-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Technisches Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine elektrische Drehmaschine, die mit einem Rotor ausgestattet ist, der sich dreht, um elektrische Energie zu erzeugen, oder gedreht wird durch Lieferung von elektrischer Energie, und die mit einem verbesserten Kühlmechanismus ausgestattet ist.
-
2. Hintergrund des Standes der Technik
-
Es sind elektrische Generatoren bekannt, die mit einem Stator ausgestattet sind, der so angeordnet ist, dass er einem Außenumfang eines Rotors in seiner radialen Richtung innerhalb eines Gehäuses zugewandt ist, und der so arbeitet, dass er Elektrizität am Stator durch Drehen des Rotors erzeugt. Einige elektrische Generatoren dieser Art haben außerdem einen Energiewandler, der in dem Gehäuse angeordnet ist und mit Energievorrichtungen ausgestattet ist zum Umwandeln von elektrischer Energie in eine DC-Form (Gleichstromform). In ähnlicher Weise sind elektrische Motoren bekannt, die mit einem Rotor ausgestattet sind, der sich durch Lieferung von elektrischer Energie dreht, um ein Moment zu erzeugen. Einige elektrische Motoren dieser Art haben ebenfalls einen Energiewandler, der in einem Gehäuse angeordnet ist und so arbeitet, dass die elektrische Energie, die zu einem Stator zu liefern ist, in eine AC-Form (Wechselstromform) umwandelt. Des Weiteren sind Motor-Generatoren bekannt, die sowohl als ein Elektromotor als auch ein Generator arbeiten, und in denen ein Energiewandler eingebaut ist. Bei jeder Art der Generatoren, Motoren und der Motor-Generatoren erzeugen die Energievorrichtungen des Energiewandlers Wärme in dem Gehäuse, womit ein Problem dahingehend verursacht wird, dass die durch die Energievorrichtungen erzeugte Wärme in unerwünschter Weise im Inneren des Gehäuses aufgespeichert wird.
-
Um das vorstehend erläuterte Problem zu mildern, offenbart die Erstveröffentlichung des japanischen Patents
JP 2014- 36 445 A einen Energiewandler, der in einem AC-Generator eingebaut ist und einen Kühlmechanismus für Energievorrichtungen des Energiewandlers hat. Genauer gesagt hat der AC-Generator eine Montageplatte, die sich senkrecht zu einer Achse eines Rotors erstreckt, und eine Vielzahl an wärmeabgebenden Rippen, die radial an einer der Hauptflächen der Montageplatte aufgereiht sind. Energievorrichtungen sind auch an der anderen Hauptfläche der Montageplatte montiert. Der AC-Generator hat außerdem in seinem Gehäuse ausgebildete Lufteinlasslöcher, durch die Luftströme in das Gehäuse als Kühlluftströmungen hineingelangen. Die Kühlluftströmungen treten durch die Montageplatte, um die Wärme von den Rippen abzuleiten, wodurch die Energievorrichtungen gekühlt werden.
-
Jedoch können Fremdstoffe wie beispielsweise Staub, Sand oder Wasser in das Gehäuse des AC-Generators zusammen mit der Kühlluft eindringen. Im AC-Generator ist ein Paar an elektrischen Bürsten zum Liefern von Energie zu dem Rotor und ein Paar an Rutschringen, an denen die elektrischen Bürsten gleitfähig laufen, angeordnet. Mechanische und elektrische Kontakte zwischen den elektrischen Bürsten und den Rutschringen liegen tief im Inneren des AC-Generators.
-
Die Ablagerung von Abriebpulvern von den elektrischen Bürsten innerhalb eines Bürstenhalters kann zu einer Beschleunigung des Verschleißes der elektrischen Bürsten oder zu einem Isolationsfehler zwischen den Rutschringen führen. Diese Probleme können vermieden werden, indem in dem Bürstenhalter eine Nut ausgebildet wird, durch die das Abriebpulver abläuft, jedoch wird die Nut einen Pfad ausbilden, durch den Fremdstoffe von außen zur Innenseite des Bürstenhalters eintreten können.
-
Der Kühlmechanismus des Energiewandlers, der in dem vorstehend erläuterten AC-Generator eingebaut ist, hat die wärmeabgebenden Rippen, die radial an der Montageplatte angeordnet sind. Es besteht daher eine erhöhte Möglichkeit dahingehend, dass Fremdstoffe oder Wasser durch einen Ort zwischen den benachbarten Rippen oder der vorstehend erläuterten Nut vorbei treten und dann zu den Kontakten zwischen den elektrischen Bürsten und den Rutschringen, die an dem Rotor sitzen, gelangen, was zu einer Beschleunigung des Verschleißes der elektrischen Bürsten oder zu einer losen Verbindung zwischen den elektrischen Bürsten und den Rutschringen führen kann.
