DE10152810A1

DE10152810A1 - Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE10152810A1
Application number: DE2001152810
Authority: DE
Inventors: Peter Skala
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2003-05-08

Abstract

Es wird eine elektrische Maschine, insbesondere Generator für mobile Fahrzeuge wie beispielsweise Kraftfahrzeuge (10), vorgeschlagen, die einen Lufteinlass (46) und einen Luftauslass (49) aufweist, so dass ein Kühlluftströmung durch die elektrische Maschine (22) möglich ist. Die elektrische Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass am Lufteinlass (46) ein höherer Luftdruck als am Luftauslass (49) bewirkbar und dadurch ein Differenzdruck (DELTAp) erzeugbar ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.

Von der Robert Bosch GmbH wird regelmäßig die Schrift "Generatoren" aus der Reihe "Technische Unterrichtungen" herausgegeben. Aus der Ausgabe 1998/1999, Seite 36, ist ein Generator bekannt, der zur Durchlüftung bzw. Kühlung der Maschine einen Lufteinlass und einen Luftauslass aufweist. Ein solcher Generator ist üblicherweise im Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet und saugt, insbesondere bei aus Geräuschgründen gekapseltem Motorraum, durch den Motor vorgewärmte Luft an und erwärmt diese zusätzlich innerhalb der elektrischen Maschine. Nachteil dieser Anordnung ist, dass dadurch keine frische und damit kühlere Luft in den Motorraum und damit auch zum Generator gelangt, da der Generator aus dem Motorraum ansaugt und in diesen auslässt.

Darüber hinaus ist nachteilig, dass bei Motorleerlauf und betriebenem Kühlergebläse im Motorraum ein Überdruck entsteht, der durch den Generatorlüfter zu überwinden ist. In besonders ungünstigen Fällen kann die Luft im Generator nahezu stehenbleiben, was zu Überhitzung und Leistungsverminderung führt.

Vorteile der Erfindung

Mit der elektrischen Maschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs ist es demgegenüber möglich, durch die Luftführung der Kühlluft in eine überdruckfreie Zone bzw. Unterdruckzone des Fahrzeugs durch eine Druckausgleichsströmung die erwärmte Kühlluft aus dem Generator und aus dem Motorraum zu transportieren und dadurch ein weiteres Aufheizen des Motorraums und damit auch des Generators durch die erwärmte Kühlabluft zu vermeiden. Darüber hinaus wird die Kühlung durch den vom Klima- oder Kühlerlüfter erzeugten Überdruck im Motorraum unterstützt. Im Generator kann keine Luft mehr stehen bleiben.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Maschine nach dem Hauptanspruch möglich.

Diese Druckausgleichsströmung wird bei einem üblicherweise im Motorraum angeordneten Generator in der Weise ermöglicht, indem der Luftauslass der elektrischen Maschine mittels eines Luftführungselements mit einer Druckzone verbunden ist, an der ein gegenüber dem Luftdruck am Einlass geringerer Luftdruck herrscht. Der Luftauslass des Luftführungselements endet daher geeigneter Weise besonders im Bereich des Fahrzeugbodens außerhalb des Motorraums, da hier im Fahrbetrieb ein dynamischer, fahrzeugumströmungsbedingter Unterdruck herrscht.

Um bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten und möglicherweise hohen Anforderungen an die elektrische Maschine keine kritische Temperatur erreichen zu lassen, ist es günstig, die Kühlluftströmung durch zumindest einen maschineneigenen Lüfter zu unterstützen.

