DE2933588A1

DE2933588A1 - Gleichrichtereinheit

Info

Publication number: DE2933588A1
Application number: DE19792933588
Authority: DE
Inventors: Peter Ing.(grad.) 7141 Schwieberdingen Lack; Stefan Dipl.-Ing. 7250 Leonberg Renner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-08-18
Filing date: 1979-08-18
Publication date: 1981-03-26
Also published as: US4305121A; JPS5631373A; FR2463990A1

Description

R. 5524

24.7.1979 Chr/Sm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Gleichrichtereinheit Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Gleichrichtereinheit nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon Gleichrichter-Systeme mit Knopfdioden bekannt, bei diesen bekannten Systemen werden die Knopfdioden jedoch auf den Kühlkörper aufgelötet oder mit Hilfe von Druckfedern zwischen den Kühlkörpern verspannt. Derartige Befestigungsmethoden sind aber dann ungünstig, wenn die Gleichrichtereinheit starken Schüttelkräften und/oder TemperaturSchwankungen ausgesetzt ist. Vor allem in Generatoren für Kraftfahrzeuge treten diese genannten Belastungen häufig auf. Weiterhin ist eine gute Kühlung nicht immer gewährleistet, insbesondere nicht bei starken BelastungsSchwankungen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Gleichrichtereinheit mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die in den Dioden entstehende Verlustwärme schnell und sicher auf die Kühlkörper übertragen wird. Durch das die Wärme gut leitende Phasenanschlußstück wird ein thermischer Ausgleich zwischen den einzelnen Dioden und damit eine weit-

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gehende Gleichheit der elektrischen Daten bei Temperaturschwankungen erreicht. Ein weiterer Vorteil ist die sichere Befestigung der Dioden, die auch bei hohen Schüttelbeanspruchungen wirksam ist.

Durch die in den ünteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Gleichrichtereinheit möglich. Besonders vorteilhaft ist weiterhin, daß der Basis-Kühlkörper gleichzeitig als Lagerschild verwendet werden kann. Wenn die weiteren Kühlkörperstücke aus dem Basis-Kühlkörper ausgestanzt sind, entsteht bei der Fertigung wenig Abfall. Schließlich werden die elektrischen Anschlüsse durch die Verschraubungstechnik mechanisch entlastet, insbesondere bei Temperaturschwankungen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers in der Draufsicht, Figur 2 einen Schnitt durch eine Diodensäule und Figur 3 das elektrische Schaltbild, Figur h zeigt den Schnitt durch eine Diodensäule eines zweiten Ausführungsbeispieles und Figur 5 das zugehörige elektrische Schaltbild, die Figuren 6 und 7 zeigen von einem dritten und einem vierten Ausführungsbeispiel jeweils einen Schnitt durch die Diodensäule.

Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele

Figur 1 zeigt einen Basis-Kühlkörper 11, der sternförmig ausgebildet ist. In seinem Zentrum ist eine Ausnehmung 21 vorgesehen, in die gegebenenfalls ein nicht gezeigtes Lager für eine Generatorwelle eingesetzt werden kann. An den Enden der Strahlen 22 des sternförmigen Basis-Kühlkörpers 11 sind ge-

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eignete Mittel 23 zum Befestigen des Kühlkörpers 11 am Generatorgehäuse vorgesehen. Auf den Strahlen 22 sind Minusdioden 12 aufgesetzt. Auf die Minusdiode 12 sind als Phasenanschlußstücke dienende Kupferscheiben 13 gelegt. Auf den Kupferscheiben 13 sind Plusdioden 14 angeordnet. Minusdioden 12, Kupferscheiben 13 und Plusdioden 14 bilden also eine Säule. Jede der Säulen 12, 13, 14 ist mit Hilfe je eines weiteren Kühlkörperstücks 15 auf dem Basis-Kühlkörper 11 befestigt, und zwar mit elektrisch isolierten Haltebolzen 16. Die Kühlkörperstücke 15 weisen lappenförmig ausgestanzte Fortsätze 25 auf, die zum Vergrößern der wirksamen Kühlfläche dienen.

