WO2014009458A1 - Elektrische maschine - Google Patents

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WO2014009458A1
WO2014009458A1 PCT/EP2013/064661 EP2013064661W WO2014009458A1 WO 2014009458 A1 WO2014009458 A1 WO 2014009458A1 EP 2013064661 W EP2013064661 W EP 2013064661W WO 2014009458 A1 WO2014009458 A1 WO 2014009458A1
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WO
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diode
arms
heat sink
alternator
wall
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/064661
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English (en)
French (fr)
Inventor
Vassilios Sekertzis
Gianna Nario-Rivera
Klaus Herbold
Ruediger Schroth
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to CN201380037096.2A priority patent/CN104471843B/zh
Priority to US14/414,440 priority patent/US9966819B2/en
Priority to MX2015000500A priority patent/MX344045B/es
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/115—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements

Definitions

  • a subclaim is achieved by the half-arms, which are arranged directly adjacent to each other in front of the connecting portions, a particularly favorable flow arrangement is achieved and thereby a low flow resistance is achieved. This increases the air flow or restricts it less.
  • the half-arms arranged rotated to each other ie, for example, the upper edges of the planned per se mutually parallel upper edges of the half-arms are rotated or skewed to each other, this is quite concretely an excessive tensile or compressive load between a half-bar and a connection terminal of a diode achieved.
  • a particularly cost-effective, but sufficiently strong way of connecting interconnection element and insulator is achieved by the Verschaltungselement is inserted into a receiving portion of the insulator of the interconnection device.
  • a particularly space-saving arrangement is achieved by emanating from a Verschaltungselement a connecting portion which serves to provide a controller a phase signal available, with a U-shaped heat sink, which is arranged about an axis of rotation, wherein the U-shaped heat sink and the end shield to receive the connecting section between them.
  • a simple manufacturing method can be selected by the half arms, the connecting portions and the plug portion of the Verschaltungselements are bent around an axial direction. The fact that the half arms and the connecting portions are aligned together so that they form a T-shape, a favorable flow design is also achieved.
  • FIG. 2 a shows a detailed view of a hub with parts of the electrical machine arranged in its vicinity
  • FIG. 3 shows the arrangement from FIG. 2 from an outer side of a protective cap
  • FIG. 4 shows the inside of the protective cap
  • FIG. 5 shows the arrangement from FIG. 3 with the protective cap removed
  • FIG. 5 a shows a view of the regulator from radially inside
  • FIG. 5b shows a view of the regulator in a plan view
  • FIG. 5c shows a view of the regulator in a side view
  • FIG. 6 shows a longitudinal section as indicated in FIG. 3,
  • FIG. 7 shows an inside plan view of the protective cap
  • FIG. 8 shows a section through a funnel surface
  • FIG. 8a
  • FIG. 8b
  • FIG. 8c and FIG. 8d further basic illustrations of the slip ring space protection
  • FIG. 9 shows the upper side of the positive heat sink facing away from the end shield
  • FIG. 10 shows the positive heat sink from its underside
  • FIG. 11 shows a diode mounted in the positive heat sink
  • FIG. 12 shows the interconnecting device
  • FIG. 13 is a sectional view according to FIG. 12,
  • FIG. 14 shows an embodiment of a connection element
  • FIG. 14c shows a further embodiment of a connection element
  • FIG. 15 shows a further embodiment of a connection element
  • FIG. 16 is a sectional view according to FIG. 12,
  • FIG. 17 is a sectional view according to FIG. 12,
  • Figure 18 is a view of the bearing plate without heat sink.
  • FIG. 1 shows a cross section through an electric machine 10, here in the embodiment as a generator or alternator, in particular three-phase alternator for motor vehicles, is shown.
  • This electrical machine 10 has, inter alia, a two-part housing 13, which comprises a first end shield 13.1 and a second end shield 13.2.
  • the bearing plate 13.1 and the bearing plate 13.2 take in a so-called stator 16, on the one hand comprises a substantially annular stator iron 17, in the radially inwardly directed, axially extending grooves, a stator winding 18 is inserted.
  • This annular stator 16 surrounds with its radially inwardly directed grooved surface, which is an electromagnetically effective surface 19, a rotor 20 which is formed here, for example, as a claw-pole rotor.
  • the rotor 20 includes, inter alia, two claw pole boards 22 and 23, on the outer circumference of which each claw pole finger extending in the axial direction are arranged as electromagnetically poleable poles 24 and 25. Both claw-pole boards 22 and 23 are arranged in the rotor 20 such that their claw-pole fingers or poles 24 and 25, which extend in the axial direction, alternate with one another on the circumference of the rotor 20. Accordingly, the rotor 20 likewise has an electromagnetically active surface 26. Magnetically required interspaces 21, which are also referred to here as claw pole interspaces, are produced by the poles 24 and 25, which are alternating at the circumference.
  • the rotor 20 is by means of a shaft 27 and one each on one rotor side located roller bearing 28 rotatably mounted in the respective end shields 13.1 and 13.2.
  • axial in this application usually refers to the axial direction of the rotational axis of the rotor.
  • the rotor 20 has a total of two axial end faces, on each of which a fan 30 is attached.
  • This fan 30 consists essentially of a plate-shaped or disc-shaped portion, emanating from the fan blades in a known manner.
  • These fans 30 serve to allow, via openings 40 in the end shields 13.1 and 13.2, an exchange of air, for example, from an axial end face of the electric machine 10 through the interior of the electric machine 10 to a radially outer environment.
  • the openings 40 are provided essentially at the axial ends of the end shields 13.1 and 13.2, via which cooling air is sucked into the interior of the electric machine 10 by means of the fan 30.
  • cooling air path 46 The path of the cooling air or the cooling air flow from axially outside through the machine can also be referred to as cooling air path 46.
  • this protective cap 47 covers, for example, a so-called slip ring assembly 49, which serves to supply a field winding 51 with exciter current.
  • a heat sink 53 Around this slip ring assembly 49 around a heat sink 53 is arranged, which acts as a positive heat sink here.
  • This plus heat sink is called a plus heat sink because it is electrically conductively connected to a positive pole of a rechargeable battery (eg starter power supply).
  • a so-called minus heat sink the bearing plate acts 13.2.
  • connection plate 56 which serves in the La- To connect shield 13.2 arranged minus diodes 58 and not shown here in this illustration plus diodes in the heat sink 53 with each other and thus represent a known bridge circuit (rectifier).
  • FIG 2 is a view of the bearing plate 13.2 of axially inside without stator 16, roller bearing 28 and rotor 20 is shown.
  • the so-called brush-side end shield 13.2 also serves as a so-called heat sink for the negative diodes 58.
  • These negative diodes 58 are pressed into cylindrical openings 61.
  • the cylindrical openings 61 and thus also the negative diodes 58 are arranged reasonably evenly spaced in the bearing plate 13.2.
  • the minus diodes 58 an annular region 64 is available.
  • These guide pieces 70 are part of a Verschaltungsvorraum, which will be discussed below.
  • annular web 73 On the outer circumference of the bearing plate 13.2 is an annular web 73.
  • This web 73 serves to provide the stator 16 with an axial bearing surface 76 an axial bearing surface.
  • the contact surface 76 is a total of four times available and each corresponding to a quarter of a circular ring.
  • a total of four through-holes 79 are located between two contact surfaces 76 or at the corresponding circumferential position. These through-holes 79 are used to allow a total of four bolts to pass, so that the stator or stator 16 can be clamped between two bearing plates 13.1 and 13.2.
  • To the web 73 close in the axial direction a number of openings 81, of which previously was already mentioned.
  • the openings 81 are generally separated by webs 83.
  • the first section is between the 12 o'clock position and the 10:30 o'clock position.
  • the second section is between the 10:30 o'clock position and the 8 o'clock position.
  • an opening 81 passes from its circumferential point into the axial end face of the endshield 13.2 so far that the opening 81 also receives a guide stub 70.
  • an electric machine 10 having a housing 13, which has a bearing plate 13.2, and with a rectifier circuit 151, which has a wiring device 130, wherein the interconnection device 130 a Guide sleeve 70 which serves to receive and guide winding wire 204, with openings 81 in the bearing plate 13.2, which are separated from each other by webs 83, wherein the openings 81 extend from a peripheral side of the bearing plate 13.2 in an axial end face of the bearing plate 13.2 and in Area of the axial end face of the bearing plate 13.2 in an opening 81, a guide stub 70 is received.
  • annular portion 64 Radial within - d. H. a radially further inwardly engaging position - the annular portion 64 is another annular portion 85. This further annular portion 85 is an area in which axial flow openings 87 and webs 89 alternate.
  • a regulator 91 serves to energize the field winding 51 so that a suitable voltage is applied to the stator winding 18 or to a downstream vehicle electrical connection of the electric machine 10.
  • the brushes 95 are drawn as they would be arranged if the slip ring assembly 49 were arranged in the operating position.
  • cooling ribs 96 which are part of a heat sink extend.
  • a radially inwardly directed contour 97 of the housing portion 93 is adapted by a shoulder 88 to the outer contour 98 of the hub 90, Figure 2a.
  • FIG. 2a shows a detailed view of an arrangement of hub 90, a wall 169 of a slip ring space protection, which will be discussed in more detail below, and the controller 91.
  • the three objects are arranged so that the hub 90 from radially outside (FIG. 2a) is adjacent to the regulator 91 or its housing region 93, is adjacent to the wall 169 from the radial inside (left in FIG. 2a) and from one axial side
  • This heat sink 53 also has cylindrical openings, in the example five positive diodes are inserted.
  • the five plus diodes 99 sit in the example at the same circumferential position as the minus diodes 58.
  • the webs 89 carry at their radially inner end a hub 90, in the bore of a Einpassring 100 is inserted.
  • this fitting ring 100 carries the roller bearing 28. When looking through the hub 90 or the fitting ring 100, one looks at an inner side of the protective cap 47.
  • FIG. 3 shows the arrangement from FIG. 2 from the outside of the protective cap 47. At the 3 o'clock position, the regulator 91 with its plug region 92 and the housing region 93 can be seen. Through two openings 103 and 104 (at least one opening must be present here) are the aforementioned cooling ribs 96 a
  • the two openings 103 and 104 are inserted into a part 106 of the protective cap 47, which has a substantially cuboid shape. This part 106 is projecting over a surface section 108, for example.
  • the surface portion 108 is substantially planar and defines the largest area of the flat area of the protective cap 47. Also the area of the openings in the protective cap. This surface section 108 merges almost completely at the same level as the surface of the housing region 93 recognizable in FIG.
  • the controller 91 thus forms with the surface 109 of the housing portion 93 together with the mentioned surface portion 108 of the protective cap 47 a common level surface.
  • the cooling path and thus a partial cooling path 110 (which is a part of the entire cooling air path 46 through the housing 13) for a heat sink 153 of the regulator 91 with its ribs 96 passes strictly axially through the two openings 103 and 104 passes through the spaces between the Cooling ribs 96 and passes through the flow opening 87 shown in Figure 2 directly therethrough. There, the air is ultimately thrown by the already mentioned fan 30 radially outward.
  • the partial cooling path 110 thus runs in a straight line in the axial direction between an opening 103, 104 for the entry of the cooling air flow through an outer surface of the machine 10 and a flow opening 87 in the end shield 13.2.
