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Diese
Erfindung betrifft einen Gleichrichter für einen Wechselstromgenerator.
Im Besonderen betrifft sie einen Brückengleichrichter, der auf
der Wechselstromlichtmaschine eines Kraftfahrzeugs angebracht wird.
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Genauer
gesagt: der Gegenstand der Erfindung besteht aus einem Gleichrichter,
der enthält:
ein
Paar von leitenden Kühlplatten,
d.h. von einer positiven Platte und einer negativen Platte, die
einander gegenüber
liegen aber voneinander isoliert sind und mit denen eine Reihe von
positiven Dioden bzw. eine Reihe von negativen Dioden verbunden
ist, die entsprechende Drahtelektroden für den Anschluss an die Phasen
des Wechselstromgenerators besitzen;
einen Verbindungsaufbau,
der im Wesentlichen parallel zu einer der leitenden Platten an der
Seite gegenüber
der anderen leitenden Platte angeordnet ist und einen Körper aus
einem elektrisch isolierenden Material enthält, in dem leitende Anschlusselemente aufgenommen
werden, die voneinander isoliert sind und von denen jedes einen
ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss besitzt, um eine Verbindung mit
den Elektroden einer positiven Diode bzw. einer negativen Diode
herzustellen, sowie einen dritten Anschluss besitzt, um eine Verbindung
mit einer Phase der Ankerwicklung des Wechselstromgenerators herzustellen,
und
elektrisch isolierende Abstandeinrichtungen, die zwischen
der positiven und der negativen Platte angeordnet sind, wobei die
positive und die negative Platte an ihren Außenseiten eine entsprechende
Vielzahl von am Rand verlaufenden Einkerbungen an entsprechenden
relativen Stellen besitzen, die den dritten Anschlüssen des
Verbindungsaufbaus gegenüber
liegen.
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Eine
derartige Lösung
ist aus der vom Anmelder veröffentlichten
Europäischen
Patentanmeldung Nr. 0822642 bekannt, die als der neueste Stand der
Technik angesehen wird.
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Beim
Gleichrichter gemäß
EP 0 822 642 sind die am
Rand verlaufenden Einkerbungen der positiven Platte, die zwischen
dem Verbindungsaufbau und der negativen Platte angeordnet ist, größer als die
der negativen Platte, so dass die Elektroden der Dioden durchtreten
können,
die auf der negativen Platte sitzen.
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Auf
die Anordnung der Phasenleiter durch die Platten für eine Verbindung
zwischen der Ankerwicklung und den entsprechenden Anschlüssen des Verbindungsaufbaus
wird nicht Bezug genommen.
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Während der
Montage des Gleichrichters gemäß dem Stand
der Technik auf der Wechselstromlichtmaschine können Schwierigkeiten auftreten, wenn
die Endteile der Phasenleiter in Stellungen gebracht werden, die
den Stellungen der entsprechenden dritten Anschlüsse entsprechen, die auf dem Verbindungsaufbau
vorgesehen sind.
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EP 0 960 464 , wobei es sich
um ein Dokument gemäß dem Stand
der Technik gemäß Artikel 54(3)
EPC handelt, betrifft einen Drehstromgenerator mit einem Gleichrichterelement,
das mehrere Kühlplatten,
die positive und negative Dioden tragen, eine Isolierplatte, die
zwischen den Kühlplatten
eingeschlossen ist, sowie einen gedruckten Schaltkreis besitzt,
der oben auf dem Plattenstapel angeordnet ist. Beide Kühlplatten
sind an ihrem Außenrand
mit Einkerbungen versehen. Die auf der unteren, negativen Platte
ausgebildeten Einkerbungen sind so angeordnet, dass sie axial ausgerichtete
Führungsbuchsen
aufnehmen, die in der äußeren Umfangsfläche der
Isolierplatte untergebracht sind, wobei die Buchsen so aufgebaut
sind, dass sie die Enden der Statorwicklung zu den entsprechenden
Anschlüssen auf
dem gedruckten Schaltkreis führen.
Die auf der oberen, positiven Platte ausgebildeten Einkerbungen sind
so angeordnet, dass die auf der unteren Platte angebrachten negativen
Dioden die entsprechenden Verbindungsanschlüsse auf dem gedruckten Schaltkreis
erreichen können.
