DE102012210886A1 - Rectifier, electric machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Gleichrichter (1) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere für einen Generator eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Kühlplatte (3) und einer zweiten Kühlplatte (4), wobei die Kühlplatten (3, 4) elektrisch voneinander isoliert aneinander befestigt und jeweils mit Gleichrichterdioden versehbar sind, und wobei zur elektrischen Isolation zwischen den Kühlplatten (3, 4) wenigstens ein Isolationsring (10) angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass zur elektrischen Isolation zusätzlich eine Isolationshülse (11) vorgesehen ist, die einen hohlzylinderförmigen ersten Abschnitt (12) mit einem ersten Außendurchmesser und einen mit dem ersten Abschnitt (12) fluchtenden hohlzylinderförmigen zweiten Abschnitt (13) mit einem zweiten Außendurchmesser aufweist, wobei der erste Außendurchmesser größer als der zweite Außendurchmesser ausgebildet ist, und wobei die Isolationshülse (11) mit dem ersten Abschnitt (12) auf einer der Kühlplatten (3, 4) aufliegt und mit dem zweiten Abschnitt (13) eine Öffnung 7 dieser Kühlplatte (3, 4) durchgreift und in den Isolationsring (10) formschlüssig und/oder reibschlüssig eingreift. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine (2).The invention relates to a rectifier (1) for an electrical machine (2), in particular for a generator of a motor vehicle, with a first cooling plate (3) and a second cooling plate (4), the cooling plates (3, 4) being electrically isolated from one another fastened and each can be provided with rectifier diodes, and wherein at least one insulation ring (10) is arranged for electrical insulation between the cooling plates (3, 4). It is provided that an insulation sleeve (11) is additionally provided for electrical insulation, which has a hollow cylindrical first section (12) with a first outer diameter and a hollow cylindrical second section (13) with a second outer diameter, which is aligned with the first section (12) , wherein the first outer diameter is larger than the second outer diameter, and wherein the insulating sleeve (11) rests with the first section (12) on one of the cooling plates (3, 4) and with the second section (13) an opening 7 of this cooling plate (3, 4) reaches through and engages in the isolation ring (10) with a positive fit and / or with a frictional fit. The invention also relates to an electrical machine (2).
Description
Gleichrichter, elektrische MaschineRectifier, electric machine
Die Erfindung betrifft einen Gleichrichter für eine elektrische Maschine, insbesondere Generator eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Kühlplatte und einer zweiten Kühlplatte, wobei die Kühlplatten elektrisch voneinander isoliert aneinander befestigt und jeweils mit Gleichrichterdioden versehbar/versehen sind, und wobei zur elektrischen Isolation zwischen den Kühlplatten wenigstens ein Isolationsring angeordnet ist. The invention relates to a rectifier for an electric machine, in particular generator of a motor vehicle, with a first cooling plate and a second cooling plate, wherein the cooling plates electrically insulated from each other secured to each other and each providable with rectifier diodes /, and wherein for electrical insulation between the cooling plates at least an isolation ring is arranged.
Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, insbesondere Generator für ein Kraftfahrzeug, die einen Gleichrichter aufweist.Furthermore, the invention relates to an electrical machine, in particular a generator for a motor vehicle, having a rectifier.
Stand der TechnikState of the art
Gleichrichter sowie elektrische Maschinen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. In Kraftfahrzeugen dienen elektrische Maschinen heutzutage häufig sowohl zum Antreiben des Fahrzeugs als auch zur Erzeugung elektrischer Energie, beispielsweise bei einem Bremsvorgang des Kraftfahrzeugs. Um beispielsweise die durch Rekuperation erzeugt Energie zu speichern, ist es notwendig, eine durch den Generator erzeugte Wechselspannung in eine Gleichspannung zu wandeln. Hierzu werden Gleichrichter vorgesehen, die mittels entsprechend geschalteter Gleichrichterdioden aus der Wechselspannung die Gleichspannung formen. Die Gleichrichterdioden können hierzu beispielsweise in einer so genannten Brückenschaltung vorgesehen sein. Um für eine ausreichende Kühlung der Dioden zu sorgen sind diese in der Regel an Kühlplatten befestigt. Die Kühlplatten weisen beispielsweise Öffnungen auf, in welche die Dioden eingesteckt werden. Die Kühlplatten sind dabei aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt. Zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit werden die Kühlplatten, die aneinander befestigt werden, elektrisch voneinander isoliert. Hierzu werden beispielsweise ein oder mehrere Isolationsringe vorgesehen, die zwischen den Kühlplatten angeordnet werden und aus einem elektrischen nicht leitfähigen Material bestehen, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Kühlplatten vermieden wird. Ein entsprechender Gleichrichter wird beispielsweise in der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der erfindungsgemäße Gleichrichter hat den Vorteil, dass eine sichere elektrische Isolation der Kühlplatten voneinander sowie eine einfache Montage des Gleichrichters gewährleistet werden. Hierzu ist ein Gleichrichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen, der sich dadurch auszeichnet, dass zur elektrischen Isolation zusätzlich zu dem Isolationsring eine Isolationshülse vorgesehen ist, die einen hohlzylinderförmigen ersten Abschnitt mit einem ersten Außendurchmesser und einen mit dem ersten Abschnitt fluchtenden hohlzylinderförmigen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Außendurchmesser aufweist, wobei der erste Außendurchmesser größer als der zweite Außendurchmesser