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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf einen Radiallüfter und eine drehende elektrische Maschine.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Ein Radiallüfter wird als Bestandteil einer drehenden elektrischen Maschine, wie z. B. eines fahrzeugmontierten Wechselstromgenerators, verwendet. Für einen bestehenden Radiallüfter sind verschiedene Lamellenformen vorgeschlagen worden, mit dem Ziel, die Luftströmungseigenschaften zu verbessern und Geräusche zu reduzieren.
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So ist beispielsweise ein Beispiel offenbart worden, bei dem eine Lamelle, die als Kühllüfter eines Wechselstromgenerators verwendet wird, so vorliegt, dass eine Metallplatte in einer gebogenen Form ausgebildet ist, um in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf eine Hauptplatte zu stehen (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
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Auch eine Geräuschreduzierung durch Abstützungen einer Verkleidung, die ein Laufrad als bestehenden Radiallüfter beherbergt, die in Umfangsrichtung an unterschiedlichen Abständen angeordnet sind, ist offenbart worden (siehe z.B. Patentliteratur 2).
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- Patentliteratur 1: JP-A-9-154256
- Patentliteratur 2: Japanisches Patent Nr. 5727833
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Die in Patentliteratur 1 offenbarte Kühlgebläselamelle ist von einer Form, bei der ein Endabschnitt einer Hauptplatte in einem vorbestimmten Winkel gebogen ist, wodurch ein Fall vorliegt, bei dem ein Axialrichtungs-Luftstrom zunimmt, aber ein Gesamtluftstrom und ein Zentrifugalrichtungs-Luftstrom begrenzt sind.
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Auch ist der in Patentliteratur 2 offenbarte Radiallüfter so beschaffen, dass zwar eine Geräuschreduzierung als Vorteil der Verkleidungsumformung erreicht werden kann, aber eine Mehrzahl von Lüftern die gleiche Form aufweist, und von einer Verbesserung der Luftströmungseigenschaften aufgrund der Lamellenformumformung keine Rede ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Anmeldung wurde entwickelt, um die zuvor beschriebenen Arten von Problemen zu lösen, und hat zur Aufgabe, einen Radiallüfter zu erhalten, derart, dass die Luftströmungseigenschaften reguliert und die Kühleigenschaften verbessert werden können, indem eine Lamellenform umgestaltet wird, und eine drehende elektrische Maschine zu erhalten, die den Radiallüfter umfasst.
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Ein in der vorliegenden Anmeldung offenbarter Radiallüfter umfasst eine Hauptplatte mit einer Mehrzahl von plattenförmigen Lamellen, die in einer Ringform an einem Außenumfang einer Drehachse vorgesehen und in einem solchen Bereich ausgebildet sind, dass ein Durchmesser, in Drehrichtung von einer Vorderseite zu einer Rückseite gesehen, zunimmt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle von einem Flachseitenabschnitt der Hauptplatte abstehend vorgesehen ist, zumindest eine aus der Mehrzahl der Lamellen einen Krümmungsabschnitt in einem Abschnitt eines die Lamelle bildenden Flächenabschnitts aufweist, und ein Bereich der Lamelle, in dem der Krümmungsabschnitt vorgesehen ist, eine Form hat, die in Drehrichtung zur Vorderseite hin nach unten gedrückt ist.
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Ferner handelt es sich bei einer drehenden elektrischen Maschine, die in der vorliegenden Anmeldung offenbart wird, um eine drehende elektrische Maschine, in welcher der Radiallüfter an einem Ende eines Rotors angebracht ist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Flachseitenabschnitt der Hauptplatte an einem Axialrichtungs-Endabschnitt eines den Rotor bildenden Feldkerns so angeordnet ist, dass sich die Lamelle auf einer Außenseite befindet, und der Krümmungsabschnitt der Lamelle so angeordnet ist, dass er in Axialrichtung einen Außenrandbereich eines Spaltabschnitts zwischen den Feldkern bildenden, klauenförmigen Magnetpolen überlappt.
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Gemäß dem in der vorliegenden Anmeldung offenbarten Radiallüfter kann ein Axialrichtungs-Luftstrom erhöht werden, indem ein Krümmungsabschnitt an einer Lamelle vorgesehen wird und ein Abschnitt der Lamelle eine Form hat, die in Drehrichtung zur Vorderseite hin nach unten gedrückt ist, wodurch Luftströme in Axialrichtung und Zentrifugalrichtung der Lamelle reguliert und die Kühleigenschaften verbessert werden können.
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Außerdem ist die in der vorliegenden Anmeldung offenbarte drehende elektrische Maschine so beschaffen, dass dadurch, dass der Radiallüfter an einem Rotor angebracht ist, ein in Axialrichtung des Rotors zugeführter Luftstrom erhöht und eine Kühlleistung verbessert werden kann.
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Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Anwendung treten aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Anwendung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Radiallüfters gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 ist ein Eigenschaftsdiagramm, in dem ein Leistungsverhalten des Radiallüfters der ersten Ausführungsform demjenigen von Vergleichsbeispielen gegenübergestellt ist;
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptabschnitts eines Radiallüfters gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 4 ist eine Schnittansicht einer Lamelle eines Radiallüfters einer dritten Ausführungsform;
- 5 ist eine Schnittansicht einer Lamelle eines Radiallüfters einer vierten Ausführungsform;
- 6 ist eine perspektivische Ansicht des Hauptabschnitts einer Lamelle eines Radiallüfters einer fünften Ausführungsform;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht des Hauptabschnitts der Lamelle des Radiallüfters der fünften Ausführungsform;
- 8 ist eine Schnittansicht, die eine drehende elektrische Maschine einer siebten Ausführungsform zeigt; und
- 9 ist eine Seitenansicht, die einen Feldkern der drehenden elektrischen Maschine der siebten Ausführungsform zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Ein Radiallüfter 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung wird nun anhand von 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Radiallüfters 1, wobei der Radiallüfter 1 beispielsweise in einer in einem Fahrzeug zu verwendenden, drehenden elektrischen Maschine 100 eingesetzt wird und eine Lamelle 4 so angeordnet ist, dass sie zu einer Axialrichtungsaußenseite an einer Axialrichtungsstirnfläche eines Rotors 8 (der im Folgenden beschrieben wird) vorsteht. 2 ist ein Eigenschaftsdiagramm, worin das Leistungsverhalten des Radiallüfters 1 der vorliegenden Anmeldung mit demjenigen von Vergleichsbeispielen verglichen wird.