-
Die Verbesserung der Kühlfähigkeit des Kühlmechanismus in dem vorstehend erläuterten AC-Generator wird erzielt, indem ein Wärmeableitbereich (Wärmeableitfläche) des Kühlmechanismus vergrößert wird, jedoch erfordert dies ein Vergrößern der wärmeabgebenden Rippen in einem begrenzen Raum innerhalb des AC-Generators. Die Vergrößerung der wärmeabgebenden Rippen macht ein dünneres Gestalten von jeder der wärmeabgebenden Rippen erforderlich, was zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit eines abschnittsweisen Brechens der wärmeabgebenden Rippen führt. Dies führt dazu, dass besondere Aufmerksamkeit der Handhabung der wärmeabgebenden Rippen bei dem Herstellprozess des AC-Generators gewidmet wird, was somit zu einer Zunahme bei seinen Herstellkosten oder einem erhöhten Risiko eines Abfalls der Kühlfähigkeit oder zu elektrischen Kurzschlüssen führt, die sich aufgrund eines Absplitterns der Rippen ergeben, das beispielsweise durch eine mechanische Schwingung des AC-Generators in Abhängigkeit von seiner Anwendungsumgebung bewirkt wird.
-
US 2011/0 193 432 A1 offenbart eine dynamoelektrische Maschine mit einem Gehäuse, das aus einer hinteren Halterung und einer vorderen Halterung besteht; einem Rotor; einem Stator; und einem Lüfter und einer Energieversorgungseinheit, die integral auf dem Hauptkörper der dynamoelektrischen Maschine montiert ist. Die Energieversorgungseinheit ist zwischen dem Lüfter und einem unteren Abschnitt der hinteren Halterung angeordnet und die Energieversorgungseinheit ist zwischen dem Lüfter und einen unteren Abschnitt der hinteren Halterung angeordnet. Die hintere Halterung hat Luftauslassöffnungen, die an Abschnitten ausgebildet sind, die radial außerhalb des Lüfters positioniert sind; und Luftansaugöffnungen, die Öffnungen aufweisen, die näher an einem unteren Abschnitt als die Stromversorgungseinheit liegen, und ein Unterteilungselement zum Konfigurieren eines Belüftungskanals, der sich von den Luftansaugöffnungen zu den Luftausstoßöffnungen erstreckt.
-
US 2003/0 015 928 A1 offenbart einen Wechselstromgenerator, der eine gleichmäßige Temperaturverteilung in einem Gleichrichter vorsieht, wodurch verhindert wird, dass sich ein lokaler heißer Punkt entwickelt. Positivseitige Dioden und negativseitige Dioden sind in Umfangsrichtung in einem Zickzackmuster angeordnet und aus Dioden auf einer Innendurchmesserseite und Dioden auf einer Außendurchmesserseite gebildet.
-
JP 2009 -
124 903 A offenbart eine rotierende elektrische Maschine mit einem Feldkreisabschnitt mit einem Schaltelement für ein Magnetfeldsystem, das einen Strom steuert, der durch eine Feldwicklung fließt, und einem Kühlkörper zum Kühlen des Magnetfeldsystems. Ein Leistungsschaltkreisabschnitt hat das Schaltelement für den Leistungsschaltkreis, das den Strom steuert, der durch einen Stator fließt, und die Wärmesenke zum Kühlen des Leistungsschaltkreises. Der Kühlkörper zum Kühlen des Leistungsschaltkreises und der Kühlkörper zum Kühlen des Magnetfeldsystems sind an der Endabschnittsseite einer Halterung in einer im Wesentlichen ringförmigen Ringform angeordnet, um eine rotierende Welle zu umgeben. Lüftungskanäle zwischen Rippen für die Wärmesenke zum Kühlen des Leistungsschaltkreises und Lüftungskanäle zwischen Rippen für die Wärmesenke zum Kühlen des Magnetfeldsystems sind linear in der gleichen Richtung wie die Drehwelle konfiguriert.
-
DE 41 31 966 A1 offenbart einen Wechselstromgenerator zur Verwendung in Fahrzeugen, mit einem Stator, der mit einer vorderen und hinteren Halterung verbunden ist, einem Rotor, der an einer Welle befestigt ist, die über Lager mittels der beiden Halterungen gehalten wird, einem Paar Ventilatoren, die jeweils an den beiden Enden der Eisenkerne des Rotors montiert sind, und einer Luftführungsplatte, die an der hinteren Halterung mittels Befestigungsschrauben befestigt ist, und einem Ventilatorflügel des Ventilators mit einem Spalt gegenüberliegt, der sich dazwischen in Axialrichtung des Ventilators erstreckt, wobei jede der beiden Halterungen an ihrem Endabschnitt eine Anzahl Lufteinlaßöffnungen aufweist, sowie an ihrem Außenumfangsabschnitt eine Anzahl Luftauslaßöffnungen, und die Innenbereiche des Generators mittels Ventilatoren belüftet und gekühlt werden, die durch die Drehung des Rotors angetrieben werden; wobei die Luftführungsplatte Hohlraumabschnitte aufweist, ein Kopfabschnitt einer jeden Befestigungsschraube in den jeweiligen Hohlraumabschnitt eingebettet ist, und der Kopfabschnitt einer jeden Befestigungsschraube flach ausgebildet ist, um die obere flache Oberfläche des Kopfabschnittes im Wesentlichen bündig mit einer Oberfläche der Luftführungsplatte zu machen, und dass der Kopfabschnitt diametral erweitert ist, um den jeweiligen Hohlraumabschnitt auszufüllen, um dadurch ein Geräusch zu verringern, das durch die Einlaßluftströmung zwischen dem Ventilatorflügel und der Luftführungsplatte verursacht wird.
