DE4232929A1 - Drehstromgenerator mit Gleichrichter - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Drehstromgenerator mit an einer seiner Stirnseiten angeordneter Gleichrichtereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer solchen, aus der EP-B 329 722 bekannten Lösung sind die Wicklungsenden der Ständerwicklung des Generators durch Crimpen mit jeweils einem Anschlußteil der Gleichrichtereinrichtung fest verbun­ den, welches in einer Leiterplatte eingebettet ist. Die Anschluß­ teile sind ferner mit Diodenanschlüssen der Gleichrichtereinrichtung über weitere Crimpverbindungen verbunden, wobei die Dioden in ge­ trennte Plus- und Minus-Kühlplatten vor und hinter der Leiterplatte eingesetzt sind. Hierbei ist nachteilig, daß im Reparaturfall bei einem Defekt der Gleichrichtereinrichtung der gesamte Generator aus­ getauscht werden muß, da sich die Gleichrichtereinrichtung wegen der mit ihr fest verbundenen Wicklungsenden der Ständerwicklung nicht zerstörungsfrei ausbauen läßt.

Aus der DE-A 26 40 081 ist dagegen eine Losung bekannt, bei der die Anschlußenden der Ständerwicklung einer Drehstrommaschine mit flexi­ blen Anschlußlitzen versehen sind, deren Enden Kabelschuhe tragen, welche mit lösbaren Schraubverbindungen direkt mit den Diodenan­ schlüssen der Gleichrichtereinrichtung verbunden sind. Die Anschluß­ litzen mit den Kabelschuhen stellen dabei eine störanfällige und aufwendig herzustellende Verbindung zwischen Ständerwicklung und Gleichrichtereinrichtung dar.

