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Dokumentenidentifikation DE102006047171A1 15.11.2007
Titel Generator
Anmelder Mitsubishi Electric Corp., Tokyo, JP
Erfinder Ikuta, Hiroya, Tokyo, JP;
Miyaji, Wakaki, Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 05.10.2006
DE-Aktenzeichen 102006047171
Offenlegungstag 15.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse H02K 11/04(2006.01)A, F, I, 20061005, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H05K 7/14(2006.01)A, L, I, 20061005, B, H, DE   H05K 1/02(2006.01)A, L, I, 20061005, B, H, DE   
Zusammenfassung Fahrzeuggenerator, der aufweist: ein Gehäuse; eine Welle; einen Rotor, der an der Welle befestigt ist; einen Stator, der an einer inneren Wandoberfläche des Gehäuses befestigt ist; und eine Gleichrichtervorrichtung, die innerhalb des Gehäuses angeordnet und elektrisch mit einer Statorspule des Stators verbunden ist, um Wechselstrom, der in der Statorspule erzeugt wird, in Gleichstrom gleichzurichten, wobei die Gleichrichtervorrichtung aufweist: einen Kühlkörper; Dioden; und eine Platine, welche die Dioden und die Statorspule elektrisch verbindet, und die an dem Gehäuse derart befestigt ist, dass sie zusammen mit dem Kühlkörper durch die Befestigungsbereiche an drei Punkten befestigt ist, wobei der Generator dadurch gekennzeichnet ist, dass Vibrationsunterdrückungsbereiche, die dicker als die Befestigungsbereiche sind und welche die Erzeugung von Vibrationsmodi in der Platine unter den Befestigungsbereichen unterdrücken, an den Befestigungsbereichen angeordnet sind.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Generator, der beispielsweise in einem Fahrzeug befestigt ist und eine Gleichrichtervorrichtung aufweist, die Wechselstrom, der in einer Statorspule eines Stators erzeugt wird, in Gleichstrom gleichrichtet.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Herkömmliche Fahrzeuggeneratoren sind bekannt und umfassen: ein Gehäuse; eine Welle, die drehbar in dem Gehäuse gehalten ist; einen Rotor, der an der Welle befestigt ist; einen Stator, der aufweist: einen Statorkern, der an einer inneren Wandoberfläche des Gehäuses befestigt ist; und eine Statorspule, die durch Wickeln eines leitenden Drahtes auf den Statorkern ausgebildet ist; und eine Gleichrichtervorrichtung, die innerhalb des Gehäuses angeordnet und elektrisch mit der Statorspule verbunden ist, um Wechselstrom, der in der Statorspule erzeugt wird, in Gleichstrom gleichzurichten, wobei die Gleichrichtervorrichtung aufweist: einen Kühlkörper; mehrere Dioden, die an dem Kühlkörper befestigt sind; und eine Platine, welche die Dioden und die Statorspule elektrisch verbindet und derart an dem Gehäuse befestigt ist, dass sie zusammen mit dem Kühlkörper durch Befestigungsbereiche an drei Punkten in einem gleichmäßigen Abstand gehalten ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).

[Patentliteratur 1] Internationale Offenlegungsschrift Nr. 2006/033136 (Schrift: Fig. 4)

In den vergangenen Jahren wurden zusätzliche Erhöhungen der Ausgangsleistung von Fahrzeuggeneratoren gefordert, die elektrische Komponenten bilden, die an Fahrzeugen befestigt sind, ebenso wie Reduktionen in Bezug auf die Größe, um der erhöhten Dichte im Motorraum entgegenzutreten. Die Serviceumgebungen im Motorraum sind ebenfalls hart, weshalb es natürlicherweise wünschenswert ist, eine hohe Produktleistung, wie beispielsweise Umgebungsbeständigkeit, Vibrationsbeständigkeit oder dergleichen bereitzustellen.

Obwohl die Platine bei Fahrzeuggeneratoren mit dem zuvor beschriebenen Aufbau mit Hilfe von drei Befestigungspunkten an dem Gehäuse befestigt ist, sind Anschlüsse zwischen jedem der Befestigungsbereiche nur mit Diodenleitungen oder mit der Statorspule verbunden.