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WO
89/02161, Robert Bosch GmbH, offenbart eine Gleichrichter-Halteeinrichtung
für Generatoren,
die einen gedruckten Schaltkreis enthält, der zwischen einer positiven
und einer negativen Kühlplatte
angeordnet ist, um elektrische Verbindungen mit den Elektroden der
Dioden einer jeden Platte sowie mit den Phasenwicklungen des Stators
herzustellen. Köcherartige
Führungen
verlaufen vom gedruckten Schaltkreis zu den Phasenwicklungen des Stators
und führen
die Statorleitungen durch die benachbarten Bereiche der Kühlplatte
isoliert zum gedruckten Schaltkreis.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Aufbau des Gleichrichters
zu vereinfachen und vorzugsweise seine Montage auf der Wechselstromlichtmaschine
zu erleichtern.
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Dieses
Ziel wird mit einem Gleichrichter gemäß Anspruch 1 erreicht.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nun folgenden
ausführlichen
Beschreibung einer Ausführungsform
anhand eines nicht einschränkenden
Beispiels und im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in
denen zeigt:
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1 den
Schnitt durch eine Wechselstromlichtmaschine eines Kraftfahrzeugs,
auf der ein Gleichrichter gemäß der Erfindung
angebracht ist;
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2 den
Grundriss in Pfeilrichtung II von 1;
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3 einen
Explosionsschrägriss
des Gleichrichters;
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4a und 4b die
Schnitte in Pfeilrichtung IVa-IVa bzw. IVb-IVb durch zwei Teile
des Verbindungsaufbaus des Gleichrichters von 3;
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5a den
Schnitt in Pfeilrichtung Va-Va durch ein rohrförmiges Element des Gleichrichters; und
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5b die
Seitenansicht eines Abstandelements des Gleichrichters.
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Eine
Drehstromlichtmaschine für
Kraftfahrzeuge trägt
in 1 das Bezugszeichen A. Die Lichtmaschine enthält einen
Stator 1 mit einer Dreiphasen-Wicklung sowie einen Rotor 3,
der auf einer Welle 4 sitzt, die koaxial zu ihm verläuft. Der
Rotor 3 enthält
einen Magnetkern 5, der Polverlängerungen 6 und 7 besitzt,
die in einem bekannten, sogenannten sich gegenseitig durchdringenden
Polaufbau (interpenetrating-pole configuration) angeordnet sind.
Die Feldwicklung 8 ist rund um den Magnetkern des Rotors
ausgebildet und auf bekannte Art mit einem Kommutator 10 verbunden,
der an einem Ende der Welle 4 angeordnet ist. Die Wechselstromlichtmaschine
ist in einem Gehäuse 11 eingeschlossen,
das durch das Verbinden von zwei Kappen 11a und 11b gebildet
wird, durch die die Endteile 12 der Phasenleitungen der
Statorwicklung nach außen
verlaufen.
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Ein
Gleichrichter R ist außerhalb
der Kappe 11a angebracht, die die Wechselstromlichtmaschine an
jenem Ende verschließt,
das den Kommutator 10 besitzt, wobei er seinerseits mit
einem Außengehäuse 13 geschützt wird,
das auf der Kappe 11a mit Schrauben 14 angebracht
ist.
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Bei
dem hier gezeigten Gleichrichter R handelt es sich um einen Brückengleichrichter
mit acht Dioden, der für
den Anschluss an eine Drehstromlichtmaschine vorgesehen ist, deren
Phasen im Stern geschaltet sind.
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Bei
einem derartigen Aufbau ist jede Phase mit der Anode einer sogenannten
positiven Diode und mit der Kathode einer sogenannten negativen
Diode verbunden, wobei die Schaltung so aufgebaut ist, dass über dieses
Paar von Dioden eine Verbindung mit dem positiven bzw. negativen
Anschluss eines Energie-Akkumulators/Generators
erfolgt, beispielsweise mit der Batterie des Kraftfahrzeugs. Drei Paare
von Dioden werden in der Verbindung mit den Phasenanschlüssen verwendet,
während
ein viertes Paar in der Verbindung mit dem Anschluss des Sternpunkts
liegt.
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Die
Lösung
gemäß der Erfindung
kann auf ähnliche
Weise auf einen Brückengleichrichter
für den
Anschluss an eine Wechselstromlichtmaschine angewandt werden, deren
Phasen im Dreieck geschaltet sind, wobei nur sechs Dioden verwendet werden,
da es keine Verbindung mit einem gemeinsamen Anschluss gibt, beispielsweise
mit dem Anschluss des Sternpunkts.
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Die
Bauelemente des Brückengleichrichters R
(ab jetzt kurz Gleichrichter genannt) sollen nunmehr im Besonderen
im Zusammenhang mit 3 beschrieben werden.