  • an electric machine 10 with a housing 13 which has a bearing plate 13.2, and a rotor 20 mounted on the bearing plate 13.2, wherein a fan 30 attached to the rotor 20 is suitable for this purpose a cooling air flow along a cooling air path 46 through the Housing 13 to produce, with a regulator 91 which is at least indirectly attached to the bearing plate 13.2, wherein the controller 91 has a heat sink 153 which is cooled by a portion of the cooling air flow along a partial cooling path 110, wherein the controller 91 is arranged so that the heat sink 153 by a in axial
  • Outer edge 112 has a plurality of inlet openings 114 over the circumference. Furthermore, three snap hooks 116 extend in the axial direction. Of the snap hooks 116, the bar-shaped bent part can not be seen in this view. Only the trailing hook portion 117 is shown. On both sides of a rib 118 for reinforcing the protective cap 47 are openings
  • a wall 124 which is preferably formed integrally with the protective cap 47, delimits a flow path for cooling the regulator 91. This ensures that not too much air flows past the cooling ribs 96 of the regulator heat sink.
  • the wall 124 stands with a substantially radially aligned portion directly opposite the cooling ribs 96.
  • the wall 124 is thus arranged between the controller 91 and the heat sink 53 of the rectifier circuit 151. It is optionally provided and shown here that the wall 124 has a portion 152 which is aligned in the circumferential direction and radially inwardly limits the cooling air path.
  • the partial cooling path 110 is delimited on the one hand by the plate-shaped base 167 and on the other hand by the wall 124.
  • FIG. 5 shows the arrangement from FIG. 3 with the protective cap 47 removed.
  • a connecting device is placed, which carries various interconnection elements 133.
  • the heat sink 53 which is placed on various support points on elements of the interconnection device 130.
  • the heat sink 53 having an open circular ring shape is connected to a contact part 139 of the regulator 91 at a screw-on point 136.
  • the controller 91 is connected by means of a further contact part 144 with a Verschaltungselement 146 in a contacting manner.
  • the controller 91 is connected in a contacting manner by means of a third contact part 150 with the bearing plate 13.2 such that mass is applied to the contact part 150.
  • the interconnection elements 133 and 146 serve to connect plus diodes 99, minus diodes 58 and phase connections of the stator winding 18, not shown here, to one another in such a way that the positive heat sink or the heat sink 53 has positive potential and the minus heat sink or the end shield 13.2 ground.
  • FIG. 5 thus shows a rectifier circuit 151 which is known in principle.
  • FIG. 5 a shows a view of the regulator 91 from radially inward.
  • the controller has the aforementioned housing with the housing portion 93, through the three tabs emerge as a perforated sheet metal sections or -ragen.
  • the three perforated sheet metal sections are the contact part 139, the contact part 150 and the
  • the contact part 139 is a "terminal", which is in contact with B +, the contact part 144 is the so-called terminal V, which receives a phase signal through the contact with the Verschaltungselement 146, the contact part 150 is electrically connected to the housing 13 and therefore in negative contact
  • a dome 154 is so designed so that it sits in the axial direction on the hub 90.
  • the three perforated sheet portions contact portion 139, the contact portion 150 and the contact portion 144 are arranged in three different levels: the contact portion 139 is farthest from the annular portion 64, the contact portion 144 disposed axially between the contact portion 139 and the contact portion 150 and enters the from the quiver area 94 between the two quivers 155 from the
  • FIG. 5b shows a schematic view of a top view of the controller 91.
  • the controller 91 comprises a plurality of spaces: two quiver spaces of the quiver 155 in a plane or a plane space, two axially behind them alternate spaces 157 for connecting lines (strands), which receive most of the connecting lines with inserted brushes 95.
  • Behind the escape spaces is a space 159, are accommodated in the electrical components and sealed under a potting compound.
  • the space 159 and the quiver spaces or quivers 155 thus accommodate the escape spaces 157 between them.
  • the escape spaces 157 and a plug space 161 receive the space 159 between them.
  • FIG. 5c shows a side view of the arrangement from FIG. 5b:
  • a space 162 for receiving an electronic component extends so far that it is separated on the one hand from the quiver spaces or pockets 155 and the escape spaces 157 and, on the other hand, from the heat sink 153 is adjacent.
  • the space 162 for receiving an electronic component is thus arranged between the group of the quiver cavities 155 and the escape spaces 157 and, on the other hand, the heat sink 153.
  • Interconnection device 130 on which in turn the heat sink 53 is placed.
  • the controller 91 is shown in the area on the right. Good to see are the connector portion 92, the housing portion 93, the quiver area 94 and the brush 95.
  • the heat sink 153 of the controller 91 can be seen here. In this view you can see directly on the cooling ribs 96.
  • the protective cap 47 is shown in section. In this case, one recognizes, for example, the details with regard to the inlet openings 114, which extend from the pure circumferential area into a deflection region 156 of the protective cap.
  • the deflection region 156 is the region which represents the integral material transition within the protective cap 47 from the peripheral region to a maximum end surface 158 of the protective cap 47.
  • the web 118 sits on an inner edge region of the heat sink 53 (positive heat sink).
  • This web 118 in cooperation with the heat sink 53, serves to induce separation of the flow before the flow reaches the openings 40.
  • the web 118 sits on a line 160 on the heat sink 53 or is located just above the heat sink 53.
  • This line 160 extends substantially at the inner periphery of the heat sink 53 of a positive diode 99 at the position 1 o'clock ( Figure 5 ) counterclockwise to the positive diode 99 to position 5 o'clock.
  • an electric machine 10 with a housing 13 which has a bearing plate 13.2, and a rotor 20 mounted by the bearing plate 13.2, wherein a rotor 20 attached to the fan 30 is suitable for a cooling air flow along a cooling air path 46 through the housing 13th to produce, with a rectifier circuit 151, which has a heat sink 53 which carries rectifier diodes, and the heat sink 53 is covered by a protective cap 47, wherein between the protective cap 47 and the heat sink 53 along a line 160, a web 118 acts through the Protective cap 47 inflowing cooling air separates and thereby both sides of the line 160 in the heat sink 53 located openings targeted or, controlled by flow.
  • the heat sink 153 of the controller 91 has a plate-shaped base 167, from which the cooling ribs 96 emanate, which are in the cooling path 153 passing in the partial cooling path 110 of the cooling air flow.
  • the plate-shaped base 167 has a plate-shaped surface 168 extending in the axial direction and the radial direction.
  • a wall 169 extending in the axial direction is recognizable, which extends over a certain angular segment in the shape of an annular segment and surrounds the slip ring assembly 49 or the slip rings 171.
  • This wall 169 together with another wall 169, forms an axial gap 170, as illustrated more clearly in the inner plan view according to FIG. 7 (and also FIG. 4).
  • This gap 170 is bounded in the circumferential direction by a respective funnel surface 172 (radially outwardly projecting gap-limiting surface). After radially outward, the gap 170 and its funnel surfaces 172 face a channel wall 174.
  • This channel wall 174 has a total of three different sections:
  • a first section is a pure wall section 175, which is designed arcuate in the embodiment. Arcuate here means that the wall portion 175 extends in the circumferential direction. Towards circumferentially extending ends 176 and 177, the wall portion 175 is followed by a sidewall 178 and 179, respectively. These side walls 178 and 179 are designed in such a way that the inflow, caused, for example, by wading, of, for example, spray water, is made more difficult. This is due to the meandering inlet 180, which results on both sides of the wall portion 175 and is located.
  • the inlet 180 is preferably designed such that an opening located on the inlet or between the funnel surface 172 and side wall 179 opening to moving amount of water substantially at an angle alpha of less than 90 degrees and then by an angle beta of less than 90 degrees is diverted.
  • the wall 169 has to the one recess 181, which is provided for the passage of brushes 173 for contacting the slip rings 171. Furthermore, unspecified ends of the funnel surfaces are here
  • a second inlet 180 is arranged to the first inlet 180. Geometrically, however, these do not have to be copied exactly mirror-inverted; a functional mirror image suffices.
  • This second inlet has the advantage that water passing through the first inlet can escape after rebounding on the wall section 175 via the second inlet, which here has the function of a drain.
  • liquid entering through the inlet 180 is discharged not only in the circumferential direction through the second inlet 180 (outlet), but also in the axial direction of the channel wall 174. As otherwise evident from FIG.
  • the channel wall 174 extends as far radially outward in that it faces the hub 90, so that incoming liquid discharged from the channel wall 174 bounces off the hub in the axial direction and is led away. As can be seen in connection with FIG. 4, the one presented here
  • Embodiment a system with two inlets 180, a gap 170, two funnel surfaces 172 and a gutter wall 174 as described here 174 a total of twice over the circumference of the slip ring assembly 49 available.
  • one type of protective cap 47 regardless of the installation position of the electric machine 10, reliably ensures about its axis of rotation 183 that the incoming liquid is reliably removed in other applications as well.
  • FIG. 8 shows a section through a funnel surface 172 onto an end 177 and thus onto the end of the side wall 179.
  • the side wall 179 and the funnel surface 172 which by the way could also be called a funnel wall, being a wall with the funnel surface 172 - a short step wall 189, which is the ingress of effluent water (a liquid medium ) avoids.
  • the wall 169 and also the channel wall 174 tapering towards its axial end in their wall thickness to give the liquid medium (water) a defined direction of flow.
  • the protection against media is achieved by various design features.
  • the angle in which the inner wall 169 radially projects (alpha)
  • a tapered wall thickness in the axial direction to give the medium a defined direction of flow as well as the mentioned step or step wall 189 in the opening, ie in the inlet 180, to prevent or avoid the penetration of the final medium.
  • FIGS. 8a, 8b, 8c and 8d show further basic representations of the slip ring space protection:
  • FIG. 8 a shows an annular wall 169 with a gap 70 which, viewed from an axis of rotation 183 of the rotor 20, is at least partially covered by a wall section 175, which is measured from the axis of rotation 183 at an edge 190 of the gap 70 radius other than the wall 169 is arranged, wherein the wall 169 and the wall portion 175 are integrally connected to each other.
  • FIG. 8 b shows that the wall section 175, viewed from the axis of rotation 183, completely covers the gap 70 in the circumferential direction. That is, the wall portion over an axial length covers the gap 70 over a circumferential angle greater than the opening angle of the gap 70.
  • a step wall 189 which starts from a plane 191 ( Figure 8) of the protective cap 47 and shorter than the wall portion 175 and the wall 169 is.
  • Such a step wall 189 can be provided in all embodiments with wall 169 and wall section 175.
  • gap limiting surfaces 172 can be provided on each respective gap 70 on both sides of the gap 70, so that the gap 70 in the circumferential direction of each gap limiting surface 172 is limited.
  • the gap-limiting surfaces 172 are encompassed both by FIG. 8 and FIG. 8 d by side walls 178, 179 which extend from the wall section 175.
  • FIGS. 7 and 8, as well as 8d it is provided that there is an inlet 180 between the wall section 175 and the wall 169, which requires an at least simple deflection of spray water in order to guide it to the gap 70.
  • the two walls or the funnel surface 172 and the side wall 179 in the region of the inlet 180 overlap each other by 0.5 to 10 mm. Furthermore, it is provided that the angle alpha should be between 20 degrees and 140 degrees.
  • the aforementioned taper should be up to 90% of the wall thickness in the axial direction.
  • the step wall 189 should be from 0.5 to 90% of the wall height in the opening, in order to prevent the ingress of the outflowing medium.
  • FIG. 8 shows that the funnel surface 172 or the associated wall is higher than the groove wall 174.
  • FIG. 9 shows the upper side of the heat sink facing away from the end plate 13.2
  • the cooling body 53 has cooling fins 163 already mentioned above on its inner circumference, which for the most part is essentially angular.
  • the heat sink 53 has a total of four attachment eyes 193, which are preferably used for fastening the heat sink 53 over the connection device 130.
  • FIG. 10 shows the positive heat sink 53 from its underside and thus the side facing the end plate 13.2.
  • a web 196 Directly adjacent to the cooling fins 163 is a web 196.
  • the cylindrical opening 61 adjoins the web 196 and into which a
  • Plus diode 99 is inserted.
  • the plus diode 99 is provided with a diode head wire 198, which serves for interconnection with the interconnection element 133.
  • the interconnection device 130 is shown.