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Wie in 1 gezeigt, ist der Radiallüfter 1 im Wesentlichen aus einer Hauptplatte 2 aufgebaut, die in einer Ringform an einem Außenumfang einer Durchgangsbohrung vorgesehen ist, durch die eine Welle 34 (im Folgenden beschrieben) der drehenden elektrischen Maschine 100 gesteckt ist. Die Hauptplatte 2 weist eine Mehrzahl von Lamellen 4 auf, die in einem Bereich ausgebildet sind, bei dem Durchmesser in Drehrichtung von einer Vorderseite zu einer Rückseite hin zunehmen. Die Lamelle 4 ist von einer Armbildungsplatte 3 abstehend vorgesehen, die armförmig an einer Außenumfangsseite eines Flachseitenabschnitts der Hauptplatte 2 vorsteht. Die Armbildungsplatte 3 ist ein Abschnitt der Hauptplatte 2, wie zuvor beschrieben, und ist in einer flachen Plattenform vorgesehen, die sich von einem Außenumfangsabschnitt des Flachseitenabschnitts der Hauptplatte 2 zu einer Radialrichtungs-Außenseite erstreckt. Ein Winkel, unter dem die Lamelle 4 vom Flachseitenabschnitt der Hauptplatte 2 absteht, kann beispielsweise ein rechter Winkel (oder ein annähernd rechter Winkel) sein.
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Zumindest eine aus der Mehrzahl von Lamellen 4, die sich an einem Endabschnitt der Hauptplatte 2 befinden, hat einen Krümmungsabschnitt 4c in einem Abschnitt eines Flächenabschnitts (Lamellenfläche), der die Lamelle 4 bildet, und ein Bereich, in dem der Krümmungsabschnitt 4c der Lamelle 4 vorgesehen ist, ist von einer Form, die in Drehrichtung zur Vorderseite hin nach unten gedrückt ist. Dabei ist der Bereich, in dem der Krümmungsabschnitt 4c an der Lamelle 4 vorgesehen ist, so beschaffen, dass im Gegensatz zu anderen Abschnitten der Lamelle 4 eine teilweise gekrümmte Flächenform ausgebildet ist, wodurch der Bereich eine Schrägfläche bildet.
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Wie in 1 gezeigt, ist auf einer Radialrichtungs-Innenseite der Lamelle 4 in einer aus der Mehrzahl von Armbildungsplatten 3, die im Radiallüfter 1 enthalten sind, ein in Axialrichtung durchgehender Öffnungsabschnitt 5 vorgesehen.
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Außerdem sind im Beispiel von 1 in Umfangsrichtung vierzehn Armbildungsplatten 3 angeordnet. An einem Innenumfang der Durchgangsbohrung in der Mitte der Hauptplatte 2 kann ein gestufter Abschnitt ausgebildet sein.
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Wie im Beispiel in 1 gezeigt ist, sind die vierzehn Armbildungsplatten 3 in unterschiedlichen Abständen in Umfangsrichtung am Flachseitenabschnitt der Hauptplatte 2 angeordnet. Die Abmessungen der Armbildungsplatte 3 in Radialrichtung sind in einer Drehrichtung Rot auf der Vorderseite klein und in Drehrichtung Rot auf der Rückseite groß ausgebildet.
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Unter der Mehrzahl von Armbildungsplatten 3 gibt es auch Armbildungsplatten 3, bei denen eine Entfernung von einem Drehmittelpunkt O zu einem in Radialrichtung äußeren Kantenabschnitt anders ist, und auch Entfernungen von den Drehmittelpunkten O der Lamellen 4 variieren. Obwohl der Krümmungsabschnitt 4c zum Bewirken einer Vergrößerung des Axialrichtungs-Luftstroms selektiv an der Lamelle 4 vorgesehen ist, ist die Anordnung des Krümmungsabschnitts 4c an der Lamelle 4, bei der die Entfernung vom Drehmittelpunkt O kurz ist, vorteilhafter für die Verbesserung der Kühleigenschaften.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Lamelle 4 in einer Plattenform ausgebildet, bei der ein hinterer Kantenabschnitt 4b, der sich in Drehrichtung auf der Rückseite befindet (dies kann auch die Radialrichtung-Außenseite sein), und ein vorderer Kantenabschnitt 4a, der sich in Drehrichtung auf der Vorderseite befindet (dies kann auch die Radialrichtung-Innenseite sein), einteilig sind.
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Eine Entfernung vom Drehmittelpunkt O des Radiallüfters 1 zum hinteren Kantenabschnitt 4b der Lamelle 4 ist größer als eine Entfernung vom Drehmittelpunkt O zum vorderen Kantenabschnitt 4a der Lamelle 4.
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Auch kann eine Form der Lamelle 4, die auf eine Fläche senkrecht zur Achse projiziert wird, sich einem Bogen mit einer sanften Krümmung annähern, und der Bogen ist so geformt, dass er aufseiten des Drehmittelpunkts O in Bezug auf eine Linie, die den vorderen Kantenabschnitt 4a und den hinteren Kantenabschnitt 4b verbindet, übersteht.
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Dabei liegt mit dem Ziel, ein durch den vorderen Kantenabschnitt 4a verursachtes Luftschneidegeräusch beim Drehen des Radiallüfters 1 zu reduzieren, ein Fall vor, bei dem eine Neigung des vorderen Kantenabschnitts 4a der Lamelle 4 in Richtung zum Drehmittelpunkt O oder zur Rückseite in Drehrichtung bewirkt wird.
