
besteht, das mit einer Verbindungsklammer versehen ist und direkt
am Gleichrichter mittels einer elastischen Halterung befestigt ist.
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Die
US-A-6064026 offenbart ein Verfahren zum Erzeugen einer elektrischen
Bindung zwischen einem Kontaktelement eine elektrischen Verbinders und
eines Leiters, wobei das Kontaktelement einen Bereich aufweist,
der verzweigt ist, so dass der Leiter zwischen den Verzweigungen
positioniert ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
a) Bereitstellen eines Systems, das eine Leistungsquelle und einen
Schweißkopf
aufweist, wobei der Schweißkopf einen
ersten Eingang und einen zweiten Eingang zum Verbinden einer ersten
Polaritätsausgabe
bzw. einer zweiten Polaritätsausgabe
der Leistungsquelle aufweist, wobei das System ferner die erste
und die zweite Elektrode aufweist, die beweglich am Schweißkopf angebracht
sind und mit dem ersten Eingang bzw. dem zweiten Eingang elektrisch
verbunden sind, (b) Positionieren der Elektroden auf dem Schweißkopf, um
einen Raum zwischen den Elektroden zu schaffen, der dimensioniert
ist, um die beiden Verzweigungen eines jeden Kontaktelements aufzunehmen,
(c) Bewegen des Schweißkopfes
in Richtung der Verzweigungen, um einen Kontakt zwischen der erste
Elektrode und einer der Verzweigungen und zwischen der zweiten Elektrode
und der anderen Verzweigung vorzunehmen, wobei der Kontakt mit einer
vorbestimmten Kraft vorgenommen wird, die bewirkt, dass sich die
Verzweigungen einander zuneigen und (d) Erlauben, dass ein Strom
einer vorbestimmten Größenordnung
durch den ersten Eingang, die ersten Elektroden, die mit der ersten
Elektrode in Kontakt stehende Verzeigung, den Leiter, die mit der
zweiten Elektrode in Kontakt stehende Verzweigung, die zweite Elektrode
und den zweiten Eingang fließt.
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Die
US 2001/010436 offenbart ein verbessertes Wechselstromgeneratorsystem
zum Ersetzen eines OEM-Ford-IAR-Alternatorsystems. Das verbesserte
Alternatorsystem beinhaltet einen Gleichrichter mit erhöhten Wärmeausbreitungseigenschaften
und verringerten Wärmeerzeugungseigenschaften
und der so konfiguriert ist, dass er sichere elektrische Verbindungen
aufrechterhält.
Das Alternatorsystem ist ferner konfiguriert, um eine optimale elektrische
Leistungsabgabe bereitzustellen, indem der Rotors und der Stator
mit zusätzlichen
Windungen oder Wicklungen mit einer größeren Leitungsstärke versehen
sind, wodurch der Alternator in der Lage ist, einen stabilisierten
Abgabestrom von zumindest 52 Ampere Strom bei etwa 1600 Umdrehungen
pro Minute des Rotors zu induzieren.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts des vorstehenden Problems gemacht
worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Struktur der Detektorklemme zu schaffen, durch den die
Phasenklemme sandwichartig umgeben ist. Durch Verwenden der verbesserten
Struktur in dem Alternator kann die Phasenklemme durchaus mit der
Detektorklemme verbunden werden, was nicht vom Material der Detektorklemme
abhängt.
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Der
Kraftfahrzeug-Alternator beinhaltet einen Anker mit Mehrphasenwicklungen
und einen Rotor zum Bereitstellen eines Magnetfelds für den Anker.
Ein im Anker erzeugter Wechselstrom wird zu einem Gleichstrom durch
einen Gleichrichter gleichgerichtet, und eine Abgabespannung des
Ankers wird auf einen vorbestimmten Wert durch einen Spannungsregler
gesteuert. Der Gleichrichter und der Regler sind auf dem Alternator
befestigt.