Aus der WO 91/20 119 ist es schließlich bekannt, die Ständerwick­ lungsenden an Gewindebuchsen anzuschweißen, welche anschließend ge­ meinsam mit dem Wickelkopf der Maschine von einem Kunststoff um­ spritzt werden, wobei beim Zusammenbau der Maschine die Leiterplatte der Gleichrichtereinrichtung mit Leiterbahnen durch Schrauben je­ weils mit den Anschlußbuchsen verbunden wird. Im Reparaturfall bei einem Defekt der Gleichrichtereinrichtung ist hier die Leiterplatte von den Kontaktbuchsen des Ständers abschraubbar, doch ist das An­ schweißen der Wicklungsenden an die Kontaktbuchsen und deren Einbet­ tung in Kunststoff bei der Wickelkopfumspritzung sehr aufwendig.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Losung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 wird dagegen erreicht, daß die bewährte, ein­ fache, zuverlässige und kostengünstige Art des Anschlusses der Stän­ derwicklung durch Crimpen und eventuell zusätzliches Verschweißen an Anschlußteilen nach dem Einbau der Gleichrichtereinrichtung beibe­ halten werden kann. Außerdem sind jetzt im Reparaturfall die An­ schlußteile von der Leiterplatte lösbar und die Gleichrichterein­ richtung ist damit auswechselbar. Dies ist erheblich kostengünstiger als ein Austausch des gesamten Generators.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Einrichtung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Dabei ist besonders vorteil­ haft, das Anschlußteil aus einem geprägten Stanzteil herzustellen, das mit einem Befestigungsloch auf einer Anschlußschraube zu befe­ stigen ist, die als Schraubverbindung mit ihrem Ende durch eine Mut­ ter in einem das Anschlußteil einfassenden Loch der Isolierstoff­ platte festgeschraubt ist. Zweckmäßigerweise wird dabei die An­ schlußschraube des Anschlußteils gemeinsam mit Anschlußschrauben weiterer Anschlußteile von Wicklungsenden der Drehstromständerwick­ lung nebeneinander angeordnet, wobei die Schraubköpfe in einem gemeinsamen Halteteil aus Kunststoff eingebettet sind. Fuhr einen möglichst einfachen Zusammenbau ist in vorteilhafter Weise vorge­ sehen, daß das Halteteil die Schraubköpfe der Anschlußschrauben, den daran befestigten Teil der Anschlußteile und jeweils eine dieses Teil an der Anschlußschraube festklemmende Mutter als vorgefertigte Einheit umfaßt. Ebenfalls fertigungstechnisch günstig ist es, wenn mehrere der Anschlußteile aus einem gemeinsamen Stanzteil herge­ stellt, geprägt und nach dem Einbetten im Halteteil voneinander getrennt werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Doppel-Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge teilweise im Schnitt in verkleinerter Darstellung, Fig. 2 den Schaltungsaufbau des Generators nach Fig. 1, Fig. 3 den antrieb­ seitigen Lagerdeckel des Generators zur Aufnahme der Gleichrichter­ einrichtung, Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt des Lagerdeckels nach Fig. 3 mit einem lösbaren Anschluß eines Wicklungsendes der Ständerwicklung im montierten Zustand der Maschine, Fig. 5 zeigt den gleichen Ausschnitt mit abgebautem Lagerdeckel und Gleichrich­ tereinrichtung und Fig. 6 zeigt das gemeinsame Halteteil fuhr vier nebeneinanderliegende Anschlußteile in der Draufsicht.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein Drehstromgenerator zur Stromversorgung von Kraft­ fahrzeugen, Baumaschinen und dergl. mit 10 bezeichnet. Er besteht aus einem Ständer 11, auch Stator genannt, einem Doppel-Leitstück­ läufer 12 in Klauenpolausführung der auf einer Antriebswelle 13 befestigt ist, sowie aus zwei Erregerwicklungen 14 und 15, welche auf zwei Polringen 16 und 17 angeordnet und am Ständer 11 bzw. an einem vorderen Lagerdeckel 18 befestigt sind. Das hintere Ende der Antriebswelle 13 ist in einem ersten Kugellager 19 am Boden 20a eines topfförmigen Metallgehäuses 20 des Generators 10 aufgenommen. Auf der Antriebsseite (A-Seite) ist die Antriebswelle 13 über ein weiteres Kugellager 21 im Lagerdeckel 18 aufgenommen, der das Me­ tallgehäuse zur Antriebsseite hin abschließt und der die elektri­ schen Anschlüsse 22 des Drehstromgenerators 10 sowie eine weiter unten erläuterte Gleichrichter- und Regleranordnung trägt. Der flüs­ sigkeitsgekühlte Drehstromgenerator ist außen am Metallgehäuse 20 mit Abstandsrippen 23 versehen, welche zur Führung einer Kühlflüs­ sigkeit dienen, und er wird - wie angedeutet - in eine entsprechend gestaltete topfförmige Ausnehmung am Aggregat 24 des Fahrzeugs ein­ gesetzt und durch Schrauben 25 daran befestigt. Die Kühlflüssigkeit wird über eine Einlaufbohrung 26 zur Außenfläche des Metallgehäuses 20 geführt, um die im Generator 10 erzeugte Wärme aufzunehmen und über eine Auslaufbohrung 27 in den Kühlkreislauf der Maschine abzu­ führen.

Der Ständer 11 des Drehstromgenerator 10 enthält zwei axial hinter­ einanderliegende Blechpakete 28, 29 in deren Nuten jeweils Dreh­ stromwicklungen 31, 32 als sogenannte Ständerwicklungen eingelegt und miteinander im Stern verschaltet sind. Die Ständerwicklungen 31, 32 wirken jeweils mit dem Doppel-Leitstückläufer 12 zusammen, der zwei Klauenpolsysteme 33, 34 aufweist. Die zwei Ständerblechpakete 28, 29 werden durch einen Metall-Distanzring 35 zueinander auf Ab­ stand gehalten und um eine halbe Nutteilung gegeneinander versetzt positioniert. Sie sind zusammen mit den Wickelköpfen der Ständer­ wicklungen 31, 32 in einen wärmeleitenden Kunststoff 36 zu einer vorgefertigten Baueinheit eingebettet.