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Der so mit der Lamelle 4 der Hauptplatte 2 ausgebildete Radiallüfter 1 bewirkt, dass ein Luftstrom erzeugt wird, der zur Radialrichtungs-Außenseite (in Zentrifugalrichtung) entlang der Lamelle 4 strömt. Dadurch wandelt der Radiallüfter 1 einen Luftstrom, der auf einen zentralen Abschnitt der Hauptplatte 2 zuströmt, in einen Luftstrom um, der zur Radialrichtungs-Außenseite zuströmt. Die Form der Hauptplatte 2 ist nicht auf eine Ringform beschränkt, und es braucht kein abgestufter Abschnitt im Innenumfangsabschnitt vorgesehen zu sein. Weiterhin kann der zentrale Abschnitt der Hauptplatte 2 eine schalenförmig hochgezogene Form sein. Auch ist die Anzahl der Armbildungsplatten 3 nicht auf vierzehn beschränkt und kann vier oder mehr betragen oder eine ungerade Anzahl sein. Ferner kann die Mehrzahl der Armbildungsplatten 3 in gleichen Abständen angeordnet sein, und an jeder Armbildungsplatte 3 kann eine Verstärkungsrippe vorgesehen sein.
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Des Weiteren kann die Form der Lamelle 4 in einer zur Achse senkrechten Projektion auf die Fläche linear oder S-förmig sein, oder die Formen der Lamellen 4 können unterschiedlich gestaltet sein. Darüber hinaus kann man die Lamelle 4 von einer Position zur Mitte der Flachseite hin vorstehen lassen, anstatt von einem Außenumfangsende der Armbildungsplatte 3. Auch kann eine kreisförmige Abdeckung auf der Radialrichtungs-Außenseite der Lamelle 4 angeordnet sein.
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Anders als die in 1 gezeigte kreisförmige Form kann für den Öffnungsabschnitt 5 eine andere Form wie etwa eine elliptische Form oder eine polygonale Form übernommen werden. Um den Widerstand zu reduzieren, der einem Luftstrom hinzugefügt wird, der durch den Öffnungsabschnitt 5 gelangt, und um eine Verringerung einer Strömungsgeschwindigkeit von in Axialrichtung strömender Luft zu begrenzen, kann auch eine runde Form oder eine abgeschrägte runde Form an einem Kantenabschnitt des Öffnungsabschnitts 5 ausgebildet sein.
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Da es außerdem ausreichend ist, dass der Öffnungsabschnitt 5 im Flachseitenabschnitt der Hauptplatte 2 angeordnet ist, kann der Öffnungsabschnitt 5 in einem anderen Bereich als der Armbildungsplatte 3 angeordnet sein.
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Auch können, wenn zwei benachbarte Armbildungsplatten 3 nahe beieinander liegen, die beiden Armbildungsplatten 3 einstückig sein, und der Öffnungsabschnitt 5 kann in der einstückigen Armbildungsplatte 3 ausgebildet sein.
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Obwohl in 1 ein Beispiel gezeigt ist, bei dem zwei Öffnungen 5 in der Hauptplatte 2 vorgesehen sind, kann die Anzahl der Öffnungen 5 angepasst werden, und die Anzahl kann eins betragen, es kann in jeder Armbildungsplatte 3 eine Öffnung vorgesehen sein, oder es kann in jeder zweiten Armbildungsplatte 3 eine vorgesehen sein, die nacheinander am Umfang angeordnet sind. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Öffnungen 5 in einer Armbildungsplatte 3 vorgesehen sein, und die Formen der Öffnungen 5 können unterschiedlich gestaltet sein.
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Durch die Vergrößerung der Öffnungen 5 und die damit verbundene Gewichtsreduzierung wird ein Schwerpunkt des Radiallüfters 1 näher an den Drehmittelpunkt O herangeführt, wodurch die Drehung des Radiallüfters 1 stabilisiert werden kann. In diesem Fall können die Anordnung, die Anzahl und die Größe der in jeder Armbildungsplatte 3 vorgesehenen Öffnungsabschnitte 5 unter Berücksichtigung eines Umfangsrichtungs-Gewichtsausgleichs des Radiallüfters 1 bestimmt werden.
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Der Radiallüfter 1 der vorliegenden Anmeldung ist so beschaffen, dass die Außenseite der Lamelle 4 eine Überdruckfläche (eine Fläche auf der Vorderseite in Drehrichtung) ist, die einen Luftstrom erzeugt, und die Innenseite der Lamelle 4 eine Unterdruckfläche (eine Fläche auf der Rückseite in Drehrichtung) ist. Außerdem sind die Axialrichtungs-Abmessungen (Stehhöhen) der Lamelle 4 so, dass der vordere Kantenabschnitt 4a in Drehrichtung klein und der hintere Kantenabschnitt 4b groß ist, wodurch eine Luftkollision im vorderen Kantenabschnitt 4a eingeschränkt wird. Das bedeutet, dass ein Betrag, um den der vorderkantenseitige obere Endabschnitt 4d in Axialrichtung von der Hauptplatte 2 (der Armbildungsplatte 3) vorsteht, klein gehalten wird, wie es anhand eines vorderkantenseitigen oberen Endabschnitts 4d der Lamelle 4 in 1 gezeigt ist, wodurch das Luftschneidegeräusch weiter reduziert werden kann als an anderen Abschnitten der Lamelle 4.
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Bei dieser Art von Radiallüfter 1 ist mindestens eine Lamelle 4 so beschaffen, dass der Krümmungsabschnitt 4c in einem Abschnitt des die Lamelle 4 bildenden Flächenabschnitts ausgebildet ist, und der Bereich der Lamelle 4, in dem der Krümmungsabschnitt 4c vorgesehen ist, weist eine Form auf, die durch eine in Drehrichtung auf die Vorderseite aufgebrachte Verwindung nach unten gedrückt ist. Dabei bezieht sich der Krümmungsabschnitt 4c auf einen Abschnitt, der z. B. in dem Flächenabschnitt ausgebildet ist, der die Überdruckfläche der Lamelle 4 bildet und dessen Krümmungsradius sich in Axialrichtung ändert. Es liegt ein Fall vor, bei dem der Krümmungsabschnitt 4c so ausgebildet ist, dass er sich in Radialrichtung und in Axialrichtung entlang des Flächenabschnitts der Lamelle 4 ausbreitet.
