EP1166429A1 - Brückengleichrichter für drehstromgeneratoren - Google Patents

Brückengleichrichter für drehstromgeneratoren

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Publication number
EP1166429A1
EP1166429A1 EP00990558A EP00990558A EP1166429A1 EP 1166429 A1 EP1166429 A1 EP 1166429A1 EP 00990558 A EP00990558 A EP 00990558A EP 00990558 A EP00990558 A EP 00990558A EP 1166429 A1 EP1166429 A1 EP 1166429A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bridge rectifier
conductor ends
rectifier
fuse
diodes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00990558A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Haupt
Herbert Labitzke
Walter Csicser
Klaus-Uwe Mittelstaedt
Holger Scholzen
Karl-Otto Heinz
Holger Haussmann
Henning Stilke
Hermann Lehnertz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1166429A1 publication Critical patent/EP1166429A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/049—Rectifiers associated with stationary parts, e.g. stator cores
    • H02K11/05—Rectifiers associated with casings, enclosures or brackets

Definitions

  • the invention relates to a bridge rectifier for three-phase generators, in particular for supplying the electrical system of motor vehicles according to the preamble of the main claim.
  • Rectifier assembly attached, so that only their DC output form the terminals of the generator, to which the connection cable of an accumulator battery of the motor vehicle electrical system are connected.
  • Rectifier arrangement which often occurs due to the charging of batteries via incorrectly polarized battery charging devices, not only the generator or the rectifier arrangement is destroyed, but also it can also cause further thermal damage.
  • Rectifier arrangement between the connections of the plus and minus diodes of the three rectifier bridges to arrange fuses. These are formed by loop-shaped conductor sections which are bent out of recesses in the circuit board of the rectifier arrangement and which melt in the event of an electrical overload, but can be temporarily repaired by twisting the ends together. After a fuse has tripped, the rectifier arrangement must therefore be completely replaced later. If this is not done, the risk of destruction of the generator and the risk of consequential damage increase considerably.
  • the aim of the present invention is to ensure the protection of the generator and the bridge rectifier in the event of an electrical overload or short circuit within the narrowest possible tolerance range of the maximum permissible current.
  • the bridge rectifier according to the invention with the characterized features of the main claim has the advantage that the response value of the fuse can be kept within narrow tolerance limits by appropriate choice of material and precise, simple cross-sectional dimensioning of the fuse element inserted between the conductor ends of the connecting conductors, so that the bridge rectifier has a correspondingly higher power density is to be interpreted.
  • Another advantage is that when a fuse responds, the bridge rectifier can first be replaced and can be used again as a replacement rectifier by replacing the blown fuse element.
  • Form security strips the ends of which are electrically connected to the conductor ends of the circuit board.
  • a thermally and mechanically stable connection of the conductor ends of the circuit board to the fuse strips results from the fact that the fuse strip is soldered or welded to flattened end sections of the connecting wire of the circuit board consisting of round wire.
  • the securing elements each have one to surround the closed container and to fill the container with quartz sand.
  • the containers are to be advantageously fastened to the plate-shaped insulating body of the circuit board.
  • FIG 1 shows the circuit of the three-phase generator with the
  • FIG. 2 shows a cross section through the structural design of the bridge rectifier
  • Figure 3 shows a section of the circuit board of the
  • Figure 4 and Figure 4 shows the same securing element from the front in a container.
  • AC generator 11 is shown for motor vehicles, which are combined at one end to form a star connection and are connected at the other end to a rectifier bridge 12, 13 and 14 of a bridge rectifier 15.