In Figur 1 sind wegen der besseren Übersichtlichkeit auf den drei Strahlen 22 des Basis-Kühlkörpers 11 drei verschiedene Aufbaustufen gezeigt. Selbstverständlich sind bei einer fertigen Gleichrichtereinheit die Gleichrichtersätze auf den Strahlen 22 alle komplett montiert.

In Figur 2 ist ein Querschnitt durch eine Säule 12, 13, 14, die zwischen dem Basis-Kühlkörper 11 und einem Kühlkörperstück 15 eingespannt ist, gezeigt.

Ein Ausschnitt aus dem elektrischen Schaltbild, und zwar für eine Phase, ist in Figur 3 zu sehen. Der Basis-Kühlkörper 11 stellt den Minusanschluß dar, die Kupferscheibe dient als Phasenanschluß, der Plusanschluß ist durch das weitere Kühlkörperstück 15 realisiert. An das Phasenanschlußstück 13 ist eine Phase der Ständerwicklung 26 angeschlossen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 4 und 5 vorgestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist für Generatoren hoher Leistung, beispielsweise mit einem Ausgangsstrom vonmehr als 80 Ampere, gedacht. Zu diesem Zwecke sind jeweils zwei Knopfdioden parallelgeschaltet. Das besondere an diesem

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Ausführungsbeispiel ist, daß zwei sternförmige Kühlkörper 111, 115 vorgesehen sind. Im übrigen ist der Aufbau weitgehend gleich wie der Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels. Der Basis-Kühlkörper 111 trägt zunächst eine als Minus-Diode geschaltete Knopfdiode 12a, die also mit ihrer Anode am Basis-Kühlkörper 111 anliegt. Dann folgt die als Phasenanschlußstück dienende Kupferscheibe 13 und darauf eine weitere Minusdiode 12b, die - wie auch die Minusdiode 12a - mit ihrer Kathode dem Phasenanschlußstück 13 zugewandt ist. Die Anode der weiteren Minusdiode 12b liegt an einem Kühlkörperstück 31 an, das vom Basis-Kühlkörper 111 nicht isoliert ist, vielmehr ist das Kühlkörperstück 31 mit dem Basis-Kühlkörper 111 nicht nur mechanisch fest verbunden, sondern auch thermisch und elektrisch eng gekoppelt. Damit werden im wesentlichen die gleichen Kennlinien für die beiden parallelgeschalteten Dioden 12a, 12b auch bei stark schwankenden Temperaturen erreicht. Um eine noch bessere mechanische Stabilität zu erreichen, sitzen die Anschlüsse der Dioden 12a, 12b in Vertiefungen 17 im Basis-Kühlkörper 111, im Kühlkörperstück 31 und in der als Phasenanschlußstück dienenden Kupferscheibe 13·

Figur 5 zeigt das zugehörige elektrische Schaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels.

Nicht dargestellt ist der Plus-Kühlkörper 115, der die gleiche Gestalt hat wie der beschriebene Minus-Kühlkörper 111. Der einzige Unterschied ist, daß die dort verwendeten Plusdioden 14a, 14b mit umgekehrter Polarität eingesetzt sind. Die fertige Gleichrichtereinheit weist dann - wie erwähnt zwei Basis-Kühlkörper-Sterne 111, 115 auf, die zweckmäßigerweise innerhalb des Generators um 60° gedreht angeordnet sind, so daß die jeweiligen Strahlen 22 der Basis-Kühlkörper 111, 115 auf Lücke stehen.

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Zwei Varianten eines dritten Ausführungsbeispiels sind in den Figuren 6 und 7 dargestellt. Es sind hier Maßnahmen geschildert, wie die thermischen Spannungen ausgeglichen werden können. Der Aufbau ist im wesentlichen der gleiche wie im ersten oder auch im zweiten Ausfuhrungsbeispiel. Für gleiche Bauteile sind gleiche Bezugszeichen verwendet. Der Haltebolzen ist gegenüber dem Kühlkörperstück 15 mit Hilfe eines isolierenden Bauteils 27 isoliert, das isolierende Bau teil 27 ist mit einer Unterlegscheibe 28 mechanisch geschützt. Den Kopf des Haltebolzens 16 bildet entweder ein Nietkopf 29 oder eine Mutter 30.

