DE3137172C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen außenbelüfteten Drehstromgenerator zum Antrieb durch eine Brennkraftmaschine, insbesondere Kraftfahr­ zeug-Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus dem DE-GM 18 27 078 ist ein solcher schleifringloser Generator bekannt, bei welchem die Außenseite seines Gehäuses und die daraus heraus­ ragenden Gleichrichter-Dioden bzw. deren Kühlkörper mittels eines Kühlluftstromes gekühlt werden; als Kühlluft dient dabei der Fahrt­ wind. Die Gleichrichter-Dioden sind bei dieser Anordnung gegen Spritzwasser und Schmutz geschützt, ragen jedoch mit ihren Kühl­ körpern weit aus dem Generator-Gehäuse heraus.

Aus der DE-AS 22 00 770 ist eine elektrische Maschine zu ersehen, die auf der Außenseite ihres Gehäuses in Längsrichtung verlaufende Kühlrippen hat und auf einer ihrer Stirnseiten ein sich mit der Maschinenwelle drehbares Lüfterrad aufweist. Der Kühlluftstrom wird vom Lüfterrad durch eine axial angeordnete Lüfterhaube angesaugt und dann entlang der Kühlrippen des Gehäuses entlanggeblasen; der Kühl­ luftstrom wird dabei an Gleichrichter-Dioden entlanggeführt, die in der Lüfterhaube befestigt sind und infolge des Kühlluftstromes vor einer Überhitzung bewahrt werden.

Die DE-OS 28 38 966 beschreibt eine elektrische Maschine, bei der auf einer senkrecht zur Maschinenwelle stehenden Lagereinrichtung drei Kühlkörper mit Gleichrichter-Dioden festgelegt sind; die Kühl­ körper sind dabei - in axialer Ansicht der elektrischen Maschine gesehen - U-förmig zueinander angeordnet. Stromschienen, die in isolierenden Halterungen gehalten sind, verbinden die elektrischen Elemente miteinander. Die Gleichrichter-Dioden sind auf den Kühl­ körpern zusammengefaßt, wobei für jede Gruppe ein gemeinsamer Kühl­ körper vorgesehen ist. Die Gleichrichter-Dioden sind in den Kühl­ körpern jeweils mit ihrer Fußzone festgelegt; die Anschlußdrähte der Gleichrichter-Diode weisen im wesentlichen in Richtung der Maschinenwelle. Die Kühlkörper mit den Gleichrichter-Dioden sind im Inneren des Maschinen-Gehäuses angeordnet, was nur einen bedingten Schmutz- und Spritzwasserschutz ermöglicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehstromgenerator zu schaffen, der bei hoher Leistung und weitgehend geschlossener Bauart eine kurze, kompakte Bauform hat und dessen dem Kühlluftstrom ausgesetzte Gleichrichter und ein Spannungsregler gegenüber Schmutz und Spritzwasser aus­ reichend geschützt sind.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen in Verbindung mit dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel eines geschlossenen, schleifringlosen Drehstromgenerators mit außenliegenden Kühlrippen.

Kugellager 3, das im antriebsseitigen Lagerschild 1 sitzt, und mit einem Rollenlager 4, das im antriebsfernen Lager­ schild 2 eingepreßt ist und dort mittels einer Ringscheibe 5 und Schrauben 6 gehalten wird, ist die Ankerwelle 7 gela­ gert, deren vorderes Wellenende 8 zur Befestigung einer nicht dargestellten Riemenscheibe aus dem Lagerschild 1 vorsteht und ein Lüfterrad 9 trägt.

Auf der Ankerwelle 7 sitzt ein mit dieser drehbarer Klauen­ polläufer 11, der als Kraftlinienleitstück für das von der feststehenden Erregerwicklung 12 erzeugte Magnetfeld dient. Die Erregerwicklung 12 sitzt auf einer durch Schrauben 13 am antriebsseitigen Lagerschild 1 befestigten, zur Anker­ welle 7 gleichachsigen Hülse 14.

