Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine, vorzugsweise einen Drehstromgenerator für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 31 28 081 ist bereits ein Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge mit einem Doppel-Generatorsystem in einem geschlossenen, flüssigkeitsgekühlten Gehäuse bekannt (Figur 5), wobei die Antriebswelle beidseitig in zwei Lagerschilden aufgenommen ist. Dort ist ferner bekannt, die Gleichrichteranordnung mit dem Reglerschalter und den Maschinenanschlüssen am hinteren Lagerschild, auf der sogenannten B-Seite des Generators und die Keilriemenscheibe am vorderen Antriebswellenende auf der sogenannten A-Seite anzu¬ ordnen.

Bei elektrischen Maschinen, die zur Kühlung unmittelbar in eine topfförmge Ausnehmung des Antriebsaggregates eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden sollen, ist eine solche Lösung nicht möglich. Die B-Seite eines solchen Drehstromgenerators ist dazu von außen nicht mehr zugänglich, so daß dort keine Maschinenanschlüsse mehr ange¬ bracht werden können.

Es ist bereits bekannt, bei derartigen Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge ein töpfförmiges Metallgehäuse zu verwenden und die Maschinenanschlüsse an dem A-seitigen Lagerdeckel auszuführen. Eine separate Anbringung und Verschaltung der Gleichrichtereinheiten und Reglerschalter für den Drehstromgenerator ist dann jedoch sehr aufwendig.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, bei oberflächenge¬ kühlten elektrischen Maschinen mit zwei axial hintereinander- liegenden Drehstrom-Generatorsystemen die Gleichrichtereinheiten und Reglerschalter möglichst kompakt und gemeinsam mit den Anschlu߬ klemmen an der elektrischen Maschine anzuordnen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß Reglerschalter, Gleichrichtereinheiten und flüssigkeitsgekühlter Drehstromgenerator mit topfförmigem Gehäuse zum Einbau in ein Antriebsaggregat oder dgl. als komplette Einheit hergestellt und vertrieben werden kann. Vorteilhaft ist ferner, daß dabei die in den Gleichrichtereinheiten und Reglerschaltern erzeugte Verlustwärme über den Lagerdeckel an die Flüssigkeitskühlung abgegeben werden kann und daß damit eine kompakte Bauweise erreicht wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patent¬ anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge mit zwei

Generator-Systemen, teilweise im Querschnitt und verkleinerter Darstellung, Figur 2 zeigt den Schaltungsaufbau der beiden Genera¬ tor-Systeme, Figur 3 zeigt einen Lagerdeckel der Maschine nach Figur 1 in der Vorderansicht, Figur 4 zeigt nebeneinanderliegende Plus-Kühlkörper, Figur 5 zeigt eine Stromschienenplatte für zwei Gleichrichtereinheiten im Lagerdeckel nach Figur 3, Figur 6 zeigt eine Anschlußplatte für die Erregerwicklungen am Lagerdeckel, Figur 7 einen Schnitt nach VII-VII aus Figur 6 in vergrößerter Dar¬ stellung, Figur 8 zeigt zwei mit Abstand voneinander am Lagerdeckel montierbare Reglerschalter, Figur 9 zeigt einen auf den Lagerdeckel zu montierenden Stromschienendeckel, die Figuren 10 und 11 zeigen Ständereinheit, Lagerdeckel, Plus-Kühlkörper, Stromschienenplatte und Stromschienendeckel vor dem Zusammenbau im Querschnitt nach der Linie X-X und XI-XI aus Figur ^' 3, 4, 5 und 9, Figur 12 zeigt einen Schnitt am komplett montierten Lagerdeckel in Höhe einer Anschlu߬ schraube, Figur 13 zeigt einen Schnitt am Stromschienendeckel nach Figur 9 mit integriertem Reglerschalter nach Figur 8 in vergrößerter Darstellung und Figur 14 zeigt einen weiteren Schnitt des Strom¬ schienendeckels im Kondensator-Bereich in vergrößerter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Figur 1 ist ein Drehstromgenerator zur Stromversorgung von Kraft¬ fahrzeugen, Baumaschinen und dgl. mit 10 bezeichnet. Er besteht aus einem Ständer 11, auch Stator genannt, einem Doppel-Leitstückläufer 12 in Klauenpolausführung, der auf einer Antriebswelle 13 befestigt ist, sowie aus zwei Erregerwicklungen 14, 15, welche auf zwei Polringen 16, 17 angeordnet und am Ständer 11 bzw. an einem vorderen Lagerdeckel 18 befestigt sind. Das hintere Ende der Antriebswelle 13 ist in einem ersten Kugellager 19 am Boden 20a eines topfförmigen Metallgehäuses 20 des Generators 10 aufgenommen. Auf der Antriebs¬ seite (A-Seite) ist die Antriebswelle 13 über ein weiteres Kugel¬ lager 21 im Lagerdeckel 18 aufgenommen, der das Metallgehäuse 20 zur