  • a circuit board 16 is used to interconnect the three phases 10 with the three rectifier bridges, each of the three rectifier bridges consisting of a minus diode 17 and a plus diode 18 connected in series.
  • the minus diodes 17 are pressed into a minus heat sink 19 on the anode side and the anode connections of the minus diodes 17 are thus combined by the minus heat sink 19 to form a minus connection 20.
  • the plus diodes 18 are pressed into a plus heat sink 21 on the cathode side.
  • the cathode connections of the plus diodes 17 are thus combined in this heat sink 21 and connected to a plus connection 22 of the bridge rectifier 15.
  • the circuit board 16 consists of a substantially plate-shaped insulating body 23 in which a plurality of connecting conductors 24 are embedded, which the plus and minus diodes 17, 18 of each rectifier bridge 12, 13 and 14 with each other as well as connect to phases 10 of the three-phase generator.
  • a fuse 25 is arranged in each rectifier bridge 12, 13 and 14.
  • the fuses 25 are dimensioned such that they melt in the rectifier bridges 12, 13 and 14 when the permissible maximum direct current is exceeded.
  • the bridge rectifier 15 is attached to the rear of the three-phase generator 11 according to FIG. Its structural design is such that first the minus heat sink 19 rests on the housing of the three-phase generator 11 which is at ground potential. This is followed by an insulating plate 26, then the plus heat sink 21, then the circuit board 23 and finally a protective cap 27. These parts are fastened to the generator by screws 28.
  • the positive connection 22 is formed here by a connecting screw 22a inserted in the positive heat sink 21.
  • the fuses 25 are each formed according to FIGS. 3 and 4 from two outwardly angled conductor ends 24a of the connecting conductors 24 and a fuse element 29.
  • the conductor ends 24a are sections of the connecting conductors 24 made of the insulating body 23
  • Circuit board 16 bent out at a right angle so that they protrude above the insulating body 23.
  • These conductor ends 24a are bridged by the securing element 29 in the form of a metal strip, in that the ends 29a of the securing element 29 are electrically connected to the conductor ends 24a.
  • the ends 29a of the securing element 26 are soldered to the flattened end sections 24b of the connecting conductors 24 consisting of round wire. If the spatial conditions allow this, they can also be welded on. If necessary, the very sensitive securing elements 29 can also be protected against corrosion or mechanical damage according to FIG. 4 with a closed container which completely surrounds the conductor ends 24a with the securing element 29.
  • the pot-shaped container 30 can be made in a simple manner from a plastic and glued to the surface of the insulating body 23 of the circuit board 16. In order to keep short-term temperature changes from the outside of the fuse element 29 and thus optimize the response behavior of the fuses 25, the container 30 is still filled with quartz sand 31.
  • the star point of the three phases 10 can also be additionally secured by a fuse element 25.
  • a further connecting conductor 24 is embedded in the plate-shaped insulating body 23 of the circuit board 16, which the connects three phases 10 to a star point.
  • a fuse 25 can also be provided in this connecting conductor in the same way.
  • the securing element 29 can also be designed to be exchangeable. In this case, the connections of the securing element are to be connected to the conductor ends 24a by clamping.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brückengleichrichter für Drehstromgeneratoren, insbesondere zur Versorgung des Bordnetzes von Kraftfahrzeugen. Er besteht aus Gleichrichterdioden und einer Schaltungsplatine aus einem im wesentlichen plattenförmigen Isolierkörper (23), in dem mehrere Verbindungsleiter (24) zwischen den Dioden der Gleichrichterbrücken eingebettet sind, wobei Abschnitte dieser Verbindungsleiter aus dem Isolierkörper heraus gebogen und als Sicherung (25) ausgebildet sind, die bei elektrischer Überlastung durchschmelzen. Um möglichst geringe Toleranzen beim Ansprechen der Sicherungen zu erzielen, werden die Sicherungen (25) jeweils aus zwei nach aussen abgewinkelten Leiterenden (24a) der Verbindungsleiter (24) und ein damit verbundenes, die Leiterenden überbrückendes Sicherungselement (29) gebildet.

