DE112014002427T5

DE112014002427T5 - Generatorlüfter

Info

Publication number: DE112014002427T5
Application number: DE112014002427.9T
Authority: DE
Inventors: Christopher Bledsoe; Kirk Neet
Original assignee: Remy Technologies LLC
Current assignee: PHINIA DELPHI LUXEMBOURG SARL, LU
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2016-02-18
Also published as: WO2014186493A1; US20140339964A1; US9537373B2; CN105210274A; CN105210274B

Abstract

Ein Generatorlüfter umfasst ein Basiselement mit einer mittigen Nabe, einem äußeren Umfangsrand und einem Steg, der sich zwischen der mittigen Nabe und dem äußeren Umfangsrand erstreckt, und mehrere Öffnungen, die sich durch den Steg erstrecken. Mehrere Lüfterflügelelemente sind jeweils in entsprechenden der mehreren Öffnungen angeordnet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen betreffen das Gebiet der elektrischen Maschinen und insbesondere einen Lüfter für einen Generator.
Viele elektrische Maschinen umfassen einen Stator und einen Rotor. Der Rotor wird relativ zu dem Stator gedreht, um eine elektromotorische Kraft zu erzeugen. In vielen Fällen ist ein Lüfter an dem Rotor angebracht, entweder direkt oder an einer Rotorwelle. Während des Betriebs dreht der Rotor den Lüfter, welcher der elektrischen Maschine wiederum einen kühlenden Luftstrom bereitstellt. Typischerweise ist der Lüfter durch Stanzen einer Lüfterform aus einem Blech gebildet. Die Lüfterform umfasst einen Basisbereich, der an dem Rotor angebracht ist und einstückig mit mehreren Lüfterflügeln ausgebildet ist. Die Lüfterflügel erzeugen, wenn sie gedreht werden, den kühlenden Luftstrom, der zu Kühlzwecken durch die elektrische Maschine geführt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Offenbart ist ein Generatorflügel, der ein Basiselement umfasst, das eine mittige Nabe aufweist, einen äußeren Umfangsrand und einen Steg, der sich zwischen der mittigen Nabe und dem äußeren Umfangsrand erstreckt, und mehrere Öffnungen, die sich durch den Steg erstrecken. Mehrere Lüfterflügelelemente sind jeweils in entsprechenden der mehreren Öffnungen angeordnet.
Ebenso ist ein Generator offenbart, der ein Gehäuse umfasst, einen Stator, der an dem Gehäuse angebracht ist, einen Rotor, der drehbar relativ zu dem Stator innerhalb des Gehäuses angebracht ist, und einen Generatorlüfter, der unbeweglich relativ zu dem Rotor angebracht ist. Der Generatorlüfter umfasst ein Basiselement, das eine mittige Nabe aufweist, einen äußeren Umfangsrand und einen Steg, der sich zwischen der mittigen Nabe und dem äußeren Umfangsrand erstreckt, und mehrere Öffnungen, die sich durch den Steg erstrecken. Mehrere Lüfterflügelelemente sind jeweils in entsprechenden der mehreren Öffnungen angeordnet.
Ferner offenbart ist ein Verfahren zum Bilden eines Generatorlüfters, umfassend das Bilden eines Basiselements, das eine mittige Nabe umfasst und sich über einen Steg, der eine erste Fläche und eine gegenüberliegende zweite Fläche aufweist, zu einem äußeren Umfangsrand erstreckt, das Erzeugen mehrerer Öffnungen in den Steg, die sich durch den Steg zwischen der mittigen Nabe und dem äußeren Umfangsrand erstrecken, und das Anbringen mehrerer Lüfterflügelelemente jeweils in entsprechenden der mehreren Öffnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgenden Beschreibungen sind nicht beschränkend in irgendeiner Weise aufzufassen. Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen sind gleiche Elemente gleich nummeriert:
1 stellt eine seitliche Querschnittsansicht eines Generators dar, der einen Lüfter in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform umfasst;
2 stellt eine perspektivische Ansicht des Lüfters aus 1 dar;
3 stellt eine perspektivische Ansicht eines Basiselements des Lüfters aus 2 dar;
4 stellt eine perspektivische Ansicht eines Lüfterflügelelements des Lüfters aus 2 dar;
5 stellt eine perspektivische Ansicht eines Lüfterflügelelements in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der beispielhaften Ausführungsform dar; und
6 stellt eine perspektivische Ansicht eines Lüfterflügelelements in Übereinstimmung mit noch einem anderen Aspekt der beispielhaften Ausführungsform dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine ausführliche Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der offenbarten Vorrichtung und des Verfahrens wird hierin beispielhaft und nicht beschränkend mit Bezug auf die Figuren dargelegt.