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Eine
Phasenklemme zum Herausnehmen einer Phasenspannung von einer der
Phasenwicklungen erstreckt sich von dem Gleichrichter, während eine
Detektorklemme, die mit dem Phasenklemme verbunden werden soll,
sich von dem Spannungsregler erstreckt. Die Detektorklemme ist zu
einer U-Form gebogen, wodurch ein erster Bereich, ein zweiter Bereich
bzw. Abschnitt, der parallel zum ersten Bereich bzw. Abschnitt positioniert
ist, und ein U-förmiger
Bereich, der zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich positioniert
ist, ausgebildet werden. Die Phasenklemme ist zwischen dem ersten
und dem zweiten Bereich sandwichartig angeordnet und mit denselben
durch Widerstandsschweißen
verschweißt.
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Um
einen Umgehungsstrom, der durch den U-förmigen Bereich strömt, im Widerstandsschweißvorgang
zu unterdrücken,
ist in dem U-förmigen
Bereich ein Schlitzfenster ausgebildet. Da der elektrische Widerstand
in dem U-förmigen
Bereich durch das Schlitzfenster vergrößert wird, wird der Umgehungsstrom
unterdrückt
und eine ausreichende Menge von Schweißstrom fließt durch die Phasenklemme.
Dementsprechend wird die Phasenklemme durch das Widerstandsschweißen, unabhängig vom Material,
d. h. dem elektrischen Widerstand, sicher mit der Detektorklemme
verbunden, wodurch die Detektorklemme gebildet wird.
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Die
Position des Schlitzfensters ist nicht auf den U-förmigen Bereich
beschränkt,
sondern das Schlitzfenster kann an anderen Stellen positioniert sein,
solange das Schlitzfenster den Umgehungsstrom im Widerstandsschweißvorgang
unterdrückt. Die
Detektorklemme kann durch Laminieren von zwei oder mehreren dünnen Platten
gefertigt werden. Andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden anhand einer näheren
Erläuterung der
bevorzugten Ausführungsform,
die nachstehend unter Bezugnahme auf die nachstehende Zeichnung beschrieben
wird, besser verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Alternator zur Verwendung in
einem Kraftfahrzeug darstellt;
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2 ist
eine Draufsicht, die einen Gleichrichter mit einem Spannungsregler
und einer Bürstenvorrichtung,
die darauf befestigt sind, darstellt, die von einem axialen hinteren
Ende des Alternators aus betrachtet wird, wobei eine hintere Abdeckung
entfernt ist;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Detektorklemme darstellt,
mit der eine Phasenklemme verbunden ist;
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4 ist
eine Draufsicht, die die Detektorklemme und die Phasenklemme darstellt,
die mit der Detektorklemme verbunden ist, aus Sicht des axialen hinteren
Endes des Alternators;
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5 ist
eine Seitenansicht, die die Detektorklemme und die Phasenklemme
darstellt, wobei ein Schlitzfenster in dem U-förmigen Bereich ausgebildet
ist;
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6 ist
eine Seitenansicht, die die Detektorklemme und die Phasenklemme
darstellt, wobei ein Schlitzfenster in einem zweiten Bereich der
Detektorklemme ausgebildet ist; und
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7 ist
eine Seitenansicht, die die Detektorklemme und die Phasenklemme
darstellt, wobei ein Schlitzfenster in einem ersten Bereich der
Detektorklemme ausgebildet ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben. Ein Alternator 1 zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug
besteht aus folgenden Merkmalen: einem Anker 2, einem Rotor 3, einem
vorderen Rahmen 41, einem hinteren Rahmen 42,
einem Gleichrichter 5, einer Bürstenvorrichtung 6,
einem Spannungsregler 7 und anderen dazugehörigen Komponenten.
Der Anker 2 ist zwischen dem vorderen Rahmen 41 und
dem hinteren Rahmen 42 befestigt, und der Rotor 3 wird
durch die beiden Rahmen 41 und 42 drehbar gelagert.
Das hintere axiale Ende des Alternators 1 ist mit einer
rückseitigen
Abdeckung 8 bedeckt.
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Ein
Erregerstrom wird einer Feldwicklung, die um den Rotor 3 gewickelt
ist, von der Bürstenvorrichtung 6 durch
Schleifringe zugeführt,
die mit der Rotorwelle verbunden sind. Ein Wechselstrom, der im
Anker 2 erzeugt wird, wird durch den Gleichrichter 5 zu
einem Gleichstrom gleichgerichtet, und eine im Alternator 1 erzeugte
Ausgangsspannung wird durch den Spannungsreglers 7 auf
einen vorbestimmten Wert gesteuert.