In der ersten Variante nach Figur 6 ist die Kupferscheibe 13 durch eine ebenfalls als Phasenanschlußstück dienende U-förmige Druckfeder 18 ersetzt.

In der zweiten Variante nach Figur 7 ist zwischen die Unterlegscheibe 28 und die Mutter 30 eine tellerförmige Andruck feder 19 eingefügt.

Zweckmäßigerweise sind die weiteren Kühlkörperstücke 15, 31, 32 aus den Zwischenräumen zwischen den Strahlen 22 des Basis-Kühlkörpers 11, 111, 115 ausgestanzt.

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Claims

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Ansprüche

(l·)Gleichrichtereinheit zur Verwendung in Generatoren, insbesondere in Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge, mit einem Basis-Kühlkörper, mit Plusdioden und Minusdioden, wobei je zwei Dioden in Form einer Säule übereinander angeordnet sind, und mit zwischen die Dioden eingeschobenen Phasenanschlußstücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanschlußstücke (13, 18) aus einem Wärme und Strom gut leitenden Material bestehen.
2. Gleichrichtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen aus den Dioden (12, 14; 12a, 12b; 14a, l4b) mit Hilfe von weiteren Kühlkörperstücken (.15j 31; 32) auf dem Basis-Kühlkörper (11; 111; 115) befestigt sind.

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3- Gleichrichtereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Kühlkörperstücke (15, 31, 32) auf dem Basis-Kühlkörper (11, 111, 115) mit Hilfe von elektrisch isolierten Haltebolzen (l6) befestigt sind.
4. Gleichrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Kühlkörper (11, 111, 115) gleichzeitig als ein Lagerschild des Generators dient.
5. Gleichrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Kühlkörper (11, 111, 115) sternförmig ausgebildet ist und die Dioden (12, 14, 12a, 12b, l4a, 14b) auf Strahlen (22) dieses Sterns angeordnet sind.
6. Gleichrichtereinhext nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Kühlkörperstücke (15, 31, 32) aus den Zwischenräumen zwischen den Strahlen (22) ausgestanzt sind.
7. Gleichrichtereinhext nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stelle, an der die Dioden (12, 14, 12a, 12b, 14a, l4b) an den Basis-Kühlkörper (11, 111, 115) und/oder das Phasenanschlußstück (13, 18) und/oder das weitere Kühlkörperstück (15, 31, 32) anliegen, eine Vertiefung (17) vorgesehen ist.

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8. Gleichrichtereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Vertiefung (17) klein ist gegenüber der Dicke der Dioden (12, 14, 12a, 12b, l4a, 14b) und daß der Durchmesser der Vertiefung (17) etwa so groß ist wie der Durchmesser der Dioden (12, 14, 12a, 12b, 14a, l4b).
9. Gleichrichtereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Kühlkörperstücke (15, 31j 32) gegenüber dem zugehörigen Kopf (29, 30) der Haltebolzen (16) durch eine tellerförmige Andruckfeder (19) abgestützt sind.
10. Gleichrichtereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenanschlußstücke (18) als U-förmige Druckfeder ausgebildet sind.
11. Gleichrichtereinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörperstücke (15, 3I₅ 32) lappenförmig ausgestanzte Fortsätze (25) zum Vergrößern der wirksamen Kühlfläche aufweisen.
12. Gleichrichtereinheit nach einem der Ansprüche 2 oder 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Basis-Kühlkörper (111, 115) vorgesehen sind, von denen der eine (111) nur Minusdioden (12a, 12b) und der andere (115) nur Plusdioden (14a, 14b) trägt und daß die weiteren Kühlkörperstücke (3I₅

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32) mit dem zugehörigen Bas is-Kühlkörper (111, 115) mechanisch, thermisch und elektrisch verbunden sind.
13. Gleichrichtereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Basis-Kühlkörper (111, 115) axial übereinander und so angeordnet sind, daß die Strahlen (22) auf Lücke stehen.

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