Description

Brückengleichrichter für Drehstromgeneratoren
Die Erfindung betrifft einen Brückengleichrichter für Drehstromgeneratoren insbesondere zur Versorgung des Bordnetzes von Kraftfahrzeugen gemäß dem Obergriff des Hauptanspruchs .
Stand der Technik
In Kraftfahrzeugen werden in zunehmenden Maße elektrische Einrichtungen eingesetzt, um Komfort und Sicherheit der Kraftfahrzeuge zu verbessern. Zur Versorgung dieser
Einrichtungen im Bordnetz der Kraftfahrzeuge werden in den weitaus meisten Fällen Drehstromgeneratoren verwendet, die eine hohe Leistungsdichte aufweisen und somit thermisch stark beansprucht werden. Am Gehäuse der Drehstromgeneratoren ist in der Regel eine
Gleichrichteranordnung angebracht, so daß lediglich deren Gleichstromausgang die Anschlußklemmen des Generators bilden, an denen die Anschlußkabel einer Akkumulatorbatterie des Kraftfahrzeug-Bordnetzes angeschlossen werden. Bei einer Überbelastung oder einem Kurzschluß am Generator oder an der
Gleichrichteranordnung, welche nicht selten durch das Aufladen von Batterien über falsch gepolt angeschlossene Batterieladeeinrichtungen auftreten, wird nicht nur der Generator bzw. die Gleichrichteranordnung zerstört, sondern es können auch weitere thermische Schäden dadurch ausgelöst werden.
Zur Vermeidung dieser Gefahren ist es aus der DE 30 01 522 C2 bereits bekannt, in der
Gleichrichteranordnung zwischen den Verbindungen der Plus- und Minusdioden der drei Gleichrichterbrücken Sicherungen anzuordnen. Diese werden durch schleifenförmig aus Ausnehmungen der Schaltungsplatine der Gleichrichteranordnung heraus gebogene Leiterabschnitte gebildet, die im Falle einer elektrischen Überbelastung durchschmelzen, jedoch provisorisch durch Zusammendrehen der Enden wieder repariert werden können. Nach dem Ansprechen einer Sicherung muß daher die Gleichrichteranordnung später komplett ausgetauscht werden. Erfolgt dies nicht, erhöht sich die Zerstörungsgefahr des Generators sowie die Gefahr von Folgeschäden ganz erheblich.
Auf Grund der hohen Leistungsdichte im Brückengleichrichter muß sichergestellt werden, daß einerseits die Sicherung nicht zu früh anspricht. Andererseits darf die Überlastung auch nicht so groß werden, daß vor dem Ansprechen der Sicherung bereits die Dioden durchbrennen oder die Kontaktierungsstellen abschmelzen. Mit der bekannten Lösung sind jedoch die Toleranzen beim Ansprechstrom der durch die Leiterschleifen gebildeten Sicherungen auf Grund der Fertigungstoleranzen derart groß, daß die Sicherung auf Grund der Ströme in den Gleichrichterbrücken teilweise zu früh, teilweise zu spät ansprechen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, die Absicherung des Generators und des Brückengleichrichters bei elektrischer Überlastung oder Kurzschluß in einem möglichst engen Toleranzbereich des maximal zulässigen Stromes zu bewerkstelligen. Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Brückengleichrichter mit den kennzeichneten Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch entsprechende Stoffauswahl und genauer, einfacher Querschnittsdimensionierung des zwischen den Leiterenden der Verbindungsleiter eingefügten Sicherungselementes der Ansprechwert der Sicherung in engen Toleranzgrenzen gehalten werden kann, so daß der Brückengleichrichter auf eine entsprechend höhere Leistungsdichte auszulegen ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß beim Ansprechen einer Sicherung der Brückengleichrichter zunächst ausgetauscht und durch Auswechseln des durchgeschmolzenen Sicherungselementes als Austausch-Gleichrichter wieder verwendet werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. So hat sich für die Herstellung der Sicherung als besonders zweckmäßig erwiesen, das Sicherungselement als
Sicherungsstreifen auszubilden, dessen Enden mit den Leiterenden der Schaltungsplatine elektrisch verbunden sind. Für das Auswechseln eines defekten Sicherungselementes ist es dabei besonders zweckmäßig, dieses durch Klemmen mit den Leiterenden der Schaltungsplatine zu verbinden. Eine thermisch und mechanisch stabile Verbindung der Leiterenden der Schaltungsplatine mit den Sicherungsstreifen ergibt sich dadurch, daß der Sicherungsstreifen an abgeflachten Endabschnitten der aus Runddraht bestehenden Verbindungsleiter der Schaltungsplatine angelötet oder angeschweißt ist.
Um das empfindliche Sicherungselement gegen Korrosion und Beschädigungen von außen zu schützen, wird ferner vorgeschlagen, die Sicherungselemente jeweils von einem geschlossenen Behältnis zu umgeben und das Behältnis mit Quarzsand zu füllen. Um die Sicherungselemente gegen Schwingungen während des Betriebes zu schützen, sind die Behältnisse in vorteilhafter Weise an den plattenförmigen Isolierkörper der Schaltungsplatine zu befestigen.
Zeichnung
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen
Zeichnung näher erläutert.