Fig. 2 zeigt die elektrische Verschaltung des Drehstromgenerators 10 mit seinen zwei voneinander unabhängigen Drehstromsystemen 38, 39 mit jeweils einer Gleichrichtereinheit 40, 41 und einem Regler­ schalter 42, 43 und deren Anschlußklemmen 22 mit den Standardbe­ zeichnungen B+, LS und W, wobei die B+-Klemmen in bekannter Weise auf zwei separate Akkumulatorbatterien von je 12 Volt geschaltet werden können, welche wahlweise für 12 V oder 24 V-Verbraucher pa­ rallel bzw. in Reihe geschaltet werden. Durch ein zusätzliches, in dem Generator eingelegtes Metallteil kann zwischen den beiden B+ -Klemmen ggf. eine Brücke erzeugt werden. Das Metallgehäuse 20 des Drehstromgenerators ist hier auf Masse-Potential gelegt, so daß alle Minus-Dioden 44 der beiden Gleichrichtereinheiten 40, 41 anodensei­ tig auf Masse liegen und alle Plus-Dioden 45 kathodenseitig mit den B+-Anschlußklemmen 22 verbunden sind. Dieses Beispiel entspricht einer Schaltung mit gemeinsamen Minus-Massepunkt. Für eine Reihen­ schaltung der Einzelsysteme mit einer Erdung der elektrischen Mitte sind dagegen von dem einen System die Minus-Dioden und vom anderen System die Plus-Dioden mit der Gehäusemasse zu verbinden.

In Fig. 3 ist der Lagerdeckel 18 als Einzelteil in der Sicht von vorn dargestellt. Er ist mit Bohrungen 46 zum Einpressen der Minus-Dioden 44 versehen, die am äußeren Rand des Lagerdeckels 18 nebeneinander in zwei Gruppen von jeweils vier Minus-Dioden angeord­ net sind. Konzentrisch dazu liegt weiter innen jeweils eine längli­ che Ausnehmung 47, in die jeweils ein in Fig. 4 dargestelltes Hal­ teteil 48 eingreift. Im oberen Teil des Lagerdeckels 18 sind fünf weitere Bohrungen 50, in welche Anschlußschrauben für die Anschluß­ klemmen LS und W nach Fig. 2 isoliert eingesetzt werden. Des weite­ ren sind im Lagerbereich je vier Bohrungen 51, 52 vorhanden, durch welche gemäß Fig. 1 der Lagerdeckel 18 durch Schrauben 53 bzw. ein Lager-Abdeckring 54 mit Schrauben 55 jeweils am Polring 16 befestigt wird. Auf der unteren Hälfte des Lagerdeckels befinden sich Ausspa­ rungen 56, 57 durch welche Anschlußleitungen für die Erregerwick­ lungen 14, 15 hindurchgeführt werden.

Der erfindungsgemäße, lösbare Anschluß der Ständerwicklungen 31, 32 an den Gleichrichtereinheiten 40, 41 wird für ein Wicklungsende 58 der Ständerwicklung 31 mit Hilfe der Fig. 4 und 5 näher erläu­ tert. Das Wicklungsende 58 ist mit einem Isolierschlauch 58a ver­ sehen und am freien Ende mit einer an sich bekannten Crimpverbindung mit einem Anschlußteil 59 fest, d. h., ohne Zerstörung unlösbar ver­ bunden. Dabei ist das Anschlußteil 59 ein geprägtes Stanzteil, das in einem seitlich abgewinkelten Endabschnitt 59a mit einem Befesti­ gungsloch 60 versehen ist, durch die eine Anschlußschraube 61 von unten hindurch ragt. Das Anschlußteil 59 ist an dem abgewinkelten Endbereich 59a mit einer Mutter 62 an der Anschlußschraube 61 fest­ geschraubt. Oberhalb des Lagerdeckels 18 ist ferner eine als Leiter­ platte dienende Isolierstoffplatte 63 angeordnet, in welche aus Kupferblech gestanzte Leiter 64 eingebettet sind.

