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Die
vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die
japanische Patentanmeldung Nr. 2006-242899 , die
am 07. September 2006 angemeldet wurde und deren Inhalt hier durch
Bezugnahme darauf miteinbezogen wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeug-Wechselstrommaschinen und
spezieller eine Fahrzeug-Wechselstrommaschine mit einer verbesserten
Abdeckkonstruktion.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Bei
den Fahrzeug-Wechselstrommaschinen nach dem Stand der Technik war
es übliche
Praxis, dass die Fahrzeug-Wechselstrommaschine eine Schutzabdeckung
enthielt, die aus Harz hergestellt wurde und die fest an einem hinteren
Rahmen montiert wurde, um die hintere Endfläche desselben abzudecken, um
dadurch eine Gleichrichtereinheit und eine Bürsteneinheit zu schützen, die
an der Fahrzeug-Wechselstrommaschine an einer Endfläche derselben
(im Folgenden als hintere Endfläche
bezeichnet) in Gegenüberlage
zu einer Antriebsriemenscheibe angeordnet sind, wie dies in dem
U.U. Patent Nr. 6294856 und
in der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 200-32720 offenbart ist.
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Die
Gleichrichtereinheit der Fahrzeug-Wechselstrommaschine wird in einem
Layout angeordnet, wie aus der folgenden Beschreibung einfach hervorgeht.
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Bei
der Fahrzeug-Wechselstrommaschine nach dem Stand der Technik enthält die Gleichrichtereinheit
positivseitige und negativseitige Wärmeradiatorplatten (im Folgenden
auch als "positivseitige und
negativseitige Kühlflossen" bezeichnet), die
voneinander in axialer Richtung beabstandet sind und zwar um eine
gegebene Strecke in einer Fläche-zu-Fläche-Beziehung
zu der hinteren Endfläche des
Rahmens. Es sind obere armseitige Dioden an der positivseitigen
Kühlflosse
in einer Fläche-zu-Fläche-Beziehung
zueinander montiert und es sind untere armseitige Dioden an der
negativseitigen Kühlflosse
in einer Fläche-zu-Fläche-Beziehung
zueinander montiert. Indem der Rahmen mit Masse oder Erde verbunden
wird, ist es die übliche
Praxis, dass die negativseitige Kühlflosse an einer Position
nahe bei der hinteren Endfläche
des Rahmens platziert wird und die positivseitige Kühlflosse
an der harzgegossenen Endabdeckung montiert wird, welche die Gleichrichtereinheit
abdeckt. Jedoch ist solch ein Layout nicht wesentlich. Die negativseitige
Kühlflosse
ist normalerweise an der hinteren Endfläche des hinteren Rahmens mit
dem gleichen Spannungspotenzial fixiert. Bei einer Alternative wurde
früher
ein Versuch unternommen, die unteren armseitigen Dioden an der hinteren
Endfläche
des Rahmens zu montieren.
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Jede
Diode enthält
einen zylinderförmigen Elektroden-Bodenanschluss,
wobei ein Diodenelement eine bodenseitige Elektrodenfläche aufweist, die
an dem zylinderförmigen
Elektroden-Bodenanschluss befestigt ist, und einen Elektroden-Leitungsanschluss
(im Folgenden als "Diodenleitung" bezeichnet), der
an der oberen Elektrodenfläche
des Diodenelements fixiert ist und entlang einer zentralen Achse
der zylinderförmigen
Bodenelektrode an einer oberen Seite desselben vorragt, wobei das
Harzteil in einen gewünschten
Bereich eingebracht wird, um eine isolierende Schutzwirkung in einer
vereinheitlichten Weise zu realisieren.
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Die
positivseitigen und die negativseitigen Kühlflossen sind im Wesentlichen
hufeisenförmig
gestaltet (im Wesentlichen "U-gestaltete
Platte") und bestehen
aus leitenden Metallplatten mit offenen Enden, welche die Bürsteneinheit
und einen Spannungs-Regulator aufnehmen. Das heißt die positivseitigen und
negativseitigen Kühlflossen
sind so konstruiert, dass sie einen konturierten Raum (auch als ein "Elektro-Komponentenraum" bezeichnet) so weit wie
möglich
in einem Bereich aufweisen, welcher axial die anderen Elektro-Komponententeile überlappt, an
welchem keine anderen Elektro-Komponententeile vorhanden sind. Dies
ist deshalb der Fall, da solch ein Layout die Wärmeabstrahl-Oberflächenbereiche der
positivseitigen und der negativseitigen Kühlflossen vergrößert, um
die Temperaturen der Diodenelemente zu minimieren, die als Leistungs-Halbleiterelemente
wirken.