Da die Platine somit im Wesentlichen eine Brücke zwischen den Befestigungsbereichen bildet, entstehen leichte Vibrationsmodi, und große Vibrationen wirken auf die Mehrzahl von Diodenleitungen, die mit den Anschlüssen zwischen jedem der Befestigungsbereiche verbunden sind, was zu Problemen hinsichtlich Diodenleitungsbruch, Diodenbeschädigung oder dergleichen führt, und im schlechtesten Fall kann die Gleichrichtervorrichtung vollständig ausfallen.

Wenn als Antwort darauf Versuche unternommen wurden, zusätzliche Befestigungsbereiche für die Platine anzuordnen, entstanden Probleme dahingehend, dass die Größe des Fahrzeuggenerators zunahm.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung soll die zuvor genannten Probleme lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Generator zu schaffen, der Vibrationen zwischen Befestigungsbereichen einer Platine durch eine einfache Konstruktion unterdrücken kann, ohne dass die Größe zunimmt.

Zur Lösung der zuvor genannten Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Generator geschaffen, der aufweist: ein Gehäuse; eine Welle, die drehbar in dem Gehäuse gehalten ist; einen Rotor, der an der Welle befestigt ist; einen Stator, der aufweist: einen Statorkern, der an einer Innenwandoberfläche des Gehäuses befestigt ist; und eine Statorspule, die durch Wickeln eines leitenden Drahtes auf den Statorkern ausgebildet ist; und eine Gleichrichtervorrichtung, die innerhalb des Gehäuses angeordnet und elektrisch mit der Statorspule verbunden ist, um Wechselstrom, der in der Statorspule erzeugt wird, in Gleichstrom gleichzurichten, wobei die Gleichrichtervorrichtung aufweist: einen Kühlkörper; mehrere Dioden, die an dem Kühlkörper befestigt sind; und eine Platine, welche die Dioden und die Statorspule elektrisch verbindet und an dem Gehäuse befestigt ist, so dass sie zusammen mit dem Kühlkörper durch Befestigungsbereiche an wenigstens zwei Punkten gehalten ist, wobei der Generator dadurch gekennzeichnet ist, dass: ein Vibrationsunterdrückungsbereich, der dicker als die Befestigungsbereiche ausgebildet ist und die Erzeugung eines Vibrationsmodus der Platine zwischen den beiden Punkten unterdrückt, an wenigstens einem der Befestigungsbereiche angeordnet ist.

Unter Verwendung eines Generators gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Vibration zwischen den Befestigungsbereichen der Platine durch einen einfachen Aufbau unterdrückt werden, ohne dass die Größe zunimmt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Querschnittsansicht eines Fahrzeuggenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 ist eine allgemeine Ansicht einer Gleichrichtervorrichtung gemäß 1, wenn diese in einer Richtung des Pfeils D in 1 betrachtet wird;

3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 2, betrachtet in der Richtung der Pfeile;

4 ist eine Ansicht einer Platine gemäß 1;

5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 4, betrachtet in der Richtung der Pfeile;

6 ist eine Ansicht eines Beispiels einer herkömmlichen Platine;

7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 6, betrachtet in der Richtung der Pfeile;

8 ist ein Bauplan, wenn zwei Endbereiche der Platine gemäß 4 überbrückt sind; und

9 ist ein Diagramm eines Vibrationsmodus, wenn zwei Endbereiche der in 6 dargestellten Platine überbrückt sind.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM Ausführungsform 1

Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, und gleiche Bezugsziffern beziehen sich nachfolgend auf gleichartige Bauteile.

1 ist eine Querschnittsansicht eines Fahrzeuggenerators gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Vorderansicht einer Gleichrichtervorrichtung 12, wenn diese in einer Richtung des Pfeils D in 1 betrachtet wird.

Dieser Fahrzeuggenerator umfasst: ein Gehäuse 3, das eine hintere Klammer 2 und eine vordere Klammer 1 aus Aluminium aufweist; und eine Welle 6, die drehbar durch eine hintere Lagerung 31, die in einen Lagergehäusebereich 30 der hinteren Klammer 2 eingesetzt ist, und eine vordere Lagerung 33, die in einem Lagergehäusebereich 32 der vorderen Klammer 1 eingesetzt ist, gehalten ist und eine Riemenscheibe 4 aufweist, die an dem ersten Endbereich befestigt ist.

