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Title:
ELECTRICAL MACHINE, PREFERABLY AN ALTERNATOR FOR MOTOR VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/041243
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrical machine, preferably an alternator (10) for motor vehicles, comprising a rectifier assembly (11a) that is fixed to an end shield (23) of the machine. Said rectifier assembly is cooled by a fan (27) that operates in the end shield (23), the diodes being positioned on a negative connecting plate (15) and a positive connecting plate (17) of the rectifier assembly (11). The aim of the invention is to evacuate the dissipated heat from the rectifier assembly (11a) in an advantageous manner. To achieve this, the rectifier assembly is located in an opening in the front face (32) of the end shield (23) and is connected in an electrically and thermally conductive manner by one of its two connecting plates (15 and 17) to a cooling body (33), which is connected to the exterior of the end shield (23) and covers the opening (32). The cooling air that is thus taken in by the fan (27) first flows from the exterior across the cooling body (33) in a radial manner towards the interior, entering the machine in the vicinity of the shaft through orifices (30) in the end shield (23) and from here, having reached the fan (27), subsequently flows past the other connecting plate (15 and 17) in a radial manner towards the exterior.

Inventors:
BRAUN HORST (DE)
SCHOLZEN HOLGER (DE)
URBACH PETER (DE)
HAUSSMANN HOLGER (DE)
KEPPELER DANA (DE)
BILSING THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/003884
Publication Date:
May 15, 2003
Filing Date:
October 15, 2002
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
BRAUN HORST (DE)
SCHOLZEN HOLGER (DE)
URBACH PETER (DE)
HAUSSMANN HOLGER (DE)
KEPPELER DANA (DE)
BILSING THOMAS (DE)
International Classes:
H02K9/06; H02K11/04; H02K9/02; H02K19/36; (IPC1-7): H02K9/06; H02K11/04
Foreign References:
EP0125834A21984-11-21
FR2803132A12001-06-29
EP0720273A21996-07-03
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Claims:
Ansprüche
1. Elektrische Maschine, vorzugsweise Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, mit einer an einem Lagerschild (23) der Maschine befestigten GleichrichterBaueinheit (11, die von einem im Lagerschild umlaufenden Lüfter (27) gekühlt wird, und die einerseits mit einem Gleichstromausgang (15,17) und andererseits mit einer eine mehrphasige Wechselspannung führenden Ständerwicklung (12) der elek trischen Maschine (10) verbunden ist, wobei mehrere Diodenbrücken (19) aus je zwei in Reihe geschalteten Dioden mit der Anode ihrer Minusdiode (14) auf einer ge meinsamen MinusAnschlussplatte (15) und mit der Katode ihrer Plusdiode (16) auf einer gemeinsamen Plus Anschlussplatte (17) der GleichrichterBaueinheit (11) sitzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichter Baueinheit (11) in einer stirnseitigen Öffnung (32) des Lagerschildes (23) an einem achsferneren Bereich angeord net und an einer ihrer beiden Anschlussplatten (15 bzw.
2. mit einem Kühlkörper (33) stromund wärmeleitend verbunden ist, der außen am Lagerschild (23) befestigt ist und. die Öffnung (32) zumindest weitgehend so abdeckt, dass vom Lüfter (27) angesaugte Kühlluft (29) zunächst von außen über den Kühlkörper (33) zumindest annähernd radial nach innen strömt, im achsnahen Bereich über Durchbrüche (30) im Lagerschild (23) in die Maschine (10) gelangt und von dort am Lüfter (27) zumindest annähernd radial nach außen an der anderen in der stirnseitigen Öffnung (32) liegenden Anschlussplatte (17 bzw. 15) der GleichrichterBaueinheit (11) vorbeiströmt.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die GleichrichterBaueinheit (11) ein kom paktes Diodenmodul (lla) bildet, indem die Minusund Plusdiode (14,16) einer jeden Diodenbrücke (13) aus Halbleitersubstraten besteht, die mit einem dazwischen eingefügten Anschlussteil (18) jeweils einen zwischen Plusund MinusAnschlussplatte (15,17) liegenden Stapel (19) bilden.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Stapel (19) zwischen den An schlussplatten (15,17) nebeneinander angeordnet sind und ihre Anschlussteile (18) nebeneinander auf einer Längs seite des Diodenmodules (lla) für den Anschluss der Stän derwicklung (12) herausgeführt sind.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Anschussteile (18) an der Längsseite des Diodenmodules (lla) abgewinkelt sind und mit ihren Endabschnitten (18a) in einer Aussparung (43) des Kühl körpers (33) zum Anschluss der Ständerwicklung (12) nach außen ragen.