-
JP 2007 -
228 641 A offenbart eine steuerungsintegrierte elektrische Rotationsmaschine mit einem Rotor mit einer Drehwelle, und einem Stator, der den Rotor umgibt. Die elektrische Rotationsmaschine hat eine Leistungsschaltungseinheit mit Schaltelementen zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom, und eine Steuerungseinheit zum Steuern der Schaltelemente. Ein Drehpositionserfasser erfasst eine Drehung der Drehwelle. Die Steuerungseinheit ist in einem Gehäuse untergebracht.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Drehmaschine zu schaffen, die so gestaltet ist, dass die Zuverlässigkeit im Betrieb der elektrischen Bürsten verbessert wird. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Drehmaschine zu schaffen, die so gestaltet ist, dass die Kühlfähigkeit verbessert ist, wobei sie mit einem Energiewandler ausgestattet ist, der unter verringerten Kosten hergestellt werden kann.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Drehmaschine geschaffen, die in einem AC-Generator oder einem Elektromotor für Kraftfahrzeuge angewendet werden kann. Die elektrische Drehmaschine weist Folgendes auf: (a) ein Gehäuse; (b) einen Stator, der an dem Gehäuse gesichert ist; (c) einen Rotor, der in dem Gehäuse so eingebaut ist, dass er drehbar ist, wobei der Rotor so angeordnet ist, dass er dem Stator in einer radialen Richtung des Stators zugewandt ist; (d) eine elektrische Bürste, die in dem Gehäuse eingebaut ist, wobei die elektrische Bürste in einem gleitfähigen Kontakt mit einem Rutschring angeordnet ist, der an einer Drehwelle des Rotors angebracht ist, um elektrische Energie zu dem Rotor zu liefern; (e) eine Energieumwandlungsvorrichtung, die so arbeitet, dass sie elektrische Energie, die durch den Stator erzeugt wird, in eine Gleichstromform umwandelt oder elektrische Energie, die zu dem Stator geliefert wird, in eine Wechselstromform umwandelt; (f) ein Belüftungsmechanismus, an dem die Energieumwandlungsvorrichtung montiert ist und der eine Basis und wärmeabgebende Rippen, die an der Basis angeordnet sind, hat, wobei der Belüftungsmechanismus in dem Gehäuse eingebaut ist; (g) einen Lufteinlass, der in dem Gehäuse ausgebildet ist und durch den Kühlluft in das Gehäuse eintreten kann und dann durch den Belüftungsmechanismus tritt, um die Energieumwandlungsvorrichtung zu kühlen; und (h) eine Abschirmwand, die einstückig mit der Basis des Belüftungsmechanismus ausgebildet ist und zwischen dem Lufteinlass und der Bürste angeordnet ist.
-
Die Abschirmwand ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, mit der Basis des Belüftungsmechanismus einstückig ausgebildet und dient somit als ein Radiator oder als eine Wärmeableitung, was somit zu einer Zunahme des Gesamtbereiches des Belüftungsmechanismus, der die Wärme ableitet, führt.
-
Die Abschirmwand dient außerdem als eine Verstärkung zum Erhöhen des Grades der Gesamtsteifigkeit des Belüftungsmechanismus.
-
Der Belüftungsmechanismus hat, wie dies vorstehend beschrieben ist, an ihm die Energieumwandlungsvorrichtung montiert und ist in dem Gehäuse der elektrischen Drehmaschine angeordnet. Der Belüftungsmechanismus ist so gestaltet, dass die Kühlluft, die in das Gehäuse durch den Lufteinlass eingetreten ist, durch diesen hindurch tritt. Die Abschirmwand ist zwischen dem Lufteinlass und der Bürste angeordnet, um die Kühlluft zu blockieren, die durch den Lufteinlass eingetreten ist, damit dieser die elektrischen Bürsten nicht erreicht. Dies verhindert, dass Fremdstoffe oder Wasser, die in der Kühlluft enthalten sind, mit einem Kontakt zwischen der Bürste und dem Rutschring in Beeinträchtigung gelangen, womit der mechanische Verschleiß der Bürste minimal gestaltet wird oder ein Kontaktfehler zwischen der Bürste und dem Rutschring vermieden wird.
-
Die Abschirmwand kann so gestaltet sein, dass die wärmeabgebenden Rippen verbunden sind, um den Grad der Gesamtsteifigkeit von ihr zu erhöhen. Dies ermöglicht, dass die Dicke von jeder der wärmeabgebenden Rippen verringert wird, ohne das Risiko eines Brechens der wärmeabgebenden Rippen zu erhöhen, womit ein Reduzieren der Herstellkosten der elektrischen Drehmaschine ermöglicht wird, wobei eine erwünschte Kühlfähigkeit des Belüftungsmechanismus sichergestellt wird und eine Fehlfunktion der elektrischen Drehmaschinen aufgrund irgendeines elektrischen Kurzschlusses in der elektrischen Drehmaschine vermieden wird.
-
Figurenliste
-
Die vorliegende Erfindung ist anhand der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung besser verständlich, wobei jedoch die Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll, die lediglich dem Zwecke der Erläuterung und des Verständnisses dienen.
- 1 zeigt eine Längsschnittansicht einer elektrischen Drehmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Radiatorplatte, die mit Energiemodulen ausgestattet ist, und die in der elektrischen Drehmaschine von 1 eingebaut ist.
- 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Fläche der Radiatorplatte von 2, an der wärmeabgebende Rippen ausgebildet sind.
- 4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3.
- 5 zeigt eine ausschnittartige vergrößerte Schnittansicht der elektrischen Drehmaschine von 1.