Eine elektrische Maschine, die in Form eines Generators dargestellt ist, in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform ist allgemein bei 2 in 1 angegeben. Der Generator 2 umfasst ein Gehäuse 4, das eine Außenwand 6, eine erste Endwand 8 und eine zweite Endwand 10 aufweist, die gemeinsam einen Innenbereich 14 festlegen. Der Generator 2 umfasst einen Stator 24, der einen Statorkern 26 aufweist, der mehrere Statorwicklungen 28 trägt. Die Statorwicklungen 28 umfassen einen ersten Wicklungskopfteil 30 und einen zweiten Wicklungskopfteil 32. Der Generator 2 umfasst ebenso einen Rotor 42, der in dem Gehäuse 4 gelagert ist und relativ zu dem Stator 24 drehbar ist.
Der Rotor 42 umfasst einen Rotorkörper 44, der ein erstes Polstück 45 und ein zweites Polstück 46 aufweist, die mehrere Rotorwicklungen 48 umgeben. Der Rotorkörper 44 ist auf einer Welle 54 getragen, die sich von einem ersten Ende 56 zu einem zweiten Ende 58 über einen Zwischenbereich 60 erstreckt. Das erste Ende 56 ist an der zweiten Endwand 10 durch ein erstes Lager 62 gelagert und das zweite Ende 58 ist an der ersten Endwand 8 durch ein zweites Lager 64 gelagert. Der Rotor 42 umfasst einen Generatorlüfter 80, der an dem ersten Polstück 45 angebracht ist. Der Generatorlüfter 80 kann unter Verwendung einer Vielzahl an bekannten Techniken angebracht sein, umfassend einen Presssitz auf der Welle 54, Nieten oder Schweißen an das erste Polstück 45 und dergleichen. Der Generatorlüfter 80 dreht sich mit dem Rotor 42, um einen kühlenden Luftstrom zu erzeugen, der durch den Innenbereich 14 hindurchgeht.
In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, umfasst der Generatorlüfter 80 ein Basiselement 86, das sich von einer mittigen Nabe 88 zu einem äußeren Umfangsrand 90 über einen Steg 92 erstreckt. Wie in 3 dargestellt ist, umfasst der Steg 92 mehrere Öffnungen 94, die sich von einem ersten Ende 96 zu einem zweiten Ende 97 über einen Zwischenbereich 100 erstrecken. In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Öffnungen 94 allgemein radial nach außen von der mittigen Nabe 88 entlang einer kurvenförmigen Bahn. Es ist jedoch zu verstehen, dass sich die Öffnungen 94 in der Form/Geometrie verändern können. Jede Öffnung 94 nimmt jeweils ein entsprechendes der mehreren Lüfterflügelelemente auf, von denen eines bei 108 angegeben ist.
Wie in 4 dargestellt ist, umfasst das Lüfterflügelelement 108 in Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform einen Basisbereich 112 und einen Flügelbereich 114. Der Basisbereich 112 und der Flügelbereich 114 sind einstückig zum Beispiel durch ein Extrudierverfahren oder ein Stanzverfahren gebildet. Der Basisbereich 112 erstreckt sich von einem ersten Endbereich 118 zu einem zweiten Endbereich 119 über einen Zwischenbereich 120. In der dargestellten beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich der Basisbereich 112 entlang einer kurvenförmigen Bahn, die im Wesentlichen der Öffnung 94 ähnlich ist. Der Flügelbereich 114 erstreckt sich von einem ersten Endabschnitt 126 zu einem zweiten Endabschnitt 127 über einen Zwischenabschnitt 128. Der Flügelbereich 114 erstreckt sich allgemein senkrecht zu und mittig von dem Basisbereich 112. Der Flügelbereich 114 umfasst ebenso einen äußeren Rand 134, der eine abgewinkelte Fläche 136 aufweisen kann. Die abgewinkelte Fläche 136 gewährleistet einen gewünschten Freiraum in dem Gehäuse 4.
