БЛОК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к автотранспортной отрасли и может быть использована, например, для комплектации транспортных средств схемами стабилизации напряжения трехфазных электрогенераторов, для проведения ремонтов при отказах выпрямительных блоков.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны различные по устройству выпрямительные блоки для питания постоянным током потребителей от бортового трехфазного генератора, например, питания осветительных приборов, приборов навигации, подзарядки бортовых электрических аккумуляторов транспортного средства.
В данной заявке рассматривается конструктивное решение Блока Полупроводниковых Выпрямителей (БПВ) транспортного средства с функцией формирования управляемого по величине тока возбуждения трехфазного генератора, что поддерживает в заданных пределах величину выпрямленного напряжения, исключает влияние на этот параметр изменения характера нагрузки, компенсирует влияние изменения частоты оборотов двигателя.
Конструктивные решения имеющихся прототипов БПВ, например, БПВ 14-10 (http||ranok.com|show notes.php.?id=135&SSID=475dddc9ee 17989с 3bd416d58110bf1), сложные и включают в себя использование печатного монтажа - плата I с печатным монтажом 55×65 мм с устанавливаемыми на ней 23 электрорадио-элементами, 6 монтажными штифтами для установки регулировочных элементов II, 7 навесных схемных перемычек из гибкого провода в изоляционной оболочке III, специальные элементы крепления IV (в количестве 14 шт.), специальный радиатор V на 2 транзистора с контактом «X1» (Фиг.1).
Применение в прототипах навесного монтажа с подбираемыми элементами, применение различных крепежных деталей для взаимных крепежа и фиксации влечет соответствующее увеличение суммы затрат на изготовление изделия.
Известно, что использование печатного монтажа влечет за собой необходимость постоянного мониторинга состояния производства и затраты по защите окружающей среды от загрязнений химическими продуктами.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Цели создания полезной модели (ПМ) «Блок Полупроводниковый Выпрямительный (БПВ)»:
- обеспечение возможности комплектации автотранспортных средств блоками как штатными элементами электрической схемы и (или) в качестве элементов замены при ремонтах;
- применение современной элементной базы и повышение надежности в эксплуатации;
- исключение печатного монтажа, оздоровление экологии;
- повышение технологичности при изготовлении;
- обеспечить в целом простоту изготовления деталей, простоту выполнения работы при сборке и монтаже. (Для создания, в том числе, возможностей промышленного изготовления изделия инвалидами по зрению).
Это достигается тем, что габаритные и установочные размеры несущего основания IX выбирают те же, что и основание у замещаемого прототипа VI (например, БПВ 14-10, Фиг.1).
В схеме выпрямления применен трехфазный мост с использованием разнополярных электрических вентилей (диодов класса «Д20»), с прямой и обратной полярностью, пополярно запрессованных в отверстия с отбортовкой на двух разнополярных радиаторах VII (контакт «X2») и VIII (контакт «Х8»), (Фиг.2).
На радиаторе VII с вентилями «D4, D5, D6» оформлено отверстие ⌀2, «0», для монтажа перемычки в соответствующее отверстие ⌀2 на контактной пластине (XI, Фиг.4, для создания контакта с алюминиевым основанием управляющей сборки на «массу»). На радиаторе VIII с вентилями D1, D2, D3» оформлены 2 отверстия ⌀2, используемые для монтажа выводов элементов «R1, R2» и «(+)С1», соответственно.
Радиаторы с помещенными на них силовыми выпрямителями помещены на изоляционное общее несущее основание IX (Фиг.3).
Для осуществления функции управления величиной тока возбуждения трехфазного генератора в ПМ используется интегральная управляющая сборка Х (Фиг.4, 7) в пластмассовом корпусе на алюминиевом основании с выступом, например, типа (Я112 В1). Сборка размещена на противоположной стороне несущего основания IX, по отношению к радиаторам силового выпрямителя VII и VIII (Фиг.3, 7). Под, управляющей сборкой X, для создания электрического контакта с алюминиевым основанием сборки, расположена контактная пластина XI с отверстиями, четыре из которых (⌀7) используются для прохождения стягивающих винтов, пятое (⌀4), соответствующее выступу на алюминиевом основании сборки X, исключает мешающее влияние выступа на полноту касания контактной пластины по всей площади основания. Еще два отверстия на
контактной пластине (⌀2) служат для монтажа перемычки с радиатора VII, для монтажа вывода «(-)С1», соответственно. (Фиг.4).
В рассматриваемом образце ПМ пять штыревых контактов, используемых для подсоединения блока к схеме электропитания транспортного средства, расположены в тех же местах, что и прототипа, совпадают по размерам и имеют те же схемные обозначения. Контакты XII «Х1» и «Х3» имеют Г-образную форму, контакты XIII «Х4», «Х5», «Х7», переходят в шины с контактными отверстиями, используемыми для подсоединения пайкой аксиальных выводов силовых вентилей [D1...D6] (Фиг.5). В отличие от прототипа эти пять контактов крепятся на изоляционном несущем основании пустотелыми заклепками XIV с развальцовкой трубчатого конца (Фиг.5). В отверстиях заклепок размещают, согласно Схеме электрической соединений (Фиг.2), соответствующие выводы элементов (проводники), опаивают их, получаются соответствующие схемные соединения (Фиг.6).
Механическое соединение радиаторов VII и VIII с запрессованными вентилями на несущем основании IX, с одной стороны, и управляющей сборкой Х и контактной пластиной XI, с другой стороны, осуществляется стягиванием их в пакет тремя винтами М4×12 с шайбами ⌀4, гайками М4 и еще одним винтом М3×10, гайкой М3 с изолирующими шайбами и монтажным лепестком, для создания дополнительно электрического соединения между выводом «Ш» Управляющей сборки Х и контактом «X1» БПВ.