  • This interconnecting device 130 has, inter alia, a carrier element 200, which in this case sem embodiment, a total of annular design.
  • the carrier element 200 would not have to be ring-shaped and overall, a plurality of carrier elements could also be present, which finally replace the one carrier element functionally.
  • the task of the carrier element is here, for example, to have at least one guide sleeve, preferably integrally formed.
  • the carrier element 200 has a total of five guide sleeves 202, since the electric machine 10 is an AC generator with a five-phase or five-stranded stator winding 18.
  • the guide sleeve 202 has a lower portion, which is designed overall tube-like and accommodates by its inner funnel-like contour 203 to be inserted winding wires or at least one winding wire 204 of the stator winding 18 centering.
  • This centering section 206 is preferably followed integrally by a receiving section 208.
  • This thinner-walled receiving section 208 adjoins an upwardly directed mouth 209 of the centering section 206, see also the sectional view
  • Xlll-Xlll according to Figure 12 in Figure 13.
  • a carrier element 200 thus carries at least one connecting element 133, 146.
  • On the plug-in section of the Verschaltungsele- element 133 follows a notch 211, a connecting portion 212.
  • This connecting portion is formed here, for example, as a clamping portion.
  • This clamping section or connection section 212 serves to connect a winding wire 204 to the interconnecting element 133 and thus to the plus and minus diodes 99, 58 in a suitable manner to form a bridge circuit.
  • connection elements 133, 146 are essentially the same in construction.
  • the interconnection elements 133 differ only in orientation or in length.
  • the interconnecting element 133 shown in Figure 14 has an arm 214 which is intended to run counterclockwise.
  • the arm 214 of the Verschaltungsele- element 133 in Figure 14 here has two half arms 215, each of which emanate from the plug portion 210 in one piece.
  • Each half-arm 215 integrally connects to a connecting portion 216.
  • These connecting portions 216 serve to contact diode head wires 198.
  • the connection elements 133 have an arm 214 which extends in the circumferential direction and in the clockwise direction and sometimes has an arm which runs in the circumferential direction counterclockwise.
  • the interconnecting element 133 shown in Figure 14 has an arm 214 which is intended to run counterclockwise.
  • the arm 214 of the Verschaltungsele- element 133 in Figure 14 here has two half arms 215, each of which emanate from the plug portion 210 in one piece.
  • Diode head wires 198 preferably soldered, welded or connected by another connection technique, for example by positive engagement.
  • the two connecting sections 216 are based on the arm 214 such that these connecting sections 216, for example, opposite ends 217 have.
  • the connecting portion 212 of a connecting element 133 initially has essentially a U-shaped form, see also FIG. 15. However, one leg of a U of the connecting portion 212 starts an angled gripping portion 218, which prevents one inserted into the connecting portion 216 or inserted winding wire 204 leaves the U-shaped connecting portion 16 under the pressure of welding tongs.
  • the half arms 215 are arranged directly adjacent to the connecting sections 216. After connecting the connecting sections 216 with the diode head wires, it may be that the
  • Half arms 215 are arranged slightly rotated in the surface direction of the sheets to each other. It is also provided that the half arms 215, the connecting portions 216 and the plug portion 210 are bent about an axial direction 219.
  • the axial direction here corresponds to the axis of rotation 183. Reference is made here only to the direction of the axis and not to the position of the axis. There are thus several bends in the direction of an axial direction at different locations of the sheet.
  • the half arms 215 and the connecting portions 216 are aligned together to form a T-shape.
  • the interconnection element 133 shown in FIGS. 14a, 14b and 14c is a
  • the diode head wires 198 are preferably soldered, welded or connected by another connection technique, for example by positive locking.
  • the two connecting sections 216 start from the half arms 215 in such a way that these connecting sections 216 have, for example, mutually oppositely directed ends 217
  • the connecting portion 212 of a Verschaltungselements 133 initially has substantially a U-shaped form, see also Figure 14a and Figure 14c. However, one leg of a Us of the connecting portion 212 starts an angled gripping portion 218, which prevents a winding wire 204 inserted or inserted into the connecting portion 212 from leaving the U-shaped connecting portion 212 under the pressure of welding tongs.
  • the half arms 215 are arranged directly adjacent to the connecting sections 216. After connecting the connecting portions 216 with the diode head wires, it may be that the half arms 215 are arranged slightly twisted in the surface direction of the sheets to each other. The drawing from each other parallel upper edges of the half arms are then not arranged parallel to each other. Incidentally, it is provided that the connecting portions 216 and the plug portion 210 are bent around an axial direction 219 or axes parallel thereto. It is only on the direction of the axis and not on the position of the axis
  • FIG. 14 c shows a plan view of the connecting section 212.
  • the connecting portion 212 is divided into a portion, the plug portion 210, which serves to put the Verschaltungselement 133 in the receiving portion 208 and to hold there, see. FIG. 13.
  • the plug-in section 210 is bent in a U-shape and points in the region of the lowest point of the U-shape. Form a bump-like shape 223 (pimple) on. This shaping serves to generate a selective clamping in the receiving section and thus to allow a hold by a mixture of positive and positive fit between plug-in section 210 and receiving section 208.
  • the U-shape of the connecting portion 212 is less wide than the U-shape of the connecting portion 212, which may also be provided in the embodiments of Figures 13, 14 and 15.
  • a plug portion 210 is disclosed, over which a connecting portion 212 is arranged axially, wherein from the plug portion 210 a half-bar 215 at least indirectly and integrally emanates from which a connecting sheet 221 branches off, which merges into the other half-bar 215.
  • an intermediate portion 224 may be arranged as a mere connecting portion.
  • the intermediate portion 224 may be angled.
  • FIG. 15 shows a further exemplary embodiment of a connection element
  • This circuit element 146 is shown in Figure 12 in approximately position 2 o'clock. From the interconnection element 146, and here in particular from a half-arm 215, a further connection section 220 starts.
  • This connecting portion 220 is mounted according to Figure 16 in a cross-sectionally U-shaped rail which is integrally connected to the carrier element 200. The connecting portion 220 is connected to the Verschaltungselement 146 and a
  • the connecting portion 220 is designed with multiple windings and ends in an eyelet 225.
  • This connecting hole takes a pin 230 according to FIG. This pin is hot like a rivet
  • the connecting portion 220 is embedded in a U-shaped profiled rail of the support member 200 and is stored according to the course of the connecting portion 220 on a ⁇ senlie 233.
  • position 11 o'clock and position 10 o'clock are arranged as an interconnection element 133, the arms 214 of which are pointing away from one another and thus oriented in different circumferential directions of the carrier element 200.
  • two interconnection elements 133 are again arranged, one of them at position 11 o'clock, one of them at position 2 o'clock, the arms 214 being aligned with one another such that the connection sections 216 are aligned with one another. This means that the arms 214 are assigned to one another in the circumferential direction.
  • the carrier element 200 has at least one radially inward-oriented fastening eyelet 236.
  • FIG. 17 shows, among other things, how the two connecting sections
  • FIG. 18 shows how the interconnection elements 133 are connected to minus diodes 58 in this case.
  • Figure 8 shows a negative diode 58, the diode head wire 198 with a Connecting portion is connected. The same is also shown in FIG. 6, left.
  • an electric machine (10) designed as an alternator having a rotor (20) and a rotation axis (183) with a stator iron (17) holding a stator winding (18), the stator winding (18) comprising phase terminals of winding wire (204), comprising a rectifier circuit (151) having at least one bridge circuit of a plus diode (99) and a negative diode (58) known.
  • connection element (133; 146) The positive diode (99) and a negative diode (58) are electrically connected to a phase connection of winding wire (204) by means of a connection element (133; 146), wherein the connection element (133; 146) is made of sheet metal and has two half arms (215) in which a half bar (215) is electrically conductively connected to a positive diode (99) by means of a connecting section (216) and another half bar (215) is connected to a negative diode (58) by means of another connecting section (216), the half arms (215) in front of the connecting portions (216) are aligned such that sheet metal surfaces 240 are aligned perpendicular to a rotational axis (183) of the rotor (20), and the half arms (215) are arranged in front of the connecting portions (216) over a longitudinal section parallel to each other, wherein the Connecting sections (216) each from one
  • Half bar (215) go out while having oppositely directed ends (217).

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Abstract

Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10), mit einem Rotor (20) und einer Rotationsachse (183), mit einem Ständereisen (17), das eine Ständerwicklung (18) hält, wobei die Ständerwicklung (18) Phasenanschlüsse aus Wicklungsdraht (204) aufweist, mit einer Gleichrichterschaltung (151), die zumindest eine Brückenschaltung aus einer Plusdiode (99) und einer Minusdiode (58) aufweist, wobei die Plusdiode (99) und eine Minusdiode (58) mittels eines Verschaltungselements (133; 146) mit einem Phasenanschluss aus Wicklungsdraht (204) elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Verschaltungselement (133; 146) aus Blech ist und zwei Halbarme (215) hat, wobei ein Halbarm (215) mittels eines Verbindungsabschnittes (216) mit einer Plusdiode (99) und ein anderer Halbarm (215) mittels eines anderen Verbindungsabschnittes (216) mit einer Minusdiode (58) elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei die Halbarme (215) vor den Verbindungsabschnitten (216) derart ausgerichtet sind, dass Blechoberflächen (240) senkrecht zu einer Rotationsachse (183) des Rotors (20) ausgerichtet sind, und die Halbarme (215) vor den Verbindungsabschnitten (216) über einen Längenabschnitt parallel nebeneinander angeordnet sind, wobei die Verbindungsabschnitte (216) jeweils von einem Halbarm (215) ausgehen und dabei einander entgegengesetzt gerichtete Enden (217) aufweisen.

