DE102006016239A1 - Kühlanordnung für eine Elektromaschine und Elektromaschine mit einer Kühlanordnung - Google Patents

Kühlanordnung für eine Elektromaschine und Elektromaschine mit einer Kühlanordnung Download PDF

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Robert Goldschmidt
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Abstract

Es wird eine Kühlanordnung für eine Elektromaschine vorgeschlagen, bei der wenigstens eine Minus-Diode (10) mit einem Minus-Kühlkörper (13) verbunden und durch Luft kühlbar ist. Die Minus-Diode (10) ragt wenigstens teilweise in einen Luftstrom (16) zwischen einem Lagerschild (14) und dem Minus-Kühlkörper (13) hinein, wobei der Luftstrom (16) zumindest teilweise aus radialer Richtung in eine die Minus-Diode (10) umfassende Gleichrichtereinheit der elektrischen Maschine strömt.

Description

  • Die Erfindung betriff eine Kühlanordnung für eine Elektromaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Elektromaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, Elektromaschinen, z.B. Fahrzeuggeneratoren, mit Luft zu kühlen. Aus der EP 1394925 A2 ist eine Kühlanordnung für eine Minusdiode bekannt, bei der deren Minuskühlkörper durch Luft angeströmt wird, die über zusätzliche Öffnungen in der Schutzkappe der Elektromaschine zugeführt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es werden eine Kühlanordnung sowie eine Elektromaschine mit einer Kühlanordnung vorgeschlagen, bei der die Minus-Diode wenigstens teilweise in einen Luftstrom zwischen einem Lagerschild und dem Minus-Kühlkörper hineinragt, wobei der Luftstrom zumindest teilweise aus radialer Richtung in eine die Minus-Diode umfassende Gleichrichtereinheit der elektrischen Maschine strömt. Die Kühlung wird verbessert, da der separate Minus-Kühlkörper und die Diode selbst direkt radial angeströmt werden können. Günstigerweise kann die Minus-Diode in dem Minus-Kühlkörper eingepresst sein.
  • In einer günstigen Ausgestaltung ragt die Minus-Diode mit ihrer Unterseite in den Luftstrom hinein. Die Unterseite ist insbesondere die Unterseite eines metallischen Diodensockels, der die Wärme besonders effizient abführt.
  • In einer weiteren günstigen Ausgestaltung ragt die Unterseite aus dem Minus-Kühlkörper mit einem Überstand hinaus.
  • In einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist zwischen dem Minus-Kühlkörper und dem b-seitigen Lagerschild auf der Höhe der Minus-Diode ein vorgegebener Abstand eingestellt.
  • In einer besonders günstigen Ausgestaltung liegt ein Verhältnis zwischen einem Überstand der Unterseite der Minus-Diode über dem Minus-Kühlkörper und einem Abstand zwischen dem Lagerschild und dem Minus-Kühlkörper zwischen 0,024 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,45.
  • In einer weiteren günstigen Ausgestaltung liegt ein Verhältnis zwischen einem Überstand der Unterseite der Minus-Diode über den Minus-Kühlkörper und einer Höhe eines metallischen Diodensockels zwischen 0,025 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,3.
  • In einer weiteren günstigen Ausgestaltung liegt ein Verhältnis zwischen einem Überstand der Unterseite der Minus-Diode über dem Minus-Kühlkörper und einer Dicke des Minus-Kühlkörpers zwischen 0,025 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,45.
  • In einer weiteren günstigen Ausgestaltung liegt ein Verhältnis zwischen einem Abstand des Minus-Kühlkörpers von dem Lagerschild und einer Dicke des Minus-Kühlkörpers zwischen 0,3 und 1,4, bevorzugt zwischen 0,4 und 1,3. Besonders vorteilhaft ist die Kühlung, wenn die genannten geometrischen Verhältnisse aufeinander abgestimmt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Unterseite der Minus-Diode umlenkungsfrei von dem Luftstrom anströmbar. Vor allem kann eine Umlenkung an einem anderen Bauteil, das zusätzlich z.B. noch Wärme in den Luftstrom abgeben kann, vermieden werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 eine schematische Darstellung von geometrischen Verhältnissen einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Kühlanordnung mit einem radialen Luftstrom.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • 1 zeigt geometrische Verhältnisse einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung für eine ausschnittsweise und schematisch dargestellte Elektromaschine, insbesondere einem Fahrzeuggenerator, bei der wenigstens eine Minus-Diode 10 mit einem Minus-Kühlkörper 13 verbunden und durch Luft kühlbar ist. Die Minus-Diode 10 ist Bestandteil einer nicht näher ausgeführten Gleichrichtereinheit der Elektromaschine. Bevorzugt ist die Elektromaschine ein Fahrzeuggenerator. Eine Linie 20 soll zur Orientierung die Richtung der Drehachse der Elektromaschine andeuten.
  • Die Minus-Diode 10 ist mit ihrer Vergussmasse 11 auf einem metallischen Diodensockel 12 angeordnet und in einen separaten Minus-Kühlkörper 13 eingepresst. Dabei ragt die Minus-Diode 10 mit der Unterseite 18 ihres Diodensockels 12 mit einem Überstand h0 über den Minus-Kühlkörper 13 hinaus in einen Kanal 17, der zwischen dem Minus-Kühlkörper 13 und einem b-seitigen Lagerschild 14 der Elektromaschine ausgebildet ist.
  • Der Abstand zwischen dem Minus-Kühlkörper 13 und dem b-seitigen Lagerschild 14 auf der Höhe der Minus-Diode 10 beträgt h1. Der Minus-Kühlkörper 13 weist eine Dicke H auf. Der Diodensockel 12 der Minus-Diode 10 weist eine Höhe h2 auf.
  • Eine effiziente Kühlung kann erreicht werden, wenn ein Verhältnis r1 = h0/h1 zwischen einem Überstand h0 der Unterseite 18 der Minus-Diode 10 über dem Minus-Kühlkörper 13 und einem Abstand h1 zwischen dem Lagerschild 14 und dem Minus-Kühlkörper 13 zwischen 0,024 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,45, liegt.
  • Dabei kann ein vorteilhaftes Verhältnis r2 = h0/h2 zwischen dem Überstand h0 der Unterseite 18 der Minus-Diode 10 über den Minus-Kühlkörper 13 und einer Höhe h2 eines metallischen Diodensockels zwischen 0,025 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,3, liegen.
  • Weiterhin kann ein günstiges Verhältnis r3 = h0/H zwischen einem Überstand h0 der Unterseite 18 der Minus-Diode 10 über dem Minus-Kühlkörper 13 und einer Dicke H des Minus-Kühlkörpers 13 zwischen 0,025 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,45, liegen und ein günstiges Verhältnis r4 = h1/H zwischen einem Abstand h1 des Minus-Kühlkörpers 13 von dem Lagerschild 14 und der Dicke H des Minus-Kühlkörpers 13 zwischen 0,3 und 1,4, bevorzugt zwischen 0,4 und 1,3, liegen.
  • 2 zeigt, wie die Minus-Diode 10 wenigstens teilweise in einen radialen Luftstrom 16 zwischen dem Lagerschild 14 und dem Minus-Kühlkörper 13 hineinragt, der umlenkungsfrei in dem Kanal 17 strömen kann.
  • Eine Abdeckkappe 15 ist fast bis über den Minus-Kühlkörper 13 gezogen und schützt die Minus-Diode 10 und den Minus-Kühlkörper 13. Eine Öffnung 19 bleibt frei, damit Luft durch den Kanal 17 strömen kann.
  • Die Unterseite 18 der Minus-Diode 10 ist direkt von dem Luftstrom 16 anströmbar.