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Unter
Bezugnahme auf 2, die den Gleichrichter 5 und
die auf dem Gleichrichter befestigte Bürstenvorrichtung 6 und
Spannungsregler 7 darstellt, erfolgt die Beschreibung einer
Struktur einer Detektorklemme 74, die sich von dem Regler 7 erstreckt,
und einer Phasenklemme 53, der aus dem Gleichrichter 5 herausgeführt wird.
Der Gleichrichter 5 besteht aus einer Wärmesenkenplatte 57 mit
Pluspol, einer Wärmesenkenplatte 58 mit
Minuspol und einer Klemmenbasis 51, die zwischen zwei Wärmesenkenplatten 57, 58 angeordnet
ist. Die beiden Wärmesenkenplatten 57, 58 und
die Klemmenbasis 51 sind in der axialen Richtung laminiert,
wie in 1 besser zu erkennen ist.
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Es
sind sechs Öffnungen
auf der Wärmesenkenplatte 57 mit
Pluspols ausgebildet, und an den jeweiligen Öffnungen sind Plus-Gleichrichterelemente 55 befestigt.
Desgleichen sind sechs Öffnungen
auf der Wärmesenkenplatte 58 mit
Minuspol ausgebildet, und Minus-Gleichrichterelemente 56 sind
an jeweiligen Öffnungen
befestigt. Die Klemmenbasis 51 beinhaltet mehrere Verbindungsklemmen 52 die
durch Einfügeformen
eingeformt worden sind. Eine Phasenklemme 53 zum Führen einer
Phasenspannung von einer Dreiphasenwicklung des Ankers 2 sind
in den Verbindungsklemmen 52 beinhaltet.
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Der
Spannungsregler 7 beinhaltet ein Verbindergehäuse 71.
Das Verbindergehäuse 71 ist
an der Wärmesenkenplatte 57 mit
Pluspol mit Schrauben über
einen Befestigungsarm 73 befestigt. Ein Klemmenarm 75 ist
am hinteren Rahmen 42 mit einer Schraube zusammen mit der
Wärmesenkenplatte 58 mit
Minuspol befestigt. Das Verbindergehäuse 71 weist Verbinderklemmen 72 zum
Kommunizieren mit einer elektronischen Steuerungseinheit des Fahrzeugs
und eine Detektorklemme 74 auf, die aus dem Verbindergehäuse 71 herausgeführt wird.
Diese Klemmen 72, 74 sind mit dem Verbindergehäuse 71 durch
Einfügeformen
eingeformt. Die Detektorklemme 74 ist mit der Phasenklemme 53 durch
Widerstandsschweißen
elektrisch verbunden. Frequenzen der Phasenspannung, die an der
Phasenklemme 53 auftreten, und die Phasenspannung an sich
werden durch die Detektorklemme 74 zum Spannungsregler 7 geführt. Der
Spannungsregler 7 steuert eine Strommenge, die der Feldspule
des Rotors 3 basierend auf den Signalen zugeführt wird,
die von der Detektorklemme 74 zugeführt werden. Informationen einschließlich Drehzahl
des Rotors 3 und ein Wert der erzeugten Spannung im Alternator 1 werden
an die elektronische Steuerungseinheit von den Verbindungsklemmen 72 gesendet.
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Die
Struktur zum elektrischen Verbinden der Phasenklemme 53 mit
der Detektorklemme 74 wird unter Bezugnahme auf 3 bis 5 ausführlich beschrieben.
Wie in 3 gezeigt ist, wird die Detektorklemme 74,
die sich von dem Verbindergehäuse 71 erstreckt,
durch Biegen von zwei laminierten Platten zu einer U-Form ausgebildet.
Somit besteht die Detektorklemme 74 aus einem ersten Bereich 74A, einem
zweiten Bereich 74B und einem U-förmigen Bereich 74C.
Ein Schlitzfenster 74D ist in dem U-förmigen Bereich ausgebildet.
Wie in 4 gezeigt ist, ist die Phasenklemme zwischen dem
ersten Bereich 74A und dem zweiten Bereich 74B sandwichartig
angeordnet. Ein Paar von Schweißelektroden 80, 82 ist an
beiden Seiten der Detektorklemme 74 angebracht, und die
Phasenklemme 53 ist mit der Detektorklemme 74 durch
Widerstandsschweißen
elektrisch verbunden.
