DE10111295A1 - Structure for cooling current redresser in electric machine e.g. vehicle generator, has fan rotating around axle with air flowing into it and out of it in axial and radial directions, and diodes fitted upstream to fan. - Google Patents
Structure for cooling current redresser in electric machine e.g. vehicle generator, has fan rotating around axle with air flowing into it and out of it in axial and radial directions, and diodes fitted upstream to fan.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen eines Gleichrichters einer elektrischen Maschine mit einem Lüfter, der um eine Achse drehbar ist, wobei Luft in axialer Richtung in den Lüfter einströmt und in radialer Richtung aus dem Lüfter ausströmt, Gleichrichterdioden, die in axialer Strömungsrichtung bezüglich des Lüfters stromaufwärts angeordnet sind, und einer Schutzkappe, die die Gleichrichterdioden zumindest teilweise umgibt.The invention relates to an arrangement for cooling a Rectifier of an electrical machine with one Fan that is rotatable about an axis, whereby air in flows into the fan in the axial direction and in the radial direction Direction flows out of the fan, rectifier diodes, the axial flow direction with respect to the fan are arranged upstream, and a protective cap that at least partially surrounds the rectifier diodes.
Beim Betrieb elektrischer Maschinen kommt es naturgemäß zu einer Wärmeentwicklung. Man ist bestrebt, diese Wärme abzuführen. Zu diesem Zweck werden häufig Lüfter verwen det, wobei diese um die Achse der elektrischen Maschine drehbar gelagert sind. Bei der Drehung des Lüfters strömt Luft in axialer Richtung in den Lüfter ein und in radia ler Richtung aus dem Lüfter aus.It naturally occurs when operating electrical machines to heat generation. One strives for this warmth dissipate. Fans are often used for this purpose det, this around the axis of the electrical machine are rotatably mounted. Flows as the fan rotates Air in the axial direction in the fan and in radia out of the fan.
Bei Generatoren, die in Kraftfahrzeugen eingesetzt wer den, sind die Gleichrichter zum Erzeugen einer Gleich spannung an den Generatoren angebaut. Die Gleichrichter dioden sind beispielsweise bei luftgekühlten Klauenpolgeneratoren in Kühlkörpern eingebettet, um die Verlustwärme der Dioden auf eine möglichst große Oberfläche zu vertei len. Diese Kühlkörper sind im Kühlluftstrom angeordnet, der durch den Lüfter erzeugt wird. Die von den Dioden erzeugte Wärme wird also letztlich entweder direkt oder indirekt über den Kühlkörper an die vorbeiströmende Luft abgegeben. Eine Möglichkeit, eine große Kühlwirkung zu erzielen, besteht darin, einen möglichst großen Kühlluft strom bereitzustellen. Dies hat allerdings den Nachteil, dass mit zunehmendem Kühlluftstrom die Strömungsgeräusche ebenfalls zunehmen.For generators that are used in motor vehicles are the rectifiers for generating a rectifier voltage attached to the generators. The rectifiers diodes are, for example, in air-cooled claw-pole generators embedded in heat sinks to reduce the heat loss to distribute the diodes to as large a surface as possible len. These heat sinks are arranged in the cooling air flow generated by the fan. The one from the diodes The heat generated is ultimately either direct or indirectly via the heat sink to the air flowing past issued. One way to have a great cooling effect achieve, is to use the largest possible cooling air to provide electricity. However, this has the disadvantage that with increasing cooling air flow the flow noise also increase.
Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Anordnung dadurch auf, dass die Schutzkappe ein axiales Einströmen von Luft gestattet und ein radiales Einströmen von Luft im Wesentlichen verhindert, so dass im Normalbetrieb ein im Wesentlichen axiales Einströmen von Luft erfolgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass radial aus der Anordnung ausgetretene erwärmte Luft nicht erneut durch die Schutzkappe angesaugt wird. Somit wird stets kalte Kühlluft für die Kühlung zur Verfügung stehen. Bei der Verwendung von kalter Luft kommt man beim selben Küh lungseffekt mit einer geringeren Strömungsmenge aus. Dies führt zu einer Absenkung des Strömungsgeräusches.The invention is based on the generic arrangement in that the protective cap has an axial inflow allowed by air and a radial inflow of air essentially prevented so that in normal operation essentially axial inflow of air takes place. On this ensures that radial out of the Arrangement of escaping heated air through again the protective cap is sucked in. So it always gets cold Cooling air is available for cooling. In the Use of cold air can be found in the same cooler effect with a smaller flow rate. This leads to a reduction in the flow noise.