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Aufgrund
der erhöhten
Wärmeabstrahlflächenbereiche,
die benötigt
werden, war es übliche Praxis,
dass die positivseitige Kühlflosse
die unteren armseitigen Dioden überlappt
hat, die an der negativseitigen Kühlflosse fixiert waren, und
zwar gesehen in einer axialen Richtung. Wenn jedoch die positivseitige
Kühlflosse
radial die negativseitige Kühlflosse überlappt
und zwar in einem großen
Ausmaß,
wird es wahrscheinlicher, dass ein Kurzschlusszustand zwischen der
Diodenleitung der unteren armseitigen Diode, die zu der positivseitigen
Kühlflosse
hin ragt, und der positivseitigen Kühlflosse auftritt. Es ergibt sich
daher ein Bedarf dafür,
einen radialen Spielraum zwischen einem umfangsmäßigen Randabschnitt der positivseitigen
Kühlflosse
und der Diodenleitung der unteren armseitigen Diode sicherzustellen.
Um dieses Ziel zu adressieren, ist es bekannt eine Konstruktion
zu realisieren, bei der ein Zwischenwandabschnitt ausgebildet ist,
der von der Kunststoffabdeckung vorragt, um einen Bereich elektrisch zu
isolieren, der zwischen dem Umfangsrandabschnitt der positivseitigen
Kühlflosse
und der Diodenleitung der unteren armseitigen Diode vorhanden ist.
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Es
war ferner übliche
Praxis, dass die Gleichrichtereinheit einen Anschlussblock enthielt, der
zwischen der positivseitigen und der negativseitigen Kühlflosse
zwischengefügt
war. Der Anschlussblock besteht aus Kunststoffplatte, in die leitende Wechsel stromsegmente
eingebettet sind und zwar von den verschiedenen Phasen, wobei die
leitenden Wechselstromsegmente von jeder Phase die Diodenleitungen
und die Statorleitungen in jeder Phase miteinander verbinden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben angesprochenen
Ziele entwickelt und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Fahrzeug-Wechselstrommaschine zu schaffen, die eine Zunahme in der
physikalischen Größe verhindern kann,
jedoch gleichzeitig eine Wärmeübertragung von
einer Kühlflosse
auf eine Bürsteneinheit
minimal halten kann.
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Um
die genannte Aufgabe zu lösen
schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt eine Fahrzeug-Wechselstrommaschine
mit einem Rahmen, der einen Stator umschließt, mit einer Statorwicklung,
die in Form einer Vielphasenwicklung bzw. Vielphasenwicklungen ausgebildet
ist, und einen Rotor, der drehbar in einem Bereich innerhalb des
Stators angeordnet ist, ferner eine napfförmige gestaltete Endabdeckung
aus Harz, die an einer Endfläche des
Rahmens montiert ist, um dieselbe abzudecken und um dadurch einen
Elektro-Komponententeil-Raum festzulegen, eine Gleichrichtereinheit, die
ortsfest an der Endfläche
des Rahmens montiert ist und die in dem Elektro-Komponententeil-Raum aufgenommen ist,
ferner mit Statorleitungen, die sich durch den Rahmen von der Statorwicklung
des Stators in den Elektro-Komponententeil-Raum erstrecken. Die
Gleichrichtereinheit enthält
eine positivseitige Kühlflosse,
an der Kathodenelektroden von oberen armseitigen Gleichrichterelementen
und ein Ausgangsanschluss angebracht sind, eine negativseitige Kühlflosse,
an welcher Anodenelektroden der unteren armseitigen Gleichrichterelemente
angebracht sind und ein Anschlussblock angebracht ist, in dem leitende
Wechselstromsegmente eingebettet sind und zwar für die jeweiligen Phasen, wobei
jedes Segment eine elektrische Verbindung zwischen einer Diodenleitung,
die als Anodenelektrode des oberen armseitigen Gleichrichterelements
wirkt, und einer Diodenleitung herstellt, die als Kathodenelektrode des
unteren armseitigen Gleichrichterelements für jede Phase herstellt. Die
Endabdeckung enthält
einen Basiswandabschnitt, der aus Harz hergestellt ist und an der
Endfläche
des hinteren Rahmens in einer Fläche-zu-Fläche-Beziehung
zu diesem montiert ist, und eine Vielzahl von schützenden
aufgeteilten Räumen
(compartments), die zusammenhängend
mit dem Basiswandabschnitt an umfangsmäßig beabstandeten Positionen
für die
jeweiligen Vielphasenwicklungen ausgebildet sind und die axial von
dem Basiswandabschnitt zu dem Rahmen hin ragen und von denen jeder
sowohl radial nach außen
verlaufende Enden besitzt, die mit einem inneren Umfang eines Umfangswandabschnitts
des Basiswandabschnitts durchgehend ausgebildet sind. Jeder der
schützenden
aufgeteilten Räume
umschließt wenigstens
einen Umfang eines Verbindungsabschnitts zwischen einem freiliegenden
Endabschnitt von jedem der leitenden Wechselstromsegmente und der
Diodenleitung und einem Verbindungsabschnitt zwischen dem freiliegenden
Endabschnitt von jedem der leitenden Wechselstromsegmente und der
Statorleitung.