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Im Beispiel der ersten Ausführungsform ist der Krümmungsabschnitt 4c am hinteren Kantenabschnitt 4b, bei dem es sich um die Rückseite der Lamelle 4 in Drehrichtung handelt, oder auf einer Außendurchmesserseite der Lamelle 4 vorgesehen. In diesem Fall ist die Außendurchmesserseite der Lamelle 4 in Drehrichtung abfallend gekrümmt vorgesehen, und die Überdruckfläche der Lamelle 4 ist in einer Form vorgesehen, deren Krümmungsradius, von der Außendurchmesserseite zur Innendurchmesserseite hin gesehen, größer wird (die Krümmung wird kleiner). Dadurch bildet die Überdruckfläche der Lamelle 4 im hinteren Kantenabschnitt 4b eine vertiefte Krümmung aus und kann einen in Axialrichtung strömenden Luftstrom vergrößern.
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Der Bereich, in dem der Krümmungsabschnitt 4c an der Lamelle 4 des Radiallüfters 1 auf diese Weise vorgesehen ist, ist so beschaffen, dass die auf die Fläche senkrecht zur Achse projizierte Grundfläche der Lamelle 4 durch eine auf den Flächenabschnitt der Lamelle 4 aufgebrachte Verdrehung vergrößert wird, wodurch eine Vergrößerung eines Axialrichtungs-Luftstroms bewirkt werden kann. Dies bedeutet, dass durch Ausführen einer Anpassung der Krümmung und eines Formationsbereichs des Krümmungsabschnitts 4c ein Gleichgewicht zwischen dem Axialrichtungs- und Radialrichtungsluftstrom des Radiallüfters 1 hergestellt und eine Verbesserung der Kühlleistung bewirkt werden kann.
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Im Beispiel von 1 ist der Krümmungsabschnitt 4c in jeder zweiten der in Umfangsrichtung ausgerichteten Lamellen 4 vorgesehen, aber der Krümmungsabschnitt 4c kann auch an einer Lamelle 4 vorgesehen sein, der Krümmungsabschnitt 4c kann an einer Mehrzahl von Lamellen 4 in unterschiedlichen Abständen vorgesehen sein, oder der Krümmungsabschnitt 4c kann an jeder Lamelle 4 vorgesehen sein.
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Ein Balkendiagramm von 2 ist eine charakteristische Zeichnung, die Ergebnisse des Vergleichs der Gesamt-, Zentrifugalrichtungs- und Axialrichtungs-Kühlluftströme eines ersten Vergleichsbeispiels zeigt, bei dem es sich um einen Radiallüfter handelt, auf den die vorliegende Anmeldung nicht angewendet wird und in dem der Krümmungsabschnitt 4c an der Lamelle 4 nicht vorgesehen ist, eines zweiten Vergleichsbeispiels, dessen Aufbau derselbe ist wie der des Radiallüfters aus Patentliteratur 1 und bei dem ein Neigungswinkel der Lamellen konstant ist, und des Radiallüfters 1 (der vorliegenden Anmeldung in 2), bei dem die Lamelle 4 mit dem Krümmungsabschnitt 4c der vorliegenden Anmeldung eingesetzt wird, wobei das erste Vergleichsbeispiel als Referenz dient. Der Gesamtluftstrom stellt eine Summe der Luftströme in Zentrifugalrichtung und Axialrichtung dar.
2 zeigt, dass durch Anwendung des Radiallüfters 1 der vorliegenden Anmeldung der Axialrichtungs-Luftstrom im Vergleich zum ersten und zweiten Vergleichsbeispiel erhöht werden kann, ohne dass dabei eine Abnahme des Zentrifugalrichtungs-Luftstroms verursacht wird, und es kann eine Erhöhung des Gesamtluftstrom zur Kühlung bewirkt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Während in der ersten Ausführungsform ein Beispiel gezeigt ist, bei dem der Krümmungsabschnitt 4c aufseiten des hinteren Kantenabschnitts 4b der Lamelle 4 vorgesehen ist, wird in einer zweiten Ausführungsform anhand von 3 ein Fall beschrieben, bei dem der Krümmungsabschnitt 4c näher an der Innendurchmesserseite der Lamelle 4 vorgesehen ist als der hintere Kantenabschnitt 4b. In 3 ist eine Entfernung des vorderen Kantenabschnitts 4a (eine Radialrichtungsposition ist als Punkt A dargestellt) der Lamelle 4 vom Drehmittelpunkt O gleich RA, eine Entfernung des hinteren Kantenabschnitts 4b (eine Radialrichtungsposition ist als Punkt B dargestellt) der Lamelle 4 vom Drehmittelpunkt O ist gleich RB, und eine Entfernung zwischen einem Punkt C auf dem Flächenabschnitt, der sich zwischen dem vorderen Kantenabschnitt 4a und dem hinteren Kantenabschnitt 4b der Lamelle 4 befindet, und dem Drehmittelpunkt O ist gleich RC (RA < RC < RB). Der Punkt C gibt eine Zwischenposition zwischen den Kantenabschnitten der Lamelle 4 in Drehrichtung und in Radialrichtung an.
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In diesem Fall ist der Krümmungsabschnitt 4c an mindestens einer Lamelle 4 zwischen RA und RC vorgesehen, d.h. näher an der Innendurchmesserseite der Lamelle 4 als der hintere Kantenabschnitt 4b, wobei ein Abschnitt der Lamelle 4 in einer gekrümmten Form ausgebildet ist. Die Radialrichtungsposition des Krümmungsabschnitts 4c ist als Punkt D dargestellt. Eine Entfernung des Punkts D vom Drehmittelpunkt O ist als RD dargestellt. Dadurch, dass der Krümmungsabschnitt 4c an der durch den Punkt D angegebenen Position an der Lamelle 4 vorgesehen ist, wird eine Beziehung RD < RC < RB hergestellt.
