DE1916237C3

DE1916237C3 - Gleichrichtereinheit

Info

Publication number: DE1916237C3
Application number: DE1916237A
Authority: DE
Inventors: Alfred 7000 Stuttgart Groezinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-03-29
Filing date: 1969-03-29
Publication date: 1979-12-13
Also published as: FR2031028A5; DE1916237A1; US3602793A; DE1916237B2; GB1253197A

Description

Die Erfindung geht aus von einer Gleichrichtereinheit nach dem Oberbegrnf des Hauptanspruchs. Bei einer aus der DE-AS 12 56 303 bekannten Gleichrichtereinheit dieser Art ist jeder Kühlkörper als Formstück aus Blech ausgebildet, an dem jeweils die Dioden angeordnet sind. Ferner ist ein Isolator mit elektrischen Verbindungsleitungen vorgesehen, an den die Anschlüsse der Dioden geführt sind. Dieser Isolator ist von den Kühlkörpern räumlich getrennt, bildet aber mit ihnen eine Baueinheit

Die bekannte Gleichrichtereinheit ist empfindlich gegen Biege- und Schüttelkräfte, die sowohl bei der Fertigung und der Montage als auch beim Betrieb des Generators, in den sie dann eingebaut ist auftreten können.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Gleichrichtereinheit der genannten Art so auszubilden, daß sie einen raumsparenden und besonders gegen Schwingungen widerstandsfähigen Aufbau aufweist, einfach herzustellen und leicht zu montieren ist Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausbildungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Pig. 1 eine Gleichrichtereinheit für die Gleichrichtung von Dreiphasenstrom in perspektivischer Darstellung,

Fig.2 eine Stirnansicht der in Fig. I dargestellten Gleichrichtereinheit,

Fig.3 die Stirnansicht der in Fig. I dargestellten Gleichrichtereinheit von der im Vergleich zu der Darstellung in F i g. 2 entgegengesetzten Seite,

μ F i g. 4 einen Axialschnitt durch die Gleichrichtereinheit längs der Schnittlinie IV-IV der Fig.3, mit einer strichpunktiert eingezeichneten Drehstromlichttnaschine, für die die Gleichrichtereinheit besonders geeignet ist,

F i g. 5 einen Teilschnitt durch den mechanischen Teil der Gleichrichtereinheit längs der Schnittlinie V-V der Fig. 3, F i g. 6 einen Teilschnitt durch den mechanischen Teil

der Gleichrichtereinheit, gesehen längs der Schnittlinie VI-VI der F ig, 3,

F i g. 7 einen Teilschnitt durch die Gleichrichtereinhejt im Bereich einer Stütze für eine Andrückfeder,

F i g. 8a bis 8c einen Stanzstreifen, aus dem die als Blechringe ausgebildeten Kühlplatten für die Gleichrichtereinheit ausgestanzt werden, und

F i g. 9 das elektrische Schaltbild der Gleichrichtereinheit,

Die für die Gleichrichtung von Dreiphasen-Wechselstrom vorgesehene Gleichrichtereinheit nach der Erfindung besteht aus drei Halbleiterdioden 11,12, 13, die nachfolgend als Plusdioden bezeichnet sind, aus drei Halbleiterdioden 14, 15, 16, die nachfolgend als Minusdioden bezeichnet sind, sowie aus drei Halbleiterdioden 17, 18, 19, die nachfolgend als Erregerdioden bezeichnet sind. Die Gleichrichtereinheit weist eine Kühlplatte in Form eines äußeren Blechringes 21 zur Kühlung der Plusdioden 11,12,13 und eine Kühlplatte in Form eines inneren Blechringes 22 zur Kühlung der iviinusdioden 14, 15, 16 auf. Die Blechringe 21, 22 sind durch einen Isolator 23 mechanisch miteinander verbunden, jedoch elektrisch voneinander isoliert.

Die äußere Begrenzung des inneren Blechringes 22 stimmt im wesentlichen mit der inneren Begrenzung des äußeren Blechringes 21 überein. Der Blechring 21 ist an den Stellen, an denen eine Plusdiode 11, 12, 13. der Blechring 22 an den Stellen, an denen eine Minusdiode

14, 15, 16 angeordnet ist, verbreitert, und zwar ist im Ausführungsbeispiel (vgl. Fig.2 und 3) der äußere Blechring 21 mit drei radialen Erweiterungen 24,25,26 nach innen und der innere Blechring 22 mit drei radialen Erweiterungen 27,28,29 nach außen versehen. Wie aus Fig.3 deutlich erkennbar ist, sind die radialen Erweiterungen 27,28,29 zu den radialen Erweiterungen 24, 25, 26 komplementär. Auf jeder Erweiterung 24,25, 26 des äußeren Blechringes 21 ist eine der Plusdioden 11, 12,13 angeordnet. Auf jeder Erweiterung 27,28,29 des inneren Blechringes 22 ist eine der Minusdioden 14,