6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (33) halbkreisförmig ausgebildet und von außen auf der Stirn seite des Lagerschildes (23) festgeschraubt ist.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kühlkörper (33) auf seiner dem Dioden e modul (lla) abgewandten Außenseite mit nebeneinander an geordneten, radial verlaufenden Kühlrippen (37) versehen ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Stirnseite des Lagerschildes (23) abdeckende Schutzkappe (34) zumin dest oberhalb des Kühlkörpers (33) mehrere Luftein trittsöffnungen (35) aufweist.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (33b) integraler Bestandteil der Plusoder der Minus Anschlussplatte (17 bzw. 15) der GleichrichterBaueinheit (llc) ist.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ständerwicklung (12) und die An schlussteile (18) des Diodenmodules (lla) über eine die entsprechenden Verbindungsleiter (46) enthaltenden An schlussverbinder (45) miteinander verschaltet sind.
11. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, dass der Anschlussverbinder (45) zwischen dem Kühlkörper (33a) und dem Lagerschild (23) eingesetzt ist.
12. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die GleichrichterBaueinheit (11) mit der Aussenseite ihrer PlusAnschlussplatte (17) am Kühlkörper (33) flächig befestigt ist und der Kühlkör per (33). mit einer PlusAnschlussklemme (40) versehen ist.
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kühlkörper (33) mit einer elektrisch e isolierenden Zwischenschicht (38) auf dem Lagerschild (23) befestigt ist.
14. Elektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kühlkörper (33) über eine elektrisch isolierende, wärmeleitende Zwischenschicht (38a) auf dem Lagerschild (23) befestigt ist.
15. Elektrische Maschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Befestigungslöchern des Kühlkör pers (33) Isolierhülsen (39) eingesetzt sind, welche Be festigungsschrauben (36) des Kühlkörpers (33) aufnehmen.
16. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenseite der Minus Anschlussplatte (15) der GleichrichterBaueinheit (10) mit einer Stromschiene (42) flächig verbunden ist, welche als Masseanschluss an der Innenseite des Lagerschildes (23) über die Öffnung (32) hinwegreicht und mit ihren En den (42a) am Lagerschild (23) befestigt ist.
17. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die GleichrichterBaueinheit (llb) mit der Aussenseite ihrer MinusAnschlussplatte (15) am Kühlkörper (33b) flächig befestigt ist, der sei nerseits am Lagerschild (23) stromund wärmeleitend be festigt ist.
18. Elektrische Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kühlkörper (33b) flächig vorzugsweise über eine stromund wärmeleitende Zwischenschicht (38b) am Lagerschild (23) aufliegt.
19. Elektrische Maschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die PlusAnschlussplatte (17) der GleichrichterBaueinheit (llc) mit einem Verbindungsteil (49) versehen ist, das zu einer am Lagerschild (23) elek trisch isoliert befestigten PlusAnschlussklemme (40a) führt. l9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenseite der dem Kühlkörper (33) abgewandten Anschlussplatte (15 bzw.
20. mit der Innenseite des Lagerschildes (23) im Bereich der stirnseitigen Öffnung (32) zumindest annähernd fluch tet.
Description:
Elektrische Maschine, vorzugsweise Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, vorzugs- weise einen Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, mit einer Gleichrichter-Baueinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge ist zumeist auf der hinteren Stirnseite des vom Kraftfahrzeugmotor angetrie- benen Drehstromgenerators eine Gleichrichter-Baueinheit an- geordnet, welche die in der Ständerwicklung des Drehstromge- nerators erzeugte dreiphasige Wechselspannung zur Ladung ei- ner Akkumulatorbatterie im Bordnetz des Kraftfahrzeuges gleichrichtet. Die Gleichrichter-Brückenschaltung der Bau- einheit besteht aus mehreren Diodenbrücken mit je einer in Reihe geschalteten Plusdiode und Minusdiode. Die Minusdioden sind dabei anodenseitig auf einer gemeinsamen Minus- Anschlussplatte und die Plusdioden sind katodenseitig auf einer gemeinsamen Plus-Anschlussplatte befestigt und kontak- tiert, die als Minus-bzw. Plus-Kühlkörper ausgebildet sind.