Figur 1 zeigt die Schaltung des Drehstromgenerators mit dem
Brückengleichrichter,
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch den konstruktiven Aufbau des Brückengleichrichters,
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt der Schaltungsplatine des
Brückengleichrichters mit dem Sicherungselement in vergrößertem Maßstab von der Seite gemäß Schnitt A-A aus
Figur 4 und Figur 4 zeigt das gleiche Sicherungselement von vorn in einem Behältnis.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 sind die drei Phasen 10 eines
Wechselstromgenerators 11 für Kraftfahrzeuge dargestellt, die mit ihrem einen Ende zu einer Sternschaltung zusammengefaßt und mit ihrem anderen Ende auf jeweils eine Gleichrichterbrücke 12 , 13 und 14 eines Brückengleichrichters 15 geschaltet sind. Zur Verschaltung der drei Phasen 10 mit den drei Gleichrichterbrücken dient eine Schaltungsplatine 16, wobei jede der drei Gleichrichterbrücken aus einer in Reihe geschalteten Minusdiode 17 und Plusdiode 18 besteht. Die Minusdioden 17 sind anodenseitig in einem Minus-Kühlkörper 19 eingepreßt und die Anodenanschlüsse der Minusdioden 17 sind somit durch den Minus-Kühlkörper 19 zu einem Minusanschluss 20 zusammengef ßt. Die Plusdioden 18 sind kathodenseitig in einem Plus-Kühlkörper 21 eingepreßt. In diesem Kühlkörper 21 sind die Kathodenanschlüsse der Plusdioden 17 somit zusammengefaßt und mit einem Plusanschluss 22 des Brückengleichrichters 15 verbunden.
In Verbindung mit den Figuren 2 bis 4 ist erkennbar, daß die Schaltungsplatine 16 aus einem im wesentlichen plattenförmigen Isolierkörper 23 besteht, in dem mehrere Verbindungsleiter 24 eingebettet sind, welche die Plus- und Minusdioden 17, 18 einer jeden Gleichrichterbrücke 12, 13 und 14 miteinander sowie mit den Phasen 10 des Drehstromgenerators verbinden. Zum Schutz des
Drehstromgenerators 11 und der Dioden 17, 18 ist in jeder Gleichrichterbrücke 12, 13 und 14 eine Sicherung 25 angeordnet. Die Sicherungen 25 sind so dimensioniert, daß sie beim Überschreiten des zulässigen maximalen Gleichstromes in den Gleichrichterbrücken 12, 13 und 14 durchschmelzen.
Der Brückengleichrichter 15 ist gemäß Figur 2 an der Rückseite des Drehstromgenerators 11 angebracht . Sein konstruktiver Aufbau ist derart, daß zunächst der Minus- Kühlkörper 19 an dem auf Massepotential liegenden Gehäuse des Drehstromgenerators 11 anliegt. Darauf folgt eine Isolierstoffplatte 26, sodann der Plus-Kühlkörper 21, darauf die Schaltungsplatine 23 und schließlich eine Schutzkappe 27. Diese Teile werden durch Schrauben 28 am Generator befestigt . Der Plusanschluß 22 wird hier durch eine in den Plus-Kühlkörper 21 eingesetzte Anschlußschraube 22a gebildet . Die Sicherungen 25 werden jeweils gemäß Figur 3 und 4 aus zwei nach außen abgewinkelten Leiterenden 24a der Verbindungsleiter 24 und einem Sicherungselement 29 gebildet. Die Leiterenden 24a sind als Abschnitte der Verbindungsleiter 24 aus dem Isolierkörper 23 der
Schaltungsplatine 16 rechtwinkelig heraus gebogen, so daß sie oberhalb des Isolierkörpers 23 vorstehen. Diese Leiterenden 24a sind von dem Sicherungselement 29 in Form eines Metallstreifens überbrückt, indem die Enden 29a des Sicherungselementes 29 mit den Leiterenden 24a elektrisch verbunden sind. Im Beispielsfall sind die Enden 29a des Sicherungselementes 26 an abgeflachten Endabschnitten 24b, der aus Runddraht bestehenden Verbindungsleitern 24 angelötet. Sie können - falls die räumlichen Verhältnisse dies ermöglichen - ebenso gut angeschweißt werden. Die sehr empfindlichen Sicherungselemente 29 können im Bedarfsfall gemäß Figur 4 noch mit einem geschlossenen Behältnis gegen Korrosion oder mechanische Beschädigung geschützt werden, welches die Leiterenden 24a mit dem Sicherungselement 29 vollständig umgibt. Das topfförmige Behältnis 30 kann dabei in einfacher Weise aus einem Kunststoff hergestellt und auf der Oberfläche des Isolierkörpers 23 der Schaltungsplatine 16 festgeklebt werden. Um kurzfristige Temperaturänderung von außen vom Sicherungselement 29 fern zu halten und damit das Ansprechverhalten der Sicherungen 25 zu optimieren, ist das Behältnis 30 noch mit Quarzsand 31 gefüllt.
Da in den meisten Fällen beide Wicklungsenden der drei Phasen 10 des Drehstromgenerators 11 an der Schaltungsplatine 16 des Brückengleichrichters 15 verschaltet werden, kann auch der Sternpunkt der drei Phasen 10 noch zusätzlich durch ein Sicherungselement 25 abgesichert werden. In diesem Fall ist in dem plattenförmigen Isolierkörper 23 der Schaltungsplatine 16 noch ein weiterer Verbindungsleiter 24 eingebettet, der die drei Phasen 10 zu einem Sternpunkt verbindet. Auch in diesem Verbindungsleiter kann in gleicher Weise eine Sicherung 25 vorgesehen werden. Das Sicherungselement 29 kann auch auswechselbar gestaltet sein. In diesem Fall sind die Anschlüsse des Sicherungselementes durch Klemmen mit den Leiterenden 24a zu verbinden.