- 6 zeigt eine Vorderansicht eines zweiten Körpers der elektrischen Drehmaschine von 1 unter Betrachtung von einem Stromrichter.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten und insbesondere auf 1 beziehen, ist eine elektrische Drehmaschine gezeigt, die als ein AC-Generator 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gestaltet ist.
-
Der AC-Generator 1, auf den hier Bezug genommen wird, ist in einem Kraftfahrzeug eingebaut, aber ist nicht auf irgendeine Verwendungsart beschränkt. In der nachfolgenden Erörterung wird eine Richtung, in der sich eine Drehwelle 5d eines Rotors 5 erstreckt, auch als eine axiale Drehrichtung bezeichnet. Die linke Seite des AC-Generators 1 unter Betrachtung von 1, an der eine Riemenscheibe 8 eingebaut ist, wird auch als eine Vorderseite des AC-Generators 1 bezeichnet, während die rechte Seite des AC-Generators 1 unter Betrachtung von 1 auch als eine Rückseite des AC-Generators 1 bezeichnet ist. Die Richtung von dem Außenumfang des AC-Generators 1 zu der Drehwelle 5d wird außerdem als eine nach innen gerichtete radiale Richtung bezeichnet, während die Richtung von der Drehwelle 5d zu dem Außenumfang des AC-Generators 1 auch als eine nach außen gerichtete radiale Richtung bezeichnet wird.
-
Der AC-Generator 1 hat, wie dies in 1 gezeigt ist, einen ersten Körper 2 und einen zweiten Körper 3, die miteinander durch einen Stator 4 in der axialen Drehrichtung verbunden sind. Der Stator 4 ist mit einem Statorkern 4a, der an dem ersten und zweiten Körper 2 und 3 gesichert ist, und einer Statorspule 4b ausgestattet, die um den Statorkern 4a herumgewickelt ist.
-
Der erste und zweite Körper 2 und 3 haben den Rotor 5, der in ihnen so angeordnet ist, dass er drehbar ist. Der Rotor 5 ist aus einem Paar an Rotorkernen 5a und 5b gebildet, die miteinander verbunden sind, um eine Feldspule 5c zwischen ihnen zu halten. Der Rotor 5 ist so ausgerichtet, dass er dem Stator 4 in der nach außen gerichteten radialen Richtung zugewandt ist. Ein geringer Zwischenraum ist zwischen der Außenumfangsfläche von jedem der Rotorkerne 5a und 5b und der Innenumfangsfläche des Statorkerns 4a ausgebildet. Ein vorderer Kühllüfter 6a ist an der vorderen Endfläche des Rotorkerns 5a gesichert. In ähnlicher Weise ist ein hinterer Kühllüfter 6b an der hinteren Endfläche des Rotorkerns 5a gesichert. Der vordere und der hintere Kühllüfter 6a und 6b sind zusammen mit dem Rotor 5 drehbar.
-
Die Drehwelle 5d sitzt im Presssitz in den Rotorkernen 5a und 5b und hat ein vorderes und hinteres Ende, die durch den ersten und zweiten Körper 2 und 3 durch Lager 7a und 7b drehbar gehalten werden. Die Riemenscheibe 8 sitzt an dem vorderen Ende der Drehwelle 5d so, dass sie zusammen mit der Drehwelle 5d drehbar ist. Um die Riemenscheibe 8 ist ein (nicht gezeigter) Riemen fest gewunden, durch den ein Moment, das von einem in dem Fahrzeug eingebauten Verbrennungsmotor abgegeben wird, zu der Riemenscheibe 8 übertragen wird.
-
Rutschringe (Gleitringe) 5e und 5f sitzen an dem gesamten Umfang des hinteren Endes der Drehwelle 5d. Verdrahtungskabel 5g sind mit den Rutschringen 5e und 5f jeweils gekuppelt. Die Rutschringe 5e und 5f sind mit der Feldspule 5c durch die Verdrahtungskabel 5g verbunden.
-
Elektrische Bürsten (die auch Zuführbürsten oder Speisebürsten genannt werden) 9a und 9b laufen, wie dies in 1 gezeigt ist, jeweils an den Rutschringen 5e und 5f. Die Bürsten 9a und 9b werden durch den zweiten Körper 3 durch einen Bürstenhalter 10 gehalten. Die Bürsten 9a und 9b sind mit einer Gleichstromquelle (d.h. eine Speicherbatterie) verbunden, die in dem Fahrzeug eingebaut ist. Der Gleichstrom wird zu der Feldspule 5c durch die Bürsten 9a und 9b, die Rutschringe 5e und 5f und die Verdrahtungskabel 5g geliefert. Die Bürsten 9a und 9b sind in einem gleitfähigen Kontakt mit den Rutschringen 5e und 5f angeordnet, um die elektrische Energie zu der Feldspule 5c des Rotors 5 zu liefern, wenn der Rotor 5 sich dreht.