Die freien Anschlussenden der Dioden sind dabei über jeweils eine zusätzliche Schaltverbindung zu den einzelnen Dioden-

brücken zusammengeschaltet und jeweils mit einem Phasenan- schluss der Ständerwicklung eingangsseitig verbunden.

Aus der US-PS 4,606, 000 ist eine solche Lösung bekannt, bei der die Minus-und Plus-Anschlussplatten sandwichartig iso- liert aufeindander liegen und auf der Stirnseite am hinteren Lagerschild des Drehstromgenerators befestigt sind. Die Kühlkörper sind dabei im Bereich ihrer Dioden so zueinander versetzt, dass die Diodenanschlüsse zur Herstellung der Schaltverbindungen von außen zugänglich sind. Zur Abführung der Verlustwärme in der Gleichrichter-Baueinheit sind die zwei Kühlkörper großflächig erweitert, wobei der Minus- Kühlkörper am Lagerschild aufliegt und die Verlustwärme der Minus-Dioden durch Wärmeleitung an das Lagerschild der Ma- schine abgibt. Die Verlustwärme der Plus-Dioden wird im we- sentlichen über den Plus-Kühlkörper in einem mit Lüftungs- schlitzen versehenen Bereich des Kühlkörpers an die dort durchströmende Kühlluft der Maschine abgegeben.

Die bekannten Lösungen haben den Nachteil, dass durch die Ausbildung der Anschlussplatten als Kühlkörper die Gleich- richter-Baueinheit relativ große Abmessungen aufweist, so dass für die Anbringung der Gleichrichter-Baueinheit auf der Stirnseite des hinteren Lagerschildes nur geringe Freiheits- grade verbleiben. Ferner muss das Lagerschild der Maschine aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt sein, da ein Großteil der Verlustwärme von der Gleichrichter- Baueinheit zunächst durch Wärmeleitung zum Lagerschild abge- führt wird, um dort durch Abstrahlung und Konvektion von dem Kühlluftstrom des hinteren Lüfters der Maschine abgeführt zu werden. Außerdem besteht durch die relativ großen Massen der Kühlkörper die Gefahr, dass beim Auftreten von Schwingungen oder Stößen zwischen den Gleichrichterteilen sowie zwischen ihnen und dem Lagerschild kleine Relativbewegungen auftre-

ten, was zu Unterbrechungen an der Gleichrichter- Brückenschaltung führen kann.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, die Verlustwär- me der Gleichrichter-Baueinheit auf möglichst effiziente Weise an die Kühlluft der Maschine abzugeben, um die Abmes- sungen der Gleichrichter-Baueinheit möglichst gering zu hal- ten.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den kennzeich- nenden Merkmalen des Anspruches 1 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Verlustwärme der Gleich- richter-Baueinheit im Wesentlichen von der vom Lüfter'der Maschine angesaugten Kühlluft aufgenommen wird bevor diese von der Verlustwärme der Maschine, insbesondere von der Ständerwicklung der Maschine zusätzlich erwärmt wird. Durch die effiziente Kühlung der Gleichrichter-Baueinheit kann diese in ihren Abmessungen verringert werden, so dass sich dadurch größere Freiheitsgrade bei der Anbringung der Gleichrichter-Baueinheit am Lagerschild ergeben. Dabei wird die Verlustwärme von der vorderen Anschlussplatte der Gleichrichter-Baueinheit über einen Kühlkörper an die im achsnahen Bereich des Lagerschildes einströmende Kühlluft abgeführt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass aufgrund der kleinen Abmessungen der Gleichrichter-Baueinheit diese in einem Fenster des Lagerschildes eingesetzt wird, so dass sie mit ihrer hinteren Anschlussplatte bis dicht vor den Lüfterschaufeln des hinteren Lüfters der Maschine heran- reicht, um dort die Verlustwärme an die mit starker Strömung radial nach außen fließende Kühlluft abzugeben.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen er- geben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale. So wird zur Er- zielung kleiner Abmessungen der Gleichrichter-Baueinheit diese in einer Brückenschaltung zu einem kompakten Diodenmo- dul zusammengefasst, in dem die Minus-und Plusdiode einer jeden Diodenbrücke aus Halbleitersubstraten besteht, die mit einem dazwischen eingefügten Anschlussteil jeweils einen zwischen Plus-und Minus-Anschlussplatte liegenden Stapel bilden. Dadurch entfallen auch die bislang erforderlichen, zusätzlichen Bauteile zur Verschaltung der Diodenbrücken. In vorteilhafter Weiterbildung werden dabei die Stapel zwischen den beiden Anschlussplatten nebeneinander angeordnet und ih- re Anschlussteile werden nebeneinander auf einer Längsseite des Diodenmodules herausgeführt. Dort können die Wicklungs- enden der Ständerwicklung unmittelbar angeschlossen werden, so dass die bislang benötigten, zusätzlichen Schaltverbin- dungen entfallen können, zumal diese Schaltverbindungen bis- lang zumeist in Kunststoff eingebettet waren, was bei Kurz- schlüssen eine potenzielle Brandgefahr darstellt. Um den An- schluss der Ständerwicklung nach der Montage der Gleichrich- ter-Baueinheit in einfachster Weise von außen vornehmen zu können, sind die Anschlussteile an der Längsseite des Diodenmodules so abgewinkelt, dass ihre Endabschnitte in ei- ner Aussparung des Kühlkörpers zum Anschluss der Ständer- wicklung nach außen ragen.

Zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung der Verlustwär- me vom Diodenmodul auf den Kühlkörper ist vorgesehen, dass dieser halbkreisförmig ausgebildet und von außen auf der Stirnseite des Lagerschildes festgeschraubt ist. Für eine gute Abgabe der Verlustwärme vom Kühlkörper an die Kühlluft der Maschine ist dieser in vorteilhafter Weise auf seiner dem Diodenmodul abgewandten Außenseite mit nebeneinander an- geordneten, radial verlaufenden Kühlrippen versehen. Um die

e vom Lüfter der Maschine angesaugte Kühlluft vor ihrem Ein- tritt in die Durchbrüche des Lagerschildes radial von außen nach innen über den Kühlkörper hinweg zu führen, werden in der an sich bekannten, die Stirnseite des Lagerschildes ab- deckenden Schutzkappe im achsfernen Bereich Luftein- trittsöffnungen vorgesehen, die vorzugsweise über den gesam- ten Umfang der Schutzkappe verteilt, zumindest jedoch ober- halb des Kühlkörpers angeordnet sind.

Bei einem direkten Anschluss der Ständerwicklung an die An- schlussteile des Diodenmodules werden bei einer Sternschal- tung die Stern-Verbindungen am hinteren Wickelkopf der Ma- schine angeordnet. Alternativ dazu wird vorgeschlagen, die Ständerwicklung und die Anschlussteile des Diodenmodules über einen, die entsprechenden Verbindungsleiter enthaltende Anschlussverbinder miteinander zu verschalten. Dies hat den Vorteil, dass auch die Stern-Verschaltung der Ständerwick- lung vom Wickelkopf weg in den Anschlussverbinder verlegt werden kann, zumal dann in einfacher Weise der Sternpunkt über eine weitere Diodenbrücke des Diodenmodules zur Ausnut- zung von Oberwellen der in der Ständerwicklung erzeugten Spannung zu verschalten ist. Um den Anschlussverbinder mög- lichst geschützt und schwingungsrobust an der Stirnseite des Lagerschildes anzubringen, wird vorgeschlagen, ihn zwischen dem Kühlkörper und dem Lagerschild einzusetzen.

Der Kühlkörper ist entweder an der Plus-Anschlussplatte oder an der Minus-Anschlussplatte angebracht, d. h. angeschraubt, angeschweißt oder vernietet. Im ersten Falle ist die Gleich- richter-Baueinheit mit der Aussenseite ihrer Plus- Anschlussplatte am Kühlkörper flächig befestigt, wobei dann der Kühlkörper mit einer Plus-Anschlussklemme zum Anschluss der Bordnetz-Batterie des Kraftfahrzeuges versehen ist. Da- bei ist der Kühlkörper mit einer elektrisch isolierenden Zwischenschicht auf dem das Massepotenzial des Bordnetzes