Antriebsseite hin abschließt und der die elektrischen Anschlüsse 22 des Drehstromgenerators 10 sowie eine weiter unten erläuterte Gleichrichter- und Regleranordnung trägt. Der flüssigkeitsgekühlte Drehstromgenerator ist außen am Metallgehause 20 mit Abstandsrippen 23 versehen, welche zur Führung der Kühlflüssigkeit dienen und wird - wie angedeutet - in eine entsprechend gestaltete topfförmige Ausnehmung am Aggregat 24 des Fahrzeugs eingesetzt und durch Schrauben 25 daran befestigt. Die Kühlflüssigkeit wird über eine Einlaufbohrung 26 zur Außenfläche des Metallgehäuses 20 geführt, um die im Generator 10 erzeugte Wärme aufzunehmen und über eine Aus¬ laufbohrung 27 in den Kühlkreislauf der Maschine abzuführen.

Der Ständer 11 des Drehstromgenerators 10 enthält zwei axial hinter¬ einanderliegende Blechpakete -28, 29, in deren Nuten jeweils Dreh¬ stromwicklungen 31, 32 als sogenannte Ständerwicklungen eingelegt und miteinander im Stern verschaltet sind. Die Drehstromwicklungen 31, 32 wirken jeweils mit dem Doppel-Leitstückläufer 12 zusammen, der zwei Klauenpolsysteme 33, 34 aufweist. Die zwei Ständerblech¬ pakete 28, 29 werden durch einen Metall-Distanzring 35 zueinander auf Abstand gehalten und um eine halbe Nutteilung gegeneinander ver¬ setzt positioniert. Sie sind zusammen mit den Wickelköpfen der Dreh¬ stromwicklungen 31, 32- in einem wärmeleitenden Kunststoff 36 zu einer vorgefertigten Baueinheit eingebettet.

Figur 2 zeigt die elektrische Verschaltung des Drehstromgenerators 10 mit seinen zwei voneinander unabhängigen Drehstrom-Systemen 38, 39 mit jeweils einer Gleichrichtereinheit 40, 41 und einem Regler¬ schalter 42, 43 und deren Anschlußklemmen 22 mit den Standardbe¬ zeichnungen B+, L, S und W, wobei die B+ Klemmen in bekannter Weise (EP 0 232 828 A2) auf zwei separate Akkumulatorbatterien von je 12 Volt geschaltet werden können, welche wahlweise für 12 V oder 24 V-Verbraucher parallel bzw. in Reihe geschaltet werden. Durch ein zusätzliches, in den Generator eingelegtes Metallteil kann zwischen

den beiden B+ Klemmen gegebenenfalls eine Brücke erzeugt werden. Das Metallgeh use 20 des Drehstromgenerators 10 ist hier auf Masse-Po¬ tential gelegt, so daß alle Minus-Dioden 44 der beiden Gleich¬ richtereinheiten 40, 41 anodenseitig auf Masse liegen und alle Plus-Dioden 45 kathodenseitig mit den B+ Anschlußklemmen 22 ver¬ bunden sind. Dieses Beispiel entspricht einer Schaltung mit gemein¬ samem Minus-Massepunkt. Für eine Reihenschaltung der Einzelsysteme mit Erdung der elektrischen Mitte sind dagegen von dem einen System die Minus-Dioden und vom anderen System die Plus-Dioden mit der Gehäusemasse zu verbinden.

Die konkrete Anordnung und Verschaltung der Gleichrichtereinheiten 40, 41, der Reglerschalter 42, 43 sowie der Drehstrom- und Erreger¬ wicklungen 31, 32 bzw. 14-, 15 am Lagerdeckel 18 des Drehstromgenera¬ tors 10 wird mit Hilfe der übrigen Figuren nunmehr näher erläutert.

