DE19963627A1 - Brückengleichrichter für Drehstromgeneratoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brückengleichrichter für Drehstromgeneratoren, insbesondere zur Versorgung des Bordnetzes von Kraftfahrzeugen. Er besteht aus Gleichrichterdioden und einer Schaltungsplatine aus einem im wesentlichen plattenförmigen Isolierkörper (23), in dem mehrere Verbindungsleiter (24) zwischen den Dioden der Gleichrichterbrücken eingebettet sind, wobei Abschnitte dieser Verbindungsleiter aus dem Isolierkörper heraus gebogen und als Sicherung (25) ausgebildet sind, die bei elektrischer Überlastung durchschmelzen. Um möglichst geringere Toleranzen beim Ansprechen der Sicherungen zu erzielen, werden die Sicherungen (25) jeweils aus zwei nach außen abgewinkelten Leiterenden (24a) der Verbindungsleiter (24) und ein damit verbundenes, die Leiterenden überbrückendes Sicherungselement (29) gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brückengleichrichter für Drehstromgeneratoren insbesondere zur Versorgung des Bordnetzes von Kraftfahrzeugen gemäß dem Obergriff des Hauptanspruchs.

Stand der Technik

In Kraftfahrzeugen werden in zunehmenden Maße elektrische Einrichtungen eingesetzt, um Komfort und Sicherheit der Kraftfahrzeuge zu verbessern. Zur Versorgung dieser Einrichtungen im Bordnetz der Kraftfahrzeuge werden in den weitaus meisten Fällen Drehstromgeneratoren verwendet, die eine hohe Leistungsdichte aufweisen und, somit thermisch stark beansprucht werden. Am Gehäuse der Drehstromgeneratoren ist in der Regel eine Gleichrichteranordnung angebracht, so daß lediglich deren Gleichstromausgang die Anschlußklemmen des Generators bilden, an denen die Anschlußkabel einer Akkumulatorbatterie des Kraftfahrzeug-Bordnetzes angeschlossen werden. Bei einer Überbelastung oder einem Kurzschluß am Generator oder an der Gleichrichteranordnung, welche nicht selten durch das Aufladen von Batterien über falsch gepolt angeschlossene Batterieladeeinrichtungen auftreten, wird nicht nur der Generator bzw. die Gleichrichteranordnung zerstört, sondern es können auch weitere thermische Schäden dadurch ausgelöst werden.

Zur Vermeidung dieser Gefahren ist es aus der DE 30 01 522 C2 bereits bekannt, in der Gleichrichteranordnung zwischen den Verbindungen der Plus- und Minusdioden der drei Gleichrichterbrücken Sicherungen anzuordnen. Diese werden durch schleifenförmig aus Ausnehmungen der Schaltungsplatine der Gleichrichteranordnung heraus gebogene Leiterabschnitte gebildet, die im Falle einer elektrischen Überbelastung durchschmelzen, jedoch provisorisch durch Zusammendrehen der Enden wieder repariert werden können. Nach dem Ansprechen einer Sicherung muß daher die Gleichrichteranordnung später komplett ausgetauscht werden. Erfolgt dies nicht, erhöht sich die Zerstörungsgefahr des Generators sowie die Gefahr von Folgeschäden ganz erheblich.

Auf Grund der hohen Leistungsdichte im Brückengleichrichter muß sichergestellt werden, daß einerseits die Sicherung nicht zu früh anspricht. Andererseits darf die Überlastung auch nicht so groß werden, daß vor dem Ansprechen der Sicherung bereits die Dioden durchbrennen oder die Kontaktierungsstellen abschmelzen. Mit der bekannten Lösung sind jedoch die Toleranzen beim Ansprechstrom der durch die Leiterschleifen gebildeten Sicherungen auf Grund der Fertigungstoleranzen derart groß, daß die Sicherung auf Grund der Ströme in den Gleichrichterbrücken teilweise zu früh, teilweise zu spät ansprechen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, die Absicherung des Generators und des Brückengleichrichters bei elektrischer Überlastung oder Kurzschluß in einem möglichst engen Toleranzbereich des maximal zulässigen Stromes zu bewerkstelligen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Brückengleichrichter mit den kennzeichneten Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch entsprechende Stoffauswahl und genauer, einfacher Querschnittsdimensionierung des zwischen den Leiterenden der Verbindungsleiter eingefügten Sicherungselementes der Ansprechwert der Sicherung in engen Toleranzgrenzen gehalten werden kann, so daß der Brückengleichrichter auf eine entsprechend höhere Leistungsdichte auszulegen ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß beim Ansprechen einer Sicherung der Brückengleichrichter zunächst ausgetauscht und durch Auswechseln des durchgeschmolzenen Sicherungselementes als Austausch-Gleichrichter wieder verwendet werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. So hat sich für die Herstellung der Sicherung als besonders zweckmäßig erwiesen, das Sicherungselement als Sicherungsstreifen auszubilden, dessen Enden mit den Leiterenden der Schaltungsplatine elektrisch verbunden sind. Für das Auswechseln eines defekten Sicherungselementes ist es dabei besonders zweckmäßig, dieses durch Klemmen mit den Leiterenden der Schaltungsplatine zu verbinden. Eine thermisch und mechanisch stabile Verbindung der Leiterenden der Schaltungsplatine mit den Sicherungsstreifen ergibt sich dadurch, daß der Sicherungsstreifen an abgeflachten Endabschnitten der aus Runddraht bestehenden Verbindungsleiter der Schaltungsplatine angelötet oder angeschweißt ist.