Claims (10)

  1. Kühlanordnung für eine Elektromaschine, insbesondere Fahrzeuggenerator, bei der wenigstens eine Minus-Diode (10) mit einem Minus-Kühlkörper (13) verbunden und durch Luft kühlbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Minus-Diode (10) wenigstens teilweise in einen Luftstrom (16) zwischen einem Lagerschild (14) und dem Minus-Kühlkörper (13) hineinragt, wobei der Luftstrom (16) zumindest teilweise aus radialer Richtung in eine die Minus-Diode (10) umfassende Gleichrichtereinheit der elektrischen Maschine strömt.
  2. Kühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Minus-Diode (13) mit ihrer Unterseite (18) in den Luftstrom (16) hineinragt.
  3. Kühlanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (18) aus dem Minus-Kühlkörper (13) mit einem Überstand (h0) hinausragt.
  4. Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Minus-Kühlkörper (13) und dem b-seitigen Lagerschild (14) auf der Höhe der Minus-Diode (10) ein vorgegebener Abstand (h1) eingestellt ist.
  5. Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis (r1) zwischen einem Überstand (h0) der Unterseite (18) der Minus-Diode (10) über dem Minus-Kühlkörper (13) und einem Abstand (h1) zwischen dem Lagerschild (14) und dem Minus-Kühlkörper (13) zwischen 0,025 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,45, liegt.
  6. Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis (r2) zwischen einem Überstand (h0) der Unterseite (18) der Minus-Diode (10) über den Minus-Kühlkörper (13) und einer Höhe (h2) eines metallischen Diodensockels (12) zwischen 0,025 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,3, liegt.
  7. Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis (r3) zwischen einem Überstand (h0) der Unterseite (18) der Minus-Diode (10) über dem Minus-Kühlkörper (13) und einer Dicke (H) des Minus-Kühlkörpers (13) zwischen 0,025 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,45, liegt.
  8. Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis (r4) zwischen einem Abstand (h1) des Minus-Kühlkörpers (13) von dem Lagerschild (14) und einer Dicke (H) des Minus-Kühlkörpers (13) zwischen 0,3 und 1,4, bevorzugt zwischen 0,4 und 1,3, liegt.
  9. Kühlanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (18) der Minus-Diode (10) umlenkungsfrei von dem Luftstrom (16), welcher aus radialer Richtung in die Gleichrichtereinheit der elektrischen Maschine strömt, anströmbar ist.
  10. Elektromaschine, insbesondere Fahrzeuggenerator, mit einer Kühlanordnung, bei der wenigstens eine Minus-Diode (10) mit einem Minus-Kühlkörper (13) verbunden und durch Luft kühlbar ist, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Minus-Diode (10) wenigstens teilweise in einen Luftstrom (16) zwischen einem Lagerschild (14) und dem Minus-Kühlkörper (13) hineinragt, wobei der Luftstrom (16) zumindest teilweise aus radialer Richtung in eine die Minus-Diode (10) umfassende Gleichrichtereinheit der elektrischen Maschine strömt.
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