ausgebildet ist, und wobei die Isolationshülse mit dem ersten Abschnitt auf einer der Kühlplatten aufliegt und mit dem zweiten Abschnitt eine Öffnung dieser Kühlplatte durchgreift und in den Isolationsring formschlüssig und/oder reibschlüssig, insbesondere in axialer Richtung, eingreift. Durch die hohlzylinderförmige Ausbildung von Isolationshülse und Isolationsring lässt sich der Schaft einer Schraube durch diese und damit auch durch die entsprechenden Öffnung der Kühlplatten hindurchführen. Dabei kommt die Unterseite des Schraubenkopfs oder einer Schraubenmutter auf dem ersten Abschnitt der Isolationshülse zum Liegen und die Schraubenmutter beziehungsweise die Unterseite eines Schraubenkopfs auf der gegenüberliegenden Kühlplatte. Damit ist eine elektrische Verbindung von einer Kühlplatte zur anderen auch dann verhindert, wenn Schraubenkopf oder Schraubenmutter direkt auf einer der Kühlplatten aufliegen. Der Isolationsring isoliert somit die Kühlplatten voneinander und die Isolationshülse verhindert, dass der Isolationsring durch die Schraube elektrisch umgangen wird. Durch das formschlüssige und/oder reibschlüssige Eingreifen der Isolationshülse in den Isolationsring wird die Isolationshülse an dem Isolationsring und der Isolationsring an der Isolationshülse verliersicher gehalten. Bei der Montage des Gleichrichters kann somit zunächst die Isolationshülse durch eine entsprechende Öffnung der einen Kühlplatte geführt und auf der anderen Seite mit dem Isolationsring formschlüssig und/oder reibschlüssig verbunden werden, wodurch Isolationsring und Isolationshülse aneinander und an der Kühlplatte verliersicher befestigt sind. Bei dem anschließenden Montageschritt, bei welchem die eine Kühlplatte mit der anderen Kühlplatte zusammengeführt wird, ist damit gewährleistet, dass sich der Isolationsring an der gewünschten Stelle zwischen den Kühlplatten befindet. The rectifier according to the invention has the advantage that a secure electrical insulation of the cooling plates from each other and a simple assembly of the rectifier can be ensured. For this purpose, a rectifier is provided with the features of claim 1, which is characterized in that for electrical insulation in addition to the insulation ring, an insulating sleeve is provided, which has a hollow cylindrical first portion having a first outer diameter and aligned with the first portion hollow cylindrical second portion a second outer diameter, wherein the first outer diameter is greater than the second outer diameter, and wherein the insulating sleeve rests with the first portion on one of the cooling plates and with the second portion engages through an opening of the cooling plate and in the insulating ring positively and / or frictionally, in particular in the axial direction, engages. Due to the hollow cylindrical design of insulation sleeve and insulation ring, the shaft of a screw can pass through this and thus through the corresponding opening of the cooling plates. In this case, the underside of the screw head or a nut on the first portion of the insulating sleeve comes to rest and the nut or the underside of a screw head on the opposite cooling plate. Thus, an electrical connection from one cooling plate to the other is also prevented if the screw head or nut rest directly on one of the cooling plates. The insulating ring thus isolates the cooling plates from each other and the insulating sleeve prevents the insulating ring is electrically bypassed by the screw. Due to the positive and / or frictional engagement of the insulating sleeve in the insulating ring, the insulating sleeve is held captive on the insulating ring and the insulating ring on the insulating sleeve. During assembly of the rectifier, the insulating sleeve can thus first be guided through a corresponding opening of a cooling plate and positively connected and / or frictionally connected on the other side with the insulating ring, whereby insulating ring and insulating sleeve are secured captively to each other and to the cooling plate. In the subsequent assembly step, in which one cooling plate is brought together with the other cooling plate, this ensures that the insulation ring is located at the desired location between the cooling plates.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Abschnitt der Isolationshülse an seinem freien Ende wenigstens einen Radialvorsprung aufweist, der insbesondere in eine Radialvertiefung an der Innenseite des Isolationsrings eingreift. Damit dieses Eingreifen einfach ermöglicht wird, sind zweckmäßigerweise der Isolationsring und/oder die Isolationshülse zumindest bereichsweise elastisch verformbar ausgebildet, so dass der Radialvorsprung und die Radialvertiefung letztendlich eine Rastverbindung bilden. Vorzugsweise erstreckt sich der Radialvorsprung über den gesamten Umfang des zweiten Abschnitts als Radialsteg und die Radialvertiefung entsprechend als Radialnut über den gesamten Umfang des Isolationsrings, so dass die Isolationshülse in jeder Drehposition in den Isolationsring einführbar und darin verrastbar ist.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the second portion of the insulating sleeve has at its free end at least one radial projection which engages in particular in a radial recess on the inside of the insulating ring. In order for this intervention to be made possible, the insulating ring and / or the insulating sleeve are expediently designed to be elastically deformable at least in regions, so that the radial projection and the radial recess ultimately form a latching connection. Preferably, the radial projection extends over the entire circumference of the second portion as a radial web and the radial recess accordingly as Radialnut over the entire circumference of the insulating ring, so that the insulating sleeve in each rotational position in the insulating ring insertable and can be locked therein.