Der Flügelbereich 114 wird in die Öffnung 94 eingesetzt bis der Basisbereich 112 an dem Steg sitzt oder anliegt. Der Flügelbereich 114 kann in der Größe festgelegt sein, einen Presssitz mit dem Steg 92 des Basiselements 86 aufzuweisen oder kann leicht durch die Öffnung 94 passen. Sobald es installiert ist, kann das Basiselement 86 an dem ersten Polstück 45 des Rotors 42 durch ein Verbindungsverfahren, wie zum Beispiel Schweißen, Nieten, Löten oder ein ähnliches Verfahren, befestigt werden. Nach dem Verbinden sind die Lüfterflügelelemente 108 zwischen das Basiselement 86 und das erste Polstück 45 geklemmt. Alternativ kann das Lüfterflügelelement 108 an dem Basiselement 86 über eine Verbindung, wie zum Beispiel Schweißen, Nieten, Löten oder einem anderen materialverbindenden Verfahren, gesichert sein. Nachdem jedes Lüfterflügelelement 108 an dem Basiselement 86 angebracht ist, wird der Generatorlüfter 80 an dem ersten Polstück 45 angebracht. Insbesondere geht das erste Ende 56 der Welle 54 durch die mittige Nabe 88 hindurch, bis das Basiselement 86 gegen das erste Polstück 45 anliegt. An diesem Punkt wird der Generatorlüfter 80 an dem Rotorkörper 44 gesichert, wie vorstehend erläutert wurde.
Bezug wird nun zum Beschreiben eines Lüfterflügelelements 144 in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der beispielhaften Ausführungsform auf 5 genommen. Das Lüfterflügelelement 144 umfasst einen Basisbereich 146 und einen Flügelbereich 148. Der Basisbereich 146 und der Flügelbereich 148 sind einstückig ausgebildet, zum Beispiel durch ein Extrudierverfahren oder ein Stanzverfahren. Der Basisbereich 146 erstreckt sich von einem ersten Endbereich 150 zu einem zweiten Endbereich 151 über einen Zwischenbereich 152. Der Flügelbereich 148 erstreckt sich von einem ersten Endabschnitt 157 zu einem zweiten Endabschnitt 158 über einen Zwischenabschnitt 159. Der Flügelbereich 148 erstreckt sich allgemein senkrecht von dem Basisbereich 146. Der Flügelbereich umfasst ebenso einen äußeren Rand 162, der eine abgewinkelte Fläche 164 aufweisen kann, die in einer Weise, die ähnlich jener ist, die oben erläutert wurde, einen gewünschten Freiraum in dem Gehäuse 4 gewährleistet.
Bezug wird nun zum Beschreiben eines Lüfterflügelelements 170 in Übereinstimmung mit noch einem anderen Aspekt der beispielhaften Ausführungsform auf 6 genommen. Das Lüfterflügelelement 170 umfasst einen ersten Basisbereich 172, einen zweiten Basisbereich 173 und einen Flügelbereich 175. Der erste Basisbereich 172, der zweite Basisbereich 173 und der Flügelbereich 175 sind einstückig zum Beispiel durch ein Extrudierverfahren oder ein Stanzverfahren ausgebildet. Der erste Basisbereich 172 erstreckt sich von einem ersten Endbereich 179 zu einem zweiten Endbereich 180 über einen ersten Zwischenbereich 181. Der zweite Basisbereich 173 erstreckt sich von einem ersten Endbereich 183 zu einem zweiten Endbereich 184 über einen zweiten Zwischenbereich 185.