Oberhalb der Dioden 44 und 45 ist die Isolierstoffplatte 63 mit Durchbrüchen 65 versehen, aus denen Endbereiche 64a einiger der Lei­ ter 64 nach oben abgewinkelt und durch Crimpen mit dem Diodenan­ schluß unlösbar verbunden sind. Der Leiter 64 ist dabei in darge­ stellter Weise mit einer Minus-Diode 44 und in nicht dargestellter Weise an einem weiteren Durchbruch mit einer Plusdiode fest verbun­ den. Im Bereich der Anschlußschraube 61 ist dieser Leiter 64 mit einem Loch 66 versehen, das von einem weiteren Durchbruch 67 in der Isolierstoffplatte 63 eingefaßt ist. Der Leiter 64 wird nun durch eine von außen lösbare Schraubverbindung mit dem Wicklungsende 58 der Ständerwicklung 31 elektrisch kontaktiert, indem das Loch 66 des Leiters 64 auf die Anschlußschraube 61 aufgesetzt und mitsamt der Isolierstoffplatte 63 durch eine weitere Mutter 68 auf der Anschluß­ schraube 61 festgeschraubt wird. Die Anschlußschraube 61 ist dabei gemeinsam mit drei weiteren nebeneinander angeordneten Anschluß­ schrauben 61 für weitere Anschlußteile 59 für die übrigen Wicklungs­ enden der Ständerwicklung 31 mit einem gemeinsamen Halteteil 48 ver­ sehen, in dem die Anschlußschrauben 61 mit ihren Schraubköpfen 61a in dem gemeinsamen Halteteil 48 aus Kunststoff eingebettet sind. Der Kunststoff des Halteteils 48 umfaßt dabei die Schraubköpfe 61a der Anschlußschrauben 61, den daran befestigten Endabschnitt 59a der Anschlußzeile 59 und jeweils die diesen Endabschnitt 59a festklem­ mende Mutter 62.

Halteteil 48 mit den Anschlußschrauben 61, den Anschlußteilen 59 und den Muttern 62 bildet dabei jeweils eine vorgefertigte Einheit 69 gemäß Fig. 6 und 7. Dabei werden die vier nebeneinanderliegenden Anschlußteile 59 aus einem gemeinsamen Stanzteil hergestellt, ge­ prägt und nach dem Einbetten in das Halteteil 48 voneinander ge­ trennt.

Beim Zusammenbau des Drehstromgenerators 10 wird zunächst der Stän­ der mit den Bleckpaketen und Ständerwicklungen und separat davon der Lagerdeckel 18 mit den Gleichrichtereinheiten 40, 41, Regelerschal­ ter 42, 43 und den Anschlüssen 22 montiert. Dabei werden auch die beiden vorgefertigten Einheiten 69 für den Anschluß der Ständerwick­ lungen mit den Muttern 68 an der Isolierstoffplatte 63 festge­ schraubt und dabei mit den Leitern 64 kontaktiert. Die Isolierstoff­ platte 63 wird ferner auf dem Lagerdeckel 18 festgeschraubt und ggf. werden bereits dann die Crimpverbindungen 64 an dem Leiter 64 mit den Diodenanschlüssen hergestellt. Schließlich wird der Leitstück­ läufer 12 in das Lager 21 im Lagerdeckel 18 eingesetzt und der Pol­ ring 16 mit der Erregerwicklung 14 wird am Lagerdeckel 18 sowie der Polring 17 mit der Erregerwicklung 15 am Metallgehäuse 20 festge­ schraubt. Schließlich wird der Lagerdeckel 18 auf das Metallgehäuse 20 des Generators 10 aufgesetzt und fixiert, wobei die zuvor ausge­ richteten, gerade vorstehenden Wicklungsenden der Ständerwicklungen 31 und 32 durch die entsprechenden Durchbrüche 65 in der Isolier­ stoffplatte 63 hindurchragen und in den aus Fig. 6 und 7 erkennba­ ren Crimpzungen 70 aufgenommen werden. Erst jetzt werden die Wick­ lungsenden der Drehstromständerwicklungen 31 und 32 durch Crimpen und schweißen mit den Anschlußteilen 59 der Gleichrichtereinrichtung unlösbar verbunden. Schließlich werden die stirnseitig am Lager­ deckel 18 vorstehenden Crimpverbindungen noch durch eine in Fig. 1 erkennbare Schutzkappe 71 abgedeckt.