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Selbst wenn der Krümmungsabschnitt 4c in einer Position in Richtung zur Innendurchmesserseite der Lamelle 4 vorgesehen ist, kann eine stärkere Erhöhung des Axialrichtungs-Luftstroms bewirkt werden, als wenn der Krümmungsabschnitt 4c nicht vorgesehen ist, und durch die Verwendung dieser Art von Konfiguration kann ein Luftschneidegeräusch, das am vorderen Kantenabschnitt 4a der Lamelle 4 auftritt, eingeschränkt werden.
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Obwohl im Beispiel von 3 ein Fall gezeigt ist, bei dem der hintere Kantenabschnitt 4b der Lamelle 4, an der der Krümmungsabschnitt 4c vorgesehen ist, einen Durchmesser (RB) hat, der kleiner als ein Außendurchmesser RO des Radiallüfters 1 ist, gibt es auch einen Fall, bei dem der Krümmungsabschnitt 4c so ausgebildet ist, dass die Größe der Lamelle 4 derjenigen des Außendurchmessers RO entspricht. In diesem Fall gilt eine Beziehung RD < RC < RO, und es kann eine Erhöhung des Axialrichtungs-Luftstroms bewirkt werden, während das durch den Luftstrom entstehende Luftgeräusch reduziert wird.
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Dritte Ausführungsform
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In der ersten und zweiten Ausführungsform sind Beispiele gezeigt, bei denen die Anordnung des Krümmungsabschnitts 4c in Radialrichtung der Lamelle 4 aufseiten des hinteren Kantenabschnitts 4b und näher an der Innendurchmesserseite als der hintere Kantenabschnitt 4b liegt. In einer dritten Ausführungsform wird anhand von 4 ein Beispiel für eine Anordnung des Krümmungsabschnitts 4c der Lamelle 4 in Axialrichtung beschrieben. 4 entspricht einer Umfangsrichtungs-Schnittdarstellung in Axialrichtung am Punkt C auf dem Flächenabschnitt der Lamelle 4 von 3. Eine Schrägfläche der Lamelle 4, an der der Krümmungsabschnitt 4c vorgesehen ist, ist in einer Form vorgesehen, deren Krümmungsradius abnimmt (Krümmung nimmt allmählich zu), wenn die Schrägfläche in Axialrichtung von einem Endabschnitt (auf einer Ansaugseite) der Lamelle 4 zum Flachseitenabschnitt der Hauptplatte 2 verläuft. Ein ansaugseitiger (L2) Krümmungsradius des Endabschnitts der Lamelle 4 hat einen größeren Wert als ein flachseitenabschnittsseitiger (L1) Krümmungsradius der Hauptplatte 2.
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Indem die Krümmung an einer Position an der Lamelle 4, die näher am Flachseitenabschnitt der Hauptplatte 2 liegt als am Endabschnitt, auf diese Weise vergrößert wird, kann ein Kühlluftstrom eingestellt und eine Verbesserung der Kühleigenschaften bewirkt werden.
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Vierte Ausführungsform
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In der dritten Ausführungsform ist beispielhaft ein Fall gezeigt, bei dem der Krümmungsabschnitt 4c an der Lamelle 4 vorgesehen und die Lamellenform so beschaffen ist, dass der Krümmungsradius ausgehend von der Ansaugseite zur Flachseitenabschnittsseite der Hauptplatte 2 in Axialrichtung abnimmt. In einer vierten Ausführungsform wird anhand von 5 ein Fall beschrieben, bei dem die Lamellenform so beschaffen ist, dass der Krümmungsradius ausgehend von der Ansaugseite zur Flachseitenabschnittsseite der Hauptplatte 2 in Axialrichtung zunimmt, was das Gegenteil der Lamellenform in der dritten Ausführungsform ist. Wenn eine Lamellenform übernommen wird, die so gekrümmt ist, dass der Krümmungsradius ausgehend von der Ansaugseite (L2) zur Flachseitenabschnittsseite (L1) der Hauptplatte 2 hin allmählich zunimmt, wie in 5 in einer Umfangsrichtungs-Schnittansicht der Lamelle 4 in Axialrichtung gezeigt, kann der Kühlluftstrom eingestellt und eine Verbesserung der Kühleigenschaften bewirkt werden.
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Ein Zustand, bei dem auf der Innendurchmesserseite, also einer Seite, die näher an der Rückseite der Lamelle 4 liegt als der Querschnittabschnitt, eine Schrägfläche mit einer großen Krümmung vorgesehen ist, ist im Beispiel von 5 dargestellt.
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Fünfte Ausführungsform
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Ferner zeigen die 6 und 7 Beispiele einer Lamellenform des Radiallüfters 1 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Hauptabschnitts der Lamelle 4 des Radiallüfters 1, wobei die Unterdruckseite der Lamelle 4 auf der Vorderseite dargestellt ist, und zeigt eine Radialrichtungs-Schnittansicht von zwei Stellen an der Lamelle 4, und zwar an der Vorder- bzw. Rückseite in Drehrichtung. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Hauptabschnitts der Lamelle 4 des Radiallüfters 1, wobei die Überdruckfläche der Lamelle 4 auf der Vorderseite dargestellt ist, und zeigt eine Schnittansicht in der Umfangsrichtung von zwei Stellen an der Lamelle 4, und zwar an der Vorder- bzw. Rückseite in Drehrichtung. In 7 sind in einem Querschnitt nahe dem vorderen Kantenabschnitt 4a ein Bezugszeichen (L2_F) für die Ansaugseite und ein Bezugszeichen (L1_F) für den Flachseitenabschnitt der Hauptplatte 2 eingetragen, und in einem Querschnitt nahe dem hinteren Kantenabschnitt 4b sind ein Bezugszeichen (L2_R) für die Ansaugseite und ein Bezugszeichen (L1_R) für den Flachseitenabschnitt der Hauptplatte 2 eingetragen. Der Krümmungsabschnitt 4c ist jeweils in einem vergleichsweise breiten Bereich vom vorderen Kantenabschnitt 4a bis zum hinteren Kantenabschnitt 4b des Flächenabschnitts der Lamelle 4 vorgesehen, so dass der Krümmungsgrad der Lamelle 4 auf der dem vorderen Kantenabschnitt 4a näher liegenden Seite groß ist und kleiner wird, je näher man sich dem hinteren Kantenabschnitt 4b annähert.