Um das empfindliche Sicherungselement gegen Korrosion und Beschädigungen von außen zu schützen, wird ferner vorgeschlagen, die Sicherungselemente jeweils von einem geschlossenen Behältnis zu umgeben und das Behältnis mit Quarzsand zu füllen. Um die Sicherungselemente gegen Schwingungen während des Betriebes zu schützen, sind die Behältnisse in vorteilhafter Weise an den plattenförmigen Isolierkörper der Schaltungsplatine zu befestigen.

Zeichnung

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Schaltung des Drehstromgenerators mit dem Brückengleichrichter,

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den konstruktiven Aufbau des Brückengleichrichters,

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Schaltungsplatine des Brückengleichrichters mit dem Sicherungselement in vergrößertem Maßstab von der Seite gemäß Schnitt A-A aus Fig. 4 und

Fig. 4 zeigt das gleiche Sicherungselement von vorn in einem Behältnis.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 sind die drei Phasen 10 eines Wechselstromgenerators 11 für Kraftfahrzeuge dargestellt, die mit ihrem einen Ende zu einer Sternschaltung zusammengefaßt und mit ihrem anderen Ende auf jeweils eine Gleichrichterbrücke 12, 13 und 14 eines Brückengleichrichters 15 geschaltet sind. Zur Verschaltung der drei Phasen 10 mit den drei Gleichrichterbrücken dient eine Schaltungsplatine 16, wobei jede der drei Gleichrichterbrücken aus einer in Reihe geschalteten Minusdiode 17 und Plusdiode 18 besteht. Die Minusdioden 17 sind anodenseitig in einem Minus-Kühlkörper 19 eingepreßt und die Anodenanschlüsse der Minusdioden 17 sind somit durch den Minus-Kühlkörper 19 zu einem Minusanschluss 20 zusammengefaßt. Die Plusdioden 18 sind kathodenseitig in einem Plus-Kühlkörper 21 eingepreßt. In diesem Kühlkörper 21 sind die Kathodenanschlüsse der Plusdioden 17 somit zusammengefaßt und mit einem Plusanschluss 22 des Brückengleichrichters 15 verbunden.

In Verbindung mit den Fig. 2 bis 4 ist erkennbar, daß die Schaltungsplatine 16 aus einem im wesentlichen plattenförmigen Isolierkörper 23 besteht, in dem mehrere Verbindungsleiter 24 eingebettet sind, welche die Plus- und Minusdioden 17, 18 einer jeden Gleichrichterbrücke 12, 13 und 14 miteinander sowie mit den Phasen 10 des Drehstromgenerators verbinden. Zum Schutz des Drehstromgenerators 11 und der Dioden 17, 18 ist in jeder Gleichrichterbrücke 12, 13 und 14 eine Sicherung 25 angeordnet. Die Sicherungen 25 sind so dimensioniert, daß sie beim Überschreiten des zulässigen maximalen Gleichstromes in den Gleichrichterbrücken 12, 13 und 14 durchschmelzen.

Der Brückengleichrichter 15 ist gemäß Fig. 2 an der Rückseite des Drehstromgenerators 11 angebracht. Sein konstruktiver Aufbau ist derart, daß zunächst der Minus- Kühlkörper 19 an dem auf Massepotential liegenden Gehäuse des Drehstromgenerators 11 anliegt. Darauf folgt eine Isolierstoffplatte 26, sodann der Plus-Kühlkörper 21, darauf die Schaltungsplatine 23 und schließlich eine Schutzkappe 27. Diese Teile werden durch Schrauben 28 am Generator befestigt. Der Plusanschluß 22 wird hier durch eine in den Plus-Kühlkörper 21 eingesetzte Anschlußschraube 22a gebildet.