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Der
Gleichrichter besitzt zwei bogenförmige leitende Kühlplatten,
d.h. eine positive Platte 16 und eine negative Platte 17.
Positive Dioden 18 und negative Dioden 19 sind
an den entsprechenden Platten befestigt, wobei jede Platte vier
Dioden besitzt.
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Jede
Diode besitzt eine entsprechende Drahtelektrode 18a, 19a,
die starr in eine Richtung senkrecht zu den Platten verläuft, sowie
eine entsprechende zweite, schalenförmige Elektrode (in 1 ist
nur die Elektrode 18b sichtbar), die in eine entsprechende Öffnung in
der zugeordneten leitenden Platte getrieben wird.
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Vier
Durchgangsöffnungen 20 sind
in der positiven Platte 16 an Stellen ausgebildet, die
jenen Stellen entsprechen, an denen die vier negativen Dioden auf
der entsprechenden Platte 17 so befestigt werden, dass
die Drahtelektroden 19a dieser Dioden durch die positive
Platte verlaufen können,
ohne dass sie mit dieser in Berührung
zu treten.
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Die
positive Platte 16 besitzt weiters in einem radial innen
liegenden Teil eine Vielzahl von Belüftungsöffnungen 21. Der entsprechende
Teil der negativen Platte 17 besitzt jedoch einen eingekerbten
inneren Umfangsrand 22. Eine entsprechende Vielzahl von
Einkerbungen 23 und 24 ist an entsprechenden relativen
Stellen entlang der äußeren Umfangskanten
von beiden Platten ausgebildet.
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Ein
Verbindungsaufbau, der ebenfalls bogenförmig ausgebildet ist und allgemein
die Bezugsziffer 28 trägt,
ist parallel zur positiven Platte 16 auf jener Seite angeordnet,
die nicht zur negativen Platte 17 gerichtet ist.
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Dieser
Verbindungsaufbau enthält
einen Körper 30 aus
einem Isolierwerkstoff, in dem eine Reihe von Belüftungsöffnungen 32 ausgebildet
ist und von dem vier leitende Verbindungselemente 34 ausgehen,
die voneinander getrennt sind und radial vorspringen. Jedes Verbindungselement 34 besitzt einen
ersten Anschluss 35 und einen zweiten Anschluss 36,
die beide als flache Laschen ausgebildet sind, um eine Verbindung
mit den Elektroden 18a einer positiven Diode bzw. mit der
Elektrode 19a einer negativen Dioden 19a herzustellen,
sowie einen dritten V-förmigen
Anschluss 37 für
eine Verbindung mit den Endteilen 12 der Leitungen der
Phasen und des Sternpunkts der Statorwicklung.
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Der
Verbindungsaufbau enthält
weiters einen ringförmigen,
zylindrischen Teil 38 (auch in 4 dargestellt),
innerhalb von dem eine Metallbuchse 39 vorgesehen ist,
die beispielsweise gleichzeitig mit ihm geformt wird, um den Gleichrichter
R mit dem positiven Pol der Batterie zu verbinden.
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Die
Platten sind durch einen Isolieraufbau 40 getrennt, der
ebenfalls bogenförmig
ausgebildet ist und eine Vielzahl von Abstandelementen 42 aufweist,
die mit einem Gerippe verbunden sind, das von einem Paar von konzentrischen,
bogenförmigen
Elementen gebildet wird, d.h. von einem inneren Element 44 und
von einem äußeren Element 45,
zwischen denen eine Vielzahl von Speichen 46 radial verläuft.
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Die
Abstandelemente 42 (siehe auch 5b) sind
ringförmig
und zylindrisch ausgebildet und besitzen Endteile 42' und 42'' mit einem kleineren Durchmesser,
um sie in entsprechende Öffnungen 48, 50,
die in der positiven Platte bzw. in der negativen Platte ausgebildet
sind, sowie in Einstellvorsprünge 52 einzusetzen,
die vom Verbindungsaufbau aufragen.
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Jeder
Einstellvorsprung (siehe auch 4b) besitzt
eine zylindrische Ausnehmung 53, die zur Außenseite
des Gleichrichters R gerichtet ist, sowie eine Öffnung 54 in der Basis
der Ausnehmung, die einer Öffnung 48 in
der positiven Platte gegenüber liegt.
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Im
Besonderen verläuft
jeder Endteil 42' vom Körper des
Elements um einen Abstand, so dass er durch die positive Platte
verläuft
und zumindest teilweise in die entsprechende Öffnung 54 des Einstellvorsprungs
eingreift, während
andererseits jeder Teil 42'' so angeordnet
ist, dass er in die entsprechende Öffnung 50 eingreift,
ohne dass er auf der anderen Seite der Öffnung vorspringt.