Zwischen den beiden Lagerschilden 1 und 2 ist das in den Fig. 4 und 5 im einzelnen näher dargestellte Gehäuse 15 mit Hilfe von bis zum rückwärtigen Lagerschild 2 durchge­ henden Schrauben 16 eingespannt. Das Gehäuse 15 hat einen mit einer zylindrischen Längsbohrung 18 versehenen Abschnitt 17, welcher an seinem Außenumfang zahlreiche, wenigstens annähernd radial abstehende Kühlrippen 19 aufweist. Diese verlaufen parallel zur Achse der Ankerwelle 7 und setzen sich in gleichgeformte Kühlrippen 20 am antriebsfernen Lager­ schild 2 fort. An der dem Antrieb zugekehrten Stirnseite des Gehäuses 15 bzw. seines Abschnittes 17 befindet sich ein in den Fig. 4 und 5 im einzelnen näher dargestellter rohrförmiger Ansatz 21, der in seiner axialen Draufsicht ge­ mäß Fig. 4 einen polygonalen, hier einen quadratischen, Querschnitt aufweist und vier zur Drehachse der Ankerwelle 7 parallel verlaufende Seitenflächen 22 bis 25 aufweist. Von diesen Seitenflächen dient die in der Fig. 1 obenliegend wiedergegebene Seiten­ fläche 22 zur Befestigung eines aufgesetzten Spannungsreglers 26. Die drei übrigen Seitenflächen 23, 24, 25 des Ansatzes 21 dienen zur Befestigung von insgesamt sechs Laststromgleichrichtern des Generators. Von diesen Gleichrichtern führen drei Gleich­ richter, die in den Fig. 1 und 3 bei 27, 28 und 29 ange­ deutet sind, über eine Leitung 30 zu einem als B+ Klemme dienenden, in dem an­ triebsfernen Lagerschild 2 isoliert befestigten Schraubenbol­ zen 31. In gleicher Weise sind drei Minusdioden, von denen in der Zeichnung in Fig. 3 eine bei 33 angedeutet ist, auf der Seitenfläche 23 angeordnet. Die Plusgleichrichter 27, 28 und 29 sind dadurch zu einer Gruppe zusammengefaßt, daß sie in einen gemeinsamen, leitenden Trägerkörper 34 eingepreßt sind, der unter Zwischenlage eines dünnen Isolierstoffplättchens 35 mit Schrauben 36 gegen die Seitenfläche 25 des prismati­ schen Ansatzes 21 festgezogen ist. Die zweite Diodengruppe, zu welcher die Minusdiode 33 gehört, ist mit ihrem geriffel­ ten Metallgehäuse 37 in einen zweiten metallischen Träger­ körper 38 eingepreßt, der ebenfalls mit Schrauben 36 unter Zwischenlage eines Isolierstoffplättchens 35 gegen die Seiten­ fläche 23 des prismatischen Ansatzes 21 festgezogen ist.

Die Plusdioden 27 und 28 haben ebenso wie die Minusdiode 33 und die beiden anderen in der Zeichnung nicht wieder­ gegebenen Minusdioden einen annähernd kegelförmigen Iso­ lierstoffstopfen 40, aus dem der Anschlußdraht 41 vorsteht. Diese Anschlußdrähte sind in passende Metallschienen 42, 43 und 44 eingesteckt und dort verlötet. Diese Leiterbah­ nen sind aus Messingblech gestanzt und liegen in verschie­ denen Ebenen innerhalb eines in axialer Draufsicht, die in Fig. 3 gezeigt ist, U-förmigen Isolierstoffbügels 45 aus Isolierstoffpreßmasse. Sie sind derart angeordnet, daß in dem mittleren Bügelabschnitt 46 nach außen abstehende Augen 47 in die die Seitenfläche 24 aufweisende Seitenwand des pris­ matischen Ansatzes 21 eingesteckt und dort mit den Drehstrom­ wicklungen des Generators verbunden werden können.

Es zeigt

Fig. 1 den Generator in seinem axialen Längsschnit,

Fig. 2 eine halbseitige Darstellung des rückwärtigen Lagerschildes in axialer Draufsicht auf den Generator,

Fig. 3 ausschnittsweise einen nach der Linie III-III geführten Querschnitt,

Fig. 4 das einstückig ausgebildete Gehäuse des Generators in axialer Ansicht auf den quadratischen Ansatz des Gehäuses,

Fig. 5 einen axialen Längsschnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 und

Fig. 6 eine halbseitige Darstellung der stirnseitigen Draufsicht auf den antriebsseitigen Lagerschild der Maschine, jedoch bei abgenommener Keilrie­ menscheibe und abgenommenem Lüfterrad.

Der dargestellte Drehstromgenerator ist zum Antrieb durch eine in der Zeichnung nicht wiedergegebene Brenn­ kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bestimmt und hat einen antriebsseitigen Lagerschild 1 (A-Lagerschild) und einen antriebsfernen Lagerschild 2 (B-Lagerschild). Mit einem etwa in der Mittelzone des mit den Kühlrippen 19 versehe­ nen Gehäuseabschnittes 17 ist ein Einpaß 50 für das kreisring­ förmige Ständerblechpaket 51 ausgedreht. Das Ständerblech­ paket enthält über den Umfang seiner Bohrung verteilte Nu­ ten 52, in welche drei im einzelnen nicht näher dargestellte Drehstromwicklungen 53 eingelegt sind, wie dies in Fig. 4 ausschnittsweise angedeutet ist. Diese Drehstromwicklungen sind in bekannter Weise an die Anschlußdrähte 41 der Last­ stromdioden angeschlossen. Außerdem sind an diesen Dreh­ stromwicklungen drei in der Zeichnung nicht wiedergegebene Erregerdioden angeschlossen, die untereinander verbunden und über Leitungen 54, 55 und 56 mit dem Transistor-Span­ nungsregler 26 und der Erregerwicklung 12 verbunden sind.