Description

Beschreibung Titel
Elektrische Maschine Stand der Technik
Aus der US 7,531,925 B2 ist ein Wechselstromgenerator bekannt, der mittels Dioden Wechselspannungen gleichrichtet. Zwecks Verschaltung der Ständeranschlussdrähte mit Dioden sind parallel geführte Verbindungselemente vorgesehen. Des Weiteren ist die US 6,552,908 B2 und die DE 2856194 bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der Erfindung nach dem unabhängigen Anspruch 1 ist vorgesehen, dadurch eine besondere Elastizität in der Verbindung der Gleichrichterschaltung zu nutzen und so ein Übermaß an Zug- oder Druckspannungen in
Diodenkopfdrähten bzw. Diodenanschlüssen und Verschaltungselementen zu vermeiden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Gemäß einem Unteranspruch wird erreicht, dass durch die Halbarme, welche vor den Verbindungsabschnitten direkt nebeneinander angeordnet sind, eine besonders günstige Strömungsanordnung erreicht und dadurch ein niedriger Strömungswiderstand erzielt wird. Dies erhöht den Luftdurchfluss bzw. beschränkt ihn weniger. Sind die Halbarme zueinander verdreht angeordnet, d. h. sind beispielsweise die Oberkanten der an sich planmäßig vorgesehen zueinander parallelen Oberkanten der Halbarme zueinander verdreht bzw. windschief, so wird dadurch ganz konkret eine übermäßige Zug- bzw. Druckbelastung zwischen einem Halbarm und einem Verbindungsanschluss einer Diode erreicht. Eine besonders kostengünstige, aber ausreichend feste Möglichkeit der Verbindung von Verschaltungselement und Isolator wird dadurch erreicht, indem das Verschaltungselement in einen Aufnahmeabschnitt des Isolators der Verschaltungseinrichtung gesteckt ist. Eine besonders platzsparende Anordnung wird dadurch erreicht, indem von einem Verschaltungselement ein Verbindungsabschnitt ausgeht, der dazu dient, einem Regler ein Phasensignal zur Verfügung zu stellen, mit einem U-förmigen Kühlkörper, der um eine Rotationsachse angeordnet ist, wobei der U-förmige Kühlkörper und das Lagerschild den Verbindungsabschnitt zwischen sich aufnehmen. Eine einfache Herstellungsmethode kann gewählt werden, indem die Halbarme, die Verbindungsabschnitte und der Steckabschnitt des Verschaltungselements um eine Achsrichtung gebogen sind. Dadurch, dass die Halbarme und die Verbindungsabschnitte gemeinsam so ausgerichtet sind, dass sie eine T-Form bilden, wird ebenfalls eine günstige Strömungsauslegung erreicht.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindungen werden im Folgenden beispielhaft an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine,
Figur 2 eine Ansicht auf ein Lagerschild von axial innen,
Figur 2a eine Detailansicht auf eine Nabe mit in deren Umgebung angeordneten Teilen der elektrischen Maschine,
Figur 3 die Anordnung aus Figur 2 von einer Außenseite einer Schutzkappe,
Figur 4 die Innenseite der Schutzkappe,
Figur 5 die Anordnung aus Figur 3 mit abgenommener Schutzkappe,
Figur 5a eine Sicht auf den Regler von radial innen,
Figur 5b eine Sicht auf den Regler in einer Draufsicht,
Figur 5c eine Sicht auf den Regler in einer Seitenansicht,
Figur 6 ein Längsschnitt wie in Figur 3 angegeben,
Figur 7 eine Innendraufsicht auf die Schutzkappe,
Figur 8 einen Schnitt durch eine Trichterfläche,
Figur 8a,
Figur 8b,
Figur 8c und Figur 8d weitere prinzipielle Darstellungen zum Schleifringraumschutz,
Figur 9 die vom Lagerschild abgewandte Oberseite des Pluskühlkörpers, Figur 10 den Pluskühlkörper von seiner Unterseite,
Figur 11 eine im Pluskühlkörper befestigte Diode,
Figur 12 die Verschaltungsvorrichtung,
Figur 13 eine Schnittdarstellung gemäß Figur 12,
Figur 14 eine Ausführungsform eines Verschaltungselements,
Figur 14a bis
Figur 14c eine weitere Ausführungsform eines Verschaltungselements,
Figur 15 eine weitere Ausführungsform eines Verschaltungselements,
Figur 16 eine Schnittdarstellung gemäß Figur 12,
Figur 17 eine Schnittdarstellung gemäß Figur 12,
Figur 18 eine Ansicht auf das Lagerschild ohne Kühlkörper.
Offenbarung der Erfindung
In Figur 1 ist ein Querschnitt durch eine elektrische Maschine 10, hier in der Ausführung als Generator bzw. Wechsel-, insbesondere Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, dargestellt. Diese elektrische Maschine 10 weist u. a. ein zweiteiliges Gehäuse 13 auf, das ein erstes Lagerschild 13.1 und ein zweites Lagerschild 13.2 umfasst. Das Lagerschild 13.1 und das Lagerschild 13.2 nehmen in sich einen sogenannten Stator 16 auf, der einerseits ein im Wesentlichen kreisringförmiges Ständereisen 17 umfasst, in dessen nach radial innen gerichteten, sich axial erstreckenden Nuten eine Ständerwicklung 18 eingefügt ist. Dieser ringförmige Stator 16 umgibt mit seiner radial nach innen gerichteten genuteten Oberfläche, die eine elektromagnetisch wirksame Oberfläche 19 ist, einen Rotor 20, der hier beispielsweise als Klauenpolläufer ausgebildet ist. Der Rotor 20 umfasst u. a. zwei Klauenpolplatinen 22 und 23, an deren Außenumfang jeweils sich in axialer Richtung erstreckende Klauenpolfinger als elektromagnetisch polbare Pole 24 und 25 angeordnet sind. Beide Klauenpolplatinen 22 und 23 sind im Rotor 20 derart angeordnet, dass deren sich in axiale Richtung erstreckende Klauenpolfinger bzw. Pole 24 bzw. 25 am Umfang des Rotors 20 einander abwechseln. Der Rotor 20 hat demnach ebenfalls eine elektromagnetisch wirksame Oberfläche 26. Es ergeben sich durch die sich am Umfang abwechselnden Pole 24 bzw. 25 magnetisch erforderliche Zwischenräume 21, die hier auch als Klauenpolzwischenräume bezeichnet werden. Der Rotor 20 ist mittels einer Welle 27 und je einem auf je einer Rotorseite befindlichen Wälzlager 28 in den jeweiligen Lagerschilden 13.1 bzw. 13.2 drehbar gelagert.
Im Übrigen sei hier erwähnt, dass sich das Merkmal„axial" in dieser Anmeldung gewöhnlich auf die axiale Richtung der Drehachse des Rotors bezieht.
Der Rotor 20 weist insgesamt zwei axiale Stirnflächen auf, an denen jeweils ein Lüfter 30 befestigt ist. Dieser Lüfter 30 besteht im Wesentlichen aus einem plattenförmigen bzw. scheibenförmigen Abschnitt, von dem Lüfterschaufeln in bekannter Weise ausgehen. Diese Lüfter 30 dienen dazu, über Öffnungen 40 in den Lagerschilden 13.1 und 13.2 einen Luftaustausch bspw. von einer axialem Stirnseite der elektrischen Maschine 10 durch den Innenraum der elektrischen Maschine 10 hindurch zu einer radial außen befindlichen Umgebung zu ermöglichen. Dazu sind die Öffnungen 40 im Wesentlichen an den axialen Enden der Lagerschilde 13.1 und 13.2 vorgesehen, über die mittels der Lüfter 30 Kühlluft in den Innenraum der elektrischen Maschine 10 eingesaugt wird. Diese Kühlluft wird durch die Rotation der Lüfter 30 von der jeweiligen axialen Stirnseite aus axial in das Gehäuse 13 angesaugt, nach radial außen beschleunigt, so dass diese durch den für Kühlluft durchlässigen Wicklungsüberhang 45 hindurchtreten kann. Durch diesen Effekt wird der Wicklungsüberhang 45 gekühlt. Die Kühlluft nimmt nach dem Hindurchtreten durch den Wicklungsüberhang 45 bzw. nach dem Umströmen dieses Wicklungsüberhangs 45 durch hier in dieser Figur 1 nicht dargestellte Öffnungen einen Weg nach radial außen. Der Weg der Kühlluft bzw. der Kühlluftströmung von axial außen durch die Maschine hindurch kann auch als Kühlluftpfad 46 bezeichnet werden.
Die in Figur 1 dargestellte und sich auf der rechten Seite des Generators befindende Schutzkappe 47 schützt verschiedene Bauteile vor Umgebungseinflüssen. So deckt diese Schutzkappe 47 beispielsweise eine sogenannte Schleifringbaugruppe 49 ab, die dazu dient, eine Erregerwicklung 51 mit Erregerstrom zu versorgen. Um diese Schleifringbaugruppe 49 herum ist ein Kühlkörper 53 angeordnet, der hier als Pluskühlkörper wirkt. Dieser Pluskühlkörper heißt Pluskühlkörper, weil dieser elektrisch leitfähig mit einem Pluspol eines Akkumulators (z. B. Starterstromversorgung) verbunden ist. Als sogenannter Minuskühlkörper wirkt das Lagerschild 13.2. Zwischen dem Lagerschild 13.2 und dem Kühlkörper 53 ist eine Anschlussplatte 56 angeordnet, die dazu dient, im La- gerschild 13.2 angeordnete Minusdioden 58 und hier in dieser Darstellung nicht gezeigte Plusdioden im Kühlkörper 53 miteinander zu verbinden und somit eine an sich bekannte Brückenschaltung (Gleichrichter) darzustellen.
In Figur 2 ist eine Ansicht auf das Lagerschild 13.2 von axial innen ohne Stator 16, Wälzlager 28 und Rotor 20 dargestellt. Das sogenannte bürstenseitige Lagerschild 13.2 dient hier auch als sogenannter Kühlkörper für die Minusdioden 58. Diese Minusdioden 58 sind in zylindrische Öffnungen 61 eingepresst. Die zylindrischen Öffnungen 61 und damit auch die Minusdioden 58 sind einigermaßen gleichmäßig beabstandet im Lagerschild 13.2 angeordnet. Hierfür steht den Minusdioden 58 ein ringförmiger Bereich 64 zur Verfügung. Neben den Minusdioden 58 befinden sich weitere Öffnungen 67, in die sogenannte Führungsstutzen 70 hineinragen. Diese Führungsstutzen 70 sind Teil einer Verschaltungsvorrichtung, auf die weiter unten eingegangen wird. Am Außenumfang des Lagerschilds 13.2 befindet sich ein ringförmiger Steg 73. Dieser Steg 73 dient dazu mit einer axialen Anlagefläche 76 dem Stator 16 eine axiale Anlagefläche zu bieten. Die Anlagefläche 76 ist insgesamt viermal vorhanden und jeweils einem Viertel eines Kreisrings entsprechend. Zwischen zwei Anlageflächen 76 bzw. an der entsprechenden Umfangsposition befinden sich insgesamt vier Durchgangslöcher 79. Diese Durchgangslöcher 79 dienen dazu insgesamt vier Schraubenbolzen den Durchgang zu ermöglichen, damit zwischen zwei Lagerschilden 13.1 und 13.2 der Ständer bzw. Stator 16 eingespannt werden kann. An den Steg 73 schließen sich in axialer Richtung etliche Öffnungen 81 an, von denen zuvor schon die Rede war. Die Öffnungen 81 sind im Allgemeinen durch Stege 83 voneinander getrennt. In diesem Zusammenhang gibt es über den Umfang des Lagerschilds 13.2 zwei besondere Abschnitte. Der erste Abschnitt befindet sich zwischen der 12-Uhr-Position und der 10.30-Uhr- Position. Der zweite Abschnitt befindet sich zwischen der 10.30-Uhr-Position und der 8-Uhr-Position. Wie sowohl auf 12-Uhr, 10.30-Uhr-und 8-Uhr-Position erkannt werden kann, geht hier eine Öffnung 81 von ihrer Umfangsstelle aus soweit in die axiale Stirnfläche des Lagerschilds 13.2 über, dass die Öffnung 81 auch einen Führungsstutzen 70 aufnimmt.
Es ist damit eine elektrische Maschine 10 mit einem Gehäuse 13 offenbart, welches ein Lagerschild 13.2 aufweist, und mit einer Gleichrichterschaltung 151, die eine Verschaltungsvorrichtung 130 aufweist, wobei die Verschaltungsvorrichtung 130 einen Führungsstutzen 70 aufweist, der zur Aufnahme und Führung von Wicklungsdraht 204 dient, mit Öffnungen 81 im Lagerschild 13.2, die voneinander durch Stege 83 getrennt sind, wobei sich die Öffnungen 81 von einer Umfangsseite des Lagerschilds 13.2 in eine axiale Stirnfläche des Lagerschilds 13.2 erstrecken und im Bereich der axialen Stirnfläche des Lagerschilds 13.2 in einer Öffnung 81 ein Führungsstutzen 70 aufgenommen ist.
Radial innerhalb - d. h. eine radial weiter innen einnehmende Position - des ringförmigen Bereichs 64 befindet sich ein weiterer ringförmiger Bereich 85. Dieser weitere ringförmige Bereich 85 ist ein Bereich, indem sich axiale Durchströmöffnungen 87 und Stege 89 abwechseln.