e führenden Lagerschild befestigt. In zweckmäßiger Weiterbil- dung wird dabei für die elektrisch isolierende Zwischen- schicht ein wärmeleitendes Material, z. B. eine Aluminiu- moxyd-Keramik verwendet, so dass vom Kühlkörper die Verlust- wärme zum Teil auch an das Lagerschild als zusätzliche Wär- mesenke abgeführt werden kann. Für die Anbringung des Kühl- körpers am Lagerschild sind zweckmäßigerweise im Kühlkörper Befestigungslöcher vorgesehen, in die Isolierhülsen einge- setzt sind, welche die Befestigungsschrauben des Kühlkörpers aufnehmen. Um bei dieser Ausführungsform den Minus-Anschluss der Gleichrichter-Baueinheit auf Massepotenzial zu legen, ist zweckmäßigerweise die Aussenseite der Minus- Anschlussplatte mit einer Stromschiene flächig verbunden, welche als Masseanschluss an der Innenseite des Lagerschil- des über die Öffnung hinwegreicht und mit ihren Enden am La- gerschild befestigt ist.

In der alternativen Ausführung ist die Gleichrichter- Baueinheit mit der Aussenseite ihrer Minus-Anschlussplatte am Kühlkörper flächig befestigt, der seinerseits an dem, das Massepotenzial bildende Lagerschild, strom-und wärmeleitend befestigt ist. Eine verstärkte Ableitung der Verlustwärme vom Kühlkörper zum Lagerschild als zusätzliche Wärmesenke lässt sich in vorteilhafter Weise dadurch erreichen, dass der Kühlkörper flächig, vorzugsweise über eine strom-und wärmeleitende Zwischenschicht am Lagerschild aufliegt. Als wärmeleitende Zwischenschicht kann dabei u. a. eine Paste, ein Kleber oder ein Wachs verwendet werden.

Zur Einsparung von Bauteilen kann der Kühlkörper auch inte- graler Bestandteil der Plus-bzw. der Minus-Anschlussplatte sein.

Eine intensive Kühlung der frei liegenden, dem Kühlkörper abgewandten Anschlussplatte erreicht man, indem deren Au-

ssenseite mit der Innenseite des Lagerschildes im Bereich der stirnseitigen Öffnung zumindest annähernd fluchtet.

Zeichnung Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher er- läutert.

Es zeigen Figur 1 das Schaltungsprinzip eines Drehstromgenerators für Kraftfahrzeuge mit einer Gleichrichter-Baueinheit, Figur 2 die Gleichrichter-Baueinheit als Diodenmodul in ver- größerter Darstellung, a) im Längsschnitt b) in der Seitenansicht, Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch den hinteren Bereich des Drehstromgenerators mit Lagerschild, Diodenmodul, Kühl- körper und Schutzkappe als erstes Ausführungsbeispiel, Figur 4 zeigt die Draufsicht auf den Generator nach Figur 3 bei abgenommener Schutzkappe, Figur 5 zeigt die Rückansicht auf einen Teil des Lagerschil- des, Figur 6 zeigt einen Ausbruch des Lagerschildes im Quer- schnitt mit wärmeleitender Zwischenschicht zwischen Kühlkör- per und Diodenmodul bzw. Lagerschild als zweites Ausfüh- rungsbeispiel, Figur 7 zeigt einen Teil des Lagerschildes in der Draufsicht mit einem Ausbruch des Kühlkörpers und eine darunter ange- ordnete Anschlussplatte als drittes Ausführungsbeispiel,

Figur 8 zeigt einen Ausbruch des Lagerschildes im Quer- schnitt mit einem am Lagerschild strom-und wärmeleitend be- festigten Kühlkörper in vergrößerter Darstellung als viertes Ausführungsbeispiel.

Figur 9 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausbruch des Lagerschildes im Querschnitt mit dem Kühlkörper als An- schlussplatte der Gleichrichter-Baueinheit als fünftes Aus- führungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist der Schaltungsaufbau eines mit 10 bezeichne- ten Drehstromgenerators sowie eine damit eingangsseitig ver- bundene Gleichrichter-Baueinheit 11 dargestellt. Der vom Mo- tor des Kraftfahrzeuges angetriebene Drehstromgenerator 10 hat eine zum Stern verschaltete Ständerwicklung 12 mit den Phasensträngen R, S und T. In der Gleichrichter-Baueinheit 11 sind drei Diodenbrücken 13 aus je zwei in Reihe geschal- teten Dioden zu einer Brückenschaltung parallel geschaltet.