Vorzugsweise wird die einströmende Luft zumindest teil weise direkt den Gleichrichterdioden zugeführt. Die Wärme wird also an den Stellen abgeführt, an denen sie tatsäch lich entsteht. The inflowing air is preferably at least partially directly fed to the rectifier diodes. The heat is therefore removed at the places where they actually Lich arises.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist vorzugsweise derart weitergebildet, dass ein Kühlkörper vorgesehen ist, der Gleichrichterdioden trägt, und dass die einströmende Luft zumindest teilweise dem Kühlkörper zugeführt wird. Der Kühlkörper, der zum Beispiel als Pluskühlkörper oder als Minuskühlkörper ausgelegt ist, dient also zunächst der Kühlung der Gleichrichterdioden. Die einströmende Luft kann dann durch Kühlung des Kühlkörpers die Gleichrich terdioden kühlen. Auf diese Weise wird neben der direkten Kühlung der Gleichrichterdioden eine indirekte Kühlung der Gleichrichterdioden über den Kühlkörper zur Verfügung gestellt.The arrangement according to the invention is preferably such further developed that a heat sink is provided, the Rectifier diodes carries, and that the incoming air is at least partially supplied to the heat sink. The Heatsink, for example as a plus heatsink or as Minus heat sink is designed, so serves first Cooling of the rectifier diodes. The incoming air can then rectify by cooling the heat sink cool ter diodes. This way, in addition to direct Cooling the rectifier diodes indirect cooling of the rectifier diodes are available via the heat sink posed.
Vorzugsweise ist der die Gleichrichterdioden tragende Kühlkörper mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen. Diese Bohrungen vergrößern die Oberfläche des Kühlkör pers, so dass eine größere Oberfläche für die Wärmeüber tragung zur Verfügung steht. Ebenfalls lässt sich durch die Bohrungen der zur Verfügung stehende freie Strömungs querschnitt für die Kühlluft beeinflussen.The rectifier is preferably the one carrying the rectifier diodes Heat sink with a variety of holes. These holes enlarge the surface of the heat sink pers, so that a larger surface for heat transfer is available. You can also go through the bores the available free flow influence the cross section for the cooling air.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der die Gleichrichter dioden tragende Kühlkörper den Luftstrom in den Nabenbe reich der elektrischen Maschine leitet. Der Luftstrom kann auf diese Weise die von dem Kugellager der elektri schen Maschine erzeugte Wärme abführen.It is particularly advantageous if the rectifier Diode-bearing heat sinks the airflow in the hub of the electrical machine. The airflow can in this way by the ball bearing of the electri dissipate heat generated by the machine.
In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, wenn der Nabenbereich mit Kühlrippen versehen ist. In this context, it is particularly advantageous if the hub area is provided with cooling fins.
