JP2005522165A - 電気機械のためのレギュレータおよびレクティファイヤならびに電気機械 - Google Patents

Abstract

電気機械、特に自動車のための三相交流発電機のためのレギュレータおよびレクティファイヤにおいて、レギュレータ（１３）とレクティファイヤ（１６）とが一体的なモジュール（１０）として構成されていることを提案する。

Description

背景技術
本発明は請求項１の上位概念部に記載された形式のレギュレータならびにレクティファイヤに関する。公知のレギュレータもしくはレクティファイヤはその都度別個の構成部分として別個に製作されており、発電機最終組立時に、端面シールドに固定される。

書籍『Ａｕｔｏｅｌｅｋｔｒｉｋ、Ａｕｔｏｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ／Ｂｏｓｃｈ（出版：Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ社、第３版、１９９８年）』の第１２６／１２７頁には、一般に使用されている発電機構造が図示もしくは説明されている。駆動ベルトプーリとは反対側の端面シールドに、レクティファイヤは固定されており、レクティファイヤの、半径方向の切欠き内に、別個のレギュレータが挿嵌されている。

多数の製造業者に選択されている構造における欠点は、多数の種々異なるコンタクト箇所が個々の構成部分間、例えば固定子接続ケーブルとレクティファイヤとの間、レクティファイヤとレギュレータとの間に必要とされている点にある。これら個々のコンタクト箇所は様々な気候条件に曝されており、振動によっても負荷される。個々の構成部分間の不十分な接続が結果として生じかねない。

発明の利点
本発明による、請求項１の特徴部に記載された特徴を有するレギュレータおよびレクティファイヤの組み合わせが有する利点は、レギュレータおよびレクティファイヤを一体的なモジュールとして形成することにより、一方では様々な接続箇所、例えばレギュレータとレクティファイヤとの間の接続箇所が省略され、これにより、もはや種々の気象的かつ機械的な影響を被ることがなくなる点にある。

請求項２以下に記載された手段により、請求項１に記載されたレギュレータおよびレクティファイヤから成る組み合わせの有利な構成が可能である。

例えば固定子巻線とコンタクト形成する第１の導体路と、例えばＢ＋−端子とコンタクト形成する第２の導体路とがレクティファイヤエレメントを両者間に収容すると、レクティファイヤユニットの極めてコンパクトな構造が達成される。

各導体路とレクティファイヤエレメントとの特に確実な接続は、レクティファイヤエレメントが第１の面で第１の導体路にはんだ付けされており、第２の面で第２の導体路にはんだ付けされていることにより達成され得る。さらに、両面上での両はんだ付けプロセスは同時に実施されることができる。結果として、時間を節約できる。

レクティファイヤおよびレギュレータが、コロージョンを防ぐ材料によりモールドされているもしくは包囲されていると、レギュレータおよびレクティファイヤの端子部分が、これにより形成されたハウジングから突出するだけで、もはやレクティファイヤとレギュレータとの間の接続部分は露出されない。これにより、この部分は環境影響から保護されている。

レクティファイヤエレメントは運転中に熱を発生し、この熱はレクティファイヤエレメントを包囲する物質を加熱することにつながる。この理由から、レクティファイヤエレメントの周囲に、レクティファイヤエレメントを冷却するための通流可能な開口を設けることができる。通流する空気はレクティファイヤエレメントを、クリティカルでないレベルにまで冷却する。

モールドされた材料に設けられた開口は、第１または第２の導体路が部分的に、モールドされた材料によって覆われていないように形成されていることができる。これにより、レクティファイヤエレメントにより発生させられ、レクティファイヤエレメント自体に沿ってならびに導体路を介してさらに運ばれる廃熱を、最終的に導体路を介して直接周囲に放出することが可能である。これにより、金属製の導体路の、良好な熱伝導性が好都合に使用される。有害な熱はレクティファイヤエレメントから搬出される。