-
Eine hintere Abdeckung 11 ist an dem hinteren Ende des zweiten Körpers 3 gesichert. Die hintere Abdeckung 11 ist aus einem synthetischen Harz (Kunststoff) hergestellt und hält einen Stromrichter 13 zwischen ihr selbst und dem zweiten Körper 3. Ein Lufteinlass 12 ist zwischen der hinteren Abdeckung 11 und dem zweiten Körper 3 ausgebildet und erstreckt sich über den gesamten Umfang der hinteren Abdeckung 11 und des zweiten Körpers 3. Der Lufteinlass 12 tritt zwischen der hinteren Abdeckung 11 und dem zweiten Körper 3 (d.h. er passiert dort) und verwirklicht eine Kommunikation zwischen dem inneren Raum und der Außenseite des AC-Generators 1. Der Stromrichter 13 ist nachstehend detailliert beschrieben. Die hintere Abdeckung 11 ist mit dem zweiten Körper 3 so verbunden, dass sie die Rutschringe 5e und 5f an der Drehwelle 5d, die Bürsten 9a und 9b den Stromrichter 13 und einen (nicht gezeigten) IC-Regulator bedeckt. Der erste Körper 2, der zweite Körper 3 und die hintere Abdeckung 11 bilden ein Gehäuse des AC-Generators 1.
-
Der Stromrichter 13 ist nachstehend detailliert erläutert.
-
Der Stromrichter 13 hat, wie dies in 2 gezeigt ist, eine Radiatorplatte 14 und eine Vielzahl an Energiemodulen 15. Die Radiatorplatte 14 dient als eine Rippenbasis und eine Vorrichtungshalterung. Die Energiemodule 15 arbeiten als Energiewandelvorrichtungen. Genauer gesagt ist jedes der Energiemodule 15, obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, aus einer Vielzahl an MOS-Transistoren und Steuervorrichtungen für die MOS-Transistoren aufgebaut und mit dem Statorkern 4b und außerdem mit der Gleichstromquelle des Fahrzeugs durch den IC-Regulator verbunden. In der hinteren Abdeckung 11 ist ein Loch ausgebildet, in dem ein Verbindungselement 16 montiert ist. Das Verbindungselement 16 verbindet die Energiemodule 15 und die Bürsten 9a und 9b mit der Gleichstromquelle.
-
Die Radiatorplatte 14 ist, wie dies in 3 gezeigt ist, durch eine einzelne Scheibe ausgebildet, die aus einem hochgradig wärmeleitfähigem Material wie beispielsweise eine Aluminiumlegierung hergestellt ist, und hat eine Basis 14a, eine Vielzahl an wärmeabgebenden Rippen 14b und eine Abschirmwand 14c. Die Basis 14a ist durch eine C-förmige flache Platte ausgebildet. Die Basis 14a erstreckt sich in einer radialen Richtung der Radiatorplatte 14 (d.h. das Gehäuse, das aus dem ersten Körper 2, dem zweiten Körper 3 und der hinteren Abdeckung 11 aufgebaut ist). Die Rippen 14b sind an der Basis 14a ausgebildet und wirken als wärmeableitende Rippen. Die Abschirmwand 14c ist mit der Basis 14a verbunden. Anders ausgedrückt ist die Abschirmwand 14c einstückig mit der Basis 14a ausgebildet (d.h. mit der Radiatorplatte 14). Die Basis 14a hat eine Rückseitenfläche 14d (auch als erste Fläche bezeichnet) und eine vordere Fläche 14e (die auch als eine zweite Fläche bezeichnet ist), die zueinander über eine Dicke der Basis 14 entgegengesetzt sind. Die Energiemodule 15 sind an der Rückseitenfläche 14d der Basis 14a montiert.
-
Die Radiatorplatte 14 hat im Wesentlichen eine C-Form, um ein mittleres Loch zu definieren, durch das die Drehwelle 5d tritt. Die Radiatorplatte 14 umgibt die Drehwelle 5d und die Bürsten 9a und 9d an ihrer Innenseite. Die Rippen 14b und die Abschirmwand 14c ragen von der vorderen Fläche 14e der Basis 14a nach vorn in der axialen Drehrichtung vor. Die Rippen 14b erstrecken sich radial in einer radialen Richtung der Basis 14a. Die Abschirmwand 14c erstreckt sich an der Basis 14a in seiner Umfangsrichtung, und verbindet, wie dies in 2 und 3 gezeigt ist, radial innere Enden der Rippen 14b miteinander. Eine Kombination aus der Basis 14a und den Rippen 14b dient als ein Belüftungsmechanismus (der nachstehend auch als ein Kühlmechanismus bezeichnet ist).
-
Die Abschirmwand 14c hat, wie dies deutlich in 4 gezeigt ist, eine gekrümmte Fläche 14g zwischen einer nach außen gerichteten Fläche 14f und der Vorderfläche 14e der Basis 14a. Die nach außen gerichtete Fläche 14f ist in der radialen Richtung der Radiatorplatte 14 (d.h. der Basis 14a) nach außen gewandt und setzt sich zu der vorderen Fläche 14e durch eine gekrümmte Verbindung (d.h. die gekrümmte Fläche 14g) fort. Die gekrümmte Fläche 14g hat einen vorgegebenen Krümmungsradius. Die Innenfläche der Verbindung (d.h. die gekrümmte Fläche 14g) zwischen der Abschirmwand 14c und der Basis 14a hat eine Bogenform.