Die Minusdioden 14 der Diodenbrücken 13 sind dabei anoden- seitig mit einem gemeinsamen Minuspol 15 und die Plusdioden 16 sind katodenseitig mit einem gemeinsamen Pluspol 17 ver- bunden, wobei Minuspol und Pluspol den Gleichstromausgang des Drehstromgenerators zur Versorgung einer Akkumulatorbat- terie im Bordnetz des Kraftfahrzeuges bilden. Zwischen der Minusdiode 14 und der Plusdiode 16 einer jeden Diodenbrücke 13 ist ein Anschlussteil 18 eingesetzt. An die den Eingang der Gleichrichter-Baueinheit 11 bildenden Anschlussteile 18 ist jeweils das Ende eines Phasenstranges R, S, T der Stän- derwicklung 12 angeschlossen.

Aus Figur 2 ist erkennbar, dass die Gleichrichter-Baueinheit 11 ein kompaktes, auswechselbares Diodenmodul lla bildet,

bei dem der Pluspol als Plus-Anschlussplatte 17 und der Mi- nuspol als Minus-Anschlussplatte 15 ausgestaltet sind, die aus Aluminium oder einem anderen, gut Wärme und Strom lei- tenden Material bestehen. In dem Längsschnitt der Figur 2a ist ferner erkennbar, dass die Minusdiode 14 und Plusdiode 16 einer jeden Diodenbrücke 13 aus Halbleitersubstraten be- stehen, die mit ihrem jeweils dazwischen angeordneten An- schlussteil 18 drei nebeneinander angeordnete Stapel 19 bil- den, die zwischen der Minus-Anschlussplatte 15 und der Plus- Anschlussplatte 17 liegen. Die Stapel 19 sind in einem Iso- liermaterial zwischen ihren Anschlussplatten 15,17 einge- bettet. Aus der Seitenansicht nach Figur 2b ist erkennbar, dass die nebeneinander angeordneten Anschlussteile 18 auf einer Längsseite des Diodenmodules lla herausgeführt und für den Anschluss der Ständerwicklung nach oben abgewinkelt sind.

Figur 3 zeigt das hintere Ende des Drehstromgenerators 10 im Längsschnitt, dessen Klauenpolläufer 20 in bekannter Weise mit seiner Läuferwelle 21 in einem Lager 22 am hinteren La- gerschild 23 der Maschine aufgenommen ist. Das aus dem La- gerschild 23 herausragende Ende der Läuferwelle 21 trägt ei- ne Schleifringanordnung 24. Die nicht dargestellte Erreger- wicklung des Klauenpolläufers 20 wird über die Schleifring- anordnung 24 von Kohlebürsten 25 eines stirnseitig am Lager- schild 23 befestigten Bürstenhalters 26 mit Erregerstrom versorgt. Auf der hinteren Stirnseite des Klauenpolläufers 20 ist ein Lüfter 27 befestigt, dessen Lüfterschaufeln 28 so ausgebildet sind, dass ein von ihnen erzeugter Kühlluftstrom 29 über Durchbrüche 30 im achsnahen Bereich des Lagerschil- des 23 angesaugt und von dort über die Lüfterschaufeln 28 radial nach außen transportiert wird, wobei die Kühlluft die Ständerwicklung 12 an ihrem hinteren Wickelkopf umspült, um dann durch Lüftungsschlitze 31 am Außenumfang des Lager- schildes 23 nach außen zu strömen. Das hintere Lagerschild

23 ist ferner auf seiner Stirnseite in einem in Bezug auf die Durchbrüche 30 achsferneren Bereich mit einer Öffnung 32 versehen, in der das Diodenmodul lla aus Figur 2 angeordnet ist. Das Diodenmodul lla ist dabei mit seiner Plus- Anschlussplatte 17 mit einem Kühlkörper 33 strom-und wärme- leitend verbunden, indem die Plus-Anschlussplatte 17 am Kühlkörper 33 flächig festgeschweißt, geschraubt oder genie- tet ist. Die Minus-Anschlussplatte 15 des Diodenmodules lla liegt dabei in der Öffnung 32 des Lagerschildes 23 dicht vor den umlaufenden Lüfterschaufeln 28. Die Aussenseite dieser dem Kühlkörper 33 abgewandten Anschlussplatte 15 fluchtet dabei mit der Innenseite des Lagerschildes 23, so dass sie großflächig dem Kühlluftstrom 29 ausgesetzt ist. Bürstenhal- ter 26, Schleifringanordnung 24 und Kühlkörper 33 sind von einer an der Stirnseite des Lagerschildes 23 befestigten Schutzkappe 34 abgedeckt, die in ihrem achsfernen Bereich verteilt angeordnete Lufteintrittsöffnungen 35 aufweist.