Der Fahrzeuggenerator umfasst ferner: einen Lundell-Rotor 7, der an der Welle 6 befestigt ist; einen Stator 8, der an einer inneren Wandoberfläche innerhalb des Gehäuses 3 befestigt ist; Gleitringe 9, die an einem zweiten Endbereich der Welle 6 befestigt sind, um den Rotor 7 mit elektrischem Strom zu versorgen, ein paar von Bürsten 10, die an den Gleitringen 9 gleiten; einen Bürstenhalter 11, der die Bürsten 10 aufnimmt; eine Gleichrichtervorrichtung 12, die elektrisch mit dem Stator 8 verbunden ist, um einen Wechselstrom, der in dem Stator 8 erzeugt wird, in einen Gleichstrom gleichzurichten; einen Kühlkörper 17, der an dem Bürstenhalter 11 befestigt ist; und einen Regler 18, der an dem Kühlkörper 17 gehalten ist und die Wechselspannung, die in dem Stator 8 erzeugt wird, einstellt.

Der Rotor 7 umfasst: eine Rotorspule 13, die einen magnetischen Fluss beim Durchgang eines elektrischen Stroms erzeugt; und einen Polkern 14, der derart angeordnet ist, dass er die Rotorspule 13 bedeckt, und in dem magnetische Pole durch den magnetischen Fluss ausgebildet werden. Der Polkern 14 besteht aus einem ersten Polkernkörper 21 und einem zweiten Polkernkörper 22, die abwechselnd miteinander vermascht sind. Radialventilatoren 5 zum Kühlen sind jeweils an axiale Endoberflächen des ersten Polkernkörpers 21 und des zweiten Polkernkörpers 22 geschweißt.

Der Stator 8 umfasst: einen Statorkern 15; eine Statorspule 16, in der leitende Drähte auf den Statorkern 15 derart gewickelt sind, dass ein Wechselstrom aufgrund der Änderungen des magnetischen Flusses von der Rotorspule 13, die mit der Rotation des Rotors 7 einhergehen, erzeugt wird.

Die Gleichrichtervorrichtung 12 umfasst: einen positiv-seitigen Kühlkörper 24, der aus einem bogenförmigen Kühlkörper-Hauptkörper 24a und einer Mehrzahl von Rippen 24b, die aufrecht an einer hinteren Oberfläche des Kühlkörper-Hauptkörpers 24a angeordnet sind, besteht; positiv-seitige Dioden 23, die mittels Löten an einer vorderen Oberfläche des Kühlkörper-Hauptkörpers 24a befestigt und in ein Harz eingebettet sind; einen bogenförmigen negativ-seitigen Kühlkörper 26, der in Oberflächenkontakt mit der hinteren Klammer 2 steht und geerdet ist; negativ-seitige Dioden 25, die mittels Löten an dem negativ-seitigen Kühlkörper 26 befestigt und in einem Harz eingebettet sind; und eine Platine 20, die jede der Dioden 23 und 25 und die Statorspule 16 elektrisch verbindet, und dreiphasiger Wechselstrom, der in dem Stator 8 erzeugt wird, wird in Gleichstrom gleichgerichtet.

Der positiv-seitige Kühlkörper 24 und der negativ-seitige Kühlkörper 26 sind innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet, so dass sie in einer im Wesentlichen ebenen Form radial angeordnet sind. Der positiv-seitige Kühlkörper 24 und der negativ-seitige Kühlkörper 26 sind aus Aluminium hergestellt, das einen hohen thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten aufweist.

Die Platine 20 hält Anschlüsse 28, die eine gewünschte Form aufweisen, in einem Isolierharz und weist eine bogenförmige Streifenform ähnlich derjenigen des negativ-seitigen Kühlkörpers 26 und des positiv-seitigen Kühlkörpers 24 auf. Die Platine 20, der positiv-seitige Kühlkörper 24 und der negativ-seitige Kühlkörper 26 sind derart positioniert, dass sie axial nebeneinander angeordnet sind.

Mehrere positiv-seitige Dioden 23 sind derart angeordnet, dass sie umlaufend voneinander beabstandet an dem Kühlkörper-Hauptkörper 24a des positiv-seitigen Kühlkörpers 24 vorgesehen sind. Mehrere negativ-seitige Dioden 25 sind derart angeordnet, dass sie umlaufend voneinander beabstandet an einer Oberfläche des negativ-seitigen Kühlkörpers 26 nahe der Platine 20 vorgesehen sind.