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Bei
der Konstruktion der Fahrzeug-Wechselstrommaschine nach der vorliegenden
Ausführungsform
enthält
die Endabdeckung eine Vielzahl an schützenden aufgeteilten Räumen, von
denen jeder einen Umfang des Verbindungsabschnitts zwischen dem
freiliegenden Anschluss von jedem leitenden Wechselstromsegment
und die Diodenleitung oder die Statorleitung umgibt. Der hier verwendete
Ausdruck "Umfang
des Verbindungsabschnitts" bezieht sich
auf einen Umfang des Verbindungsabschnitts, der in einem radialen
Querschnitt der Fahrzeug-Wechselstrommaschine auftritt. Bei einer
solchen Konstruktion können
die schützenden
aufgeteilten Räume
selbst wenn schmutziges Wasser oder Salzwasser in die Endabdeckung
gespritzt wird, das heißt
in den Elektro-Komponententeil-Raum
von den Kühl-Luftströmungsfenstern,
die in der Endabdeckung aus Harz ausgebildet sind effektiv verhindern, dass
schmutziges Wasser oder Salzwasser an dem Verbindungsabschnitt haften
bleibt und zwar in der relativen Nähe von dem Umfang des Verbindungsabschnitts.
Dies ermöglicht
eine Vergrößerung der
effektiven Öffnungsflächenbereiche
der Kühl-Luftströmungsfenster
der Endabdeckung zum Zwecke der Erhöhung der Kühlkapazität der Gleichrichtereinheit, ohne
dabei eine Kriechentladung und eine Salzkorrosion zu verursachen,
die an dem Verbindungsabschnitt bewirkt werden kann. Zusätzlich besitzt
jeder schützende
aufgeteilte Raum einen radialen Querschnitt, bei dem beide radiale
Enden einer Trennwand durchgehend mit dem Umfangswandabschnitt der
Endabdeckung verlaufen. Dies ermöglicht
eine bemerkenswerte Vergrößerung der
mechanischen Festigkeit der aus Harz hergestellten Endabdeckung, das
heißt
der mechanischen Festigkeit und der Steifigkeit der aus Harz hergestellten
Endabdeckung bei einer Konstruktion in der engen Nachbarschaft des Verbindungsteiles.
Dies führt
zu der Möglichkeit
der Reduzierung der Dicke der Endabdeckung um diesen Betrag oder
Ausmaß.
Der Verbindungsabschnitt besitzt eine geringre mechanische Festigkeit
als jede elektrische Komponente, die in der aus Harz hergestellten
Endabdeckung erscheint. Im Gegensatz dazu liefert die Trennwand
des schützenden
aufgeteilten Raumes, welcher den Verbindungsabschnitt umgibt, eine
Vergrößerung in
der mechanischen Festigkeit der aus Harz hergestellten Endabdeckung
in einem örtlichen
Bereich derselben an einer Position in enger Nachbarschaft zu dem
Verbindungsabschnitt. Dies unterdrückt auch eine Erhöhung in
der Menge des Harzes, welches zur Herstellung der Endabdeckung verwendet
wird und verhindert gleichzeitig eine Beschädigung der aus Harz hergestellten Endabdeckung
aufgrund einer externen Aufschlagkraft in einem Bereich nahe bei
dem Verbindungsabschnitt. Somit verhindert der schützende aufgeteilte Raum,
dass eine externe Kraft auf den Verbindungsabschnitt einwirkt und
verhindert auch das Auftreten eines Fehlers oder Ausfalls, der durch
eindringende Wassertropfen verursacht wird, die dann aus dem beschädigten Bereich
kommen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der schützende aufgeteilte Raum
in bevorzugter Weise in einer C-Gestalt im radialen Querschnitt
ausgebildet.
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Mit
dem Fahrzeug-Wechselstromgenerator oder -Wechselstrommaschine der
veranschaulichten Ausführungsform
kann jeder der schützenden
aufgeteilten Räume
(compartments) in bevorzugter Weise sowohl die Umfänge des
Verbindungsteiles zwischen dem freiliegenden Endabschnitt von jedem
der leitenden Wechselstromsegmente als auch die Diodenleitung umgeben
und auch den Verbindungsabschnitt zwischen dem freiliegenden Endabschnitt
von jedem leitenden Wechselstromsegment und der Statorleitung.
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Mit
solch einer Konstruktion kann der schützende aufgeteilte Raum für eine Phase
beide Umfänge
von zwei Verbindungsabschnitten in einer Phase umschließen. Dies ermöglicht ein
Unterdrücken
einer Zunahme in der Menge des Materials, welches verwendet wird,
wobei jedoch die oben erläuterte
vorteilhafte Wirkung vergrößert wird.
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Bei
der Fahrzeug-Wechselstrommaschine der veranschaulichten Ausführungsform
umschließt jeder
schützende
aufgeteilte Raum einen Umfang eines distalen Endes von jeder Statorleitung,
die sich axial durch den Rahmen hindurch erstreckt und in den Elektro-Komponententeil-Raum
ragt.