Auf der sogenannten 3-Uhr-Position befindet sich ein sogenannter Regler 91 mit einem Steckerbereich 92, einem sich nach radial innen anschließenden
einstückig angeformten Gehäusebereich 93 und einem sich wiederum anschließenden Köcherbereich 94, in dem Bürsten 95 aufgenommen sind. Ein Regler 91 dient dazu die Erregerwicklung 51 so zu bestromen, dass in der Ständerwicklung 18 bzw. an einem nachgeordneten Bordnetzanschluss der elektrischen Maschine 10 eine geeignete Spannung anliegt. In Figur 2 sind die Bürsten 95 so eingezeichnet, wie diese angeordnet wären bzw. sind, wenn die Schleifringbaugruppe 49 in der Betriebslage angeordnet wäre. Vom Gehäusebereich 93 ausgehend erstrecken sich Kühlrippen 96, die Teil eines Kühlkörpers sind. Eine nach radial innen gerichtete Kontur 97 des Gehäusebereichs 93 ist dabei durch einen Absatz 88 an die Außenkontur 98 der Nabe 90 angepasst, Figur 2a.
Figur 2a zeigt eine Detailansicht einer Anordnung von Nabe 90, einer Wand 169 eines Schleifringraumschutzes, auf die bzw. den weiter unten nochmals detailliert eingegangen wird, sowie dem Regler 91. Die drei Gegenstände sind dabei so angeordnet, dass die Nabe 90 von radial außen (rechts in der Figur 2a) von dem Regler 91 bzw. dessen Gehäusebereich 93 benachbart ist, von radial innen (links in der Figur 2a) von der Wand 169 benachbart ist und von einer axialen Seite
(von oben in der Figur 2a) von dem Köcherbereich 94 des Reglers 91 benachbart ist. Durch die Beschreibung der hier vorgestellten elektrische Maschine 10 wird eine Konstruktion mit einem Gehäuse 13 vorgestellt, welches ein Lagerschild 13.2 aufweist, und einen durch das Lagerschild 13.2 gelagerten Rotor 20, wobei hierzu das Lagerschild 13.2 eine Nabe 90 aufweist, mit einem Regler 91, der einen Gehäusebereich 93 und einen Köcherbereich 94 aufweist, sowie mit einer Wand
169 eines Schleifringraumschutzes, wobei die Nabe 90 von radial außen durch den Gehäusebereich 93 des Reglers 91, von radial innen durch die Wand 169 des Schleifringraumschutzes und von axial außerhalb des Gehäuses 13 vom Köcherbereich 94 derart benachbart ist, dass der Gehäusebereich 93 des Reglers 91, die Wand 169 des Schleifringraumschutzes und der Köcherbereich 94 die
Nabe 90 abschnittsweise umgreifen.
In Umfangsrichtung schließt sich an den Regler 91 auch der offenringförmige Kühlkörper 53 an. Dieser Kühlkörper 53 weist ebenfalls zylindrische Öffnungen auf, in die im Beispiel fünf Plusdioden eingesteckt sind. Die fünf Plusdioden 99 sitzen im Beispiel an der gleichen Umfangsposition wie die Minusdioden 58. Die Stege 89 tragen an ihrem radial innen gelegenen Ende eine Nabe 90, in deren Bohrung ein Einpassring 100 eingesetzt ist. Dieser Einpassring 100 trägt im Betriebszustand das Wälzlager 28. Beim Blick durch die Nabe 90 bzw. den Einpassring 100 blickt man auf eine Innenseite der Schutzkappe 47.
Die Figur 3 zeigt die Anordnung aus Figur 2 von der Außenseite der Schutzkappe 47. Auf der Position 3-Uhr ist der Regler 91 mit seinem Steckerbereich 92 und dem Gehäusebereich 93 erkennbar. Durch zwei Öffnungen 103 und 104 (mindestens eine Öffnung muss hier vorhanden sein) sind die bereits erwähnten Kühlrippen 96 eines
Reglerkühlkörpers zu erkennen. Die beiden Öffnungen 103 und 104 sind in einen Teil 106 der Schutzkappe 47 eingebracht, der eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt aufweist. Dieser Teil 106 ist beispielsweise über einen Oberflächenabschnitt 108 überstehend. Der Oberflächenabschnitt 108 ist im Wesentlichen eben und definiert den al- lergrößten Flächenanteil des ebenen Bereichs der Schutzkappe 47. Auch den Bereich der Öffnungen in der Schutzkappe. Dieser Oberflächenabschnitt 108 geht nahezu oder vollständig niveaugleich in die in Figur 3 erkennbare Oberfläche des Gehäusebereichs 93 über. Der Regler 91 bildet damit mit der Oberfläche 109 des Gehäusebereichs 93 zusammen mit dem erwähnten Oberflächenabschnitt 108 der Schutzkappe 47 eine gemeinsame niveaugleiche Oberfläche. Der Kühlweg und damit ein Teilkühlpfad 110 (der ein Teil des gesamten Kühlluftpfades 46 durch das Gehäuse 13 ist) für einen Kühlkörper 153 des Regler 91 mit seinen Rippen 96 geht dabei streng axial durch die beiden Öffnungen 103 und 104 hindurch, passiert die Zwischenräume zwischen den Kühlrippen 96 und tritt durch die in Figur 2 dargestellte Durchströmöffnung 87 direkt hindurch. Dort wird die Luft letztlich durch den bereits erwähnten Lüfter 30 nach radial außen geschleudert. Der Teilkühlpfad 110 verläuft somit geradlinig in axialer Richtung zwischen einer Öffnung 103, 104 für den Eintritt des Kühlluftstroms durch eine äu- ßerste Oberfläche der Maschine 10 und einer Durchströmöffnung 87 im Lagerschild 13.2.
Es ist somit eine elektrische Maschine 10 mit einem Gehäuse 13 offenbart, welches ein Lagerschild 13.2 aufweist, und einem durch das Lagerschild 13.2 gela- gerten Rotor 20, wobei ein am Rotor 20 befestigter Lüfter 30 dazu geeignet ist eine Kühlluftströmung entlang eines Kühlluftpfades 46 durch das Gehäuse 13 zu erzeugen, mit einem Regler 91, der zumindest mittelbar am Lagerschild 13.2 befestigt ist, wobei der Regler 91 einen Kühlkörper 153 aufweist, der durch einen Teil der Kühlluftströmung entlang eines Teilkühlpfades 110 kühlbar ist, wobei der Regler 91 so angeordnet ist, dass der Kühlkörper 153 durch einen in axialer
Richtung am Kühlkörper vorbei strömenden Teil des Kühlluftstroms entlang des Teilkühlpfades 110 kühlbar ist. Der Kühlluftstrom ist in Umfangsrichtung durch eine plattenförmige Basis 167 des Kühlkörpers 153 begrenzt. In Figur 4 ist die Innenseite der Schutzkappe 47 dargestellt. Ihr kragenförmiger
Außenrand 112 weist über den Umfang mehrere Eintrittsöffnungen 114 auf. Des Weiteren erstrecken sich drei Schnapphaken 116 in axialer Richtung. Von den Schnapphaken 116 ist der balkenförmige Biegeteil in dieser Ansicht nicht zu erkennen. Lediglich der hintergreifende Hakenteil 117 ist dargestellt. Beiderseits einer Rippe 118 zur Verstärkung der Schutzkappe 47 befinden sich Öffnungen
120 für die Kühlluft. Die beiden Öffnungen 103 und 104 des quaderförmigen Teils 106 sind durch einen Steg 122 voneinander getrennt. Eine Wand 124, die vorzugsweise integral mit der Schutzkappe 47 ausgebildet ist, grenzt einen Strömungspfad zur Kühlung des Reglers 91 ab. So wird sichergestellt, dass nicht zu viel Luft an den Kühlrippen 96 des Reglerkühlkörpers vorbeiströmt. Die Wand 124 steht dabei mit einem weitgehend radial ausgerichteten Abschnitt direkt gegenüber den Kühlrippen 96. Die Wand 124 ist damit zwischen dem Regler 91 und dem Kühlkörper 53 der Gleichrichterschaltung 151 angeordnet. Es ist optional vorgesehen und hier dargestellt, dass die Wand 124 einen Abschnitt 152 aufweist, der in Umfangsrichtung ausgerichtet ist und nach radial innen den Kühlluftpfad begrenzt. Es wird somit der Teilkühlpfad 110 einerseits durch die platten- förmige Basis 167 und andererseits durch die Wand 124 begrenzt.
Figur 5 zeigt die Anordnung aus Figur 3 mit abgenommener Schutzkappe 47. Auf dem Lagerschild 13.2 ist eine Verschaltungsvorrichtung aufgesetzt, die verschiedene Verschaltungselemente 133 trägt. Oberhalb der Verschaltungsvorrichtung 130 befindet sich der Kühlkörper 53, der an verschiedenen Stützpunkten auf Elemente der Verschaltungsvorrichtung 130 aufgesetzt ist. Der eine offene Kreisringform aufweisende Kühlkörper 53 ist an einem Anschraubpunkt 136 mit einem Kontaktteil 139 des Reglers 91 verbunden. An einem weiteren, weiter radial innensitzenden Anschraubpunkt 142 ist der Regler 91 mittels eines weiteren Kontaktteils 144 mit einem Verschaltungselement 146 in kontaktierender Weise verbunden. An einem dritten Anschraubpunkt 148 ist der Regler 91 mittels eines dritten Kontaktteils 150 mit dem Lagerschild 13.2 so in kontaktierender Weise verbunden, dass an dem Kontaktteil 150 Masse anliegt. Die Verschaltungselemente 133 und 146 dienen dazu Plusdioden 99, Minusdioden 58 und hier nicht dargestellte Phasenanschlüsse der Ständerwicklung 18 so miteinander zu verschalten, dass der Pluskühlkörper bzw. der Kühlkörper 53 Pluspotenzial aufweist und der Minuskühlkörper bzw. das Lagerschild 13.2 Masse. In Figur 5 ist damit eine im Prinzip bekannte Gleichrichterschaltung 151 gezeigt.
In Figur 5a ist eine Sicht auf den Regler 91 von radial innen gezeigt. Der Regler weist das bereits erwähnte Gehäuse mit dem Gehäusebereich 93 auf, durch den drei Laschen als gelochte Blechabschnitte heraustreten bzw. -ragen. Die drei ge- lochten Blechabschnitte sind das Kontaktteil 139, das Kontaktteil 150 und das
Kontaktteil 144. Das Kontaktteil 139 ist eine„Klemme", die mit B+ in Kontakt ist, das Kontaktteil 144 ist die sogenannte Klemme V, die durch den Kontakt mit dem Verschaltungselement 146 ein Phasensignal erhält, das Kontaktteil 150 ist mit dem Gehäuse 13 elektrisch verbunden und daher mit Minus in Kontakt. Wie in Verbindung mit Figur 5 und Figur 18 erkannt werden kann, ist ein Dom 154 so gestaltet, dass dieser in axialer Richtung auf der Nabe 90 sitzt. Die drei gelochten Blechabschnitte Kontaktteil 139, das Kontaktteil 150 und das Kontaktteil 144 sind in drei unterschiedlichen Ebenen angeordnet: das Kontaktteil 139 ist an weitesten vom ringförmigen Bereich 64 entfernt, das Kontaktteil 144 axial zwischen den Kontaktteil 139 und dem Kontaktteil 150 angeordnet und tritt zu dem aus dem Köcherbereich 94 zwischen den beiden Köchern 155 aus dem
Gehäusebereich 93 heraus. Das Kontaktteil 150 ist am wenigsten vom ringförmigen Bereich 64 entfernt. In Figur 5b ist in schematischer Ansicht eine Draufsicht auf den Regler 91 gezeigt. Der Regler 91 umfasst mehrere Räume: zwei Köcherräume der Köcher 155 in einer Ebene bzw. einem Ebenenraum, zwei jeweils axial dahinter liegende Ausweichräume 157 für Verbindungsleitungen (Litzen), die bei eingeschobenen Bürsten 95 einen Großteil der Verbindungsleitungen aufnehmen. Hinter den Ausweichräumen befindet sich ein Raum 159, in dem elektrische Bauelemente aufgenommen und unter einer Vergussmasse abgedichtet angeordnet sind. Der Raum 159 und die Köcherräume bzw. Köcher 155 nehmen somit die Ausweichräume 157 zwischen sich auf. Die Ausweichräume 157 und ein Steckerraum 161 nehmen den Raum 159 zwischen sich auf.