別の有利な構成では、レクティファイヤの領域に設けられた、モールドされた材料により被覆されていない開口で、冷却体が少なくとも１つの導体路に熱伝導性に接触する。これにより、導体路の、それ自体は比較的小さな表面は冷却体により明らかに拡大され、冷却効果は向上する。電流によるレクティファイヤの負荷容量はこれにより向上する。

別の有利な構成では、レギュレータ素子が、Ｂ−にコンタクト形成する導体路上で、該導体路に電気伝導性に固定されている。

さらに、レギュレータとレクティファイヤとから成る一体的なモジュールに、ブラシ保持器が統合されている。元来３つの個々の構成部分、つまりレクティファイヤとレギュレータとブラシ保持器とから出発して、これら３つの個々のエレメントから成る、残された唯一の構成部分が生じる。このことはかなりの程度で発電機の最終組立を簡単化する。

別の有利な構成では、レクティファイヤエレメントが、受動的（ｐａｓｓｉｖ）なエレメント、例えばダイオード、または能動的（ａｋｔｉｖ）に整流する電気的なエレメント、例えば電子的なスイッチである。

請求項１１に記載された、レギュレータおよびレクティファイヤを備えた電気機械が有する利点は、一方ではより高いサイクルタイムで製作可能である上に、他方では特に信頼性が高いという点にある。それというのは、レギュレータもしくはレクティファイヤの、種々の接続箇所がもはや周囲条件に無防備に曝されていないからである。

図面
図面には、レギュレータとレクティファイヤとから成る組み合わせの実施例が示されている。
図１：電気機械のためのレギュレータおよびレクティファイヤならびにブラシ保持器を示す図である。
図２：レクティファイヤの横断面図である。
図３ａおよび図３ｂ：レクティファイヤの平面図である。
図４：レクティファイヤの別の実施例を示す図である。
図５：レクティファイヤの別の実施例の横断面図である。
図６：レギュレータ、レクティファイヤおよびブラシ保持器から成る一体的なモジュールを示す図である。
図７：一体的なレギュレータおよびレクティファイヤを備えた電気機械を示す図である。

同一機能の構成部分には同一の符号を付与した。

実施例の説明
図１には、一体的なモジュール１０が示されており、モジュール１０として、レギュレータ１３およびレクティファイヤ１６が構成されている。この一体的なモジュール１０は電気機械、特に自動車のための三相交流発電機のために意図されている。

例えば三相交流機械、すなわち三相の電気機械の整流器としてのレクティファイヤ１６は入力側で固定子巻線の３つの相に接続可能である。固定子巻線の３つの相に通じる端子１９には、符号Ｕ，Ｖ，Ｗが付与されている。レクティファイヤ１６の出力２２は一方でマイナス端子Ｂ−およびプラス端子Ｂ＋である。その際、マイナス端子Ｂ−はレクティファイヤをアースコンタクトに接続するために役立つのに対し、プラス端子Ｂ＋は図示されていない電流導体のための端子として役立ち、この電流導体はスタータバッテリもしくはスタートアキュムレータのプラス極に接続されている。各固定子端子Ｕ，Ｖ，Ｗから、それぞれ１つの第１の導体路２５がレクティファイヤ１６に通じている。レクティファイヤ１６の出力側では、第２の導体路２８それぞれが最終的に一端でマイナス端子Ｂ−を、他端でプラス端子Ｂ＋を形成する。両方の第２の導体路２８は最終的にレギュレータ１３にも通じている。第１の導体路２５および第２の導体路２８はレクティファイヤ１６内で、互いに交差するように配置されている。それにより、図１に示されているように、第１の導体路２５は第２の導体路２８の上方に位置している。これにより、各第１の導体路２５は両方の第２の導体路２８と交差する。それにより、合わせて６つの交差箇所３１が生じ、交差箇所３１で、それぞれ１つの第１の導体路２５とそれぞれ１つの第２の導体路２８との間に、レクティファイヤエレメントが配置されている。