In Figur 4 ist das Lagerschild 23 mit dem Bürstenhalter 26 und dem Kühlkörper 33 in der Vorderansicht, bei abgenommener Schutzkappe 34 erkennbar. Dabei ist der Kühlkörper 33 halb- kreisförmig ausgebildet und von außen auf der Stirnseite des Lagerschildes 23 mit vier Schrauben 36 festgeschraubt. Auf seiner dem Diodenmodul lla abgewandten Außenseite ist der Kühlkörper 33 mit nebeneinander angeordneten, radial verlau- fenden Kühlrippen 37 versehen.

Aus Figur 3 ist erkennbar, dass einige der Lufteintrittsöff- nungen 35 der Schutzkappe 34 oberhalb des Kühlkörpers 33 an- geordnet sind, so dass im Betrieb der Maschine die vom Lüf- ter 27 angesaugte, dort eintretende Kühlluft zunächst von außen über den Kühlkörper 33 radial nach innen strömt, dann durch die im achsnahen Bereich liegenden Durchbrüche 30 im Lagerschild 23 in die Maschine gelangt und von dort am Lüf- ter 27 durch die rotierenden Lüfterschaufeln 28 radial nach

außen an der Minus-Anschlussplatte 15 des Diodenmodules lla vorbeiströmt.

Da der Kühlkörper 33 bei diesem Ausführungsbeispiel das Pluspotenzial der Plus-Anschlussplatte 17 führt, ist er mit einer elektrisch isolierenden Zwischenschicht 38 auf dem La- gerschild 23 befestigt. Die in Figur 3 erkennbare Zwischen- schicht 38 kann eine Isolierstoffplatte oder eine Kunst-- stofffolie sein. Um auch die Befestigungsschrauben 36 gegen- über dem Pluspotenzial des Kühlkörpers 33 zu isolieren, sind diese gemäß Figur 4 mit Isolierhülsen 39 in Befestigungslö- cher des Kühlkörpers 33 eingesetzt. Ferner ist der Kühlkör- per 33 mit einer Plus-Anschlussklemme 40 versehen, an der auch ein Anschluss 41 des Bürstenhalters 26 angeklemmt wird.

Um die Minus-Anschlussplatte 15 des Diodenmodules lla auf Massepotenzial des Lagerschildes 23 zu legen, ist auf der in Figur 5 erkennbaren Innenseite des Lagerschildes 23 die Mi- nus-Anschlussplatte 15 des Diodenmodules lla mit einer Stromschiene 42 flächig verbunden. Die Stromschiene 42 ist an der Innenseite des Lagerschildes 23 über die Öffnung 32 hinweggeführt und mit ihren Enden 42a am Lagerschild 23 be- festigt, d. h. festgeschraubt, genietet oder geschweißt. Aus den Figuren 3 und 4 ist ferner erkennbar, dass der Kühlkör- per 33 im Bereich der Anschlussteile 18 an der Längsseite des Diodenmodules lla mit einer Aussparung 43 versehen ist, durch die die abgewinkelten Bereiche der Anschlussteile 18 mit ihren Endabschnitten 18a zum unmittelbaren Anschluss der Wicklungsenden 12a der Ständerwicklung 12 nach außen hin- durchragen, um das Anschweißen der Wicklungsenden 12a an die Anschlussteile 18 von außen zu erleichtern.

In Figur 6 ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel als Al- ternativlösung zu der Ausführung nach Figur 3 der Kühlkörper 33 über eine wärmeleitende, jedoch elektrisch isolierende

.

Zwischenschicht 38a am Lagerschild 23 befestigt, so dass die in den Kühlkörper 33 gelangende Verlustwärme des Diodenmodu- les lla zum Teil auch über diese Zwischenschicht 38a in das eine Wärmesenke bildende Lagerschild 23 gelangt. Außerdem ist dort die Plus-Anschlussplatte 17 über eine strom-und wärmeleitende Zwischenschicht 44 am Kühlkörper 33 befestigt, wobei die wärmeleitende Zwischenschicht 44 unter anderem ei- ne Paste, ein Kleber oder ein Wachs sein kann.