In Figur 3 ist der Lagerdeckel 18 als Einzelteil in der Sicht von vorn dargestellt. Er ist mit Bohrungen 46 zum Einpressen der Minus-Dioden 44 versehen, die am äußeren Rand des Lagerdeckels 18 gemäß Figur 10 nebeneinander in zwei Gruppen von jeweils vier Minus-Dioden 44 angeordnet sind. Konzentrisch dazu liegen weiter innen jeweils zwei längliche Ausnehmungen 47, in die gemäß Figur 10 jeweils ein Kragen 48 des die Wickelköpfe der Drehstromwicklungen 31, 32 einbettende ' ^" Kunststoffs 36 eingreift. In diesen insgesamt vier Kragen 48 sind jeweils paarweise die Anschlüsse der beiden Drehstromwicklungen 31, 32 in Form von Gewindebuchsen 49 korrosions¬ geschützt eingebettet. Im oberen Teil des Lagerdeckels 18 sind fünf weitere Bohrungen 50, in welche Anschlußschrauben 22a gemäß Figur 12 isoliert eingesetzt werden. Diese Anschlußschrauben 22a bilden hier¬ bei die Anschlußklemmen L, S und W nach Figur 2. Des weiteren sind im Lagerbereich je vier Bohrungen 51, 52 vorhanden, durch welche gemäß Figur 1 der Lagerdeckel 18 durch Schrauben 53 bzw. ein Lager-Abdeckring 54 mit Schrauben 55 jeweils am Polring 16 befestigt

wird. Auf der unteren Hälfte des Lagerdeckels 18 befinden sich Aus¬ sparungen 56, 57, durch welche die Anschlußleitungen 58 (Figur 1) je einer Erregerwicklung 14, 15 hindurchgeführt werden.

Auf den so vorgefertigten Lagerdeckel 18 wird eine wärmeleitende dünne ringförmige Isolierstoffolie 59 (in Figur 11 erkennbar) auf¬ gelegt und im oberen Bereich des Lagerdeckels 18 werden zwei in Figur 4 dargestellte Plus-Kühlkörper 60 angeordnet. In je vier Bohrungen 61 der Plus-Kühlkörper 60 werden die Plus-Dioden 45 eingepreßt (Figur 11) und je eine weitere Anschlußschraube 22b wird als B+ Klemme 22 in je eine weitere entsprechend ausgebildete Bohrung 62 mit Sechskant-Ausnehmung festgeschraubt. Zwei weitere Bohrungen 63 dienen zur Befestigung der Plus-Kühlkörper 60 auf dem Lagerdeckel 18, indem dort je zwei der Anschlußschrauben 22a gemäß Figur 12 isoliert durchgeführt werden.

Figur 5 zeigt die untere von zwei übereinanderliegenden Leiter¬ platten, welche als Stromschienenplatte 65 ausgebildet ist und ring- abschnittförmig die nebeneinanderliegenden Minus-Dioden 44 und Plus-Kühlkörper 60 mit den Plus-Dioden 45 als Gleichrichtereinheiten 40, 41 abdeckt. Die Platte 65 enthält Stromschienen 66, die hier in durchsichtigem Isolierstoff eingebettet dargestellt sind. Diese _ Stromschienen 66 verbinden die Plus- und Minus-Dioden 44, 45 jeweils paarweise miteinander, indem die Anschlußpins 67 der Dioden 44, 45 jeweils mit den klauenförmigen Enden 66a der Stromschienen 66 ver¬ schweißt werden. Die Stromschienen 66 werden außerdem an ihren Bereichen 66b mit den Gewindebuchsen 49 je einer Phase der Dreh¬ stromwicklungen 31, 32 mittels Schrauben 68 und Metallhülse 69 kontaktiert (Figur 10).

Im Bereich 66c wird eine der Leiterbahnen 66 mit der Anschlu߬ schraube 22a für die W-Anschlußklemme der Maschine kontaktiert.

Figur 6 und 7 zeigen eine im unteren Bereich des Lagerdeckels 18 angeordnete aus Isolierstoff gespritzte Anschlußplatte 70, in die vier Gewindebolzen 71 für die Enden 79 der Anschlußleitungen 58 - wie gestrichelt angedeutet - der beiden Erregerwicklungen 14, 15 verankert sind. Über vier versenkte Bohrungen 72 wird die Anschlu߬ platte 70 mittels Schrauben 73 in Gewindebohrungen 74 am Lagerdeckel 18 festgeschraubt.

In Figur 8 sind zwei Reglereinheiten dargestellt, die mit Abstand zueinander auf der unteren Hälfte des Lagerdeckels in der ge¬ strichelt angedeuteten Kontur angeordnet sind, so daß zwischen ihnen die Anschlußplatte 70 Platz findet. Sie liegen räumlich jeweils neben der ihr zugeordneten Gleichrichtereinheit, d.h. jeweils unter¬ halb der Minus-Dioden 44. Die Reglerschalter' 42, 43 sind jeweils in eine Ausnehmung einer Kühlplatte 75, 76 eingesetzt und über eine Bodenplatte 77, 78 damit vernietet. Die beiden Kühlplatten 75, 76 liegen unmittelbar oberhalb der Isolierstoffolie 59 auf dem Lager¬ deckel 18, so daß die in den Reglerschalter 42, 43 entwickelte Verlustwärme über den Lagerdeckel 18 abgeführt werden kann. Ein DF-Anschluß 64 der Reglerschalter 42, 43 ist jeweils am Regler¬ gehäuse angeschweißt und wird beim Zusammenbau über je einen Gewindebolzen 71 mit einem Erregerwicklungsanschluß kontaktiert.

