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.Self-excited three-phase generator, in particular for vehicle lighting systems
The invention relates to a self-excited alternator, in particular
for vehicle lighting systems, the at least three built into its housing, in its
Load circuit arranged semiconductor rectifiers and also three additional,
arranged in the excitation circuit, also provided with semiconductor elements
Contains excitation diodes, each with one of its electrodes to one of the three-phase windings
connected and on its other electrode with the field winding of the generator
are connected.
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.In known three-phase generators for operation on motor vehicles according to US Pat. No. 3,041,484, six semiconductor elements rectifying the load current are provided, three of which are connected to one another at their discharge electrode and to the positive terminal of the vehicle battery via a positive lead. The other three load current rectifiers, which are also connected on one side to one of the phase windings, are connected to the negative pole of the battery with their lead electrodes via a common negative line. In this known arrangement, the field winding of the generator is in series with a regulator contact between the positive lead and the negative lead. In order to prevent the battery from discharging via the field winding when the generator is at a standstill, even if no special reverse current switch is provided, one of three additional exciter diodes, only rated for the excitation current , can be attached to each of the phase windings of the generator according to German Auslegeschrift 1 151 591 connect which, like the load current rectifier, can be designed as pn semiconductor elements and are connected to the field winding of the generator at their electrodes facing away from the "phase windings".
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.The invention is based on the object of manufacturing
such excitation diodes and when they are installed in generators of the type described at the beginning
Art to keep costs as low as possible. To this end, according to the invention
suggested that the excitation diodes have a common semiconductor wafer that
on their free surface three mutually demarcated, each with a connection line
has provided alloy zones.
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.Further details are given below on the basis of exemplary embodiments
described and explained in more detail. It shows F i g. 1 a three-phase alternator in
its axial longitudinal section and F i g. 2 in an axial plan view of their rear
Bearing shield, F i g. 3 shows the electrical circuit diagram of this alternator; F i g. 4th
shows the exciter diodes of the alternator that are combined to form a unit
F i g. 1 and 2 in an enlarged view and FIG. 5 on a smaller scale
removed protective hood in the view from the side and FIG. 6 in the view
from above; F i g. 7 shows another three-phase alternator in a partial view
on their rear end shield with the support plate folded out for three of their
Load current rectifier and F i g. 8 shows an axial partial section along the line VIII-VIII
in Fig. 7, but with built-in support plate; F i g. 9 shows another in which
Alternator according to FIG. 7 and 8 used exciter diode assembly in plan view
and F i g. 10 in the side view.
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.The three-phase alternator has a claw-pole armature 11, which is seated on its armature shaft 10, has four pairs of poles and contains an excitation winding 12. The excitation winding is arranged between two end plates 14 provided with claw-like projections 13 and its winding ends are connected to two slip rings 15 and 16 seated on the drive shaft 10. These are each over a carbon brush 17 with one shown in FIG. 3 with broken lines framed voltage regulator 18 in connection, the annular sector-shaped housing carries two mutually insulated guide sleeves for the carbon brushes and is inserted together with these in a cup-shaped end shield 19. The end shield 19 accommodates the stator core 20 of the alternator in an unspecified fitting, which is tightened against the rear end shield 19 with clamping screws 22 with the aid of a bearing cover 21 placed on the drive side of the armature shaft 10. The stator core 20 carries three three-phase windings 23, 24 and 25 which are uniformly distributed along its circumference and which are connected to one another in a star connection. As the circuit diagram according to FIG. 3 shows, each of the three-phase windings is connected to the connection point of the rectifiers 33 a, 33 b or 34 a, 34 b or 35 a, 35 b belonging to a rectifier pair. In addition to these rectifiers carrying the load current of the alternator, three exciter current diodes 36, 37; 38 are provided, each of which is also connected to one of the three three-phase windings.
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.Of the load current rectifiers each connected directly to ground rectifier 33 are a fixed 34a and 35a on the radially extending spokes 27 of the bearing plate 19, while the positive pole of a storage battery 28 leading load current rectifier b 33, 34 b and 35 b on a ring sector-shaped, this Rectifier interconnecting support plate 29 are screwed tight. The two rectifiers belonging to a pair of rectifiers and connected to one of the three-phase windings are coaxially arranged and connected to one another by a common connection cap 30 clamped between their end faces to which their associated three-phase winding is connected.
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.In order to facilitate the assembly of the alternator, the semiconductor elements are
the excitation periods 36, 37 and 38 housed in a common housing and
combined to form a structural unit 40. As the F i g. 5 and 6 make it easier to see
a common semiconductor wafer 41 made of silicon is provided,
on which evenly distributed three circular alloy zones 42, 43 and 44
are provided. Each of these alloy zones forms a feed or discharge electrode
of the excitation diodes 36 to 38 and stands with a soldered connecting wire 45 in
Connection with the help of a glass pill ensuring the airtight seal
46 is passed through the common housing in an isolated manner. That the common
The semiconductor wafer 41 forming the counter-electrode is on a material that conducts heat well
Metal-made support plate 47 is soldered to a central screw bolt
48 carries. With this screw bolt, the diode assembly, as shown in FIG. 4th
shown, with the aid of insulating intermediate layers 49 on the support plate
29 attached and with a leading to the controller 18 connecting line 50 and with
a second connecting line 52 leading to a charge control lamp 51
will. The charge control lamp 51 lights up when the alternator is at a standstill or under-excited
then on when an ignition switch 53 connected to the positive terminal of the battery 28 for
Commissioning of the one used to drive the alternator, not shown in the drawing
internal combustion engine shown is closed. Only when that is about the diode assembly
Self-exciting alternator on the connecting line 52 an output voltage
supplies that is the same as the voltage of the battery, the control lamp goes out.
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.In the case of the FIGS. 7 and 8, the negative rectifiers 33a, 34a and 35a carrying the load current are pressed into bores 60 which are located in two of several radially extending spokes 61 or in cast-on eyes 62 of the rear end shield 19. The support plate 63 for the three load current rectifiers 33 b, 34 b and 35 b leading to the positive pole of the battery has three unspecified bores to accommodate these rectifiers, the edge zones of which are drawn through in the form of a collar and the rectifier housings pressed in there and provided with axial corrugation convey a secure, highly thermally conductive press fit. In this embodiment of the alternator, three excitation diodes, which are also combined into a structural unit, are provided, which are accommodated in a common, cylindrical metal housing 80 which is pressed into a central bore of a holding plate 69, which is continuous at its edge zones. The retaining plate has two cut fastening tabs 70 and 71 with injected plastic bushings 72 for the isolated reception of fastening screws 73 and is fastened to the radial spokes 61 with these so that the excitation diodes are located directly in the cooling air flow of the alternator entering between the spokes. The support plate 69 also has two cut plug lips 74 and 75, onto which sockets connected to the connecting lines 50 and 52, not shown in the drawing, can be pushed.