Figur 7 zeigt in einem dritten Ausführungsbeispiel der Er- findung einen Teil des hinteren Lagerschildes 23 der Maschi- ne mit dem Kühlkörper 33a in der Draufsicht. Der Kühlkörper 33a gibt hier durch einen dargestellten Ausbruch den Blick auf einen Anschlussverbinder 45 frei, der zwischen dem achs- fernen Bereich des Kühlkörpers 33a und dem Lagerschild 23 eingesetzt ist. Über diesen Anschlussverbinder 45 werden die vom hinteren Wickelkopf der Ständerwicklung 12 herausgeführ- ten Wicklungsenden 12a durch Verbindungsleiter 46 mit den Anschlussteilen 18 des Diodenmodules lla bzw. zur Bildung eines Sternpunktes miteinander verschaltet. Die Verbindungs- leiter 46 sind dabei-wie gestrichelt angedeutet-in an sich bekannter Weise mit Ausnahme ihrer Kontaktierungs- schleifen 47 im Isolierstoff des Anschlussverbinders 45 ein- gebettet. Der Anschlussverbinder 45 ist über Schraubverbin- dungen 48 auf der Stirnseite des Lagerschildes 23 von außen befestigt.

Figur 8 zeigt als viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen vergrößert dargestellten Ausbruch des Lagerschildes 23 im Querschnitt, bei dem das Diodenmodul llb mit seiner Mi- nus-Anschlussplatte 15 am Kühlkörper 33b flächig befestigt ist. Da der Kühlkörper 33b nunmehr ebenso wie das Lager- schild 23 Massepotenzial führt, wird der Kühlkörper 33b nun- mehr unmittelbar auf dem Lagerschild 23 strom-und wärmelei- tend befestigt. Dabei wird ein Teil der vom Kühlkörper 33b

e aufgenommenen Verlustwärme des Diodenmodules llb in das La- gerschild 23 als Wärmesenke abfließen. Um diesen Anteil im Bedarfsfall zu vergrößern, ist gemäß Figur 8 der Kühlkörper 33b über eine strom-und wärmeleitende Zwischenschicht 38b flächig befestigt. Da nunmehr die das Pluspotenzial führende Plus-Anschlussplatte 17 auf der Innenseite des Lagerschildes 23 in dessen Öffnung 32 angeordnet ist, wird die Plus- Anschlussplatte 17 nunmehr mit einem Verbindungsteil 49 ver- sehen, das zu einer am Lagerschild 23 elektrisch isoliert befestigten Plus-Anschlussklemme 40a führt. Das Verbindungs- teil 49 ist durch eine Isolierstoffplatte 50 vom Lagerschild isoliert und die Anschlussschraube 40a der Plus- Anschlussklemme 40 ist durch eine Keramikbuchse 51 in einer Anschlussbohrung 52 des Lagerschildes 23 isoliert befestigt.

Bei einer alternativen Ausführung der Gleichrichter- Baueinheit ist der Kühlkörper integraler Bestandteil der Plus-bzw. der Minus-Anschlussplatte der Gleichrichter- Baueinheit. Eine solche Lösung zeigt Figur 9, bei der der Kühlkörper 33c zugleich die Minus-Anschlussplatte der Gleichrichter-Baueinheit llc bildet. Mit dieser Lösung er- gibt sich eine maximale Reduzierung von Bauteilen, sowie ei- ne geringe Bauhöhe der Gleichrichter-Baueinheit. Außerdem ist diese Lösung besonders schwingungsrobust, da die Befe- stigung eines Diodenmodules am Kühlkörper entfällt.

Allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist die neuartige Füh- rung des Kühlluftstromes zur Abführung der Verlustwärme in der Gleichrichter-Baueinheit, indem ein Großteil der vom Lüfter 27 angesaugten Kühlluft zunächst über den Kühlkörper 33 an der Außenseite des Lagerschildes 23 hinweggeführt wird, um dann an der Innenseite des Lagerschildes 23 mit ho- her Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Lüfterschaufeln 28 über die dort in der Öffnung 32 des Lagerschildes 23 an- geordnete Anschlussplatte 15 bzw. 17 hinwegzuströmen, wo-

durch ein besonders günstiger Wärmeübergangskoeffizient er- reicht wird. Dabei kann die Kühlung der Minus- Anschlussplatte 15 des Diodenmodules lla durch ihre Masse- verbindung zum Lagerschild 23 als Wärmesenke durch eine ent- sprechend große Dimensionierung der Stromschiene 42 noch verstärkt werden.