15, 16 angeordnet. Die galvanische Verbindung und zugleich die mechanische Halterung der Dioden Il bis 16 in den Blechringen 21,22 erfolgt durch Einpressen in je einen Durchzug 31 (vgl. Fig.4), der in den Blechringen 21,22 vorgesehen ist. Die Blechringe 21,22 weisen außerdem Steckanschlüsse 32, 33 für die Verbindung mit einer Batterie oder einem anderen Verbraucher auf, und zwar der äußere Blechring 21 die Steckanschlüsse 32 und der innere Blechring 22 den Steckanschluß 33.

Der äußere Blechring 21 ist an seiner äußeren Begrenzung mit drei etwa senkrecht zu seiner Ringebene verlaufenden Fortsätzen 34 versehen. Die Fortsätze 34 haben in der Draufsicht und in einem Schnitt parallel zur Ringebene etwa die Form zweier ineinander übergehender, langgestreckter S. Durch die Fortsätze 34 erhält der äußere Blcchring 21, und mithin die gesamte Gleichrichtereinheit, eine vcrwindungsstcife Gestalt, bei der Resonanzerscheinungen nicht zu befürchten sind. Die Blechringe 21,22 ergeben durch die großflächige Ausführung eine gute Kühlwirkung; sämtliche Dioden liegen im Kühlluftstrom. Ersichtlich ist diese Anordnung auch sehr gut für den Einbau in ein ölbad geeignet, wie es bei Maschinen geschlossener Bauart zur Kühlung verwendet wird.

Die Blechringe 21,22 werden aus einem Stanzstreifen 35 (vgl. F i g. 8a bis 8c) hergestellt. Aus dem Stanzstreifen 35 werden zunächst eil·, zentrisches Vorloch 36, aus dem später die Innenbegrer.zung des inneren Blechrings

22 wird, sowie die Außenbegrenzung des äußeren Blechrings ?1 gestanzt. Sodann werden die öffnungen für die Ausbildung der Durchzüge 31, die die Dioden 11 bis 16 aufnehmen sollen, öffnungen 38 für das Annieten

s der Steckanschlüsse 32,33 und die öffnungen 39 für die mechanische Befestigung der Gleichrichtereinheit an einem Wechselstromgenerator geformt Außerdem wird ein Nietzapfen 41 für den Steckanschluß 33 angeformt. Schließlich wird der innere Blechring 22

to ohne nennenswerten Abfall aus dem äußeren Blechring 21 herausgestanzt Nach dem Herausstanzen des inneren Blechrings 22 aus dem äußeren Blechring 21 werden durch Umbiegen der Kanten des zunächst in der äußeren Begrenzung etwa rechteckigen äußeren Blech rings 21 die Fortsätze 34 in einem Tiefziehvorgang hergestellt Die Form der Fortsätze 34 geht am besten aus F i g. 1 hervor, in der diese Fortsätze perspektivisch dargestellt sind.

Der Isolator 23 verbindet mechanisch den äußeren

Blechring 21 mit dem inneren Blechritij 22 und trennt beide elektrisch voneinander. Er füllt den Spalt zwischen der äußeren Begrenzung des inneren Blechrings 22 und der inneren Begrenzung des äußeren Blechrings 21 aus. Der Isolator 23 folgt daher (vgl.

F i g. 2 und 3) den Begrenzungslinien der Blechringe 21 und 22: Im Querschnitt weist der Isolator 23 etwa die Form eines S auf, wobei jeweils der eine Blechring 21 in der einen, der andere Blechring 22 in der anderen Innenkurve des S gehalten ist. Dies ist besonders gut in

μ F i g. 5 zu erkennen.

An dem Isolator 23 sind in Form von Durchführungen Anschlußelemente 40, 42 (F i g. 2, 3) für die Gleichrichtereinheit vorgesehen, deren Funktion noch erläutert werden wird. Außerdem enthält der Isolator 23 drei

J5 Lötstützpunkte 43, 44, 45 (F i g. 3) für den elektrischen Anschluß der Dioden 11 bis 16. Je ein Lötstützpunkt 43, 44, 45 ist einem Diodenpaar zugeordnet, welches sich auf zwei komplementären radialen Erweiterungen befindet, leder Lötstützpunkt 43, 44, 45 ist als topfförmige, mit einem Lot ausfüllbare Ausnehmung des Isolators 23 ausgebildet, in die jeweils ein Anschluß 46, 48,51 einer Plusdiode 11,12,13 und ein Anschluß 47,49, 52 der mit der zugehörigen Plusdiode zu verbindenden Minusdiode 14, 15, 16 ragt. Zum Beispiel ragt in den Lötstützpunkt 43 der Anschluß 46 der Plusdiode 11 sowie der Anschluß 47 der Minusdiode 14.