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Bei
solch einer Konstruktion ergibt sich kein Bedarf dafür, die Statorleitungen,
die sich durch den schützenden
aufgeteilten Raum hindurch erstrecken, einen Bereich innerhalb des
schützenden
aufgeteilten Raumes zu erreichen bzw. sich durch diesen hindurch
zu erstrecken, was zu einer vereinfachten Konstruktion führt und
die Wasserdichtigkeitsfähigkeit des
schützenden
aufgeteilten Raumes vergrößert.
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Mit
der Fahrzeug-Wechselstrommaschine gemäß der veranschaulichten Ausführungsform
sind eine Vielzahl von schützenden
aufgeteilten Räumen an
einer inneren Umfangswand der Endabdeckung gelegen und zwar in umfangsmäßig äquidistanten
Intervallen.
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Mit
solch einer Konstruktion erhöht
jeder schützende
Teil-Raum gleichmäßig die
mechanische Festigkeit der äußeren Umfangswand
der aus Harz hergestellten Endabdeckung. Der hier verwendete Ausdruck "im Wesentlichen äquidistante
Intervalle" bezieht
sich auf eine Definition, die eine Toleranz in der Abmessung der
Größenordnung
von 20 % aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Längs-Querschnittsansicht einer
Fahrzeug-Wechselstrommaschine einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Heckansicht der Fahrzeug-Wechselstrommaschine mit einer Gleichrichtereinheit,
gesehen von einer hinteren Seite der Fahrzeug-Wechselstrommaschine
aus, die in 1 dargestellt ist;
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3 ist
eine vergrößerte Teilansicht,
die einen isolierenden Anschlussblock und eine Endabdeckung mit
den angegebenen Merkmalen der ersten Ausführungsform wiedergibt; und
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4 zeigt
eine vergrößerte Teilansicht
eines isolierenden Anschlussblockes und einer Endabdeckung mit den
angegebenen Konstruktionsmerkmalen einer zweiten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
wird nun eine Fahrzeug-Wechselstrommaschine gemäß einer Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung weiter unten in Einzelheiten unter
Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf
solche weiter unten beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und
die technischen Konzepte gemäß der vorliegenden
Erfindung können
in Kombination mit anderen bekannten Technologien implementiert
werden oder auch mit einer anderen Technologie mit Funktionen, die äquivalent
zu solchen Technologien sind.
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In
der folgenden Beschreibung sollen Ausdrücke wie "Front", "Heck", "parallel", "radial", "axial", "axialförmig", "drehend", "innenliegend", "außerhalb", "abwärts", "aufwärts" und ähnliche
Bezeichnungen oder äquivalente
Bezeichnungen keine Einschränkung
bedeuten.
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(Gesamtkonstruktion)
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Die
Fahrzeug-Wechselstrommaschine der vorliegenden Ausführungsform
wird weiter unten unter Hinweis auf 1 beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt ist, enthält die Fahrzeug-Wechselstrommaschine 10 einen
napfförmig gestalteten
Frontrahmen 12, einen napfförmig gestalteten hinteren Rahmen 14,
einen Stator 16, der durch Front- und Heck-Rahmen 12, 14 gehaltert
wird, und eine Statorwicklung 16a zum Erzeugen einer Wechselstromausgangsenergie,
einen Lundell-Rotor 18 mit
einer Feldwicklung 18a, die auf einer Rotorwelle 20 getragen
ist, welche drehbar über
die Front- und Heck-Rahmen 12, 14 gehaltert ist
und sich innerhalb des Stators 16 dreht, eine Gleichrichtereinheit 22 zum
Umsetzen der Wechselstromausgangsenergie, die durch die Statorwicklung 16 erzeugt
wird, in eine Gleichstromausgangsenergie, einen Spannungsregulator 24,
welcher die Gleichstromausgangsenergie regelt, der durch die Gleichrichtereinheit 22 gleichgerichtet
wurde, und zwar bei einer gewünschten
Ausgangsspannung, und eine Bürsteneinheit 26,
die ortsfest an dem hinteren Rahmen 14 montiert ist und zwar
in einem Bereich über
den Schleifringen 52, 54, die an der Drehwelle 204 getragen
sind, um einen Erregerstrom der Feldwicklung 18a über die
Schleifringe 52, 54 zuzuführen, eine napfförmig gestaltete
Endabdeckung 30, die ortsfest an dem hinteren Rahmen 14 angebracht
ist, um einen Elektro-Komponententeil-Raum 31 festzulegen,
in welchem elektrische Vorrichtungen wie die Gleichrichtereinheit 22,
der Spannungsregulator 24 und die Bürsteneinheit 26 und
ein Ausgangsanschluss 32 aufgenommen sind. Der Spannungsregulator 24 ist
auf der gleichen radialen Ebene wie die Bürsteneinheit 26 platziert
und zwar in einem Bereich radial außerhalb der Bürsteneinheit 26.