-
Der Betrag, um den die Abschirmwand 14c von der vorderen Fläche 14e der Basis 14a vorragt (der nachstehend auch als Vorragebetrag h1 bezeichnet ist), d.h. eine Distanz zwischen dem vorderen Ende der Abschirmwand 14c und der vorderen Fläche 14e der Basis 14a in der axialen Drehrichtung ist so gewählt, dass er größer als oder gleich wie der Betrag ist, um den zumindest ein Abschnitt von jeder der Rippen 14b von der vorderen Fläche 14e der Basis 14a vorragt (der nachstehend auch als ein Vorragebetrag h2 bezeichnet ist), der eine Distanz zwischen einem vorderen Ende von zumindest einem Abschnitt von jeder der Rippen 14b und der vorderen Fläche 14e der Basis 14a in der axialen Drehrichtung ist. Genauer gesagt wird eine Beziehung h1 ≥ h2 vorzugsweise innerhalb eines Bereiches erfüllt, innerhalb des äußersten Umfangsrandes 300 von jedem der Lufteinlassfenster 3b definiert ist, anders ausgedrückt innerhalb der Distanz r1, wie dies in 5 gezeigt ist, zwischen dem äußersten Umfangsrand 300 von jedem der Lufteinlassfenster 3b und der Mitte der Drehwelle 5d. Die Beziehung h1 ≥ h2 kann für zumindest eine der Rippen 14b erfüllt sein. 4 zeigt den Fall, bei dem der Vorragebetrag h2 der Rippen 14b kürzer ist als der Vorragebetrag h1 der Abschirmwand 14c innerhalb des Abstandes R1. 5 zeigt den Fall, bei dem der Vorragebetrag h2 der Rippen 14b gleich dem Vorragebetrag h1 der Abschirmwand 14c innerhalb des Abstandes r1 ist. Der innerste Rand (d.h. ein oberer Rand unter Betrachtung von 4) von jeder der Rippen 14b ist mit dem vorderen Ende (d.h. das linke Ende unter Betrachtung von 4) der Abschirmwand 14c bei der gleichen Höhe von der vorderen Fläche 14e der Basis 4 verbunden, kann jedoch alternativ mit einem mittleren Abschnitt der Abschirmwand 14c zwischen seinem vorderen Ende und der vorderen Fläche 14e der Basis 14a verbunden sein.
-
Die Radiatorplatte 14 ist, wie dies in 1 gezeigt ist, an dem zweiten Körper 3 gesichert, ohne dass es eine physikalische Beeinträchtigung mit den Bürsten 9a und 9b gibt. Die Radiatorplatte 14 ist dem Lufteinlass 12, der zwischen der hinteren Abdeckung 12 und dem zweiten Körper 3 ausgebildet ist, in ihrer radialen Richtung so zugewandt, dass der Außenumfang der Radiatorplatte 14 von außerhalb des AC-Generators 1 durch den Lufteinlass 12 visuell wahrgenommen werden kann. Die Abschirmwand 14c der Radiatorplatte 14 ist zwischen dem Lufteinlass 12 und der Baugruppe der Bürsten 9a und 9b angeordnet.
-
Der zweite Körper 3 (d.h. das Gehäuse) hat, wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist, eine Wand 3a, die der vorderen Fläche 14e der Radiatorplatte 14 in der axialen Drehrichtung zugewandt ist. Die Wand 3a dient als eine Trennwand innerhalb des Gehäuses, das aus dem ersten Körper 2, dem zweiten Körper 3 und der hinteren Abdeckung 11 aufgebaut ist. In der Wand 3a ist eine Vielzahl an Lufteinlassfenstern 3b ausgebildet, durch die Kühlluft tritt, die durch den Lufteinlass 12 hineingelangt ist. Der zweite Körper 3 hat, wie dies deutlich in den 1 und 6 gezeigt ist, an seinem Außenumfang eine Vielzahl an Luftauslässen 3c ausgebildet, die an der Seite der Wand 3a in der axialen Drehrichtung angeordnet sind, die zu der Radiatorplatte 14 (d.h. die Vorrichtungshalterung) entgegengesetzt ist.
-
Jedes der Lufteinlassfenster 3b hat, wie dies in 6 ersichtlich ist, einen äußersten Umfangsrand 300, der von der Mitte der Drehwelle 5d am weitesten entfernt angeordnet ist. Der Abstand r1, wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist, zwischen dem äußersten Umfangsrand 300 von jedem der Lufteinlassfenster 3b und der Mitte der Drehwelle 5d ist größer als der Abstand r2 zwischen der Abschirmwand 14c (d.h. der nach außen gerichteten Fläche 14f) und der Mitte der Drehwelle 5d. Anders ausgedrückt ist die Abschirmwand 14c im Inneren der Außenumfangsränder der Lufteinlassfenster 3b in der radialen Richtung der Radiatorplatte 14 (d.h. der Basis 14a) angeordnet.
-
Der Betrieb des AC-Generators 1 ist nachstehend beschrieben.
-
Wenn die Feldspule 5c mit elektrischer Energie von der Gleichstromquelle beliefert wird und der Rotor 5 durch den Verbrennungsmotor durch den Riemen 8 gedreht wird, wird bewirkt, dass die Statorspule 4b Wechselstromenergie erzeugt. Der Wechselstrom wird dann durch die Energiemodule 15 in die Gleichstromform umgewandelt. Der Gleichstrom wird dann im Hinblick auf die Spannung durch den IC-Regulator nach Bedarf reguliert und in der Gleichstromquelle gespeichert.