Изоляционные шайбы XVI на винте XV (М3×10), изолирующая трубочка XVIII (Фиг.6), обеспечивают отсутствие электрического соединения между выводом «Ш» управляющей сборки Х и радиатором VII, т.е. с «массой». Так как устанавливаемые на радиатор VII «D4, D5, D6» винты изолированы от электрического контакта с выводами управляющей сборки, при затягивании гаек обеспечивается только механическое соединение радиатора и управляющей сборки с контактной пластиной на несущем основании.
Радиатор VIII (контакт «Х8», вентили «D1, D2, D3») соединяется резьбовой затяжкой механически с управляющей сборкой и электрически с ее выводами «Б», «В».
Резисторы «R1, R2» соединяют параллельно в блок XXII, распаивают в отверстие на радиаторе VIII (⌀2) и, совместно с элементами XIII «D7, D8», в отверстие пустотелой заклепки XIV контакта «Х3», соответственно (другими выводами элементы XIII «D7, D8» паяют на «Х4», «Х5» - Фиг.7).
Корпус конденсатора «С1» закреплен на несущем основании установкой на самотвердеющую мастику XXIV. Вывод «+С1» распаивают в соответствующее отверстие радиатора VIII, вывод «-С1» - в соответствующее отверстие контактной пластины XI (Фиг.7).
Случайные замыкания между собой радиаторов VII «Х2» и VIII «Х8» предупреждает помещенная между их соседними ребрами трубочка из изоляционного материала XVIII. Элементы «D7, D8» защищены от
случайных воздействий надетыми на них снаружи такими же изоляционными трубочками. (Фиг.7).
Применение получаемых штамповкой радиаторов, контактов с шиной, отдельных контактов, пустотелых заклепок, - позволяет применять в данном изделии унифицированный листовой материал (например, только латунь, лист 0,5 мм или аналогичные по применению материалы).
Применение интегральной управляющей сборки, рациональное размещение между собой элементов конструкции и совмещение электрического и механического соединений, позволили сократить количество паек, исключить перемычки изолированным монтажным проводом, избавиться от использования печатного монтажа, получить надежную и простую конструкцию изделия с соответствующими потребительскими характеристиками.
При установке БПВ на штатное место транспортного средства, подключение к схеме электропитания осуществляется также, как для прототипа: контакт радиатора VII, «X2(-)» подсоединяют поджимом штатного винта на «массу», а контакт радиатора VIII, «Х8(+)» - затяжкой штатного резьбового соединения - винт, шайба, гайка для накидного лепестка проводника «+12 В» схемы электропитания транспортного средства.
Гнезда проводников цепи возбуждения генератора подключаются на контакты «X1» и «Х3», соответственно.
Гнезда проводников фазных обмоток генератора транспортного средства подключаются в произвольном порядке на контакты «Х4», «X5», «Х7» БПВ.
Таким образом, по совокупности технических решений для рассматриваемой в данной заявке на Полезную Модель конструкции изделия, авторы обеспечили следующие существенные признаки:
- изделие может применяться для комплектации транспортных средств взамен уже существующих прототипов БПВ, при этом все требования к характеристикам выполняются полностью,
- изделие можно применить при ремонтах путем просто замены соответствующих блоков, без переделки элементов крепления и электрического монтажа;
- в изделии исключено применение печатного монтажа, исключен сопутствующий производственный вред экологии;
- использование для формообразования деталей, в основном, штамповки, конструктивные решения деталей, - позволяет ограничиться небольшим перечнем используемых в изделии материалов.
Положительным эффектом от создания ПМ можно также считать наличие возможности изготовления данного изделия на предприятиях Всероссийского Общества Слепых, т.е. промышленного изготовления изделия с привлечением труда людей с неполным зрением.
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 Общий вид прототипа БПВ 14-10 с печатной платой и навесным монтажом
Фиг.2 Схема электрическая соединений и устройство радиаторов Полезной Модели
Фиг.3 Общий вид несущего основания Полезной Модели с радиаторами
Фиг.4 Интегральная управляющая сборка с контактной пластиной на несущем основании Полезной Модели
Фиг.5 Общий вид несущего основания Полезной Модели с установленными контактами
Фиг.6 Механическое соединение в пакет: Управляющей сборки, Контактной пластины, Несущего основания, Радиатора и электрическое соединение вывода Управляющей сборки «Ш» на контакт «Х1» Полезной Модели. Монтаж проволочной перемычки на контакте «Х1».
Фиг.7 Общий вид Полезной Модели БПВ
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Полезная модель Блока Полупроводниковых Выпрямителей изготовлена и испытана авторами в июле 2008 года.
Все конструкционные материалы, покупные комплектующие изделия, использованные для изготовления, являются широко известными и доступными.
Методы изготовления деталей включают резку листового материала, вырубку, штамповку, гнутье, шелкографское нанесение маркировки. Все технологии и методы работ, включая заготовительные работы, лужение, пайку, сборочно-монтажные работы, электроконтроль, упаковку, хранение и транспортирование, относятся к известным.
Применяемые в производстве технологии и методы контроля, в результате испытаний изделий на надежность, показали полное соответствие образцов изделий предъявляемым требованиям по безотказности и длительности наработки на отказ.
Функционально-стоимостной анализ показал возможность изготовления изделия, в том числе, и с привлечением к работам инвалидов по зрению.
Используемые технические решения обеспечивают сохранение безопасности окружающей среды при промышленном производстве изделий, их эксплуатации, ремонтах и хранении.