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Ferner
sind Front- und Heck-Kühllüfter 44 und 46 vom
Zentrifugaltyp ortsfest an vorderen und hinteren Polkernen 38, 40 montiert,
um kühlende Luftströmungen zu
der Statorwicklung 16a hin anzusaugen und dorthin zu lenken.
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Die
napfförmig
gestaltete Endabdeckung 30 ist aus Harz hergestellt und
besitzt eine Basis-Bodenwand 30a, die mit einer großen Anzahl
von kühlenden
Luftströmungs fenstern 30b ausgestattet
ist, damit eine kühlende
Luftströmung
von außerhalb
zu dem Elektro-Komponententeil-Raum 31 eindringen kann.
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Sowohl
der Front- als auch der Heck-Rahmen 12, 14 sind
aneinander befestigt und zwar mit Hilfe einer Vielzahl von durchgehenden
Schrauben oder Bolzen 32, wobei der Stator 16 in
einer axialen Richtung eingefasst ist. Die Front- und Heck-Rahmen 12, 14 tragen
Front- und Heck-Lager 34, 36, die drehbar die
Drehwelle 20 abstützen,
damit der Lundell-Rotor 18 innerhalb eines Innenumfangs
des Stators 16 umlaufen kann. Die Front- und Heck-Lager 34, 36 sind
ortsfest jeweils an den Front- und Heck-Rahmen 12, 14 gehaltert.
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Der
Stator 16, der ortsfest durch die Front- und Heck-Rahmen 12, 14 gehaltert
wird, enthält
die Statorwicklung 16a, die beispielsweise aus einer Dreiphasen-Wicklung
zusammengesetzt ist, um einen Dreiphasen-Wechselstrom zu erzeugen,
welcher der Gleichrichtereinheit 22 über Statorwicklungsleitungen 11 zugeführt wird.
Der Rotor 18 enthält
Front- und Heck-Polkerne 38, 40, die Feldwicklungen 18a tragen,
die ortsfest auf der Drehwelle 20 gehaltert sind.
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Zusätzlich besitzt
die Drehwelle 20 ein Frontende 20a, auf welchem
eine Riemenscheibe 48 fest montiert ist und zwar mit Hilfe
einer Mutter 50, sodass dieses in Drehung versetzt wird
und zwar mit dem Ausgangsmoment einer Maschine (nicht gezeigt) eines
Fahrzeugs. Darüber
hinaus besitzt die Drehwelle 20 einen hinteren Endabschnitt 20b,
der sich durch den hinteren Rahmen 14 zu einem Bereich
zur Außenseite
desselben hin erstreckt und der die Schleifringe 52, 54 darauf
trägt und
zwar an gegebenen axial beabstandeten Positionen. Die Schleifringe 52, 54 sind
jeweils elektrisch mit den beiden Enden der Feldwicklung 18a verbunden.
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Die
Statorwicklungsleitungen 11 umfassen aktuell Dreiphasen-Statorleitungen,
die sich axial von der Statorwicklung 16a des Stators 16 aus
erstrecken. Spezifischer gesagt umfassen die Statorwicklungsleitungen 11 Dreiphasen-Drahtleitungen
wie eine U-Phasen-Statorleitung 11u, eine V-Phasen-Statorleitung 11v und
eine W-Phasen-Statorlei tung 11w, die in einer Sternschaltung
angeordnet sind. Die in 1 gezeigten Statorwicklungsleitungen 11 repräsentieren
die V-Phasen-Statorleitung 11v.
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Der
Elektro-Komponententeil-Raum 31 nimmt die Gleichrichtereinheit 22,
den Spannungsregulator 24 und die Bürsteneinheit 26 auf.
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Die
Bürsteneinheit 26 enthält ein Paar
an Bürsten 56,
die in einem Bereich unmittelbar über dem hinteren Ende 20b der
Drehwelle 20 nach oben stehen und die betriebsmäßig in einem
Gleitkontakt zu den Schleifringen 52, 54 jeweils
gehalten sind, die an dem hinteren Ende 20b der Rotorwelle 20 getragen
sind, mit einem Bürstenhalter 60,
der einen Bürstenaufnahmeabschnitt
aufweist, um die Bürsten 56 darin
aufzunehmen, und mit einem Abdichtplattenteil 52 zum Abdichten
eines unteren Teiles des Bürstenhalters 60,
wobei die äußeren Umfänge der
Schleifringe 52, 54 abgedeckt werden.
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Der
Spannungsregulator 24 ist ortsfest an dem hinteren Rahmen 14 in
einer Position radial außerhalb
der Bürsteneinheit 26 befestigt.
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Die
Gleichrichtereinheit 22 ist ortsfest an einer hinteren
Endfläche
des hinteren Rahmens 14 auf im Wesentlichen der gleichen
radialen Ebene wie der Spannungsregulator 24 und die Bürsteneinheit 26 montiert.
Zusätzlich
ist die Gleichrichtereinheit 22 in einen hufeisenförmig gestalteten
Luftraum 22S platziert, der in dem Elektro-Komponententeil-Raum 31 festgelegt
ist, in welchem keine der Einrichtungen gemäß dem Spannungsregulator 24 und
der Bürsteneinheit 26 besetzt
sind.