Ferner ist es nützlich, wenn Gleichrichterdioden von einem Lagerschild getragen werden. In dem Fall, dass der die Gleichrichterdioden tragende Kühlkörper ein Pluskühl körper ist, werden von dem Lagerschild vorzugsweise die Minusdioden getragen. Im umgekehrten Fall ist es möglich, dass von dem Lagerschild die Plusdioden getragen werden. Im ersten Fall dient der Lagerschild somit als Wärmesenke für die in den Minusdioden erzeugte Wärme. Weiterhin ist die Anordnung der Minusdioden im Lagerschild nützlich, da sie auf diese Weise ebenfalls in der Nähe des Lüfters angeordnet sind. Somit wird ein effizienter Wärmeabtrans port von den Minusdioden sichergestellt. Im umgekehrten Fall, dass nämlich die Plusdioden in dem Lagerschild angeordnet sind, dient der Lagerschild als Wärmesenke für die in den Plusdioden erzeugte Wärme. Es sind dieselben Vorteile zu nennen wie in dem Fall, dass die Minusdioden von dem Lagerschild getragen werden.It is also useful if rectifier diodes from a bearing plate are worn. In the event that the the heat sink carrying the rectifier diodes is a plus cooler body, the bearing plate is preferably the Minus diodes worn. In the opposite case it is possible that the plus diodes are carried by the end shield. In the first case, the end shield thus serves as a heat sink for the heat generated in the minus diodes. Still is the arrangement of the minus diodes in the end shield useful because this way, also near the fan are arranged. Thus, an efficient heat transfer port from the negative diodes. In reverse Case, namely the plus diodes in the end shield are arranged, the end shield serves as a heat sink for the heat generated in the plus diodes. They are the same Advantages to mention as in the case that the minus diodes are carried by the end shield.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine besondere Gestaltung der Schutzkappe eine effiziente Nutzung der Kühlluft begünstigt werden kann. Einerseits wird verhindert, dass aus dem System austretende Luft wieder eingesaugt wird. Andererseits kann Luft direkt den wärmeerzeugenden Quellen, das heißt den Dioden zugeführt werden, wobei ferner der Luftstrom weiteren Wärmequellen, etwa dem Kugellager der elektrischen Maschine zuleitbar ist. Die Wärmeabfuhr direkt von den Wärmequellen kann dann auch durch Wärmesenken unterstützt werden, die ent weder von dem Pluskühlkörper beziehungsweise von dem Lagerschild zur Verfügung gestellt werden. The invention is based on the finding that through a special design of the protective cap an efficient Use of the cooling air can be favored. On the one hand prevents air escaping from the system is sucked in again. On the other hand, air can directly heat-generating sources, that is, supplied to the diodes the air flow, further heat sources, about the ball bearing of the electrical machine is. The heat can be removed directly from the heat sources then also be supported by heat sinks that ent neither from the plus heat sink or from that Bearing shield are provided.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform bei spielhaft erläutert.The invention will now be described with reference to the accompanying Drawing based on a preferred embodiment explained in a playful way.
Dabei zeigt:It shows:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung. Fig. 1 is a sectional view of an arrangement according to the invention.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die obere Hälfte eines Gleichrichters zur Verwendung mit einer elektrischen Maschine. Die Mittellinie, welche gleichzeitig die Achse der Anordnung darstellt ist mit 30 bezeichnet. Die Anord nung umfasst einen Lüfter 10. Es sind Gleichrichterdioden 12, 14 vorgesehen, wobei die Plusdioden 12 von einem Pluskühlkörper 18 getragen werden. Die Minusdioden 14 sind direkt in ein Lagerschild 28 eingepresst. Die Anord nung ist von einer Schutzkappe 16 bedeckt. Die Schutzkap pe 16 ist mit Öffnungen 32, 34, 36 versehen, um ein axia les Einströmen von Luft zu gestatten. Die Luftströmung in der Anordnung ist durch Pfeile gekennzeichnet. Beispiels weise ist erkennbar, dass im radial außen liegenden Be reich der Schutzkappe 16 zwei Öffnungen 32, 34 vorgesehen sind. Diese Öffnungen sind schlitzförmig ausgebildet, wobei sich die Schlitze in Umfangsrichtung der kreisför mig ausgebildeten Schutzkappe 16 erstrecken. Die in die Schlitze 32, 34 am Rand der Schutzkappe 16 eintretende Luft wird durch den Pluskühlkörper 18 teilweise nach unten umgeleitet. Teilweise tritt die durch die Öffnungen 32, 34 einströmende Luft durch den Pluskühlkörper 18 hindurch, welcher zu diesem Zwecke mit Bohrungen 20 ver sehen ist. Beispielsweise gelangt Luft somit direkt zu den Minusdioden 14, die in den Lagerschild 28 eingepresst sind. Andererseits gelangt die Luft im achsnahen Bereich durch die Bohrungen 20 im Pluskühlkörper 18 in den Naben bereich 22 der elektrischen Maschine, so dass die Luft Wärme aufnehmen kann, die im Kugellager erzeugt wurde. Zur Unterstützung dieses Effektes ist der Nabenbereich 22 mit Kühlrippen 24 versehen. Letztlich