レギュレータ１３とレクティファイヤ１６とから成る一体的なモジュール１０の第２の部分として、以下にレギュレータ１３について説明する。レギュレータ１３は一方でレギュレータチップ３４から成っており、レギュレータチップ３４はマイナス端子Ｂ−に接続されている第２の導体路２８に固定されている。

レギュレータチップ３４を第２の導体路２８に固定することにより、発生する廃熱は容易に導出可能である。レギュレータチップ３４は一方で少なくとも１つの固定子相、例えば端子Ｖを備えた固定子相に接続されており、他方でプラス端子Ｂ＋、マイナス端子Ｂ−に接続されている。オプショナルに、一相よりも多くの相が接続されてもよい。さらに、レギュレータチップ３４は出力Ｔ，Ｂ，ＤＦＭに接続されている。端子ＤＦは図示されていない界磁コイルにブラシ保持器３７もしくはそのブラシ４０を介して電流を供給するために役立つ。端子Ｔ，Ｂ，ＤＦＭはオプショナルであり、かつカスタマープラグ（Ｋｕｎｄｅｎｓｔｅｃｋｅｒ）として発電機と搭載電源網との接続を形成することができる。

図１に示した実施例では、ブラシ４０を備えたブラシ保持器３７がモジュール１０に統合されている。択一的には変化形として、ブラシ保持器３７を別個の部分として、レギュレータ１３とレクティファイヤ１６とから成る一体的なモジュールに固定することが可能である。ブラシ４０および該ブラシ４０のＤＦ端子と、レギュレータチップ３４のＤＦ出力とのコンタクト形成はモジュール１０へのブラシ保持器３７の固定と共にまたはブラシ保持器３７の固定後に実施されることができる。

図２には、レクティファイヤ１６の２つのレクティファイヤユニット４３の横断面が示されている。そこから見て取れるように、１つの第１の導体路２５と、それぞれの第２の導体路２８とはその都度１つのレクティファイヤエレメント４６を両者間に収容している。レクティファイヤエレメント４６は図示の両事例において第１の面で第１の導体路２５に、第２の面で第２の導体路２８にはんだ４９によりろう接されている。

レギュレータ１３とレクティファイヤ１６とから成る一体的なモジュール１０は外部の影響、例えばコロージョンから保護するために、コロージョンを防ぐ材料５２により射出成形で被覆されているもしくは包囲されている。材料５２は一般に封止材または射出成形プラスチックである。より良好な冷却のために、第１の導体路２５または第２の導体路２８、さもなければ両導体路２５，２８をレクティファイヤエレメント４６において、コロージョンを防ぐ材料５２により被覆せずにおくことも考えられる。コロージョンを防ぐ材料５２は、特にそれがプラスチックである場合、不十分な熱伝導特性を有しているので、レクティファイヤエレメント４６において少なくとも１つの導体路を被覆せずにおくことにより、レクティファイヤエレメント４６の放熱は導体路２５または２８を介して促進される。これにより、導体路が被覆されないでいる箇所に、モールドされた材料５２は開口を有している。

図３ａには、第１の導体路２５が示されており、第１の導体路２５は部分的に、モールドされる材料５２によって被覆されておらず、その結果として、開口５５が、モールドされた材料５２に設けられている。図３ｂには、図３ａに示した導体路２５もしくは２８の下面図が示されている。

図４には、レクティファイヤ１６の別の実施例が示されている。この場合、モールドされた材料５２はレクティファイヤエレメント４６の周囲に、レクティファイヤエレメント４６を冷却するための開口５５を有している。材料５２の壁厚が比較的僅かである場合、一貫した開口５５により、これらの開口を通した空気通流が可能となり、ひいてはレクティファイヤエレメント４６により放出される熱の排出が可能となる。