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Die
Gleichrichtereinheit 22 enthält einen isolierenden Anschlussblock 70 mit
einem hülsenförmigen Vorsprung 70a mit
einem Frontende, welches gemäß einem
Presssitz an dem hinteren Rahmen 14 angesetzt ist. Die
Gleichrichtereinheit 22 enthält ferner eine hufeisenförmig gestaltete
negativseitige Kühlflosse 72 und
eine hufeisenförmig
gestaltete positivseitige Kühlflosse 74,
die ortsfest an dem isolierenden Anschlussblock 72 auf
den beiden Seiten desselben montiert sind. Die hufeisenförmig gestaltete
negativseitige Kühlflosse 72 liegt
dem hinteren Rahmen 14 gegenüber, und die hufeisenförmig gestaltete
positivseitige Kühlflosse 74 liegt
der hinteren Abdeckung 30 gegenüber, wobei die hufeisenförmig gestaltete
negativseitige Kühlflosse 72 und
die hufeisenförmig
gestaltete positivseitige Kühlflosse 74 voneinander
axial beabstandet sind und zwar um eine gegebene Strecke vermittels
eines elektrisch isolierenden Teiles.
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Die
Fahrzeug-Wechselstrommaschine 10 der vorliegenden Ausführungsform
besitzt ansonsten die gleiche Konstruktion wie diejenige eines gewöhnlichen
Fahrzeug-Wechselstromgenerators
und arbeitet in der gleichen Weise wie ein gewöhnlicher Fahrzeug-Wechselstromgenerator.
Es wird daher der Fahrzeug-Wechselstromgenerator oder die Fahrzeug-Wechselstrommaschine 10 nach
der vorliegenden Erfindung weiter unten in Einzelheiten mit Konzentration
auf die einzigartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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(Gleichrichtereinheit 22)
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Die
Gleichrichtereinheit 22 wird weiter unten in Einzelheiten
unter Hinweis auf ein Schaltungsdiagramm, welches in 2 gezeigt
ist, beschrieben.
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Der
Anschlussblock 70 enthält
eine Harzplatine 70a, in die leitende Wechselstromsegmente 76u, 77v, 76w einbettet
sind und zwar vermittels eines Einsatz-Formungsvorganges, wobei
sich diese Segmente in axialer Richtung zwischen der negativseitigen
Kühlflosse 72 und
der positivseitigen Kühlflosse 74 erstrecken.
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Die
leitenden Wechselstromsegmente 76u, 77v, 76w enthalten
freiliegende Endabschnitte 76a bzw. 76b bzw. 76c,
wobei der freiliegende Anschluss 76a von einer Endfläche 76b der
Harzplatine 70a vorragt und die freiliegenden Endabschnitte 76b und 76c von
der anderen Endfläche 76c der
Harzplatine 70a vorragen. Die freiliegenden Endabschnitte 76a spielen
die Rolle von freigelegten Endanschlüssen für eine Verbindung mit den Statorleitungen 11u bzw. 11v bzw. 11w.
Die freigelegten Endabschnitte 76b haben die Rolle von
freigelegten Endanschlüssen
für eine
Verbindung mit den Diodenleitungen 78e, die als Anodenelektroden
dienen, und zwar von den oberen armseitigen Gleichrichterelementen 78d.
In ähnlicher Weise
haben die freigelegten Endabschnitte 76c die Rolle von
freigelegten Endanschlüssen
für eine
Verbindung zu den Diodenleitungen 78f, die als Kathodenelektroden
dienen, und zwar jeweils von den unteren armseitigen Gleichrichterelementen 78b.
Die Diodenleitungen 78e, 78f ragen von jeweiligen Gleichrichterelementkörpern in
einer im Wesentlichen axialen Richtung vor.
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Bei
der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 10 der vorliegenden Ausführungsform
sind die freigelegten Endabschnitte 76a mit den Statorleitungen 11u bzw. 11v bzw. 11w an
Verbindungsabschnitten 80a durch Löten verbunden. Die freigelegten
Endabschnitte 76b sind mit den Diodenleitungen 78e jeweils
an Verbindungsabschnitten 80b durch Löten verbunden. In ähnlicher
Weise sind die freigelegten Endabschnitte 76c der Diodenleitungen 78f jeweils an
Verbindungsabschnitten 80c durch Löten verbunden. Zusätzlich besitzen
die oberen armseitigen Gleichrichterelemente 78d hülsenförmige Kathodenelektroden,
die vermittels eines Presssitzes an der positivseitigen Kühlflosse 74 befestigt
sind. In ähnlicher
Weise besitzen die unteren armseitigen Gleichrichterelemente 78b hülsenförmige Anodenelektroden,
die über
einen Presssitz mit der negativseitigen Kühlflosse 72 verbunden
sind. Daher ist für
diese Verbindungen keine Verlötung
erforderlich.