wird die Luft von dem Lüfter 10 in radiale Richtung ausgetrieben. Dabei ist besonders zu bemerken, dass der radial austretende Luft strom aufgrund der Nähe der Minusdioden 14 zum Lüfter 10 an den Minusdioden 14 vorbeiströmt, so dass die Wärme vorzugsweise dort abgeführt wird, wo sie entsteht. Luft, die durch die Öffnung 36 in der Schutzkappe 16 in axialer Richtung in die Anordnung eintritt, wird direkt den Plus dioden 12 zugeordnet. Auf diese Weise wird auch hier vorzugsweise Wärme an der Stelle abgeleitet, an der sie entsteht. Fig. 1 shows a section through the upper half of a rectifier for use with an electrical machine. The center line, which also represents the axis of the arrangement, is designated by 30. The arrangement comprises a fan 10 . Rectifier diodes 12 , 14 are provided, the plus diodes 12 being carried by a plus heat sink 18 . The minus diodes 14 are pressed directly into a bearing plate 28 . The arrangement is covered by a protective cap 16 . The Schutzkap pe 16 is provided with openings 32 , 34 , 36 to allow an axia les inflow of air. The air flow in the arrangement is indicated by arrows. For example, it can be seen that two openings 32 , 34 are provided in the radially outer region of the protective cap 16 . These openings are slot-shaped, the slots extending in the circumferential direction of the circular cap 16 formed . The air entering the slots 32 , 34 at the edge of the protective cap 16 is partially diverted downward by the plus heat sink 18 . In some cases, the air flowing in through the openings 32 , 34 passes through the plus heat sink 18 , which is seen with holes 20 for this purpose. For example, air thus reaches the minus diodes 14 , which are pressed into the end shield 28 . On the other hand, the air in the area near the axis passes through the bores 20 in the plus heat sink 18 into the hub area 22 of the electrical machine, so that the air can absorb heat that was generated in the ball bearing. To support this effect, the hub area 22 is provided with cooling fins 24 . Ultimately, the air is expelled by the fan 10 in the radial direction. It should be noted in particular that the radially emerging air current flows past the minus diodes 14 due to the proximity of the minus diodes 14 to the fan 10 , so that the heat is preferably dissipated where it arises. Air that enters the arrangement through the opening 36 in the protective cap 16 in the axial direction is directly assigned to the plus diodes 12 . In this way, heat is also preferably dissipated at the point at which it arises.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrati ven Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.The preceding description of the exemplary embodiments according to the present invention is only for illustrati purposes and not for the purpose of limiting the Invention. Various are within the scope of the invention Changes and modifications possible without the scope leave the invention and its equivalents.
Claims (7)
einem Lüfter (10), der um eine Achse drehbar ist, wobei Luft in axialer Richtung in den Lüfter (10) einströmt und in radialer Richtung aus dem Lüfter ausströmt,
Gleichrichterdioden (12, 14), die in axialer Strö mungsrichtung bezüglich des Lüfters (10) stromauf wärts angeordnet sind, und
einer Schutzkappe (16), die die Gleichrichterdioden (12, 14) zumindest teilweise umgibt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (16) ein axiales Einströmen von Luft gestattet und ein radiales Einströmen von Luft im Wesentlichen verhindert, so dass im Normalfall ein im Wesentlichen axiales Einströmen von Luft erfolgt.1. Arrangement for cooling a rectifier of an electrical machine with
a fan ( 10 ) which can be rotated about an axis, air flowing into the fan ( 10 ) in the axial direction and flowing out of the fan in the radial direction,
Rectifier diodes ( 12 , 14 ) which are arranged upstream in the axial flow direction with respect to the fan ( 10 ), and
a protective cap ( 16 ) which at least partially surrounds the rectifier diodes ( 12 , 14 ),
characterized in that the protective cap ( 16 ) permits an axial inflow of air and essentially prevents a radial inflow of air, so that normally an essentially axial inflow of air takes place.
dass ein Kühlkörper (18) vorgesehen ist, der Gleich richterdioden (12) trägt, und
dass die einströmende Luft zumindest teilweise dem Kühlkörper (18) zugeführt wird.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that
that a heat sink ( 18 ) is provided which carries rectifier diodes ( 12 ), and
that the inflowing air is at least partially supplied to the heat sink ( 18 ).
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|---|---|---|---|
| DE10111295A DE10111295A1 (en) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | Structure for cooling current redresser in electric machine e.g. vehicle generator, has fan rotating around axle with air flowing into it and out of it in axial and radial directions, and diodes fitted upstream to fan. |
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