Entsprechende Leitungen 25a und 23a der negativ-seitigen Dioden 25 und der positiv-seitigen Dioden 23 erstrecken sich in Richtung der Platine 20.

Ein erster Befestigungsbereich 20a, ein zweiter Befestigungsbereich 20b und ein dritter Befestigungsbereich 20c sind in einem gleichmäßigen Abstand auf der Platine 20 angeordnet.

3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A an dem ersten Befestigungsbereich 20a in 2, betrachtet in der Richtung der Pfeile.

Ein Flansch eines zylindrischen ersten Isolierelementes 41 ist zwischen dem negativ-seitigen Kühlkörper 26 und dem positiv-seitigen Kühlkörper 24 angeordnet. Ein zylindrisches zweites Isolierelement 42, das einen Flansch aufweist, erstreckt sich durch das erste Isolierelement 41, eine Öffnung des positiv-seitigen Kühlkörpers 24 und eine Öffnung des ersten Befestigungsbereichs 20a.

Der zweite Befestigungsbereich 20b und der dritte Befestigungsbereich 20c weisen Querschnitte auf, die in ähnlicher Weise wie derjenige des ersten Befestigungsbereichs 20a aufgebaut sind.

Die Platine 20, der positiv-seitige Kühlkörper 24 und der negativ-seitige Kühlkörper 26 sind unter Verwendung des ersten Isolierelementes 41 und des zweiten Isolierelementes 42 in dieser Weise integriert.

Eine Gleichrichtervorrichtung 12, die auf diese Weise integriert ist, ist an der hinteren Klammer 2 befestigt, indem Schrauben 40 durch die entsprechenden zweiten Isolierelemente 42 eingesetzt und in die hintere Klammer 2 geschraubt sind.

4 ist eine Rückansicht der Platine 20 der in 2 dargestellten Gleichrichtervorrichtung 12, betrachtet von einer Rückseite, und 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 4, betrachtet in der Richtung der Pfeile.

6 ist eine Rückansicht einer herkömmlichen Platine 27, betrachtet von einer Rückseite, die als ein Referenzbeispiel dient, und 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 6, betrachtet in der Richtung der Pfeile.

Verglichen mit der herkömmlichen Platine 27 sind zwei Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac, die dicker als der erste Befestigungsbereich 20a sind, an zwei Seiten des ersten Befestigungsbereichs 20a der Platine 20 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet. Die zwei Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac weisen eine identische Formgebung auf.

Bei einem Fahrzeuggenerator, der den zuvor beschriebenen Aufbau aufweist, wird ein elektrischer Strom von eine Batterie (nicht gezeigt) über die Bürsten 10 und die Gleitringe 9 zu der Rotorspule 13 geleitet, wodurch ein magnetischer Fluss und entsprechende Nordpole (N) und Südpole (S) in den klauenförmigen Magnetpolen des ersten Polkernkörpers 21 und des zweiten Polkernkörpers 22 erzeugt werden.

Gleichzeitig wird ein magnetisches Drehfeld an dem Statorkern 15 angelegt, da die Riemenscheibe 4 durch eine Maschine angetrieben und der Rotor 7 durch die Welle 6 gedreht wird, wodurch eine elektromotorische Kraft in der Statorspule 16 erzeugt wird.

Die Größe der elektromotorischen Wechselstromkraft wird durch den Regler 18 eingestellt, der den zum Rotor 7 fließenden Strom einstellt. Wechselstrom, der durch die elektromotorische Wechselstromkraft erzeugt wird, wird durch die Gleichrichtervorrichtung 12 geleitet und in einem Gleichstrom gleichgerichtet, und die Batterie wird geladen.

Bei einem Fahrzeuggenerator gemäß dieser Ausführungsform sind zwei Vibrationswirkungsbereiche 20ab und 20ac an zwei Seiten des ersten Befestigungsbereichs 20a angeordnet.

Da sich gehaltene Enden der Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac an dem ersten Befestigungsbereich 20a, der die Platine 20 hält, in Richtung des zweiten Befestigungsbereichs 20b und des dritten Befestigungsbereichs 20c erstrecken, wie in 8 gezeigt ist, werden entsprechende Vibrationsmodi der Platine 20 zwischen dem ersten Befestigungsbereich 20a und dem zweiten Befestigungsbereich 20b und zwischen dem ersten Befestigungsbereich 20a und dem dritten Befestigungsbereich 20c unterdrückt.