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Die
oberen armseitigen Gleichrichterelemente 78d besitzen Elektroden,
die elektrisch mit dem Ausgangsanschluss 32 über eine
Drahtleitung 78c in einer Sternschaltung verbunden sind.
Die unteren armseitigen Gleichrichterelemente 78b besitzen
Kathoden, die über
eine Drahtleitung 78a geerdet sind.
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Die
Layouts der Verbindungsabschnitte 80a, 80c werden
weiter unten in Einzelheiten unter Hinweis auf 3 beschrieben.
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Wie
aus 3 hervorgeht, die eine Hintenansicht der Gleichrichtereinheit 22 zeigt,
besitzt die negativseitige Kühlflosse 72 eine
hufeisenförmig
gestaltete Struktur, das heißt
sie ist im Durchmesser größer als
die positivseitige Kühlflosse 74.
Die Diodenleitungen 78f, die gemäß einem Presssitz mit zugeordneten
Löchern
in der negativ seitigen Kühlflosse 72 verbunden
sind und zwar von den unteren armseitigen Gleichrichterelementen 78b,
erstrecken sich in axialer Richtung mit den Statorleitungen 11 und
erreichen einen radial außenliegenden
Umfang der positivseitigen Kühlflosse 74.
Die freiliegenden Endabschnitte 76a, die axial von dem
Anschlussblock 70 vorragen, sind benachbart zu den Statorleitungen 11 platziert
und sind in einer axialen Richtung durch Löten gebogen, sodass Verbindungsabschnitte 80a gebildet
sind. In ähnlicher
Weise sind die freigelegten Endabschnitte 76c, die axial
von dem Anschlussblock 70 vorragen, benachbart zu den Diodenleitungen 78f platziert
und sind in der axialen Richtung zum Zwecke einer Verlötung umgebogen,
wodurch die Verbindungsabschnitte 80c gebildet werden.
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Ferner
sind gemäß 3 die
oberen armseitigen Gleichrichterelemente 78d und die unteren armseitigen
Gleichrichterelemente 78b jeweils in Paaren montiert und
zwar jedes für
eine Phase. Somit erstrecken sich die Diodenleitungen 78f axial
von der Endfläche 70c des
Anschlussblockes 70 in Verbindung mit den Statorleitungen 11u bzw. 11v bzw. 11w.
Ein Paar der Verbindungsabschnitte 80c ist auf beiden Umfangsseiten
von jedem Verbindungsabschnitt 80a gelegen. Ferner enthält jede
Statorleitung 11 zwei Komponenten für jede Phase und zwei Statorleitungen 11 an
der gleichen Phase, die sich axial in enger Beziehung erstrecken
und an den freigelegten Anschlüssen 76a der
leitenden Wechselstromsegmente angelötet sind.
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Um
dies demzufolge noch exakter darzustellen, so sind die Verbindungsabschnitte 80a zwischen den
Statorleitungen 11u, 11v, 11w und die
freigelegten Endabschnitte 76a und die Verbindungsabschnitte 80c zwischen
den Diodenleitungen 78f und den freigelegten Endabschnitten 76c in
zwei Positionen jeweils vorgesehen und zwar für jede Phase. Wie aus 3 hervorgeht,
sind jedoch die Verbindungsabschnitte 80a und 80c in
den zwei Positionen für
die gleiche Phase in Bereichen in enger Nachbarschaft zueinander
gelegen. Der Ausgangsanschluss 32 ist ortsfest an der negativseitigen
Kühlflosse 72 an
einem oberen Ende derselben montiert und ragt von der Endabdeckung 30 nach
oben.
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(Endabdeckung 30)
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Es
wird nun im Folgenden die Endabdeckung 30 unter Hinweis
auf 4 beschrieben.
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4 zeigt
eine Frontansicht, welche eine Innenseite der Endabdeckung 30 wiedergibt,
wobei die Innenseite derselben von einem Frontbereich in einer axialen
Richtung aus gesehen wird.
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Die
Endabdeckung 30, die aus Harz hergestellt ist und in einer
tassenförmigen
oder napfförmigen
Gestalt ausgebildet ist, enthält
drei schützende aufgeteilte
Räume 30c,
die an der Basisendwand 30a an umfangsmäßig beabstandeten Positionen ausgebildet
sind und zwar entsprechend den zugeordneten elektrischen Komponenten
in drei Phasen. Jeder der schützenden
aufgeteilten Räume 30c enthält eine
Trennwand 30d, einen Umfangswandabschnitt 30e und
einen Endwandabschnitt 30f. Die Kühl-Luftströmungsfenster 30f sind
in dem Basiswandabschnitt 30a an radial und umfangsmäßig beabstandeten
Positionen ausgebildet. Das Bezugszeichen 30g bezeichnet
eine innere Umfangswand des Umfangswandabschnitts 30e.