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Wie in 6 und 7 gezeigt, ist die Lamelle 4 in einer solchen Form vorgesehen, dass eine Position, an der der Axialrichtungs-Krümmungsradius der Lamelle 4 am kleinsten wird, im Verlauf von der Vorderseite zur Rückseite in Drehrichtung in dem Bereich, in dem der Krümmungsabschnitt 4c vorgesehen ist, sich in eine Richtung verschiebt, die sich der Armbildungsplatte 3 (dem Flachseitenabschnitt der Hauptplatte 2) von der Axialrichtungs-Ansaugseite der Lamelle 4 her nähert. Die Verschiebungsrichtung der Position, an der der Axialrichtungs-Krümmungsradius am kleinsten wird, ist zwar durch einen Pfeil als Krümmungsabschnitt 4c angedeutet, aber die durch den Pfeil angedeutete Stelle gibt die Position an, an der der kleinste Wert des Axialrichtungs-Krümmungsradius besteht, und es versteht sich von selbst, dass der Zustand so ist, dass auch in dem in einem Umfeld des Pfeils liegenden Flächenabschnitt eine gekrümmte Form gebildet ist.
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Dadurch, dass der Krümmungsabschnitt 4c an der Lamelle 4 von der Vorderseite zur Rückseite in Drehrichtung auf diese Weise vorgesehen ist, und dadurch, dass die Lamelle 4 so ausgebildet ist, dass sie eine Form hat, bei der sich die Position, in der der Axialrichtungs-Krümmungsradius am kleinsten wird, im Verlauf von der Vorderseite zur Rückseite in Drehrichtung (mit zunehmender Entfernung vom Drehmittelpunkt O) dem Flachseitenabschnitt der Hauptplatte 2 nähert, kann eine Lamellenform erhalten werden, bei der die Krümmung in Radialrichtung und Axialrichtung variiert und die Rektifikation des Radiallüfters 1 verbessert werden kann.
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Sechste Ausführungsform
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Der Radiallüfter 1 weist eine Konfiguration auf, bei der die Mehrzahl der Lamellen 4 in Umfangsrichtung angeordnet sind, wie zuvor beschrieben, wobei aber in einer sechsten Ausführungsform beschrieben wird, welche Lamelle 4 aus der Mehrzahl von Lamellen 4, an der der Krümmungsabschnitt 4c vorgesehen ist, zur Verbesserung der Kühleigenschaften wirksam ist.
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Ein von der Lamelle 4 des Radiallüfters 1 aufgenommener Luftstrom neigt dazu, umso weiter zuzunehmen, je größer ein Abstand zu der in Drehrichtung der Lamelle 4 vorne liegenden Lamelle 4 ist. Dies bedeutet, dass, wenn ein Abstand zwischen den in Drehrichtung vorderen Endabschnitten von jeweils zwei benachbarten Lamellen 4 des Radiallüfters 1 maximal ist, oder wenn der Abstand einen vorbestimmten Wert oder größer erreicht und der auf die Überdruckfläche der Lamelle 4 auftreffende Luftstrom zunimmt, der Luftstrom in der Axialrichtung effektiv dadurch erhöht werden kann, dass der Krümmungsabschnitt 4c an der in Drehrichtung hinten liegenden Lamelle 4 vorgesehen ist.
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Siebte Ausführungsform
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Der in der ersten bis sechsten Ausführungsform offenbarte Radiallüfter 1 kann auf die drehende elektrische Maschine 100 angewendet werden. Beispielsweise kann der Radiallüfter 1 verwendet werden, indem er an dem Rotor 8 der drehenden elektrischen Maschine 100 angebracht wird, die ein fahrzeugmontierter Wechselstromgenerator, ein Motor, eine fahrzeugmontierte Antriebsvorrichtung oder dergleichen ist. Hierin ist als ein Beispiel ein in einem Fahrzeug zu verwendender Wechselstromgenerator als drehende elektrische Maschine 100 gezeigt, auf die der Radiallüfter 1 der vorliegenden Anmeldung angewendet wird. 8 ist eine Schnittdarstellung der drehenden elektrischen Maschine 100 in einer Seitenansicht.
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In 8 weist die drehende elektrische Maschine 100 eine Verkleidung 32 auf, die aus einem frontseitigen Gehäuse 31 und einem rückseitigen Gehäuse 30 gebildet ist, die jeweils eine annähernde Schalenform aufweisen und aus Aluminium hergestellt sind. Die drehende elektrische Maschine 100 weist die Welle 34 auf, die durch die Verkleidung 32 über ein Paar von Lagern 33 drehbar gelagert ist, und eine Riemenscheibe 7, die an einem Endabschnitt der Welle 34 befestigt ist, der zu einer Vorderseite der Verkleidung 32 vorsteht. Das frontseitige Lager 33 wird von dem frontseitigen Gehäuse 31 gehaltert, und das rückseitige Lager 33 wird von dem rückseitigen Gehäuse 30 gehaltert.
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Weiterhin umfasst die drehende elektrische Maschine 100 den Rotor 8, der innerhalb der Verkleidung 32 angeordnet ist, indem er an der Welle 34 befestigt ist und sich einstückig mit der Welle 34 dreht, und einen Stator 9, der so an der Verkleidung 32 befestigt ist, dass er den Rotor 8 umschließt. Außerdem weist die drehbare elektrische Maschine 100 ein Paar Schleifringe 10 auf, die an einem zu einer Rückseite der Verkleidung 32 vorstehenden, vorragenden Abschnitt der Welle 34 befestigt sind und den Rotor 8 mit Strom versorgen, ein Paar Bürsten 11, die in einem Bürstenhalter 17 untergebracht sind und jeweils über Oberflächen der Schleifringe 10 gleiten, und einen Spannungsregler 12, der neben dem Paar Bürsten 11 angeordnet ist und eine Größe einer im Stator 9 erzeugten Wechselspannung reguliert.