Ferner zeigt 9 Vibrationsmodi zwischen einem ersten Befestigungsbereich 27a und einem zweiten Befestigungsbereich 27b und zwischen dem ersten Befestigungsbereich 27a und einem dritten Befestigungsbereich 27c in der Platine 27 der 6 und 7, die in herkömmliches Beispiel darstellt.

Die Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac sind integral in der Platine 20 konfiguriert, wodurch die Verlässlichkeit der Gleichrichtervorrichtung 12 verbessert werden kann, ohne die Anzahl von Teilen zu erhöhen.

Da die Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac einfach durch Erhöhen der Dicke partiell an einem vorhandenen ersten Befestigungsbereich 20a konfiguriert werden können, und da die Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac einen leeren Raum nutzen, der bereits vorhanden war, ist es nicht erforderlich, die Gleichrichtervorrichtung 12 axial oder radial größer auszubilden.

Ferner können beide Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac auch alleine verwendet werden.

Ein Vibrationsunterdrückungsbereich kann ferner an dem zweiten Befestigungsbereich 20b oder an dem dritten Befestigungsbereich 20c vorgesehen werden.

Indem die Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac länger in Richtung des zweiten Befestigungsbereichs 20b oder des dritten Befestigungsbereichs 20c ausgebildet werden, kann die Länge des entsprechenden Wellenbauches zwischen dem ersten Befestigungsbereich 20a und dem zweiten Befestigungsbereich 20b oder zwischen dem ersten Befestigungsbereich 20a und dem dritten Befestigungsbereich 20c verkürzt werden, die sich in einem Brückenzustand befinden, wodurch die Vibration der Platine 20 weiter unterdrückt wird.

Die Vibrationsunterdrückungsbereiche 20ab und 20ac können auch an einer radial äußeren Seite miteinander verbunden sein.

Ferner wurde bei der obigen Ausführungsform ein Fahrzeuggenerator beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung natürlich auch für andere Wechselstromgeneratoren geeignet ist, die drehend unter Verwendung einer Maschine, die nicht einer in einem Fahrzeug befestigten Maschine entspricht, oder eines elektrischen Motors, eines Wasserrads oder dergleichen, als eine Antriebsquelle angetrieben werden.


Anspruch[de]
Generator, der aufweist:

ein Gehäuse (3);

eine Welle (6), die drehbar in dem Gehäuse (3) gehalten ist;

einen Rotor (7), der an der Welle (3) befestigt ist;

einen Stator (8), der umfasst:

einen Statorkern (15), der an einer inneren Wandoberfläche des Gehäuses (3) befestigt ist; und

eine Statorspule (16), die durch Wickeln eines leitenden Drahtes auf den Statorkern (15) ausgebildet ist; und

eine Gleichrichtervorrichtung (12), die innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet und elektrisch mit der Statorspule (16) verbunden ist, um Wechselstrom, der in der Statorspule (16) erzeugt wird, in Gleichstrom gleichzurichten,

wobei die Gleichrichtervorrichtung (12) aufweist:

einen Kühlkörper (24, 26);

mehrere Dioden (23, 25), die an dem Kühlkörper (24, 26) befestigt sind; und eine Platine (20), welche die Dioden (23, 25) und die Statorspule (16) elektrisch verbindet und die an dem Gehäuse (3) derart befestigt ist, dass sie zusammen mit dem Kühlkörper (24, 26) durch Befestigungsbereiche (20a, 20b, 20c) an wenigstens zwei Punkten gehalten ist,

wobei der Generator dadurch gekennzeichnet ist, dass

ein Vibrationsunterdrückungsbereich (20ab, 20ac), der dicker als die Befestigungsbereiche (20a, 20b, 20c) ist und der die Erzeugung eines Vibrationsmodus in der Platine (20) zwischen den zwei Punkten unterdrückt, an wenigstens einem der Befestigungsbereiche (20a, 20b, 20c) befestigt ist.
Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsbereich (20a, 20b, 20c) und der Vibrationsunterdrückungsbereich (20ab, 20ac) integral ausgebildet sind. Generator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrationsunterdrückungsbereich (20ab, 20ac) derart ausgebildet ist, dass er sich in Richtung eines zweiten Befestigungsbereichs (20a, 20b, 20c) von einem ersten Befestigungsbereich (20a, 20b, 20c) erstreckt.






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