図５には、レクティファイヤエレメント４６の別の実施例が示されている。導体路２５および２８は、図３ａおよび図３ｂに示した実施例のように、部分的に材料５２により被覆されないでいる。レクティファイヤエレメント４６のための冷却効果を改善するために、被覆されていない自由な導体路２５もしくは２８に、それぞれ１つの冷却体５８が当て付けられている。冷却要求に応じて、少なくとも１つの導体路が冷却器に接触していることが必要とされ得る。

冷却体５８には、より良好な放熱のために、よくあるように冷却リブが設けられていることができる。

図６には、一体的なモジュール１０が示されており、このモジュール１０には、担体１３、レクティファイヤ１６およびブラシ保持器３７が一体的に統合されている。

レクティファイヤエレメント４６は一方で受動的に整流するダイオードまたはダイオードチップとして、または能動的に整流する、例えばインバータとしても機能し得る電気的なエレメントとして構成されていることができる。

最後に図７には、本発明による一体的なモジュール１０を備えた電気機械６１が示されている。

電気機械のためのレギュレータおよびレクティファイヤならびにブラシ保持器を示す図である。

レクティファイヤの横断面図である。

レクティファイヤの平面図である。

レクティファイヤの平面図である。

レクティファイヤの別の実施例を示す図である。

レクティファイヤの別の実施例の横断面図である。

レギュレータ、レクティファイヤおよびブラシ保持器から成る一体的なモジュールを示す図である。

一体的なレギュレータおよびレクティファイヤを備えた電気機械を示す図である。

Claims (11)

1. 電気機械、特に自動車のための三相交流発電機のためのレギュレータおよびレクティファイヤにおいて、レギュレータ（１３）とレクティファイヤ（１６）とが一体的なモジュール（１０）として構成されていることを特徴とする、電気機械のためのレギュレータおよびレクティファイヤ。
2. 第１の導体路（２５）と第２の導体路（２８）とがレクティファイヤエレメント（４６）を両者間に収容している、請求項１記載のレギュレータおよびレクティファイヤ。
3. レクティファイヤエレメント（４６）が第１の面で第１の導体路（２５）にはんだ付けされており、第２の面で第２の導体路（２８）にはんだ付けされている、請求項２記載のレギュレータおよびレクティファイヤ。
4. レクティファイヤ（１６）およびレギュレータ（１３）が、コロージョンを防ぐ材料（５２）によりモールドされているもしくは包囲されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のレギュレータおよびレクティファイヤ。
5. 包囲する材料もしくはモールドされた材料（５２）がレクティファイヤエレメント（４６）の周囲に、レクティファイヤエレメント（４６）を冷却するための開口（５５）を有している、請求項４記載のレギュレータおよびレクティファイヤ。
6. 包囲する材料もしくはモールドされた材料（５２）に設けられた開口（５５）が第１の導体路（２５）および／または第２の導体路（２８）を部分的に、材料（５２）で被覆せずにおく、請求項５記載のレギュレータおよびレクティファイヤ。
7. モールドされた材料（５２）により被覆されていない開口（５５）において、冷却体（５８）が少なくとも１つの導体路（２５もしくは２８）に熱伝導性に接触する、請求項６記載のレギュレータおよびレクティファイヤ。
8. マイナス端子（Ｂ−）にコンタクト形成する導体路上のレギュレータチップが該導体路に、電気伝導性に固定されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のレギュレータおよびレクティファイヤ。
9. 一体的なモジュール（１０）に、ブラシ保持器（３７）が統合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のレギュレータおよびレクティファイヤ。
10. 少なくとも１つのレクティファイヤエレメント（４６）が、受動的または能動的に整流する電気的なエレメントである、請求項１から９までのいずれか１項記載のレギュレータおよびレクティファイヤ。
11. 電気機械において、レギュレータおよびレクティファイヤが請求項１から１０までのいずれか１項に従って構成されていることを特徴とする電気機械。

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