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Gemäß einem
Merkmal der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 10 der vorliegenden
Ausführungsform
ist jeder der schützenden
aufgetrennten Räume 30c zusammenhängend mit
dem Basiswandabschnitt 30a der Endabdeckung 30 in
einer C-gestalteten Konfiguration im radialen Querschnitt gemäß der Darstellung
in 4 ausgebildet. Die Trennwand 30d von
jedem schützenden
aufgeteilten Raum 30c erstreckt sich axial nach innen zu
und zwar von dem Endwandabschnitt 30e der Endabdeckung 30 und
besitzt radial nach außen
verlaufende Enden, die durchgehend mit der inneren Umfangswand 30g verlaufen.
Dies ermöglicht
es, dass der Trennwandabschnitt 30d und der Umfangswandabschnitt 30e von
jedem schützenden
aufgeteilten Raum 30c kollektiv die freigelegten Endabschnitte 76a, 76c des
leitenden Wechselstromsegments (beispielsweise von 76v)
für die
gleiche Phase umgeben oder umschließen.
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Die
Trennwände 30d besitzen
axial verlaufende Enden, die in einer Fläche-zu-Fläche-Beziehung
zu einer hinteren Endfläche
des Anschlussblockes 70 der hinteren Endfläche des
hinteren Rahmens 14 mit einem kleinem Zwischenraum dazwischen
stehen. Die Trennwände 30d der
schützenden aufgeteilten
Räume 30c für die jeweiligen
Phasen sind an der inneren Umfangswand 30g des Basiswandabschnitts 30a der
Endabdeckung 30 an nahegelegenen und äquidistant beabstandeten Winkelpositionen
gemäß der Darstellung
in 4 platziert. Da jedoch die Bürsteneinheit 26 in
einem radialen oberen Bereich vorhanden ist, kann die vorliegende
Erfindung auch irgendein anderes Profil im Layout der Trennwände 30d aufweisen.
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In 4 besitzt
jeder schützende
aufgeteilte Raum 30c ein Paar von im Wesentlichen radial
verlaufenden Schutzwänden 30h,
um den Verbindungsabschnitt 80a gegen Wassertropfen zu
schützen
und gleichzeitig zu verhindern, dass der Verbindungsabschnitt 80a in
elektrischem Kontakt mit anderen elektrischen Komponenten gemäß einem
Kurzschluss gelangt.
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(Vorteilhafte Effekte)
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Mit
der Fahrzeug-Wechselstrommaschine 10 der vorliegenden Ausführungsform
führen
die schützenden
aufgeteilten Räume
bzw. abgeschlossenen Räume 30c zu
den weiter unten aufgelisteten vorteilhaften Effekten. Zusätzlich kann
jeder der Trennwandabschnitte 30d mit ein paar Öffnungen, Ausnehmungen,
Schlitzen oder Ausschnitten ausgebildet sein. Das Vorhandensein
solcher Öffnungen, Ausnehmungen,
Schlitze oder Ausschnitte fördert das
Eintreten von Wassertropfen zur Innenseite der Trennwandabschnitte 30c.
Wenigstens mehr als 90 % des Umfangs in einem radialen Querschnitt,
der die Verbindungsabschnitte 80a, 80c umspannt,
kann in bevorzugter Weise mit jedem Trennwandabschnitt 30d umgeben
sein.
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Bei
einer solchen Konstruktion der Endabdeckung 30 kann jeder
schützende
aufgeteilte Raum 30c verhindern, dass Wassertropfen, die
durch die Luftströmungen
mitgeführt
werden, welche durch die kühlenden
Luftströmungsfenster 30b hindurch
verlau fen, welche in dem Basiswandabschnitt 30a ausgebildet
sind, an dem Verbindungsabschnitt anhaften, der in einem Bereich
dicht bei den kühlenden Luftströmungsfenstern 30b vorhanden
ist. Es kann daher das Auftreten einer Korrosion oder eines Rostens
des Verbindungsabschnitts minimal gehalten werden, wodurch eine
Erhöhung
in der Zuverlässigkeit
des Betriebes der Fahrzeug-Wechselstrommaschine für eine lange
Zeitperiode erreicht wird.
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(Modifizierte Ausführungsform)
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Obwohl
eine Fahrzeug-Wechselstrommaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter
Hinweis auf eine Konstruktion beschrieben wurde, bei der die Umfänge von
beiden Verbindungsabschnitten 80a, 80c kollektiv
mit der Trennwand 30d umschlossen sind, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf eine solche Konstruktion beschränkt und
die Verbindungsabschnitte können
auch individuell mit der Trennwand 30d umgeben sein.
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Während eine
spezifische Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in Einzelheiten beschrieben wurde, sei für Fachleute
darauf hingewiesen, dass vielfältige
Modifikationen und alternative Ausführungsformen in Verbindung
mit diesen Details im Lichte der Gesamtlehre der vorliegenden Offenbarung
entwickelt werden können.
Daher soll die spezielle hier offenbarte Anordnung lediglich der
Veranschaulichung dienen und sie schränkt nicht den Rahmen der Erfindung
ein, der in seiner vollen Breite aus den nachfolgenden Ansprüchen und
aus Äquivalenten
derselben resultiert.