-
Der hintere Kühllüfter 6b wird der Drehung des Rotors 5 folgend gedreht. Dies bewirkt, dass die Kühlluft durch den Lufteinlass 12 angesaugt wird und im Inneren des AC-Generators 1 strömt. Nachdem sie in den zweiten Körper 3 durch die Lufteinlassfenster 3b gelangt ist, kühlt die Kühlluft die Statorspule 4b und wird dann zu der Außenseite der Luftauslässe 3c abgegeben. Wenn die durch den Lufteinlass 12 hineingelangende Kühlluft durch die Radiatorplatte 14 entlang der Rippen 14b tritt, wirkt sie so, dass sie die Wärme, die von den Energiemodulen 15 erzeugt wird, absorbiert (aufnimmt). Der Pfad, entlang dem die Kühlluft läuft, ist durch einen dicken Pfeil in 1 gezeigt.
-
Die Kühlluft, die durch den Lufteinlass 12 hineingelangt ist, wird durch die Abschirmwand 14c so blockiert, dass sie die Bürsten 9a und 9b nicht erreicht. Demgemäß vermeidet, wenn ein Fremdstoff in das Innere des AC-Generators 1 durch den Lufteinlass 12 eingetreten ist, die Abschirmwand 14c das Eintreten des Fremdstoffs in einen Bereich zwischen jeder der Bürsten 9a und 9b und einem der Rutschringe 5e und 5f, und sie wirkt so, dass sie diesen zusammen mit der Kühlluft zur Außenseite der Luftauslässe 3c richtet.
-
Der AC-Generator 1 ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, mit der Abschirmwand 14c ausgestattet, die so arbeitet, dass sie die Kühlluft, die zwischen den Lufteinlass 12 und die Baugruppe der Bürsten 9a und 9b hineingelangt ist, so blockiert, dass sie die Bürsten 9a und 9b nicht erreicht, wodurch verhindert wird, dass Fremdstoffe zwischen die Flächen der Bürsten 9a und 9b und die Rutschringe 5e und 5f hineingelangen, wodurch der mechanische Verschleiß der Bürsten 9a und 9b minimal wird und die Stabilität des elektrischen Kontaktes zwischen jeder der Bürsten 9a und 9b und einem entsprechenden der Rutschringe 5e und 5f sichergestellt wird.
-
Die Radiatorplatte 14 ist aus einem einstückigen Element ausgebildet und hat die Energiemodule 15, die an der Rückseitenfläche 14d der Basis 14a montiert sind. Die Rippen 14b sind radial an der vorderen Fläche 14e der Basis 14a aufgereiht und ragen in der axialen Drehrichtung, d.h. in der Dickenrichtung der Basis 14a vor. Die Abschirmwand 14c ragt von der vorderen Fläche 14e in der axialen Drehrichtung vor und erstreckt sich im Wesentlichen in der Umfangsrichtung der Basis 14, um die inneren Enden der Rippen 14b miteinander zu verbinden. Dieser Aufbau ermöglicht, dass die Rippen 14b und die Abschirmwand 14c mit Leichtigkeit in einem einzigen Form- oder Gießschritt ausgebildet werden, und ermöglicht außerdem, dass die Rippen 14b und die Abschirmwand 14c mit Leichtigkeit innerhalb des AC-Generators 1 eingebaut werden, indem lediglich die Radiatorplatte 14 an dem zweiten Körper 3 angebracht wird.
-
Die Abschirmwand 14c ist einstückig mit der Radiatorplatte 14 ausgebildet und dient somit als ein Radiator oder Wärmeableitelement, was somit zu einer Zunahme der Gesamtfläche (Gesamtbereich) der Radiatorplatte 14 führt, die die Wärme ableitet.
-
Die Abschirmwand 14c dient außerdem als eine Verstärkung zum Erhöhen des Grades an Gesamtsteifigkeit der Radiatorplatte 14, wodurch ermöglicht wird, dass die Höhe oder die Anzahl der Rippen 14b erhöht wird, um die Ableitung der Wärme von der Radiatorplatte 14 zu verbessern.
-
Die Radiatorplatte 14 hat, wie dies vorstehend beschrieben ist, die gekrümmte Fläche 14g, die zwischen der nach außen gerichteten Fläche 14f der Abschirmwand 14c und der vorderen Fläche 14e der Basis 14a angeordnet ist, wodurch der Widerstand verringert wird, dem die Kühlluft, die in den zweiten Körper 3 durch den Lufteinlass 12 gelangt ist, ausgesetzt wird, wenn sie durch die Radiatorplatte 14 tritt. Dies stellt eine erforderliche Menge oder ein erforderliches Volumen der Kühlluft, die durch die Radiatorplatte 14 tritt, zum Kühlen der Energiemodule 15 sicher. Die gekrümmte Fläche 14g erleichtert außerdem, dass die Rippen 14 aus einer Form in einer Richtung, in der sich die Rippen 14 erstrecken, herausgezogen oder abgezogen werden, wenn die Radiatorplatte 14 ausgebildet wird, und führt zu einer verbesserten Haltbarkeit der Radiatorplatte 14.
-
Die Abschirmwand 14c ragt, wie dies vorstehend beschrieben ist, weiter als die Rippen 14b von der Fläche 14e in der axialen Drehrichtung vor, wodurch das Eintreten von Fremdstoffen zu einem Ort zwischen den Kontakten zwischen den Flächen der Bürsten 9a und 9b und den Rutschringen 5e und 5f blockiert wird.