In der dargestellten beispielhaften Ausführungsform können die ersten und zweiten Basisbereich 172 und 173 kurvenförmig sein. Der Flügelbereich 175 erstreckt sich von einem ersten Endabschnitt 189 zu einem zweiten Endabschnitt 190 über einen Zwischenabschnitt 191. Der erste Basisbereich 172 erstreckt sich in einer ersten Richtung von einer ersten Seite des Flügelbereichs 175 von dem ersten Endabschnitt 189 zu einem Zwischenpunkt 198 des Zwischenabschnitts 191. Der zweite Basisbereich 173 erstreckt sich in einer zweiten Richtung, die von der ersten Richtung verschieden ist, von einer zweiten Seite des Flügelbereichs 175 zu einem Zwischenpunkt 199 zu dem zweiten Endabschnitt 190. Der Flügelbereich 175 erstreckt sich allgemein senkrecht von dem zweiten Endbereich 181 des ersten Basisbereichs 172 und dem ersten Endbereich 185 des zweiten Basisbereichs 173. Der Flügelbereich 175 umfasst ebenfalls einen äußeren Rand 194, der eine abgewinkelte Fläche 196 aufweisen kann, die in einer Weise, die ähnlich jener ist, die oben erläutert wurde, einen gewünschten Freiraum in dem Gehäuse 4 gewährleistet.
An diesem Punkt ist zu verstehen, dass die beispielhaften Ausführungsformen einen Generatorlüfter bereitstellen, der durch Einsetzen von Lüfterflügelelementen durch Öffnungen gebildet wird, die in einem Basisbereich ausgebildet sind. Die Lüfterflügelelemente können mit dem Basisbereich durch eine metallurgische Verbindung oder einfach durch Klemmen der Basis der Lüfterflügelelemente zwischen den Basisbereich und den Generatorrotor durch eine Vielzahl an bekannten Techniken verbunden werden. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung von extrudierten und/oder gestanzten Lüfterflügelelementen die Herstellung eines Generatorlüfters, der eine Lüfterflügelanzahl aufweist, während ebenso ein gewünschtes Gewicht und eine strukturelle Integrität aufrechterhalten werden. Insbesondere musste in der Vergangenheit zur Erhöhung der Lüfterflügelanzahl eines gestanzten Lüfters der Lüfter durch ein Spritzgussverfahren oder zwei gestapelte Stahlstanzteile hergestellt werden. Die zwei gestapelten Stahlstanzteile stellen sicher, dass ausreichend Material für zusätzliche Flügel vorhanden ist. Beide Verfahren sind jedoch teuer. Außerdem vergrößert die Verwendung von zwei Stahlstanzteilen ein Gesamtgewicht des Generatorlüfters. Die beispielhafte Ausführungsform stellt einen preiswerten, leichten Generatorlüfter bereit, der eine erhöhte Flügelzahl aufweist.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen beschrieben wurde, ist von den Fachleuten zu verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Elemente hiervon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen. Außerdem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Geltungsbereich hiervon zu verlassen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt ist, die als die beste erachtete Art zur Ausführung dieser Erfindung offenbart ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen einschließt, die in den Geltungsbereich der Ansprüche fallen.

Claims

Generatorlüfter aufweisend: ein Basiselement, das eine mittige Nabe umfasst, einen äußeren Umfangsrand und einen Steg, der sich zwischen der mittigen Nabe und dem äußeren Umfangsrand erstreckt, und mehrere Öffnungen, die sich durch den Steg erstrecken; und mehrere Lüfterflügelelemente, die jeweils in entsprechenden der mehreren Öffnungen angeordnet sind.
Generatorlüfter nach Anspruch 1, wobei sich die mehreren Öffnungen allgemein radial nach außen zwischen der mittigen Nabe und dem äußeren Umfangsrand erstrecken.
Generatorlüfter nach Anspruch 2, wobei sich jede der mehreren Öffnungen entlang einer kurvenförmigen Bahn erstreckt.
Generatorlüfter nach Anspruch 1, wobei jedes der mehreren Lüfterflügelelemente einen Basisbereich und einen Flügelbereich umfasst, der sich von dem Basisbereich erstreckt.