Besonders bevorzugt wird der Formschluss derart ausgebildet, dass er spielbehaftet ist, insbesondere in axialer Richtung. Insbesondere ist das Spiel derart groß gewählt, dass bei der Montage des Gleichrichters Axialkräfte nur über den Isolationsring von einer Kühlplatte auf die andere übertragen werden können. Alternativ und/oder zusätzlich zum Vorsehen des Radialvorsprungs und der Radialvertiefung ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der zweite Abschnitt an seinem freien Ende eine Verjüngung des zweiten Außendurchmessers aufweist. Durch diese Verjüngung wird eine Axialanschlag an dem freien Ende des zweiten Abschnitts der Isolationshülse gebildet, der beispielsweise bei der Montage mit dem Isolationsring auf dem Rand des Isolationsrings zum Aufliegen kommt. Dadurch lässt sich der Isolationsring auf einfache Art und Weise an der Isolationshülse ausrichten. Durch eine zusätzliche reibschlüssige Verbindung zwischen Isolationsring und Isolationshülse sind beide auf einfache Art und Weise aneinander gehalten. Zusätzlich ist es auch denkbar, den Isolationsring mit einem entsprechenden Durchmesserverjüngung des Innendurchmessers zu versehen, so dass der Isolationsring einen mit dem Axialanschlag zusammenwirkenden Gegenanschlag bildet. Particularly preferably, the positive connection is formed such that it is subject to play, in particular in the axial direction. In particular, the game is chosen so large that during assembly of the rectifier axial forces can only be transmitted via the insulation ring from one cooling plate to the other. Alternatively and / or in addition to providing the radial projection and the radial recess is provided according to a further embodiment of the invention that the second portion has at its free end a taper of the second outer diameter. By this taper, an axial stop is formed at the free end of the second portion of the insulating sleeve, which comes to rest for example during assembly with the insulating ring on the edge of the insulating ring. As a result, the insulating ring can be aligned in a simple manner on the insulating sleeve. By an additional frictional connection between the insulating ring and insulating sleeve both are held together in a simple manner. In addition, it is also conceivable to provide the insulation ring with a corresponding diameter reduction of the inner diameter, so that the insulation ring forms a cooperating with the axial stop counter-stop.
Besonders bevorzugt bilden das freie Ende des zweiten Abschnitts und der Isolationsring eine Presspassung. Diese Presspassung sichert die reibschlüssige Verbindung zwischen Isolationsring und Isolationshülse auf einfache Art und Weise. Particularly preferably, the free end of the second section and the insulating ring form a press fit. This interference fit ensures the frictional connection between insulation ring and insulation sleeve in a simple manner.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Isolationshülse und der Isolationsring aus einem duroplastischen Kunststoff, insbesondere aus Phenoplast gefertigt sind. Der duroplastische Kunststoff ist besonders hitzebeständig und gewährleistet somit auch noch bei großen Temperaturen eine ausreichende Isolierung der Kühlplatten voneinander und insbesondere der axial belastete Isolationsring bleibt dadurch auch bei hohen Temperaturen noch ausreichend mechanisch belastbar.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the insulating sleeve and the insulating ring are made of a thermosetting plastic, in particular phenolic. The thermoset plastic is particularly heat resistant and thus ensures even at high temperatures sufficient insulation of the cooling plates from each other and in particular the axially loaded insulation ring remains characterized even at high temperatures still strong mechanical load.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Isolationshülse mehrteilig ausgebildet ist, wobei ihr erster Abschnitt von einem Ring und der zweite Abschnitt von einem Hohlzylinder gebildet wird. Insgesamt sind zur Isolation der Kühlplatten voneinander somit drei Isolationselemente, nämlich der Isolationsring, der Ring und der Hohlzylinder vorgesehen. Vorteilhafterweise ist der Hohlzylinder in dem Ring axial geführt gelagert, um Ring und Hohlzylinder zueinander fluchtend auszurichten.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the insulating sleeve is formed in several parts, wherein its first portion is formed by a ring and the second portion of a hollow cylinder. Overall, three insulating elements, namely the insulating ring, the ring and the hollow cylinder are provided for insulation of the cooling plates from each other. Advantageously, the hollow cylinder is mounted axially guided in the ring to align the ring and the hollow cylinder aligned.
