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Selbsterregter Drehstromgenerator, insbesondere für Fahrzeuglichtanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf einen selbsterregten Drehstromgenerator, insbesondere
für Fahrzeuglichtanlagen, der wengstens drei in sein Gehäuse eingebaute, in seinem
Laststromkreis angeordnete Halbleitergleichrichter und außerdem drei zusätzliche,
im Erregerstromkreis angeordnete, gleichfalls mit Halbleiterelementen versehene
Erregerdioden enthält, die jeweils mit einer ihrer Elektroden an eine der Drehstromwicklungen
angeschlossen und an ihrer anderen Elektrode mit der Feldwicklung des Generators
verbunden sind.
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Bei bekannten, zum Betrieb auf Kraftfahrzeugen dienenden Drehstromgeneratoren
nach der USA.-Patentschrift 3 041484 sind sechs den Laststrom gleichrichtende Halbleiterelemente
vorgesehen, von denen drei an ihrer Ableitungselektrode untereinander und über eine
Plusleitung mit dem Pluspol der Fahrzeugbatterie verbunden sind. Die übrigen, einseitig
ebenfalls mit je einer der Phasenwicklung verbundenen anderen drei Laststromgleichrichter
sind mit ihrer Zuleitungselektrode über eine gemeinsame Minusleitung an den Minuspol
der Batterie angeschlossen. Die Feldwicklung des Generators liegt bei dieser bekannten
Anordnung in Reihe mit einem Reglerkontakt zwischen der Plusleitung und der Minusleitung.
Um eine über die Feldwicklung erfolgende Entladung der Batterie bei stillstehendem
Generrator auch dann zu vermeiden, wenn kein besonderer Rückstromschalter vorgesehen
ist, kann man nach der deutschen Auslegeschrift 1151591
an jede der
Phasenwicklungen des Generators eine von drei zusätzlichen, nur für den Erregerstrom
bemessenen Erregerdioden anschließen, die wie die Laststromgleichrichter als p-n-Halbleiterelemente
ausgebildet sein können und an ihren von den" Phasenwicklungen abgekehrten Elektroden
mit der Feldwicklung des Generators verbunden sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei der Herstellung
solcher Erregerdioden und bei deren Einbau in Generatoren der eingangs beschriebenen
Art entstehenden Kosten möglichst niedrig zu halten. Hierzu wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß die Erregerdioden eine gemeinsame Halbleiterscheibe haben, die
an ihrer freien Oberfläche drei gegerieinander abgegrenzte, mit je einer Anschlußleitung
versehene Legierungszonen aufweist.
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Weitere Einzelheiten sind nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen
näher beschrieben und erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Drehstromlichtmaschine in
ihrem axialen Längsschnitt und F i g. 2 in axialer Draufsicht auf ihren rückwärtigen
Lagerschild, F i g. 3 das elektrische Schaltbild dieser Lichtmaschine; F i g. 4
zeigt die zu einer Baueinheit zusammengefaßten Erregerdioden der Lichtmaschine nach
F i g. 1 und 2 in vergrößerter Darstellung und F i g. 5 in kleinerem Maßstab bei
abgenommener Schutzhaube in der Ansicht von der Seite und F i g. 6 in der Ansicht
von oben; F i g. 7 zeigt eine andere Drehstromlichtmaschine in einer Teilansicht
auf ihren rückwärtigen Lagerschild bei herausgeklappter Tragplatte für drei ihrer
Laststromgleichrichter und F i g. 8 einen axialen Teilschnitt nach der Linie VIII-VIII
in F i g. 7, jedoch mit eingebauter Tragplatte; F i g. 9 zeigt eine andere, in der
Lichtmaschine nach F i g. 7 und 8 verwendete Erregerdiodenbaueinheit in der Draufsicht
und F i g. 10 in der Ansicht von der Seite.
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Die Drehstromlichtmaschine hat einen auf ihrer Ankerwelle 10 sitzenden,
vier Polpaare aufweisenden Klauenpolanker 11, der eine Erregerwicklung 12 enthält.
Die Erregerwicklung ist zwischen zwei mit klauenartigen Ansätzen 13 versehenen Stirnplatten
14 angeordnet und mit ihren Wicklungsenden an zwei auf der Antriebswelle 10 sitzende
Schleifringe 15 und 16 angeschlossen. Diese stehen über je eine Kohlebürste 17 mit
einem in F i g. 3 mit unterbrochenen Linien umrahmten Spannungsregler 18 in Verbindung,
dessen ringsektorförmiges Gehäuse zwei gegeneinander isolierte Führungshülsen für
die Kohlebürsten trägt und mit diesen zusammen in einen topfförmigen Lagerschild
19 eingesetzt ist. Der Lagerschild 19 nimmt in einem nicht näher bezeichneten Einpaß
das Ständerblechpaket 20 der Lichtmaschine auf, das mit Hilfe eines an der Antriebsseite
der Ankerwelle 10 aufgesetzten Lagerdeckels 21 gegen den rückwärtigen Lagerschild
19 mit Spannschrauben 22 festgezogen ist.