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Vier
rohrförmige
Elemente 56, die an Stellen ausgebildet sind, an denen
die Speichen 46 mit dem äußeren bogenförmigen Element 45 verbunden
sind, verlaufen in eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zu den
Platten.
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Diese
rohrförmigen
Elemente 56 sind im Allgemeinen trichterförmig mit
entsprechenden Öffnungen 58 ausgebildet,
die einen kleineren Querschnitt besitzen, im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind
und zu den Anschlüssen 37 des
Verbindungsaufbaus gerichtet sind, wobei sie entsprechende im Wesentlichen
rollenförmige Öffnungen 59 mit
einem größeren Querschnitt
besitzen, die an jener Seite angeordnet sind, die zur negativen
Platte gerichtet ist.
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Während der
Montage des Gleichrichters R wird der Isolieraufbau 40 zwischen
die Platten 16 und 17 gelegt, wobei der Endteil 42'' eines jeden Abstandelements 42 in
die entsprechende Öffnung 50 eingesetzt
wird, die in der negativen Platte 17 vorgesehen ist, und
der Endteil 42' in
die entsprechende Öffnung 48 eingesetzt
wird, die in der positiven Platte 16 vorgesehen ist.
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Im
zusammengebauten Zustand springen daher die Elektroden 19a der
negativen Dioden über die
Ebene der positiven Platte 16 vor, wobei sie durch die Öffnungen 20 verlaufen,
und die rohrförmigen Elemente 56 sind
in den Einkerbungen 23, 24 untergebracht.
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Der
Verbindungsaufbau 28 ist dann relativ zur positiven Platte
ausgerichtet, wobei der Endteil 42' eines jeden Abstandelements, der
von der Oberfläche
der positiven Platte vorspringt, in die entsprechende Öffnung 54 im
Einstellvorsprung 52 und in die Öffnungen 58 in den
rohrförmigen.
Elementen 56 eingesetzt wird, so dass er zu den V-förmigen Anschlüssen 37 gerichtet
ist.
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Schließlich wird
der Gleichrichter R auf die Lichtmaschine A gesetzt, wobei die negative
Platte 17 mit dem Gehäuse 12 der
Lichtmaschine so in Berührung
gebracht wird, dass eine elektrische Verbindung mit dem negativen
Pol der Batterie hergestellt wird.
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Während der
Montage können
die Endteile 12 der Leitungen der Phasen und des Sternpunkts der
Statorwicklung leicht in die rohrförmigen Elemente 56 durch
die Öffnungen 59 eingesetzt werden,
die in der Nähe
der Wicklung ausgebildet sind, wobei die Endteile 12 leicht
geführt
werden können,
um durch die Öffnungen 58 im
Bereich der Anschlüsse 37 an geeigneten
Stellen hervorzutreten, um daran angelötet zu werden.
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Der
Gleichrichter wird dann an der Lichtmaschine mit Schraubenbolzen 60 befestigt,
die in Kanäle
eingesetzt werden, die in den Einstellvorsprüngen 52 und in den
entsprechenden Abstandelementen 42 ausgebildet sind, so
dass sie ihre eigenen Sitze erreichen, die im Gehäuse ausgebildet
sind. Wenn die Montage beendet ist, sind die Köpfe der Schraubenbolzen 60 in
den Ausnehmungen 53 der Einstellvorsprünge 52 untergebracht.
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Die
elektrische Verbindung zwischen der positiven Platte 16 und
dem positiven Pol der Batterie erfolgt über die Metallbuchse 39,
die sich im Teil 38 des Verbindungsaufbaus befindet, wobei
ein Anschluss 62 für
die Verbindung mit der Batterie vorgesehen ist. Die Buchse 39 steht
einerseits mit der positiven Platte 16 in Verbindung und
wirkt andererseits als Schulter für den Anschluss 62,
wobei sie dem Einspanndruck einer Mutter widerstand leistet, die
dazu dient, um diesen Anschluss zu befestigen und den Spannungsabfall
in dieser Verbindung herabzusetzen.
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Selbstverständlich bleibt
die Grundlage der Erfindung gleich, wobei Arten der Ausführungsform sowie
Details des Aufbaus gegenüber
der Beschreibung und den Zeichnungen des nicht einschränkenden
Beispiels weit verändert
werden können,
ohne dadurch vom Gebiet des Schutzes der vorliegenden Erfindung
abzuweichen, wie sie in den angeschlossenen Ansprüchen festgelegt
ist.