Figur 5c zeigt eine Seitenansicht auf die Anordnung aus Figur 5b: Ergänzend sei angemerkt, dass ein Raum 162 zur Aufnahme eines elektronischen Bauteils sich so weit erstreckt, dass dieser einerseits von den Köcherräumen bzw. Köchern 155 und den Ausweichräumen 157 und andererseits von dem Kühlkörper 153 benachbart ist. Der Raum 162 zur Aufnahme eines elektronischen Bauteils ist folglich zwischen der Gruppe aus den Köcherräumen bzw. Köchern 155 und den Ausweichräumen 157 und andererseits dem Kühlkörper 153 angeordnet.
In Figur 6 ist dem Verlauf der Schnittlinie VI - VI in Figur 3 ein entsprechender Längsschnitt dargestellt. Auf dem bereits erwähnten Lagerschild 13.2 sitzt die
Verschaltungsvorrichtung 130, auf der wiederum der Kühlkörper 53 aufgesetzt ist. Im Bereich rechts ist der Regler 91 dargestellt. Gut zu erkennen sind der Steckerbereich 92, der Gehäusebereich 93, der Köcherbereich 94 sowie die Bürsten 95. In einer Seitenansicht ist hier auch der Kühlkörper 153 des Reglers 91 zu erkennen. In dieser Ansicht sieht man direkt auf die Kühlrippen 96. Schließlich ist die Schutzkappe 47 im Schnitt dargestellt. Dabei erkennt man beispielsweise die Einzelheiten bezüglich der Eintrittsöffnungen 114, die sich vom reinen Umfangsbereich in einen Umlenkbereich 156 der Schutzkappe erstrecken. Der Umlenkbereich 156 ist der Bereich, der den einstückig stofflichen Übergang innerhalb der Schutzkappe 47 vom Umfangsbereich zu einer maximalen Stirnfläche 158 der Schutzkappe 47 darstellt. Wie hier auch zu erkennen ist, sitzt der Steg 118 auf einem inneren Randbereich des Kühlkörpers 53 (Pluskühlkörper) auf. Dieser Steg 118 dient in Zusammenwirkung mit dem Kühlkörper 53 dazu, eine Trennung der Strömung herbeizuführen, bevor die Strömung die Öffnungen 40 erreicht. Der Steg 118 sitzt dabei entlang einer Linie 160 auf den Kühlkörper 53 auf oder befindet sich knapp über dem Kühlkörper 53. Diese Linie 160 erstreckt sich dabei im Wesentlichen am inneren Umfang des Kühlkörpers 53 von einer Plusdiode 99 auf der Position 1-Uhr (Figur 5) entgegen der Uhrzeigerrichtung bis zur Plusdiode 99 auf Position 5-Uhr. Die Zusammenwirkung des Stegs 118 mit dem Kühlkörper 53 führt im zusammengebauten Zustand dazu, dass eine Kühlluftströmung radial innerhalb der Linie 160 die nach radial innen gerichteten Kühlrippen 163 (Öffnungen) des Kühlkörpers 53 kühlt und eine Zuströmung radial außerhalb der Linie 160 die sich im Kühlkörper 53 befindlichen Öffnungen 166 jenseits der Linie 160 durchströmt.
Es ist somit eine elektrische Maschine 10 mit einem Gehäuse 13 offenbart, welches ein Lagerschild 13.2 aufweist, und einem durch das Lagerschild 13.2 gelagerten Rotor 20, wobei ein am Rotor 20 befestigter Lüfter 30 dazu geeignet ist eine Kühlluftströmung entlang eines Kühlluftpfades 46 durch das Gehäuse 13 zu erzeugen, mit einer Gleichrichterschaltung 151, die einen Kühlkörper 53 aufweist, der Gleichrichterdioden trägt, und der Kühlkörper 53 durch eine Schutzkappe 47 abgedeckt ist, wobei zwischen der Schutzkappe 47 und dem Kühlkörper 53 entlang einer Linie 160 ein Steg 118 wirkt, der durch die Schutzkappe 47 einströmende Kühlluft trennt und dadurch beiderseits der Linie 160 im Kühlkörper 53 befindliche Öffnungen gezielt bzw., gesteuert durchströmbar sind.
Der Kühlkörper 153 des Reglers 91 weist eine plattenförmige Basis 167 auf, von der die Kühlrippen 96 ausgehen, die im am Kühlkörper 153 vorbei strömenden im Teilkühlpfad 110 des Kühlluftstroms stehen. Die plattenförmige Basis 167 weist eine plattenförmige Oberfläche 168 auf, die sich in axialer Richtung und radialer Richtung erstreckt.
Weiter radial innen ist eine sich in axialer Richtung erstreckende Wand 169 er- kennbar, die über einen bestimmten Winkelabschnitt kreisringsegmentförmig verläuft und die Schleifringbaugruppe 49 bzw. die Schleifringe 171 umgibt. Dies ist der Figur 4, einer einem CAD System entstammenden Figur, bereits erkennbar. Diese Wand 169 bildet zusammen mit einer weiteren Wand 169 einen axialen Spalt 170, wie er in der Innendraufsicht gemäß Figur 7 (und auch Figur 4) deutli- eher dargestellt ist. Dieser Spalt 170 wird in Umfangsrichtung von je einer Trichterfläche 172 (nach radial außen abstehende Spaltbegrenzungsfläche) begrenzt. Nach radial außen steht dem Spalt 170 und dessen Trichterflächen 172 eine Rinnenwand 174 gegenüber. Diese Rinnenwand 174 weist insgesamt drei verschiedene Abschnitte auf: Ein erster Abschnitt ist ein reiner Wandabschnitt 175, der im Ausführungsbeispiel bogenförmig gestaltet ist. Bogenförmig bedeutet hier, dass der Wandabschnitt 175 sich in Umfangsrichtung erstreckt. In Richtung zu sich in Umfangsrichtung erstreckenden Enden 176 und 177 schließen sich an den Wandabschnitt 175 jeweils eine Seitenwand 178 und 179 an. Diese Seitenwände 178 und 179 sind so gestaltet, dass ein von Watfahrten verursachter Zu- lauf von beispielsweise Spritzwasser erschwert wird. Dieses ist durch den meanderförmig ausgebildeten Zulauf 180 bedingt, der sich auf beiden Seiten des Wandabschnitts 175 ergibt bzw. befindet. Der Zulauf 180 ist dabei vorzugsweise so gestaltet, dass eine sich von außen auf den Zulauf bzw. zwischen Trichterfläche 172 und Seitenwand 179 befindliche Öffnung zu bewegte Wassermenge im Wesentlichen um einen Winkel alpha von kleiner 90 Grad und anschließend um einen Winkel beta von kleiner 90 Grad umgelenkt wird. Die Wand 169 weist zu dem eine Aussparung 181 auf, die für den Durchtritt von Bürsten 173 zum Kontaktieren der Schleifringe 171 vorgesehen ist. Des Weiteren stehen hier nicht näher bezeichnete Enden der Trichterflächen
172, hier sich nach radial außen erstreckende Enden, und ein Ende der Seitenwand 179, welches sich im Wesentlichen nach radial innen erstreckt, so zueinander, dass ein Zulauf 180 in reiner Umfangsrichtung (Kreisbahn) nicht möglich ist. Man könnte diese Situation auch so beschreiben, dass ein direkter Zulauf zwischen der Trichterfläche 172 und der Rinnenwand 174 zwar möglich ist, dies aber in gradliniger Richtung zu einer Strömung führt, die dann an den Wandabschnitt 174 von innen prallt, und so Energie verliert. Grundsätzlich ist daher zunächst die Gestaltung der Rinnenwand 174 in Zusammenwirkung mit der Wand 169 nur für eine Öffnung wie eben beschrieben wesentlich. Dies vermeidet den direkten Wassereintritt durch den meandrierenden Zulauf 180. In zweiter Näherung ist in Bezug zur Rotationsachse und einer hier durchgehenden Spiegelachse 186 wesentlich, dass zu dem ersten Zulauf 180 ein zweiter Zulauf 180 angeordnet ist. Geometrisch müssen diese jedoch nicht exakt spiegelbildlich kopiert sein; es reicht eine funktionale Spiegelbildlichkeit. Dieser zweite Zulauf hat den Vorteil, dass durch den ersten Zulauf hindurchtretendes Wasser nach dem Abprallen an dem Wandabschnitt 175 über den zweiten Zulauf, der hier die Funktion eines Ablaufs hat, austreten kann. Durch den Zulauf 180 eintretende Flüssigkeit wird jedoch nicht nur in Umfangsrichtung durch den zweiten Zulauf 180 (Ablauf) abgeführt, sondern auch in axialer Richtung der Rinnenwand 174. Wie im Übrigen in diesem Zusammenhang aus der Figur 2 hervorgeht, steht die Rinnenwand 174 soweit radial außen, dass diese der Nabe 90 gegenübersteht, so dass eintretende von der Rinnenwand 174 abgeführte Flüssigkeit in axialer Richtung an der Nabe abprallt und weggeleitet wird. Wie in Verbindung mit Figur 4 erkannt werden kann, ist beim hier vorgestellten
Ausführungsbeispiel ein System mit zwei Zuläufen 180, einem Spalt 170, zwei Trichterflächen 172 und einer wie hier beschriebenen Rinnenwand 174 insgesamt zweimal über den Umfang der Schleifringbaugruppe 49 vorhanden. Dies führt dazu, dass ein Typ einer Schutzkappe 47 unabhängig von der Einbaulage der elektrischen Maschine 10 um dessen Rotationsachse 183 zuverlässig gewährleistet, dass eintretende Flüssigkeit auch in anderen Applikationen zuverlässig abgeführt wird.
In Figur 8 ist ein Schnitt durch eine Trichterfläche 172 auf ein Ende 177 und da- mit auf das Ende der Seitenwand 179 dargestellt. Wie gut zu erkennen ist, befindet sich zwischen der Seitenwand 179 und der Trichterfläche 172, die man übrigens auch als Trichterwand bezeichnen könnte, da sie eine Wand mit der Trichterfläche 172 ist - eine kurze Stufenwand 189, die das Eindringen abfließendem Wassers (eines flüssigen Mediums) vermeidet. Wie des Weiteren erkannt wer- den kann, ist vorgesehen, dass die Wand 169 und auch die Rinnenwand 174 sich zu ihrem axialen Ende hin in ihrer Wandstärke verjüngen, um dem flüssigen Medium (Wasser) eine definierte Abflussrichtung zu geben. Kurzgefasst wird der Schutz vor Medien durch verschiedene konstruktive Merkmale erreicht. Einerseits durch die Überlappung der beiden Wände an der Öffnung, den Winkel, in welchem die innere Wand 169 radial absteht (alpha), eine verjüngende Wandstärke in axialer Richtung um dem Medium eine definierte Abflussrichtung zu geben, sowie die erwähnte Stufe bzw. Stufenwand 189 in der Öffnung, d. h. im Zulauf 180, um das Eindringen des abschließenden Mediums zu verhindern bzw. zu vermeiden.
In Figur 8a, 8b, 8c und 8d sind weitere prinzipielle Darstellungen zu dem Schleifringraumschutz dargestellt:
So zeigt Figur 8a eine ringförmige Wand 169 mit einem Spalt 70, der von einer Rotationsachse 183 des Rotors 20 aus betrachtet zumindest teilweise durch einen Wandabschnitt 175 abgedeckt ist, der zu dem von der Drehachse 183 aus an einer Kante 190 des Spalts 70 gemessen auf einem anderen Radius als die Wand 169 angeordnet ist, wobei die Wand 169 und der Wandabschnitt 175 einstückig miteinander verbunden sind.