Der Isolator 23 reicht über die innere Begrenzung des inneren Blechrings 22 hinaus, und zwar ist der Isolator

23 an der inneren Begrenzung des inneren Blechrings 22 so als rohrartiger Fortsatz 56 ausgebildet. Dieser rohrartige Fortsatz 56 dient zu vielfachen Zwecken: Einmal sind am rohrartigen Fortsatz 56 des Isolators 23 die Lötstü"rp:jinkte 43,44,45 angeformt. Zum anderen ist an ihm eine elektrische Verbindung 55 in Form eines Leiterbandes zum Abschluß der Erregerdioden 17, 18, 19, die keinen Kühlkörper aufweisen, vorgesehen. Die elektrische Verbindung 55 in Form des Leiterbandes wird ringförmig um den rohrartigen Fortsatz 56 gelegt, in Aussparungen 62, Jie sich in Höhe der Lötstützpunkte 43, 44, 45 befinden, geführt und mit einem Ende direkt mit dem Anschluß 40 verlötet. Die Erregerdioden ?7,18, 19 sind mit ihrem einen Anschluß an das Leiterband geschweißt; sie ragen außerdem mit einem zweiten Anschluß 71, 72, 73 in die topfartige Ausnehmung je eines Lötstützpunktes 43, 44, 45 hinein, z. B. der Anschluß 71 der Erregerdiode 17 in den Lötstützpunkt 43, um diese Erregerdiode mit der Plusdiode 11 und der Miriusdiode 14 zu verbinden.

Der rohrartige Fortsatz 56 hält weiterhin einen Bürstenhalter 57 für an die Schleifringe 58, 58' des Wechselstromgenerators 54 drückbare Bürsten 59, 61. Der Bürstenhalter 57 (vgl. Fig. 6) besteht mit dem Isolator 23 aus einem Stück. Er ist rechteckig ausgeführt. In Richtung senkrecht zu der Mittelachse des rohrförmigen Fortsatzes 56 sind zwei rechteckige Kanäle für die Aufnahme der Bürsten 59,61 vorgesehen (vgl. F i g. 6).

Der rohrartige Fortsatz 56 ist mit dem den Luftspalt zwischen dem äußeren Blechring 21 und dem inneren Blechring 22 verbindenden Teil des Isolators 23 über die drei Lötstützpunkte 43, 44,45 und den Bürstenhalter 57 verbunden. Der rohrartige Fortsatz 56 dient gleichzeitig als Abdeckung für die Schleifringe 58, 58' des Wechselstromgenerators 54.

Der Steckanschluß 33 auf dem inneren Blechring 22 durchdringt mit einer Verlängerung 64 den inneren Blechring 22. Dieser Steckanschluß 33 dient mit der Verlängerung 64 als Zuleitung für die in dem Bürstenhalter 57 angeordnete Bürste 59. Die Zuleitung für die andere Bürste 61 erfolgt über das andere, in Form einer Durchführung ausgeführte Anschlußelement 42. Zum Andrücken jeder Bürste 59, 61 an die Schleifringe 58, 58' ist je eine Andrückfeder 67, 68 vorgesehen, die die Form einer Spiralfeder aufweist. Die eine Andrückfeder 67 ist an der Verlängerung 64 abgestützt, die andere in einer besonderen, in dem Isolator 23 befestigten Stütze 69 (vgl. F i g. 7).

Der Isolator 23 wird mit Vorteil als Kunststoff-Spritzteil ausgebildet.

Den mechanischen und elektrischen Anschluß der Gleichrichtereinheit nach der Erfindung an den Dreiphasen-Wechselstromgenerator 54. für den die Gleichrichtereinheit vorgesehen ist, zeigen die Fig.' und 9: Der Wechselstromgenerator 54 ist (Fig. 4) al Drehstrom-Klauenpolgenerator aufgebaut. Seine An triebswelle 74 kann z. B. von der Brennkraftmaschin! ■> eines Automobils angetrieben werden. Sein de Antriebsseite gegenüberliegendes Wellenende 75 ist ii einem Nadellager 76 gelagert und trägt die beider Schleifringe 58, 58' zur Stromversorgung der mit de Welle 74 umlaufenden Erregerwicklung 83. Zu

ίο Stromzufuhr zu den Schleifringen 58,58' sind die beider in dem Bürstenhalter 57 angeordneten Bürsten 59, 6 vorgesehen. Das antriebsseitige Lagerschild 77 hat zwe Befestigungsarme 78,79; das gegenüberliegende Lager schild 81 trägt die Glcichrichtcrcinhcit zum Gleichrich ten der von der Ausgangswicklung 53 des Wechsel Stromgenerators 54 gelieferten dreiphasigen Spannung Die Gleichrichtereinheit ist auf vier Vorsprüngen 82 de; Lagerschilds 81 festgeschraubt, von denen in Fig.' einer zu erkennen ist.