Die Sicherungen 25 werden jeweils gemäß Fig. 3 und 4 aus zwei nach außen abgewinkelten Leiterenden 24a der Verbindungsleiter 24 und einem Sicherungselement 29 gebildet. Die Leiterenden 24a sind als Abschnitte der Verbindungsleiter 24 aus dem Isolierkörper 23 der Schaltungsplatine 16 rechtwinkelig heraus gebogen, so daß sie oberhalb des Isolierkörpers 23 vorstehen. Diese Leiterenden 24a sind von dem Sicherungselement 29 in Form eines Metallstreifens überbrückt, indem die Enden 29a des Sicherungselementes 29 mit den Leiterenden 24a elektrisch verbunden sind. Im Beispielsfall sind die Enden 29a des Sicherungselementes 26 an abgeflachten Endabschnitten 24b, der aus Runddraht bestehenden Verbindungsleitern 24 angelötet. Sie können - falls die räumlichen Verhältnisse dies ermöglichen - ebenso gut angeschweißt werden. Die sehr empfindlichen Sicherungselemente 29 können im Bedarfsfall gemäß Fig. 4 noch mit einem geschlossenen Behältnis gegen Korrosion oder mechanische Beschädigung geschützt werden, welches die Leiterenden 24a mit dem Sicherungselement 29 vollständig umgibt. Das topfförmige Behältnis 30 kann dabei in einfacher Weise aus einem Kunststoff hergestellt und auf der Oberfläche des Isolierkörpers 23 der Schaltungsplatine 16 festgeklebt. werden. Um kurzfristige Temperaturänderung von außen vom Sicherungselement 29 fern zu halten und damit das Ansprechverhalten der Sicherungen 25 zu optimieren, ist das Behältnis 30 noch mit Quarzsand 31 gefüllt.

Da in den meisten Fällen beide Wicklungsenden der drei Phasen 10 des Drehstromgenerators 11 an der Schaltungsplatine 16 des Brückengleichrichters 15 verschaltet werden, kann auch der Sternpunkt der drei Phasen 10 noch zusätzlich durch ein Sicherungselement 25 abgesichert werden. In diesem Fall ist in dem plattenförmigen Isolierkörper 23 der Schaltungsplatine 16 noch ein weiterer Verbindungsleiter 24 eingebettet, der die drei Phasen 10 zu einem Sternpunkt verbindet. Auch in diesem Verbindungsleiter kann in gleicher Weise eine Sicherung 25 vorgesehen werden. Das Sicherungselement 29 kann auch auswechselbar gestaltet sein. In diesem Fall sind die Anschlüsse des Sicherungselementes durch Klemmen mit den Leiterenden 24a zu verbinden.

Claims (7)

1. Brückengleichrichter (15) für Drehstromgeneratoren (11), insbesondere zur Versorgung des Bordnetzes von Kraftfahrzeugen, bestehend aus Gleichrichterdioden (17, 18) und einer Schaltungsplatine aus einem im wesentlichen plattenförmigen Isolierkörper (23), in dem mehrere Verbindungsleiter (24) zwischen den Dioden der Gleichrichterbrücken (12, 13, 14) eingebettet sind, wobei Abschnitte dieser Verbindungsleiter aus dem Isolierkörper herausragen und als Sicherung (25) ausgebildet sind, die bei elektrischer Überlastung durchschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungen (25) jeweils durch zwei nach außen abgewinkelte Leiterenden (24a) und ein damit verbundenes, die Leiterenden (24a) überbrückendes Sicherungselement (29) gebildet sind.

2. Brückengleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (29) ein Metallstreifen ist, dessen Enden (29a) mit den Leiterenden (24a) elektrisch verbunden sind.

3. Brückengleichrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (29) durch Festklemmen mit den Leiterenden (24a) verbunden ist.

4. Brückengleichrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement (29) an abgeflachten Endabschnitten (24b), der aus Runddraht bestehenden Verbindungsleiter (24) angelötet oder angeschweißt ist.

5. Brückengleichrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungselemente (29) jeweils von einem Behältnis (30) umgeben sind.

6. Brückengleichrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse (30) an dem plattenförmigen Isolierkörper (23) befestigt, vorzugsweise festgeklebt sind.

7. Brückengleichrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse (30) mit Quarzsand (31) gefüllt sind.