DE1916237C3 - Gleichrichtereinheit - Google Patents
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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.
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 (14)
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
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