Die Montage ist denkbar einfach, da der Bürstenha ter und die Anschlußstecker mit den Blechringen für die Dioden zu einem Teil zusammengespritzt sind. Für di( Verbindung zum Regler 84. der mit Vorteil ebenfalls ir den Generator 54 eingebaut wird, sind lediglich dre Anschlußleitungen erforderlich, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Der Einbau der Gleichrichtereinheit ir den Generator 54 ist deshalb denkbar einfach, ure gegebenenfalls erforderliche Reparaturen können sehi leicht durchgeführt werden, wobei die Gleichrichterein

JO heit durch ihre robuste Konstruktion auch den in dei Praxis nicht zu vermeidenden harten Beanspruchunger sicher gewachsen ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichrichtereinheit als Teil eines Wechselstromgenerators für Kraftfahrzeuge mit Plusdioden und Minusdioden als Gleichrichter, mit je einem aus Blech hergestellten und in Form von sich nicht überlappenden Kühlplatten ausgebildeten Kühlkörper für die Plusdioden und die Minusdioden und mit einem Isolator zum mechanischen Verbinden der Kühlkörper und zur Aufnahme von elektrischen Verbindungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlplatten als Blechringe (21, 22) ausgebildet und konzentrisch im wesentlichen in parallel zueinander verlaufenden Ebenen angeordnet sind, wobei der Isolator (23) den Luftspalt zwischen der äußeren Begrenzung des inneren Blechringes (22) und der inneren Begrenzung des äußeren Blechringes (21) ausfüllt

2. Gleichrichtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzung des inneren Blechringes (22) im wesentlichen mit der inneren Begrenzung des äußeren Blechringes (21) deckungsgleich ist

3. Gleichrichtereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechringe (21, 22) jeweils an den Stellen, an denen eine Diode (U bis 16) angeordnet ist, verbreitert sind.

4. Gleichrichtereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Blechring (21) mit mindestens e'f.er radialen Erweiterung (24, 25, 26) nach innen und der innere Blechring (22) mit mindestens einer der radialen Erweiterung (24, 25, 26) des äußeren Biechringes (2P, komplementären radialen Erweiterung (27, 28, 29) nach außen versehen und daß auf den komplementären Erweiterungen (24, 27; 25, 28; 26, 29) je eine Diode eines Diodenpaares(11,14; 12, IS; 13,16) angeordnet ist.

5. Gleichrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der äußere Blechring (21) an seiner äußeren Begrenzung mit etwa senkrecht zu seiner Ringebene verlaufenden Fortsätzen (34) versehen ist

6. Gleichrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß auf wenigstens einem der Blechringe (21, 22) ein Steckanschluß (32, 33) zum Anschließen eines Verbindungskabels vorgesehen ist

7. Gleichrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Isolator (23) elektrische Anschlußelemenle (40, 42) in Form von isolierten Durchführungen vorgesehen sind.

8. Gleichrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß LOtstützpunkte (43, 44, 45) vorgesehen und als topfartige, mit einem Lot ausgefüllte Ausnehmungen des Isolators (23) ausgebildet sind.

9. Gleichrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Isolator (23) eine elektrische Verbindung (55) zum Anschluß von Erregerdioden (17,18,19) vorgesehen ist

10. Gleichrichtereinheit nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die topfartige Ausnehmung (43, 44, 45) außerdem ein Anschluß (71, 72, 73) einer mit ihrem anderen Anschluß an der elektrischen Verbindung (55)

befestigten Erregerdiode (17,18,19) ragt

11. Gleichrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Isolator (23) bis zur inneren Begrenzung des inneren Blechringes (22) erstreckt und an der inneren Begrenzung als rohrartiger Fortsatz (56) ausgebildet ist

12. Gleichrichtereinheit nach Anspruch Jt, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrartige Fortsatz (56) einen Bürstenhalter (57) für an die Schleifringe (58) des Wechselstromgenerators (54) drückbare Bürsten (59,61) enthält

13. Gleichrichtereinheit nach den Ansprüchen 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung (55) zum Anschluß der Erregerdioden (17,18,19) als Streifen ausgebildet ist der außen an dem rohrartigen Fortsatz (56) vorgesehen ist

14. Gleichrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Isolator (23) als Kunststoff-Spritzteil ausgebildet ist