Dies gilt insbesondere für eine Phase, die als sogenannter Heißleerlauf bezeichnet wird, in der ein Fahrzeug nach einer Phase, in der der Generator hoch beansprucht wurde, fast oder ganz zum Stillstand gelangt und somit genügend Kühlluft von außen zum Generator transportiert wird.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend in verschiedenen Ausführungsbeispielen an Hand von verschiedenen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein Kraftfahrzeug,
Fig. 2a, 2b und 2c zeigen drei verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
Identische bzw. gleichwirkende Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein Teillängsschnitt eines Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. Innerhalb eines Motorraums 13 ist eine Brennkraftmaschine 16 angeordnet, die über einen Riementrieb 19 eine elektrische Maschine 22 in Form eines das Kraftfahrzeugbordnetz versorgenden Generators ausgeführt ist. Zwischen einem an einer vordersten Stelle des Kraftfahrzeugs 10 angeordneten Kühlergrill 25 und der Brennkraftmaschine 16 befindet sich eine Kühlaggregateanordnung 28. Die Kühlaggregateanordnung 28 besteht aus einem Kühler 31, einem Klimalüfter 34 für eine Klimaanlage und einem Kühlerlüfter 37. Der Motorraum 13 ist zur Straßenoberfläche 40 hin durch ein mehr oder weniger verschließendes Verschlussteil 43gekapselt. Der Klimalüfter 34 ist nur bei Fahrzeugen mit Klimaanlage vorhanden.
Die elektrische Maschine 22 weist, wie in Fig. 2a dargestellt, einen Lufteinlass 46 und einen Luftauslass 49 auf. Zwischen dem Lufteinlass 46 und dem Luftauslass 49 ist eine Kühlluftströmung möglich. Der Luftauslass 49 ist mittels eines Luftführungselements 52 mit einem Außenbereich 55 bzw. einem Auslassraum 56, der sich zwischen dem Verschlussteil 43 und der Straßenoberfläche 40 befindet, verbunden.
Durch die Pumpenwirkung des Klimalüfters 34 und/oder des Kühlerlüfters 37 entsteht im Motorraum 13 ein gegenüber einem Umgebungsluftdruck bzw. Ruheluftdruck p_L erhöhter Druck. Da im Außenbereich 55 ebenso der Umgebungsluftdruck p_L herrscht, führt ein daraus folgender Differenzdruck Δp zu einer Kühlluftströmung durch die elektrische Maschine 22. Da die Kühlluft aus dem Motorraum 13 kommend in die elektrische Maschine 22 einströmt, wird der Motorraum hier auch als Einlassraum 47 bezeichnet. Diese Betrachtung gilt für das stehende Kraftfahrzeug 10.
Wird nun das Kraftfahrzeug 10 auf der Straßenoberfläche 40 bewegt, so wird das Kraftfahrzeug 10 von der Umgebungsluft umströmt, wie es auch in Fig. 1 mittels einer Stromlinie 58 angedeutet ist. Im Bereich eines nicht dargestellten Staupunkts, die Lage entspricht in etwa der Position des Kühlergrills 25, herrscht der normale Staudruck p_S der dem normalen Umgebungsluftdruck p_L entspricht. Unter dem Fahrzeug, d. h. in einer Druckzone zwischen dem Verschlußteil 43 und der Straßenoberfläche 40 herrscht ein gegenüber dem Staudruck p_S strömungsbedingt verringerter Luftdruck p_U. Strömt Kühlluft durch den Kühlergrill 25 und ebenso durch die Kühlaggregateanordnung 28, so herrscht zwischen der Kühlaggregateanordnung 28 und der Brennkraftmaschine 16 ein gegenüber dem Staudruck p_S verringerter Druck P_S1, der auch im Bereich des Lufteinlasses 46 wirkt. Der Luftdruck p_S1 ist im Fahrbetrieb größer als der Luftdruck p_U, was zu einer Kühlluftströmung zwischen dem Lufteinlass 46 und einer Luftaustrittsöffnung 61 des Luftführungselementes 52 und damit auch zu einer Kühlluftströmung zwischen dem Lufteinlass 46 und dem Luftauslass 49 führt. Die Kühlluftströmung wird somit durch einen Differenzdruck Δp (Druckausgleichsströmung) erzeugt, der sich aus der Differenz des Drucks p_S1 und dem Druck p_U ergibt.
Es wird somit eine elektrische Maschine für mobile Fahrzeuge wie beispielsweise Kraftfahrzeuge 10 beschrieben, die einen Lufteinlass 46 und einen Luftauslass 49 aufweist, so dass eine Kühlluftströmung durch die elektrische Maschine 22 möglich ist. Der Lufteinlass 46 ist an einen Einlassraum 47 und der Luftauslass 49 an einen Auslassraum 56 anschließbar. Im Einlassraum 47 ist ein höherer Luftdruck als im Auslassraum 56 bewirkbar. Es entsteht dadurch der Differenzdruck Δp, der die Kühlluftströmung zwischen Einlassraum 47 und Auslassraum 56 erzeugt.
In bestimmten Fahrsituationen kann es sinnvoll sein, neben der reinen Druckausgleichsströmung durch die elektrische Maschine 22 zusätzlich einer Art Zwangsbelüftung der elektrischen Maschine 22 vorzusehen, um so die Kühlluftströmung zu unterstützen. Dementsprechend ist in Fig. 2a dargestellt, wie diese über einen einzelnen maschineneigenen Lüfter 85 innerhalb der elektrischen Maschine 22 belüftet wird. Dieser Lüfter 85 kann, wie bekannt, beispielsweise über einen nicht dargestellten Läufer angetrieben sein. In Fig. 2b ist eine Variante mit zwei Lüftern 85 dargestellt. Sowohl die elektrische Maschine 22 aus Fig. 3a also auch die aus Fig. 3b werden axial in eine Richtung durchströmt. In Fig. 3c ist dargestellt, wie beispielsweise ein bekannter Kompaktgenerator mit einer Druckausgleichsströmung gekühlt werden kann. Es sind innerhalb des Gehäuses zwei Lüfter 85 angeordnet, wie sie üblicherweise bei Kompaktgeneratoren angeordnet werden. Die an einem Umfang des Gehäuses austretende Kühlluft wird mittels eines ringförmigen Sammlers 88 aufgefangen und schließlich über das Luftführungselement 52 in den Bereich unterhalb des Kraftfahrzeugs 10 geleitet.

Claims

1. Elektrische Maschine, insbesondere Generator für mobile Fahrzeuge wie beispielsweise Kraftfahrzeuge (10), die einen Lufteinlass (46) und einen Luftauslass (49) aufweist, so dass eine Kühlluftströmung durch die elektrische Maschine (22) möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (46) an einen Einlassraum (47) und der Luftauslass (49) an einen Auslassraum (56) anschließbar ist und dass im Einlassraum (47) ein höherer Luftdruck als im Auslassraum (56) bewirkbar und dadurch ein Differenzdruck (Δp) erzeugbar ist, wodurch die Kühlluftströmung erzeugbar ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslass (49) mittels eines Luftführungselementes (52) mit dem Auslassraum (56) verbunden ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über den Lufteinlass (46) Kühlluft aus einem Motorraum (13) förderbar ist.

4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftströmung durch zumindest einen maschineneigenen Lüfter (85) unterstützbar ist.