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Darüber hinaus weist die drehende elektrische Maschine 100 eine Gleichrichtervorrichtung 13 auf, die im Stator 9 erzeugte Wechselspannung in Gleichspannung umwandelt, einen Stecker 20, der einen Signalaustausch zwischen dem Spannungsregler 12 und einer externen Vorrichtung durchführt, und eine Schutzabdeckung 27, die am rückseitigen Gehäuse 30 angebracht ist, um den Spannungsregler 12, die Gleichrichtervorrichtung 13 und den Bürstenhalter 17 abzudecken.
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Der Rotor 8 ist ein Rotor in Lundell-Bauweise und weist eine von einem Erregerstrom durchflossene Feldwicklung 81 auf, die einen magnetischen Fluss erzeugt, sowie einen Feldkern 82, der so vorgesehen ist, dass er die Feldwicklung 81 überdeckt, indem er an der in axialer Position durchgehenden Welle 34 befestigt ist, und in welchem sich aufgrund eines in der Feldwicklung 81 erzeugten magnetischen Flusses ein Magnetpol ausbildet.
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Der Radiallüfter 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung ist auf einer Montagefläche aufseiten der Riemenscheibe 7 des Rotors 8 oder auf einer Montagefläche auf der der Riemenscheibe 7 gegenüberliegenden Seite angeordnet.
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Der Stator 9 ist koaxial in einem Außenumfang des Rotors 8 angeordnet. Der Stator 9 umfasst einen zylindrischen Statorkern 91 und eine auf dem Statorkern 91 angebrachte Statorwicklung 92, in der aufgrund einer Änderung des magnetischen Flusses der Feldwicklung 81 einhergehend mit einer Drehung des Rotors 8 ein Wechselstrom erzeugt wird. Der Statorkern 91 ist von beiden Seiten in Axialrichtung zwischen dem frontseitigen Gehäuse 31 und dem rückseitigen Gehäuse 30 eingeklemmt. Ein Zuleitungsdraht 92a der Statorwicklung 92 ist aus dem rückseitigen Gehäuse 30 herausgezogen und mit einem Anschluss 24a einer Leiterplatte 24 verbunden. Dadurch sind die Gleichrichtervorrichtung 13 und die Statorwicklung 92 elektrisch miteinander verbunden. Die Gleichrichtervorrichtung 13 umfasst einen Kühlkörper 18, auf dem eine Mehrzahl von Gleichrichterelementen montiert ist, und die Leiterplatte 24.
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Die auf diese Weise konfigurierte drehende elektrische Maschine 100 ist so beschaffen, dass das Drehmoment eines nicht dargestellten Motors über die Riemenscheibe 7 auf die Welle 34 übertragen und der Rotor 8 in Drehung versetzt wird. Dabei wird über die Bürste 11 und den Schleifring 10 ein Strom in die Feldwicklung 81 des Rotors 8 eingespeist und ein magnetischer Fluss erzeugt. Aufgrund des magnetischen Flusses bilden sich in einer Mehrzahl von klauenförmigen Magnetpolen, die an einem Außenumfangsabschnitt des Feldkerns 82 aufgereiht sind, in Umfangsrichtung abwechselnd N-Pole und S-Pole aus. Dadurch wird ein drehendes Magnetfeld an die Statorwicklung 92 des Stators 9 angelegt und in der Statorwicklung 92 eine elektromotorische Wechselstromkraft erzeugt. Die elektromotorische Wechselstromkraft wird über den Zuleitungsdraht 92a der Gleichrichtervorrichtung 13 zugeführt und in der Gleichrichtervorrichtung 13 gleichgerichtet, außerdem wird deren Größe im Spannungsregler 12 geregelt, und die elektromotorische Wechselstromkraft wird einer Batterie und einer im Fahrzeug montierten elektrischen Komponente zugeführt.
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Dabei dreht sich der Radiallüfter 1, der aufseiten der Riemenscheiben 7 des Feldkerns 82 befestigt ist, aufgrund des sich drehenden Rotors 8. Durch die Drehung des Radiallüfters 1 wird Außenluft aus einem im frontseitigen Gehäuse 31 ausgebildeten Öffnungsabschnitt in einen Innenraum der Verkleidung 32 gesaugt. Die in das Innere der Verkleidung 32 gesaugte Außenluft strömt in Axialrichtung innerhalb des frontseitigen Gehäuses 31 und erreicht den Feldkern 82, wodurch frontseitige Spulenenden der Feldwicklung 81 und Statorwicklung 92 gekühlt werden.
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9 ist eine Zeichnung, die eine Seite des Feldkerns 82 der drehenden elektrischen Maschine 100 zeigt, an der eine Montagefläche G des Radiallüfters 1 vorgesehen ist. Die Montagefläche G des Radiallüfters 1 ist an einer Seite vorgesehen, die einer Seite gegenüberliegt, an der sich acht am Feldkern 82 vorgesehene klauenförmige Magnetpole erstrecken. Ein durch diagonale Linien in 9 angedeuteter Bereich F zeigt einen Bereich an, in dem eine Strömung von Kühlluft zum effektiven Kühlen der Feldwicklung 81 bewirkt werden kann, und entspricht einem Bereich, in dem ein zwischen klauenförmigen Magnetpolen des Feldkerns 82 vorgesehener Spalt (oder Abschnitt) auf die Radiallüfter-Montagefläche G projiziert wird.