Wegen der oben beschriebenen geschlossenen Bauart des Genera­ torgehäuses kann die beim Betrieb des Generators entste­ hende Wärme nur durch direkte Beaufschlagung der vom Lüfter 9 geförderten Kühlluft an den Dioden und den äußeren Kühl­ rippen 19 des Gehäuses abgeführt werden. Zu diesem Zweck weist der Lüfter 9 in radialer Richtung verlaufende Schau­ feln 59 auf, mit denen die Kühlluft in Richtung des Pfeiles 60 axial angesaugt und radial abgeblasen wird. Damit die Kühlluft den Regler 26 und die Dioden beaufschlagen kann, ist eine aus Blech gezogene Leithaube 61 über den Lüfter 9 so aufgesetzt, daß dieser an seinem ganzen Umfang abgedeckt ist. Von dieser Leithaube wird die Kühlluft durch tangentiale Schlitze 62 und 63 im antriebsseitigen Lagerschild 1 hindurch­ geführt (Fig. 1 und 6) und gelangt dann zu den Laststromdioden und dem Regler 26. In Strömungsrichtung hinter dem Lager­ schild 1 befindet sich ein Luftführungsrohr 65, das über die Seitenflächen 22 bis 25 des Gehäuseansatzes 21 hinwegreicht und mit seiner rückwärtigen schmalen Rand­ zone auf den Rückenflächen der Kühlrippen 19 aufliegt.

Die oben beschriebene, erfindungsgemäße Bauform des Dreh­ stromgenerators bringt den Vorteil mit sich, daß in das Innere des Gehäuses 15, 17, 21 kein Schmutz gelangen kann und daher auch das Kugellager 3 und Rollenlager 4 eine sehr hohe Lebensdauer erreichen, die auch beim Betrieb in aggressiver Atmosphäre gewährleistet ist.

Claims (5)

1. Außenbelüfteter Drehstromgenerator zum Antrieb durch eine Brenn­ kraftmaschine, mit einem antriebsseitigen Lagerschild und einem antriebsfernen Lagerschild, mit einem schleifringlosen Klauenpol­ anker und einer diesen tragenden, antreibbaren Welle, die in dem antriebsseitigen Lagerschild gelagert ist, und mit einem zwischen den Lagerschilden befindlichen rohrförmigem Gehäuse, das ein ringförmiges, quer zur Welle im Gehäuse befestigtes, mindestens drei Drehstromwicklungen tragendes Ständerblechpaket enthält und drei vom Kühlluftstrom des Generators bestrichene Gleichrichterpaare für den Laststrom des Generators trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15, 17) einen mit parallel zur Wellenachse (7) verlaufenden Seitenflächen (22 bis 25) versehenen, polygonalen Ansatz (21) an seiner antriebsseitigen Stirnseite aufweist, daß auf wenigstens einer der Seitenflächen (22 bis 25) die Gleichrichterpaare (27, 28, 29, 33) oder auch ein, z. B. mit Transistoren bestückter Spannungsregler (26), befestigt sind, und daß der polygonale Ansatz über seine axiale Länge durch ein Luftführungsrohr (65) abgedeckt ist, das mit seinem antriebsfernen Randabschnitt mindestens bis an auf der Außenseite des Gehäuses (17) radial abstehende und in dessen Längsrichtung verlaufende Kühlrippen (19) reicht.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Stirnseite des antriebsseitigen Lagerschildes (1) ein mit der Welle (7) umlaufender Lüfter (9) mit axialer Ansaugung und radialer Abblasrichtung angeordnet ist, und daß eine den Lüfter an seiner Randzone radial und axial abdeckende, nabenartige, aus Kunst­ stoff oder Blech gepreßte oder gezogene Luftführungsverkleidung (61) vorhanden ist.

3. Generator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Innenseite des mit geringer Wandstärke ausgebil­ deten Ansatzes (21) ein in axialer Ansicht U-förmiger Isolierkörper (Leiterplatte) (45) befestigt ist, der gegeneinander elektrisch isoliert eingebettete Leiterbahnen (42, 43, 44) enthält, mit denen die von außen her auf die Seitenflächen aufgesetzten Gleichrichter (27, 28, 29, 33) verbunden, insbesondere verlötet sind.

4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter (27, 28, 29, 33) zu Gruppen zusammengefaßt sind und für jede Gruppe ein gemeinsamer Trägerkörper (34, 38) vorhanden ist, der die Gleichrichter an ihrer Fußzone aufnimmt, während die zentral aus einer Vergußmasse (40) herausragenden Anschlußdrähte (41) der Gleichrichter über den Trägerkörper hinaus vorstehen und durch die Seitenwände in den Isolierstoffkörper (45) eingesteckt sind.

5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter­ bahnen (42, 43, 44) für den Anschluß je eines der Gleichrichter und je einer der Drehstromwicklungen in dem Isolierstoffkörper (45) in drei Lagen übereinander angeordnet sind.