Etwas variierend zeigt die Figur 8b zu dem, dass der Wandabschnitt 175 von der Drehachse 183 betrachtet den Spalt 70 in Umfangsrichtung vollständig abdeckt. D. h., dass der Wandabschnitt über eine axiale Länge den Spalt 70 über einen Umfangswinkel abdeckt, der größer als der Öffnungswinkel des Spalts 70 ist.
Für das Ausführungsbeispiel nach Figur 7 und 8 bereits gezeigt, zeigt auch das Ausführungsbeispiel nach Figur 8c zwischen dem Wandabschnitt 175 und der Wand 169 eine Stufenwand 189, die von einer Ebene 191 (Figur 8) der Schutzkappe 47 ausgeht und kürzer als der Wandabschnitt 175 und die Wand 169 ist. Eine solche Stufenwand 189 kann bei allen Ausführungsbeispielen mit Wand 169 und Wandabschnitt 175 vorgesehen werden.
Wie in Figur 8, 8c und 8d gezeigt, können an jedem entsprechenden Spalt 70 Spaltbegrenzungsflächen 172 beiderseits des Spalts 70 vorgesehen werden, so dass der Spalt 70 in Umfangsrichtung von je einer Spaltbegrenzungsfläche 172 begrenzt ist. Die Spaltbegrenzungsflächen 172 sind sowohl nach Figur 8 als auch Figur 8d von Seitenwänden 178, 179 umgriffen, die von dem Wandabschnitt 175 ausgehen. Gemäß Figur 7 und 8 sowie 8d ist vorgesehen, dass sich zwischen dem Wandabschnitt 175 und der Wand 169 ein Zulauf 180 befindet, der ein mindestens einfaches Umlenken von Spritzwasser erfordert, um dieses zum Spalt 70 zu leiten.
Weitere konstruktive Merkmale für diesen Schleifringraumschutz sind, dass die beiden Wände bzw. die Trichterfläche 172 und die Seitenwand 179 im Bereich des Zulaufs 180 um 0,5 bis 10 mm einander überlappen. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Winkel alpha zwischen 20 Grad und 140 Grad betragen soll. Die bereits erwähnte Verjüngung soll bis zu 90 % der Wandstärke in axialer Richtung betragen. Die Stufenwand 189 soll von 0,5 bis 90 % der Wandhöhe in der Öff- nung betragen, um das Eindringen des abfließenden Mediums zu verhindern.
Aus Figur 8 kann des Weiteren erkannt werden, dass die Trichterfläche 172 bzw. die dazugehörige Wand höher als die Rinnenwand 174 ist. In Figur 9 ist die vom Lagerschild 13.2 abgewandte Oberseite des Kühlkörpers
53 zu erkennen. Der Kühlkörper 53 weist an seinem zum Großteil im Wesentlichen eckig ausgeführten Innenumfang bereits erwähnten Kühlrippen 163 auf. Der Kühlkörper 53 hat insgesamt vier Anschraubaugen 193, die vorzugsweise zur Befestigung des Kühlkörpers 53 über der Verschaltungsvorrichtung 130 die- nen.
Die Figur 10 zeigt den Pluskühlkörper 53 von seiner Unterseite und damit der Seite, die dem Lagerschild 13.2 zugewandt ist. Direkt an die Kühlrippen 163 angrenzend befindet sich ein Steg 196. Wie sowohl aus Figur 10 als auch Figur 11 erkennbar ist, grenzt an den Steg 196 die zylindrische Öffnung 61 an, in die eine
Plusdiode 99 eingesteckt ist. Die Plusdiode 99 ist mit einem Diodenkopfdraht 198 versehen, der zur Verschaltung mit dem Verschaltungselement 133 dient.
In Figur 12 ist die Verschaltungsvorrichtung 130 dargestellt. Diese Verschal- tungsvorrichtung 130 weist unter anderem ein Trägerelement 200 auf, das in die- sem Ausführungsbeispiel insgesamt ringförmig ausgebildet ist. Das Trägerelement 200 müsste nicht ringförmig ausgebildet sein und insgesamt könnten auch mehrere Trägerelemente vorhanden sein, die das eine Trägerelement schließlich funktional ersetzen. Die Aufgabe des Trägerelements ist es hier beispielsweise zumindest eine Führungshülse vorzugsweise integral angeformt aufzuweisen. In diesem Ausführungsbeispiel hat das Trägerelement 200 insgesamt fünf Führungshülsen 202, da es sich bei der elektrischen Maschine 10 um einen Wechselstromgenerator mit fünfphasiger bzw. fünfsträngiger Ständerwicklung 18 handelt. Die Führungshülse 202 weist einen unteren Abschnitt auf, der insgesamt rohrartig ausgeführt ist und durch seine innere trichterartige Kontur 203 einzuführende Wicklungsdrähte bzw. mindestens einen Wicklungsdraht 204 der Ständerwicklung 18 zentrierend aufnimmt. Diesem Zentrierungsabschnitt 206 schließt sich vorzugsweise einstückig ein Aufnahmeabschnitt 208 an. Dieser dünnwandigere Aufnahmeabschnitt 208 schließt sich an eine nach oben gerichtete Mün- dung 209 des Zentrierungsabschnitts 206 an, siehe auch die Schnittdarstellung
Xlll-Xlll gemäß Figur 12 in Figur 13. In dem Aufnahmeabschnitt 208 ist ein bereits erwähntes Verschaltungselement 133 mit einem Steckabschnitt 210 aufgenommen, so dass ein Verschaltungselement 133; 146 in einen Aufnahmeabschnitt 208 eingesetzt ist. Ein Trägerelement 200 trägt somit mindestens ein Ver- schaltungselement 133, 146. Auf dem Steckabschnitt des Verschaltungsele- ments 133 folgt nach einer Kerbe 211 ein Verbindungsabschnitt 212. Dieser Verbindungsabschnitt ist hier beispielsweise als Klemmabschnitt ausgebildet. Dieser Klemmabschnitt bzw. Verbindungsabschnitt 212 dient dazu einen Wicklungsdraht 204 mit dem Verschaltungselement 133 und damit mit den Plus- und Minusdio- den 99, 58 in geeigneter Weise zu einer Brückenschaltung zu verbinden.
In Figur 13 ist die Endlage der Wicklungsdrähte 204 bzw. des Wicklungsdrahtes 204 strichliniert einskizziert. Vier der fünf Verschaltungselemente 133, 146 sind vom Aufbau her im Wesentlichen gleich. Die Verschaltungselemente 133 unterscheiden sich lediglich in der Ausrichtung bzw. in der Länge. Das bedeutet, dass die Verschaltungselemente 133 mal einen Arm 214 aufweisen, der in Umfangsrichtung und im Uhrzeigersinn verläuft und mal einen Arm aufweisen, der in Umfangsrichtung gegen den Uhr- zeigersinn verläuft. Das in Figur 14 dargestellte Verschaltungselement 133 weist einen Arm 214 auf, der gegen den Uhrzeigersinn verlaufen soll. Der Arm 214 des Verschaltungsele- ments 133 in Figur 14 weist hier zwei Halbarme 215 auf, die jeweils von dem Steckabschnitt 210 einstückig ausgehen. An jeden Halbarm 215 schließt sich einstückig ein Verbindungsabschnitt 216 an. Diese Verbindungsabschnitte 216 dienen dazu Diodenkopfdrähte 198 zu kontaktieren. Hierzu werden die
Diodenkopfdrähte 198 vorzugsweise angelötet, angeschweißt oder durch eine andere Verbindungstechnik, beispielsweise durch Formschluss, verbunden. Die beiden Verbindungsabschnitte 216 gehen dabei von dem Arm 214 derartig aus, dass diese Verbindungsabschnitte 216 beispielsweise einander entgegengesetzt gerichtete Enden 217 aufweisen. Der Verbindungsabschnitt 212 eines Verschal- tungselements 133 weist zunächst im Wesentlichen eine U-förmige Form auf, siehe auch Figur 15. Von einem Schenkel eines Us des Verbindungsabschnitts 212 geht jedoch ein abgewinkelter Greifabschnitt 218 aus, der verhindert, dass ein in den Verbindungsabschnitt 216 eingeschobener bzw. eingesteckter Wicklungsdraht 204 unter dem Druck von Schweißzangen den U-förmigen Verbindungsabschnitt 16 verlässt. Die Halbarme 215 sind vor den Verbindungsabschnitten 216 direkt nebeneinander angeordnet. Nach dem Verbinden der Ver- bindungsabschnitte 216 mit den Diodenkopfdrähten kann es sein, dass die
Halbarme 215 in Flächenrichtung der Bleche zueinander leicht verdreht angeordnet sind. Es ist im Übrigen vorgesehen, dass die Halbarme 215, die Verbindungsabschnitte 216 und der Steckabschnitt 210 um eine Achsrichtung 219 gebogen sind. Die Achsrichtung entspricht hier der Rotationsachse 183. Es wird hier nur auf die Richtung der Achse und nicht auf die Position der Achse Bezug genommen. Es sind damit mehrere Biegungen in Richtung einer Achsrichtung an verschiedenen Stellen des Blechs. Die Halbarme 215 und die Verbindungsabschnitte 216 sind gemeinsam so ausgerichtet, dass sie eine T-Form bilden. Das in Figur 14a, 14 b und 14 c dargestellte Verschaltungselement 133 ist eine
Alternative zum in Figur 14 dargestellten Verschaltungselement 133. Von einem Verbindungsabschnitt 212 geht ein Arm 214 aus, der gegen den Uhrzeigersinn verlaufen soll. Der Arm 214 des Verschaltungselements 133 in Figur 14a weist hier zwei Halbarme 215 auf, die an einem Verbindungsbogen 221, vgl. auch Fi- gur 14b, miteinander einstückig verbunden sind. Vom Verbindungsabschnitt 212 ausgehend erstreckt sich einstückig ein kurzer bandförmiger Blechabschnitt bzw. Zwischenabschnitt, der in einen Halbarm 215 übergeht. Von dem einen Halbarm 215 geht der Verbindungsbogen 221 aus, der dann in den anderen Halbarm 215 übergeht. An jeden Halbarm 215 schließt sich einstückig ein Verbindungsab- schnitt 216 an. Diese Verbindungsabschnitte 216 dienen dazu Diodenkopfdrähte
198 zu kontaktieren. Hierzu werden die Diodenkopfdrähte 198 vorzugsweise angelötet, angeschweißt oder durch eine andere Verbindungstechnik, beispielsweise durch Formschluss, verbunden. Die beiden Verbindungsabschnitte 216 gehen dabei von den Halbarmen 215 derartig aus, dass diese Verbindungsabschnitte 216 beispielsweise einander entgegengesetzt gerichtete Enden 217 aufweisen
(zwei einander abgewandte L- Formen). Der Verbindungsabschnitt 212 eines Verschaltungselements 133 weist zunächst im Wesentlichen eine U-förmige Form auf, siehe auch Figur 14a und Figur 14c. Von einem Schenkel eines Us des Verbindungsabschnitts 212 geht jedoch ein abgewinkelter Greifabschnitt 218 aus, der verhindert, dass ein in den Verbindungsabschnitt 212 eingeschobener bzw. eingesteckter Wicklungsdraht 204 unter dem Druck von Schweißzangen den U-förmigen Verbindungsabschnitt 212 verlässt. Die Halbarme 215 sind vor den Verbindungsabschnitten 216 direkt nebeneinander angeordnet. Nach dem Verbinden der Verbindungsabschnitte 216 mit den Diodenkopfdrähten kann es sein, dass die Halbarme 215 in Flächenrichtung der Bleche zueinander leicht verdreht angeordnet sind. Die von der Zeichnung her zueinander parallelen Oberkanten der Halbarme sind dann zueinander nicht parallel angeordnet. Es ist im Übrigen vorgesehen, dass die Verbindungsabschnitte 216 und der Steckabschnitt 210 um eine Achsrichtung 219 bzw. dazu parallele Achsen gebogen sind. Es wird hier nur auf die Richtung der Achse und nicht auf die Position der Achse
Bezug genommen. Es sind damit mehrere Biegungen in Richtung einer Achsrichtung an verschiedenen Stellen des Blechs. Die Halbarme 215 und die Verbindungsabschnitte 216 sind gemeinsam so ausgerichtet, dass sie eine T-Form bilden. In Figur 14c ist eine Draufsicht auf den Verbindungsabschnitt 212 darge- stellt.