-
Die Abschirmwand 14c verbindet die radial inneren Enden der Rippen 14b miteinander, womit bewirkt wird, dass die Kühlluft gleichmäßig durch die Rippen 14b tritt, wodurch die Wärme, die von den Energiemodulen 15 erzeugt wird, gänzlich absorbiert wird, um die Energiemodule 15 bei einer erwünschten Temperatur zu halten.
-
Der zweite Körper 3 hat die Wand 3a, die der vorderen Fläche 14e der Radiatorplatte 14 in der axialen Drehrichtung zugewandt ist, und als eine Trennwand innerhalb des AC-Generators 1 dient. Die Wand 3a hat die Lufteinlassfenster 3b, durch die Kühlluft, die durch den Lufteinlass 12 hineingelangt ist, tritt. An dem Außenumfang des zweiten Körpers 3 sind die Luftauslässe 3c ausgebildet, die an der zu der Radiatorplatte 14 in der axialen Drehrichtung entgegengesetzten Seite der Wand 3a angeordnet sind. Nachdem sie in den zweiten Körper 3 durch die Lufteinlassfenster 3b eingetreten ist und durch die Lufteinlassfenster 3b der Wand 3a getreten ist, wird die Kühlluft nach außerhalb der Luftauslässe 3c abgegeben. Die Abschirmwand 14c ist im Inneren der äußersten Umfangsränder der Lufteinlassfenster 3b in der radialen Richtung der Radiatorplatte 14 so angeordnet, dass die Abschirmwand 14c als eine Führung dient, um sanfte (gleichmäßige) Strömungen der Kühlluft, die durch die Lufteinlassfenster 3b treten, zu erzeugen, ohne durch die Wand 3a blockiert zu werden. Dies führt zu einer Verringerung des Widerstandes, dem die Kühlluft, die in den AC-Generator 1 durch den Lufteinlass 12 eingetreten ist, dann ausgesetzt wird, wenn sie die Wand 3a des zweiten Körpers 3 passiert, wodurch das Volumen der Kühlluft, die durch die Radiatorplatte 14 tritt, erhöht wird, was das Kühlen der Energiemodule 15 verbessert.
-
Die Abschirmwand 14c, die die radial inneren Enden der Rippen 14b miteinander verbindet, dient außerdem als eine Verstärkung zur Erhöhung des Grades an Gesamtsteifigkeit der Radiatorplatte 14, womit das Risiko gesenkt wird, dass die Rippen 14b brechen. Dies erleichtert die Handhabung der Rippen 14b bei deren Herstellprozess, ermöglicht eine Verringerung der Herstellkosten der Radiatorplatte 14 und beseitigt die Wahrscheinlichkeit, dass ein elektrischer Kurzschluss, der von dem Brechen der Rippen 14b herrührt, in dem AC-Generator 1 auftritt.
-
Die Abschirmwand 14c dient des Weiteren als Wärmeableitelement, was zu einer Erhöhung des Gesamtbereiches (der Gesamtfläche) der Radiatorplatte 14 führt, die die Wärme ableitet, und als eine Führung zum Richten der Kühlluft durch die Lufteinlassfenster 3b, womit das Kühlen der Energiemodule 15 verbessert wird.
-
ANDERE ABWANDLUNGEN
-
Während die vorliegende Erfindung vorstehend im Hinblick auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel erläutert ist, um deren Verständnis zu erleichtern, sollte berücksichtigt werden, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen Weisen ausgeführt werden kann, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen.
-
Beispielsweise kann der Aufbau des vorstehend beschriebenen Kühlmechanismus alternativ bei einem Elektromotor angewendet werden, der so gestaltet ist, dass er die elektrische Energie, die durch die Energiemodule 15 in die AC-Form (Wechselstromform) umgewandelt wird, zu dem Stator 4 zum Antreiben des Rotors 5 liefert.
-
Die elektrische Drehmaschine, auf die vorstehend als AC-Generator 1 Bezug genommen wird, ist als eine elektrische Drehmaschine für Kraftfahrzeuge gestaltet, jedoch kann sie auch für häusliche Anwendungen oder bei einer allgemeinen Industriemaschine angewendet werden.
-
Die Abschirmwand 14c kann alternativ als ein einzelnes einstückiges Element ausgebildet sein, das an dem zweiten Körper 3 ausgebildet ist.
-
Die elektrische Drehmaschine ist mit dem Belüftungsmechanismus mit wärmabgebenden Rippen und der Abschirmwand ausgestattet. Der Belüftungsmechanismus hat eine Energieumwandlungsvorrichtung, die an diesem montiert ist, und ist in einem Gehäuse der elektrischen Drehmaschine angeordnet. Der Belüftungsmechanismus ist so gestaltet, dass die Kühlluft, die in das Gehäuse durch einen Lufteinlass eingetreten ist, durch diesen hindurch tritt. Die Abschirmwand ist zwischen dem Lufteinlass und elektrischen Bürsten angeordnet, um die Luft, die durch den Lufteinlass eingetreten ist, vor dem Erreichen der elektrischen Bürsten zu blockieren. Dadurch wird verhindert, dass in der Luft enthaltende Fremdstoffe oder Wasser zu Kontakten zwischen den Bürsten und Rutschringen, die an dem Rotor sitzen, gelangen, womit der mechanische Verschleiß der Bürsten minimiert wird, oder ein Kontaktfehler zwischen den Bürsten und den Rutschringen vermieden wird.