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Wie
in 5 gezeigt, ist die Querschnittsfläche S2 des
U-förmigen
Bereichs 74C kleiner ausgeführt als eine Fläche S2,
wo die Phasenklemme 53 die Detektorklemme 74 kontaktiert.
Die Querschnittsfläche
S2 ist kleiner ausgelegt, in dem das Schlitzfenster 74D erstellt
wird. Der Schweißstrom,
der durch den ersten Bereich 74A, die Phasenklemme 53 und
den zweiten Bereich 74B fließt, kann ausreichend verstärkt werden,
indem ein Strom unterdrückt wird,
der durch den U-förmigen Bereich
fließt;
d. h. die Querschnittsfläche
S2. Somit wird die Phasenklemme 53 an die Detektorklemme 74 geschweißt.
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In
dieser speziellen Ausführungsform
wird die Detektorklemme 74 durch Laminieren von zwei zinnplattierten
Messingplatten erstellt, die einen geringeren elektrischen Widerstand
als das nickelplattierte, eisenhaltige Material aufweisen. Durch
Ausbilden einer Detektorklemme 74 durch Laminieren von Zinnplatten
kann das Schlitzfenster 74D ohne Weiteres durch Stanzen
gefertigt werden. Die Zinnplatte kann mit anderen Klemmenplatten
gemeinsam erstellt werden, die in dem Spannungsregler 7 oder dem
Gleichrichter 5 verwendet werden, wodurch die Herstellungskosten
reduziert werden können.
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Da
der Umgehungsstrom, der beim Widerstandsschweißen durch den U-förmigen Bereich 74C fließt, durch
Ausbilden des Schlitzfensters 74D unterdrückt wird,
kann das Widerstandsschweißen
erfolgreich ausgeführt
werden, selbst wenn die Detektorklemme 74 aus einem Material
mit einem geringen elektrischen Widerstand gefertigt ist. Wenn die
zinnplattierte Messingplatte wie in der vorliegenden Ausführungsform
verwendet wird und wenn kein Schlitzfenster 74D wie bei
der herkömmlichen
Vorrichtung ausgebildet ist, wird der Umgehungsstrom, der durch den
U-förmigen
Bereich fließt,
zu stark. Daher wird es schwierig, die Phasenklemme 53 mit
der Detektorklemme 74 durch Widerstandsschweißen erfolgreich zu
verschweißen.
Indem das Schlitzfenster 74D in dem U-förmigen Bereich 74C erstellt
wird, kann das Widerstandsschweißen ungeachtet des Materials, das
die Detektorklemme 74 ausbildet, erfolgreich ausgeführt werden.
Zusätzlich
kann der Vorgang des Biegens, d. h. der Vorgang des Ausbildens des
U-förmigen
Bereichs ohne Weiteres ausgeführt
werden, indem das Schlitzfenster 74D in dem U-förmigen Bereich 74C erstellt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform
beschränkt,
sondern kann verschiedenartig ausgeführt werden. Das Schlitzfenster 74D kann
beispielsweise auf dem zweiten Bereich 74B der Detektorklemme 74 ausgebildet
sein, wie in 6 gezeigt ist. Alternativ kann das
Schlitzfenster 74D auf dem ersten Bereich 74A der
Detektorklemme 74 ausgebildet sein, wie in 7 gezeigt
ist. Die Positionen des Schlitzfensters 74D sind nicht
auf die Beispiele beschränkt,
die vorstehend angezeigt sind, sondern können an anderen Stellen vorgenommen
werden, solange dadurch der Umgehungsstrom beim Widerstandschweißen unterdrückt wird.
Ferner ist die Anzahl der Schlitzfenster 74D nicht auf
eines begrenzt, sondern es können mehr
als zwei Schlitzfenster gebildet werden. Ein Schlitzfenster kann
beispielsweise auf jeweils dem ersten Bereich 74A und dem
zweiten Bereich 74B erstellt werden.
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Obgleich
die Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehende, bevorzugte Ausführungsform gezeigt
und beschrieben worden ist, wird Fachleuten klar, dass Veränderungen
an Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich
der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.