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Wenn der Radiallüfter 1 an der Montagefläche G angebracht ist, erhöht sich der Axialrichtungs-Luftstrom aufgrund dessen, dass die Überlappung des Krümmungsabschnitts 4c und des Bereichs F in Axialrichtung zunimmt. Wenn dabei der Krümmungsabschnitt 4c mit der Montagefläche G in Axialrichtung übereinstimmt, kollidiert der Luftstrom mit dem Feldkern 82, und ein Luftschneidegeräusch nimmt zu.
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Das bedeutet, dass dadurch, dass der Krümmungsabschnitt 4c des Radiallüfters 1 in einem Abschnitt vorgesehen ist, der den Bereich F überlappt, wenn er auf die Montagefläche G projiziert wird, eine Erhöhung eines in Axialrichtung fließenden Luftstroms bewirkt wird und die Feldwicklung 81 effektiv gekühlt werden kann, ohne dass ein erzeugtes Luftschneidegeräusch zunimmt.
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Somit kann das Vermögen zur Kühlung der Spulenenden der Feldwicklung 81 des Feldkerns 82 und der Statorwicklung 92 erhöht werden. Dadurch kann bewirkt werden, dass eine Leistungsabgabe der fahrzeugmontierten drehenden elektrischen Maschine zunimmt.
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Dadurch, dass der armförmige Abschnitt 3 des Radiallüfters 1 die Montagefläche G des Feldkerns 82 überlagert und ein abstehender Abschnitt der Lamelle 4 so angeordnet ist, dass er mit einem äußeren Kantenabschnitt eines klauenförmigen Magnetpols des Feldkerns 82 zusammenfällt, kann hier der Öffnungsabschnitt, der Kühlluft in Axialrichtung zuführt, mit einer großen Breite befestigt werden. Dies bedeutet, dass dadurch, dass der Flachseitenabschnitt der Hauptplatte 2 des Radiallüfters 1 in einem Axialrichtungs-Endabschnitt des Feldkerns 82 des Rotors 8 so angeordnet ist, dass die Lamelle 4 einer Außenseite zugewandt ist, und ferner dadurch, dass der Krümmungsabschnitt 4c der Lamelle 4 in der Axialrichtung in einem Außenrandbereich eines Spaltabschnitts zwischen den den Feldkern 82 bildenden klauenförmigen Magnetpolen, genauer gesagt an der Rückseite in Drehrichtung eines V-förmigen Außenrandbereichs, überlappend angeordnet ist, der Luftstrom in Axialrichtung unter Begrenzung eines Luftschneidegeräusches wirksam vergrößert werden kann.
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Auch kann beispielsweise, wenn ein maximaler Außendurchmesser der Montagefläche G des Radiallüfters 1 gleich R1 ist, wie in 9 gezeigt, ein in Axialrichtung strömender Luftstrom effektiver vergrößert werden, indem der Krümmungsabschnitt 4c des Radiallüfters 1 in einem Bereich innerhalb eines Radius R1 (näher an einer Innendurchmesserseite als ein maximaler Außendurchmesserabschnitt) vom Drehmittelpunkt O vorgesehen wird, und die Feldwicklung 81 kann effektiv gekühlt werden. Ein Bereich näher an einer Außenseite als der Radius R1 ist ein Raum, der notwendig ist, um Abluft, die die Feldwicklung 81 gekühlt hat, abströmen zu lassen. Damit die Luft, die die Feldwicklung 81 gekühlt hat und heiß geworden ist, in Axialrichtung ausgeblasen werden kann, muss der Krümmungsabschnitt 4c des Radiallüfters 1 in einem Bereich angeordnet sein, der einen Abluftstrom nicht behindert und näher an der Innendurchmesserseite liegt als R1, und indem der Krümmungsabschnitt 4c in einem Bereich angeordnet ist, der näher an der Innendurchmesserseite liegt als R1, können Eigenschaften der Kühlung der Feldwicklung 81 verbessert und gleichzeitig ein Luftschneidegeräusch eingeschränkt werden. In 9 ist ein minimaler Außendurchmesser der Montagefläche G als R2 und ein maximaler Außendurchmesser des Feldkerns 82 als RO dargestellt.
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Weiterhin ist in 9 ein maximaler Öffnungsdurchmesser eines Ansauglochs der Verkleidung 32 als Verkleidungsansaug-Außendurchmesser 32r dargestellt. In Axialrichtung fällt ein Kantenabschnitt des Ansauglochs der Verkleidung 32 mit einem Kreis zusammen, der den Verkleidungsansaug-Außendurchmesser 32r als Radius aufweist. In einer Ebene senkrecht zur Achse ist der Krümmungsabschnitt 4c des Radiallüfters 1 näher an der Innenseite als der Kantenabschnitt des Ansauglochs der Verkleidung 32 vorgesehen, d.h. auf einer Innenseite eines Kreises mit einem Radius, der kleiner ist als der Verkleidungsansaug-Außendurchmesser 32r, wodurch eine am Ansaugloch der Verkleidung 32 auftretende Luftstromstörung klein gehalten werden kann, wodurch der Luftstrom in Axialrichtung effektiv zu einer Steigerung gebracht und die Feldwicklung 81 effektiver gekühlt werden kann, während ein Luftschneidegeräusch eingeschränkt wird.
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Obwohl die vorliegende Anmeldung oben in Bezug auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und Implementierungen beschrieben wird, sollte klar sein, dass die verschiedenen Merkmale, Aspekte und Funktionen, die in einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, in ihrer Anwendbarkeit nicht auf die spezielle Ausführungsform, mit der sie beschrieben werden, beschränkt sind, sondern stattdessen allein oder in verschiedenen Kombinationen auf eine oder mehrere andere Ausführungsformen angewendet werden können.
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Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen, die nicht beispielhaft dargestellt sind, erdacht werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Anmeldung abzuweichen. So kann beispielsweise mindestens ein Bestandteil modifiziert, hinzugefügt oder eliminiert werden. Mindestens eines der in mindestens einer der bevorzugten Ausführungsformen genannten Bestandteile kann ausgewählt und mit den in einer anderen bevorzugten Ausführungsform genannten Bestandteilen kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 9154256 A [0004]
- JP 5727833 [0004]