Claims

Ansprüche
1. Brückengleichrichter (15) für Drehstromgeneratoren (11), insbesondere zur Versorgung des Bordnetzes von Kraftfahrzeugen, bestehend aus Gleichrichterdioden (17, 18) und einer Schaltungsplatine aus einem im wesentlichen plattenförmigen Isolierkörper (23), in dem mehrere Verbindungsleiter (24) zwischen den Dioden der
Gleichrichterbrücken (12, 13, 14) eingebettet sind, wobei Abschnitte dieser Verbindungsleiter aus dem Isolierkörper herausragen und als Sicherung (25) ausgebildet sind, die bei elektrischer Überlastung durchschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungen (25) jeweils durch zwei nach außen abgewinkelte Leiterenden (24a) und ein damit verbundenes, die Leiterenden (24a) überbrückendes Sicherungselement (29) gebildet sind.
2. Brückengleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ξicherungselement (29) ein Metallstreifen ist, dessen Enden (29a) mit den Leiterenden (24a) elektrisch verbunden sind.
3. Brückengleichrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (29) durch Festklemmen mit den Leiterenden (24a) verbunden ist.
4. Brückengleichrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (29) an abgeflachten Endabschnitten (24b) , der aus Runddraht bestehenden Verbindungsleiter (24) angelötet oder angeschweißt ist .
5. Brückengleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungselemente (29) jeweils von einem Behältnis (30) umgeben sind.
6. Brückengleichrichter nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse (30) an dem plattenförmigen Isolierkörper (23) befestigt, vorzugsweise festgeklebt sind.
7. Brückengleichrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse (30) mit Quarzsand
(31) gefüllt sind.
EP00990558A 1999-12-29 2000-12-20 Brückengleichrichter für drehstromgeneratoren Withdrawn EP1166429A1 (de)

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BR (1) BR0008578A (de)
DE (1) DE19963627A1 (de)
MX (1) MXPA01008741A (de)
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