Der Verbindungsabschnitt 212 teilt sich in einen Abschnitt, den Steckabschnitt 210, auf, der dazu dient, das Verschaltungselement 133 in den Aufnahmeabschnitt 208 setzen und dort halten zu können, vgl. auch Figur 13. Der Steckab- schnitt 210 ist U-förmig gebogen und weist im Bereich des tiefsten Punkts der U- Form eine beulenartige Ausformung 223 (Pickel) auf. Diese Ausformung dient dazu, in dem Aufnahmeabschnitt eine punktuelle Klemmung zu erzeugen und damit durch eine Mischung aus Kraft- und Formschluss zwischen Steckabschnitt 210 und Aufnahmeabschnitt 208 ein Halten zu ermöglichen. Gleiches kann auch bei dem Verschaltungselement 133 nach Figur 14 vorgesehen sein. Die U-Form des Verbindungsabschnitts 212 ist weniger breit als die U-Form des Verbindungsabschnittes 212, was auch bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 13, 14 und 15 vorgesehen werden kann.
Für das Verschaltungselement 133; 146 ist somit ein Steckabschnitt 210 offenbart, über dem axial ein Verbindungsabschnitt 212 angeordnet ist, wobei von dem Steckabschnitt 210 ein Halbarm 215 zumindest mittelbar und einstückig ausgeht, von dem ein Verbindungsbogen 221 abzweigt, der in den anderen Halbarm 215 übergeht. Zwischen dem Steckabschnitt 210 und dem Halbarm 215 kann ein Zwischenabschnitt 224 als bloßer Verbindungsabschnitt angeordnet sein. Der Zwischenabschnitt 224 kann gewinkelt ausgeführt sein.
In Figur 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verschaltungselements
146 dargestellt. Dieses Verschaltungselement 146 ist in Figur 12 auf in etwa Position 2-Uhr abgebildet. Von dem Verschaltungselement 146 und hier speziell von einem Halbarm 215 geht ein weiterer Verbindungsabschnitt 220 aus. Dieser Verbindungsabschnitt 220 ist gemäß Figur 16 in einer im Querschnitt U-förmigen Schiene gelagert, die einstückig mit dem Trägerelement 200 verbunden ist. Der Verbindungsabschnitt 220 ist mit dem Verschaltungselement 146 bzw. einem
Halbarm 215 an einer Verbindungsstelle 222 stoffschlüssig verbunden (Schweißen, Löten). Der Verbindungsabschnitt 220 ist mehrfach verwinkelt ausgeführt und endet in einer Öse 225. Im Verbindungsabschnitt 220 und noch vor der Öse 225 befindet sich ein Verbindungsloch 227. Dieses Verbindungsloch nimmt gemäß Figur 12 einen Zapfen 230 auf. Dieser Zapfen ist wie ein Niet heiß
verstemmt, d.h. der aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellte Zapfen 230 wird verformt bzw. ist verformt und hält durch einen Hinterschnitt den Verbindungsabschnitt 220 ortsfest am Trägerelement 200.
Der Verbindungsabschnitt 220 ist in einer U-förmig profilierten Schiene des Trägerelements 200 eingebettet und wird entsprechend dem Verlauf des Verbindungsabschnitts 220 auf einem Ösenträger 233 abgelegt. Wie der Figur 12 ent- nommen wird, sind die Verschaltungselemente 133, 146 unterschiedlich ausgerichtet: So sind beispielsweise auf Position 11-Uhr und Position 10-Uhr wie ein Verschaltungselement 133 angeordnet, deren Arme 214 voneinander wegweisend und damit in verschiedene Umfangsrichtungen des Trägerelements 200 ausgerichtet sind. Des Weiteren sind wiederum zwei Verschaltungselemente 133 angeordnet, eines davon auf Position 11-Uhr, eines davon auf Position 2-Uhr, wobei die Arme 214 so zueinander ausgerichtet sind, dass die Verbindungsabschnitte 216 aufeinander zugerichtet sind. Dies bedeutet, dass die Arme 214 in Umfangsrichtung aufeinander zuweisen.
Es ist somit eine elektrische Maschine 10 mit einem Lagerschild 13.2, auf dem eine Verschaltungsvorrichtung 130 aufgesetzt ist, offenbart, die zumindest ein Verschaltungselement 146 aufweist, durch das zumindest eine Plusdiode 99 und eine Minusdiode 58 mit einem Wicklungsdraht 204 der Ständerwicklung 18 ver- schaltet ist, mit einem Verbindungsabschnitt 220, der dazu dient einem Regler 91 ein Phasensignal zur Verfügung zu stellen, mit einem U-förmigen Kühlkörper 193, der um eine Rotationsachse 183 angeordnet ist, wobei der U-förmige Kühlkörper 193 und das Lagerschild 13.2 den Verbindungsabschnitt 220 zwischen sich aufnehmen.
Mit Bezug zu Figur 12 kann zudem erkannt werden, dass das Trägerelement 200 zumindest eine nach radial innen orientierte Befestigungsöse 236 aufweist. Im Ausführungsbeispiel sind es insgesamt vier Befestigungsösen 236. In Figur 17 ist unter anderem dargestellt, wie die beiden Verbindungsabschnitte
216 eines Verschaltungselementes 146 (gilt auch für die Verschaltungselemente 133) voneinander wegweisend angeordnet sind und der Ösenträger 233 erhaben ist. In Zusammenschau mit Figur 18 bzw. Figur 6 kann erkannt werden, dass die eben erwähnten Befestigungsösen 236 auf kleinen Domen 239 aufsitzen und dort mit in die Dome 239 eingebrachten Gewinden mittels Befestigungselementen (Schrauben) befestigt sind. Die Ansicht gemäß Figur 18 zeigt auch, wie die Verschaltungselemente 133 in diesem Fall mit Minusdioden 58 verbunden sind. So zeigt die Figur 8 eine Minusdiode 58, deren Diodenkopfdraht 198 mit einem Verbindungsabschnitt verbunden ist. Gleiches zeigt auch Figur 6, links. Dort wird auch deutlich, dass eine Plusdiode 99 mit ihrem Diodenkopfdraht 198 an dem Verbindungsabschnitt 216 des anderen Halbarms 215 verbunden sind. Diese Halbarme 215 lassen im Übrigen zu, dass nur relativ geringe Kräfte an den Diodenkopfdrähten 198 wirken, da diese nicht im Bereich des Halbarms 215 aneinander fixiert sind. Dadurch sind Verschiebungen der Halbarme 215 in Axialrichtung des Rotors möglich.
Es ist somit eine als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10), mit einem Rotor (20) und einer Rotationsachse (183), mit einem Ständereisen (17), das eine Ständerwicklung (18) hält, wobei die Ständerwicklung (18) Phasenanschlüsse aus Wicklungsdraht (204) aufweist, mit einer Gleichrichterschaltung (151), die zumindest eine Brückenschaltung aus einer Plusdiode (99) und einer Minusdiode (58) aufweist, bekannt. Die Plusdiode (99) und eine Minusdiode (58) sind mittels eines Verschaltungselements (133; 146) mit einem Phasenanschluss aus Wicklungsdraht (204) elektrisch leitend verbunden, wobei das Verschaltungselement (133; 146) aus Blech ist und zwei Halbarme (215) hat, wobei ein Halbarm (215) mittels eines Verbindungsabschnittes (216) mit einer Plusdiode (99) und ein anderer Halbarm (215) mittels eines anderen Verbindungsabschnittes (216) mit einer Minusdiode (58) elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei die Halbarme (215) vor den Verbindungsabschnitten (216) derart ausgerichtet sind, dass Blechoberflächen 240 senkrecht zu einer Rotationsachse (183) des Rotors (20) ausgerichtet sind, und die Halbarme (215) vor den Verbindungsabschnitten (216) über einen Längenabschnitt parallel nebeneinander angeordnet sind, wobei die Verbindungsabschnitte (216) jeweils von einem
Halbarm (215) ausgehen und dabei einander entgegengesetzt gerichtete Enden (217) aufweisen.

Claims

Ansprüche
1. Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10), mit einem Rotor (20) und einer Rotationsachse (183), mit einem Ständereisen (17), das eine Ständerwicklung (18) hält, wobei die Ständerwicklung (18) Phasenanschlüsse aus Wicklungsdraht (204) aufweist, mit einer Gleichrichterschaltung (151), die zumindest eine Brückenschaltung aus einer Plusdiode (99) und einer Minusdiode (58) aufweist, wobei die Plusdiode (99) und eine Minusdiode (58) mittels eines Ver- schaltungselements (133; 146) mit einem Phasenanschluss aus Wicklungsdraht (204) elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Verschaltungselement (133; 146) aus Blech ist und zwei Halbarme (215) hat, wobei ein Halbarm (215) mittels eines Verbindungsabschnittes (216) mit einer Plusdiode (99) und ein anderer Halbarm
(215) mittels eines anderen Verbindungsabschnittes (216) mit einer Minusdiode (58) elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei die Halbarme (215) vor den Verbindungsabschnitten (216) derart ausgerichtet sind, dass Blechoberflächen (240) senkrecht zu einer Rotationsachse (183) des Rotors (20) ausgerichtet sind, und die Halbarme (215) vor den Verbindungsabschnitten (216) über einen Längenabschnitt parallel nebeneinander angeordnet sind, wobei die Verbindungsabschnitte
(216) jeweils von einem Halbarm (215) ausgehen und dabei einander entgegengesetzt gerichtete Enden (217) aufweisen.
2. Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbarme (215) vor den Verbindungsabschnitten (216) direkt nebeneinander angeordnet sind.
3. Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbarme (215) zueinander verdreht angeordnet sind.
4. Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschaltungsele- ment (133; 146) in einen Aufnahmeabschnitt (208) eingesetzt ist.
5. Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschaltungsele- ment (133; 146) einen Steckabschnitt (210) hat, über dem axial ein Verbindungsabschnitt (212) angeordnet ist, wobei von dem Steckabschnitt (210) ein Halbarm (215) ausgeht, von dem ein Verbindungsbogen (221) abzweigt, der in den anderen Halbarm (215) übergeht.
6. Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Verschal- tungselement (146) ein Verbindungsabschnitt (220) ausgeht, der dazu dient einem Regler (91) ein Phasensignal zur Verfügung zu stellen, mit einem U-förmigen Kühlkörper (193), der um eine Rotationsachse (183) angeordnet ist, wobei der U- förmige Kühlkörper (193) und das Lagerschild (13.2) den Verbindungsabschnitt (220) zwischen sich aufnehmen.
7. Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbarme (215), die Verbindungsabschnitte (216) und der Steckabschnitt (210) um eine Achsrichtung (219) gebogen sind.
8. Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbarme (215) und die Verbindungsabschnitte (216) gemeinsam so ausgerichtet sind, dass sie eine T- Form bilden.
9. Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägerelement (200) mindestens ein Verschaltungselement (133, 146) trägt. Als Wechselstromgenerator ausgeführte elektrische Maschine (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschaltungselement (133, 146) einem Aufnahmeabschnitt (208) aufgenommen ist.
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