Generatorlüfter nach Anspruch 4, wobei sich der Basisbereich von einem ersten Endbereich zu einem zweiten Endbereich über einen Zwischenbereich erstreckt und sich der Flügelbereich von einem ersten Endabschnitt zu einem zweiten Endabschnitt über einen Zwischenabschnitt erstreckt, wobei sich der Zwischenabschnitt entlang des Zwischenbereichs erstreckt, der zwischen den ersten und zwischen Endbereichen angeordnet ist.
Generatorlüfter nach Anspruch 5, wobei sich der Flügelbereich nach außen von dem Basisbereich an einem der ersten und zweiten Endbereiche erstreckt.
Generatorlüfter nach Anspruch 5, wobei sich der Flügelbereich nach außen von dem Basisbereich im Wesentlichen mittig von dem Zwischenbereich erstreckt.
Generatorlüfter nach Anspruch 4, wobei der Basisbereich einen ersten Basisbereich umfasst, der sich von dem Flügelbereich in einer ersten Richtung nach außen erstreckt, und einen zweiten Basisbereich, der sich von dem Flügelbereich in einer zweiten Richtung nach außen erstreckt, die sich von der ersten Richtung unterscheidet.
Generatorlüfter nach Anspruch 4, wobei der Basisbereich materiell einstückig mit dem Flügelbereich ausgebildet ist.
Generator aufweisend: ein Gehäuse; einen Stator, der an dem Gehäuse angebracht ist; einen Rotor, der drehbar relativ zu dem Stator innerhalb des Gehäuses angebracht ist; und einen Generatorlüfter, der unbeweglich relativ zu dem Rotor angebracht ist, wobei der Generatorlüfter umfasst: ein Basiselement, das eine mittige Nabe umfasst, einen äußeren Umfangsrand und einen Steg, der sich zwischen der mittigen Nabe und dem äußeren Umfangsrand erstreckt, und mehrere Öffnungen, die sich durch den Steg erstrecken; und mehrere Lüfterflügelelemente, die jeweils in entsprechenden der mehreren Öffnungen angeordnet sind.
Generator nach Anspruch 10, wobei sich die mehreren Öffnungen allgemein radial nach außen zwischen der mittigen Nabe und dem äußeren Umfangsrand erstrecken.
Generator nach Anspruch 10, wobei jedes der mehreren Lüfterflügelelemente einen Basisbereich und einen Flügelbereich umfasst, der sich von dem Basisbereich erstreckt.
Generatorlüfter nach Anspruch 12, wobei sich der Basisbereich von einem ersten Endbereich zu einem zweiten Endbereich über einen Zwischenbereich erstreckt und sich der Flügelbereich von einem ersten Endabschnitt zu einem zweiten Endabschnitt über einen Zwischenabschnitt erstreckt, wobei sich der Zwischenabschnitt entlang des Zwischenbereichs erstreckt, der zwischen den ersten und zwischen Endbereichen angeordnet ist.
Generator nach Anspruch 13, wobei sich der Flügelbereich nach außen von dem Basisbereich an einem der ersten und zweiten Endbereiche erstreckt.
Generator nach Anspruch 13, wobei sich der Flügelbereich nach außen von dem Basisbereich im Wesentlichen mittig von dem Zwischenbereich erstreckt.
Generator nach Anspruch 12, wobei der Basisbereich einen ersten Basisbereich umfasst, der sich von dem Flügelbereich in einer ersten Richtung nach außen erstreckt, und einen zweiten Basisbereich, der sich von dem Flügelbereich in einer zweiten Richtung nach außen erstreckt, die sich von der ersten Richtung unterscheidet.
Generator nach Anspruch 12, wobei der Basisbereich materiell einstückig mit dem Flügelbereich ausgebildet ist.
Generator nach Anspruch 12, wobei der Rotor ein Polstück umfasst, wobei der Basisbereich zwischen das Polstück und das Basiselement geklemmt ist.
Generator nach Anspruch 12, wobei jedes der mehreren Lüfterflügelelemente an dem Basiselement durch einen Presssitz gesichert ist.