Bei einem Defekt in der Gleichrichtereinrichtung ist nunmehr ein Austauschen des kompletten Lagerdeckels mitsamt den Gleichrichter­ einheiten und Reglerschaltern möglich. Zu diesem Zweck werden - wie in Fig. 5 erkennbar - nach dem Entfernen der Schutzkappe 71 zu­ nächst die Muttern 68 von den Anschlußschrauben 71 der Ständer­ wicklungsanschlüsse abgeschraubt. Danach werden nach dem Entfernen der Befestigungsschrauben 25 der Lagerdeckel 18 mitsamt den Gleichrichtereinheiten 40, 41 und Reglerschalter 42 und 43 und mit der die Verbindungsleiter 64 enthaltenen Isolierstoffplatte 63 abgenommen. Am Ständer 11 bleiben dann die beiden Einheiten 69 mit den Halteteilen 48, den Anschlußschrauben 61 und den Anschlußteilen 59 zurück, da die Anschlußteile 59 über die Crimpverbindungen mit den Wicklungsenden der Ständerwicklungen 31, 32 fest verbunden blei­ ben. Beim Montieren eines neuen Lagerdeckels mitsamt der neuen, Gleichrichtereinrichtung wird nun in umgekehrter Weise der Generator wieder zusammengebaut.

Claims (6)

1. Drehstromgenerator mit an einer seiner Stirnseiten angeordneter Gleichrichtereinrichtung, deren Ausgangsklemmen insbesondere zum An­ schluß des Bordnetzes von Fahrzeugen und sonstigen mobilen Einheiten dienen, wobei mindestens ein Wicklungsende einer Drehstromständer­ wicklung des Generators nach dem Montieren der Gleichrichtereinrich­ tung von außen frei zugänglich mit einem Anschlußteil für die Ein­ gänge der Gleichrichtereinrichtung unlösbar verbunden ist und wobei das Anschlußteil über einen elektrischen Leiter in einer Isolier­ stoffplatte mit mindestens einem Anschlußdraht der Dioden der Gleichrichtereinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Wicklungsende (58) fest verbundene Anschlußteil (59) mit einer von außen lösbaren Schraubverbindung (61, 62, 68) an der Iso­ lierstoffplatte (63) der Gleichrichtereinrichtung (40, 41) lösbar befestigt und dabei mit dem Leiter (64) der Isolierstoffplatte (63) elektrisch kontaktiert ist.

2. Drehstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (56) ein geprägtes Stanzteil ist, das mit einem Befestigungsloch (60) auf einer Anschlußschraube (61) sitzt, die als Schraubverbindung mit ihrem Ende durch einen den Leiter (64) einfassenden Durchbruch (67) der Isolierstoffplatte (63) hindurch­ ragt, wobei die Isolierstoffplatte (63) mit dem Leiter (64) von einer Mutter (68) auf der Anschlußschraube (61) festgeschraubt ist.

3. Drehstromgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anschlußschraube (61) gemeinsam mit Anschlußschrauben (61) weiterer Anschlußteile (59) von Wicklungsenden der Drehstromständer­ wicklung (31, 32) nebeneinander angeordnet mit ihren Schraubköpfen (61a) in einem gemeinsamen Halteteil (48) aus Kunststoff eingebettet sind.

4. Drehstromgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (48) die Schraubköpfe (61a) der Anschlußschrauben (61), den daran befestigten Endabschnitt (59a) der Anschlußteile (59) und jeweils eine diesen Abschnitt festklemmende Mutter (62) als vorgefertigte Einheit (69) umfaßt.

5. Drehstromgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Anschlußteile (59) aus einem gemeinsamen Stanzteil her­ gestellt, geprägt und nach dem Einbetten im Halteteil (68) vonein­ ander getrennt sind.

6. Drehstromgenerator nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsenden (58) der Drehstromständer­ wicklung (31, 32) durch Crimpen und Schweißen mit den Anschlußteilen (59) der Gleichrichtereinrichtung (40, 41) unlösbar verbunden sind.