Figur 9 zeigt die obere der beiden übereinanderliegenden Leiter¬ platten, die als Stromschienendeckel 80 ausgebildet ist. Im Kunst¬ stoff des Stromschienendeckels 80 sind hier sichtbar dargestellte Stromschienen 81 eingebettet, über welche die Anschlußschrauben 22a und 22b der Maschinenanschlüsse B+, L und S mit den entsprechenden Anschlüssen der Reglerschalter 42, 43 elektrisch zu verbinden sind. Da die Anschlußplatte 70 (Figur 6 und 7) zwischen den beiden Regler¬ schaltern 42, 43 auf dem Lagerdeckel 18 festgeschraubt ist, werden auch die Anschlußleitungen 58 der Erregerwicklungen 14, 15 über die

Gewindebolzen 71 an Endbereichen 81a jeweils einer der Stromschienen 81 im Stromschienendeckel 80 kontaktiert und über diese Strom¬ schienen 81 mit den entsprechenden Anschlußpins 82 der Regler¬ schalter 42, 43 verbunden.

Figur 13 zeigt, daß die Reglerschalter 42, 43 dabei zunächst mit den jeweiligen Enden 81b der Stromschienen 81 verschweißt werden, bevor diese mit dem Kunststoff des Stromschienendeckels 80 umspritzt werden. Der B+ Anschluß der beiden Drehstromsysteme 38, 39 wird dabei jeweils über eine der Stromschienen 81 mit je einem Anschluß der Erregerwicklungen 14, 15 und mit dem B+ Anschluß des jeweiligen Reglerschalters 42, 43 elektrisch verbunden. Die beiden Regler¬ schalter 42, 43 sind mit ihren Kühlplatten 75, 76 am Stromschienen¬ deckel 80 fest angeordnet, der über Schrauben 83 im unteren Bereich und durch die Anschlußschrauben 22a und 22b im oberen Bereich auf dem Lagerdeckel 18 festgeschraubt wird. Außerdem ist jeweils ein Kondensator 84, 85 für jeden der beiden Reglerschalter 42, 43 im Stromschienendeckel 80 eingegossen und über die Stromschienen 81 zwischen einem B+ und D- Anschluß des ihm zugeordneten Regler¬ schalters 42, 43 geschaltet. Einer der Anschlüsse wird dabei gemäß Figur 14 mittels einer Schraube 83 am Lagerdeckel 18 verschraubt und damit auf Masse gelegt, während der andere Anschluß mit einer An¬ schlußleitung der entsprechenden Erregerwicklung kontaktiert wird.

Aus den Figuren 1, 9 bis 11 ist erkennbar, daß der Stromschienen¬ deckel 80 als die obere der beiden übereinanderliegenden Leiter¬ platten ringförmig ausgebildet ist, und dabei die halbkreisförmige Stromschienenplatte 65 sowie die Reglerschalter 42, 43 und die Anschlußplatte 70 mit den Anschlußenden der Erregerwicklungen 14, 15 abdeckt. Ferner ist aus diesen Figuren erkennbar, daß der Lager¬ deckel 18 die Anschlüsse 49 der Drehstromwicklungen 31, 32 sowie die Anschlußenden 79 der Erregerwicklungen 14, 15 aufnimmt und daß diese Anschlüsse mit den auf dem Lagerdeckel 18 angeordneten Gleich-

richtereinheiten 40, 41 aus Minus- und Plus-Dioden 44, 45 sowie mit den Reglerschaltern 42, 43 und den Anschlußklemmen 22 der Maschine über die im Isolierstoff eingebetteten Stromschienen 66, 81 elek¬ trisch verbunden sind. Schließlich sind die Anschlüsse der Dreh¬ stromwicklungen und Erregerwicklungen sowie die Gleichrichterein¬ heiten und Reglerschalter nach außen von dem am Lagerdeckel 18 befestigten Stromschienendeckel 80 abgedeckt. Die Anschlußschrauben 22a und 22b werden dabei von einem Kragen 80a des Stromschienen¬ deckels 80 eingefaßt. Zur Abschirmung elektromagnetischer Störungen ist es zweckmäßig, mindestens eine der beiden Oberflächen, vorzugs¬ weise die äußere Oberfläche des Stromschienendeckels 80 - wie in Figur 14 angedeutet - mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 80b zu versehen und diese mit dem Gehäuse 20 als elektrische Masse zu verbinden.