Das Ständerblechpaket
20 trägt drei entlang seinem Bohrungsumfang gleichmäßig verteilte Drehstromwicklungen
23, 24 und 25, die miteinander in Sternschaltung verbunden sind. Wie das Schaltbild
nach F i g. 3 erkennen läßt, ist jede der Drehstromwicklungen an den Verbindungspunkt
der zu einem Gleichrichterpaar gehörenden Gleichrichter 33 a, 33
b
bzw. 34 a, 34 b bzw. 35 a, 35 b angeschlossen. Außer diesen
den Laststrom der Lichtmaschine führenden Gleichrichtern sind noch drei Erregerstromdioden
36, 37; 38 vorgesehen, von denen jede ebenfalls mit einer der drei Drehstromwicklungen
verbunden ist.
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Von den Laststromgleichrichtern sind die jeweils unmittelbar an Masse
angeschlossenen Gleichrichter 33a, 34a und 35a auf den radial verlaufenden
Speichen 27 des Lagerschildes 19 befestigt, während die zum Pluspol einer Sammlerbatterie
28 führenden Laststromgleichrichter 33 b, 34 b und 35 b auf
einer ringsektorförmigen, diese Gleichrichter untereinander verbindenden Tragplatte
29 festgeschraubt sind. Die beiden jeweils zu einem Gleichrichterpaar gehörenden
und mit einer der Drehstromwicklungen verbundenen Gleichrichter sind gleichachsig
zueinander angeordnet und miteinander durch eine gemeinsame, zwischen ihren Stirnflächen
festgeklemmte Anschlußkappe 30 miteinander verbunden, an welche ihre zugehörige
Drehstromwicklung angeschlossen ist.
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Um den Zusammenbau der Lichtmaschine zu erleichtern, sind die Halbleiterelemente
der Erregerperioden 36, 37 und 38 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und
zu einer Baueinheit 40 zusammengefaßt. Wie die F i g. 5 und 6 besser erkennen lassen,
ist ein gemeinsames, aus Silizium bestehendes Halbleiterscheibchen 41 vorgesehen,
auf welchem gleichmäßig verteilt drei kreisförmige Legierungszonen 42, 43 und 44
vorgesehen sind. Jede dieser Legierungszonen bildet eine Zu- oder Ableitungselektrode
der Erregerdioden 36 bis 38 und steht mit einem angelöteten Anschlußdraht 45 in
Verbindung, der mit Hilfe einer den luftdichten Abschluß gewährleistenden Glaspille
46 isoliert durch das gemeinsame Gehäuse hindurchgeführt ist. Das die gemeinsame
Gegenelektrode bildende Halbleiterscheib= chen 41 ist auf einem aus gut wärmeleitendem
Metall hergestellten Tragteller 47 festgelötet, der einen zentralen Schraubenbolzen
48 trägt. Mit diesem Schraubenbolzen kann die Diodenbaueinheit, wie in F i g. 4
dargestellt, unter Zuhilfenahme isolierender Zwischenlagen 49 auf der Tragplatte
29 befestigt und mit einer zum Regler 18 führenden Anschlußleitung 50 sowie mit
einer zu einer Ladekontrollampe 51 führenden zweiten Anschlußleitung 52 verbunden
werden. Die Ladekontrollampe 51 leuchtet bei stillstehender oder untererregter Lichtmaschine
dann auf, wenn ein mit dem Pluspol der Batterie 28 verbundener Zündschalter 53 zur
Inbetriebnahme der als Antrieb der Lichtmaschine dienenden, in der Zeichnung nicht
dargestellten Brennkraftmaschine geschlossen wird. Erst wenn die sich über die Diodenbaueinheit
selbsterregende Lichtmaschine an der Verbindungsleitung 52 eine Ausgangsspannung
liefert, die gleich hoch wie die Spannung der Batterie ist, erlischt die Kontrollampe.
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Bei der in den F i g. 7 und 8 ausschnittsweise dargestellten zweiten
Drehstrommaschine sind die den Laststrom führenden Minusgleichrichter 33a,
34a
und 35a in Bohrungen 60 eingepreßt, die sich in zwei von mehreren
radial verlaufenden Speichen 61 bzw. in angegossenen Augen 62 des rückwärtigen Lagerschildes
19 befinden. Die Tragplatte 63 für die drei zum Pluspol der Batterie führenden Laststromgleichrichter
33 b, 34 b und 35 b weist zur Aufnahme dieser Gleichrichter drei nicht
näher bezeichnete Bohrungen auf, deren Randzonen nach innen kragenförmig durchgezogen
sind und den dort eingepreßten, mit einer axialen Riffelung versehenen Gleichrichtergehäusen
einen sicheren, gut wärmeleitenden Preßsitz vermitteln. Bei dieser Ausführungsform
der Lichtmaschine sind drei ebenfalls zu einer Baueinheit zusammengefaßte Erregerdioden
vorgesehen, die in einem gemeinsamen, zylindrischen Metallgehäuse 80 untergebracht
sind, das in eine zentrale, an ihren Randzonen durchgezogene Bohrung eines Halteblechs
69 eingepreßt ist. Das Halteblech hat zwei angeschnittene Befestigungslappen 70
und 71 mit eingespritzten Kunststoffbüchsen 72 zur isolierten Aufnahme von Befestigungsschrauben
73 und ist mit diesen so auf den radialen Speichen 61 befestigt, daß die Erregerdioden
unmittelbar in dem zwischen den Speichen eintretenden Kühlluftstrom der Lichtmaschine
liegen. Das Tragblech 69 hat außerdem zwei angeschnittene Steckerlippen 74 und 75,
auf welche in der Zeichnung nicht dargestellte, mit den Anschlußleitungen 50 und
52 verbundene Steckerbuchsen aufgeschoben werden können.