Besonders bevorzugt ist der Hohlzylinder in dem Ring bereichsweise reibschlüssig und/oder formschlüssig gehalten. Dabei können Hohlzylinder und Ring ebenso wie die Isolationshülse und der Isolationsring mit wenigstens einem Radialvorsprung und einer damit korrespondierenden Radialaufnahme, mit mindestens einer Durchmesserverjüngung und/oder mit einer Presspassung ausgebildet sein. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass Hohlzylinder und Ring zueinander mit axialem Spiel befestigt sind, so dass gewährleistet ist, dass über den Hohlzylinder keine Axialkräfte übertragen werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass sowohl die Verbindung zwischen Hohlzylinder und Ring als auch die Verbindung zwischen Hohlzylinder und Isolationsring axial spielbehaftet ist, so dass im montierten Zustand der Hohlzylinder nicht axial belastet wird.Particularly preferably, the hollow cylinder in the ring partially frictionally and / or positively held. In this case, hollow cylinder and ring as well as the insulating sleeve and the insulating ring with at least one radial projection and a corresponding thereto radial receptacle, be formed with at least one diameter taper and / or with a press fit. In particular, it is provided that hollow cylinder and ring are secured to each other with axial play, so that it is ensured that no axial forces are transmitted through the hollow cylinder. In particular, it is provided that both the connection between the hollow cylinder and ring and the connection between the hollow cylinder and the insulating ring is axially play, so that in the assembled state of the hollow cylinder is not axially loaded.
Durch die mehrteilige Ausbildung des der Isolationshülse ist es möglich, den Ring und den Hohlzylinder beziehungsweise den ersten und zweiten Abschnitt der Isolationshülse aus unterschiedlichen Materialien zu fertigen und insbesondere im Hinblick auf die formschlüssige Verbindung, insbesondere im Hinblick auf die jeweilige Rastverbindung zwischen Isolationshülse und Isolationsring sowie zwischen Hohlzylinder und Ring zu optimieren. Dabei ist die insbesondere radiale Verformbarkeit des Hohlzylinders und weniger dessen axiale Festigkeit von Bedeutung. Der Hohlzylinder dient in diesem Fall im Wesentlichen als Montagehilfe, die die einzelnen Isolationselemente bei der Montage aneinander und an einer der Kühlplatten hält. Gleichzeitig dient der Hohlzylinder als Schutz vor einem direkten Kontakt zwischen einem durch Isolationshülse und Isolationsring geführten Schraubenschaft mit der Innenseite der entsprechenden Öffnung der Kühlplatten. Due to the multi-part design of the insulating sleeve, it is possible to manufacture the ring and the hollow cylinder or the first and second portions of the insulating sleeve of different materials and in particular with regard to the positive connection, in particular with regard to the respective locking connection between the insulating sleeve and isolation ring and to optimize between hollow cylinder and ring. The particular radial deformability of the hollow cylinder and less its axial strength is important. In this case, the hollow cylinder essentially serves as an assembly aid, which holds the individual insulation elements to one another and to one of the cooling plates during assembly. At the same time, the hollow cylinder serves as protection against a direct contact between a guided through insulation sleeve and insulation ring screw shaft with the inside of the corresponding opening of the cooling plates.
Besonders bevorzugt ist der Ring aus einem duroplastischen Kunststoff, insbesondere aus Phenoplast gefertigt, so dass er hohe axiale Kräfte übertragen kann und der Hohlzylinder aus einem aliphatischen Polyamid, insbesondere aus PA66 gefertigt, um die oben genannten Vorteile zu erreichen.Particularly preferably, the ring is made of a thermosetting plastic, in particular made of phenolic, so that it can transmit high axial forces and the hollow cylinder made of an aliphatic polyamide, in particular made of PA66 to achieve the above advantages.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine zeichnet sich durch die Ausbildung des Gleichrichters wie er obenstehend beschrieben wurde aus. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigenThe electric machine according to the invention is characterized by the design of the rectifier as described above. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show this
Zur Befestigung der Kühlplatten
Zur elektrischen Isolation der Kühlplatten
Die Isolationshülse
Durch die reibschlüssige Verbindung wird darüber hinaus gewährleistet, dass über den Abschnitt
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dahingehend, dass der zweite Abschnitt
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß
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2012
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Legal Events
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