DE19854464A1 - Flüssigkeitsgekühlter Generator - Google Patents
Flüssigkeitsgekühlter GeneratorInfo
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Abstract
Bei einem flüssigkeitsgekühlten Generator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welcher in einem Gehäuse angeordnet ist, befindet sich zwischen dem Gehäuse und dem Generator ein wenigstens teilweise ringförmiger Spaltraum für eine Kühlflüssigkeit. Der Spaltraum ist mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung versehen. In dem Spaltraum für die Kühlflüssigkeit ist ein netzartiges Gebilde mit mehreren Stegen angebracht, wobei die Stege so ausgeführt sind, daß sie den Spaltraum verengen.
Description
Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten
Generator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welcher
in einem Gehäuse angeordnet ist, nach der im Oberbe
griff der Ansprüche 1, 8 und 12 näher definierten Art.
Aus der DE 44 30 427 C1 ist ein flüssigkeitsgekühlter
Generator bekannt, welcher zur gezielten Kühlmittel
führung um den Generator einen Kühlmittelteiler in
einem Ringspalt für den Kühlmantel zwischen Generator
und Außengehäuse aufweist.
Weitere gattungsgemäße Generatoren sind auch in der
DE 44 44 956 A1 und in der DE 41 04 740 A1 beschrieben.
Nachteilig bei diesen bekannten Generatoren ist jedoch
der durch die schlechten Strömungsbedingungen der
Kühlflüssigkeit zwischen dem Generator und dem Gehäuse
entstehende relativ hohe Wasserverbrauch bei gleich
zeitig geringer Kühleffizienz.
Im Bereich der Eintrittsöffnung für die einströmende
Kühlflüssigkeit kommt es bei den bekannten flüssig
keitsgekühlten Generatoren zu Druckverlusten und Tur
bulenzen. Im weiteren Verlauf des Spaltraums um den
Generator herrscht dann eine annähernd laminare Strö
mung vor, wodurch die Kühlung des Generators sehr un
ausgeglichen ist. Des weiteren sind bei den bekannten
Lösungen die komplizierten Gehäuse formen und die für
die Herstellung dieser Formen notwendigen Gießwerkzeu
ge nachteilig.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen flüssig
keitsgekühlten Generator zu schaffen, bei welchem ein
guter Strömungsverlauf mit hoher Kühlungseffizienz in
dem Spaltraum zwischen Generator und Gehäuse gegeben
ist und bei dem die Herstellung kostengünstig und der
Zusammenbau leicht und mit geringem Zeitaufwand mög
lich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn
zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale
gelöst.
Durch die Stege des netzartigen Gebildes auf dem Gene
rator kommt es zu starken Turbulenzen in der Kühlflüs
sigkeitsströmung in dem Spaltraum zwischen Gehäuse und
Generator. Der Vorteil dieser Turbulenzen liegt in der
stark verbesserten Wärmeübertragung zwischen Generator
und Kühlflüssigkeit.
Beim Zusammenbau des Generators läßt sich das netzar
tige Gebilde in vorteilhafter Weise sehr einfach über
den Generator stülpen, bevor dieser mit dem Gehäuse
verbunden wird. Dabei können kostengünstige Standard
generatoren und Gehäuse eingesetzt werden, die keine
kompliziert herzustellenden Kühlflüssigkeitsleitein
richtungen aufweisen müssen. Dadurch lassen sich ver
schiedene thermische Anforderungen an die Generatoren
z. B. durch andere Antriebsleistungen mit unterschied
lich ausgeformten netzartigen Gebilden realisieren,
ohne daß die Generatoroberfläche, das Gehäuse und die
Montage verändert werden muß. Der dadurch entstehende
Vorteil ist vor allem im Bereich der Logistik, der
Arbeitsplanung und den Fertigungskosten zu sehen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
können zusätzlich noch Leitrippen an dem netzartigen
Gebilde angebracht sein. Diese lassen eine weitere
Beeinflussung der Kühlflüssigkeitsströmung zu, so daß
sich der Generator mit einer kleinen Menge an Kühl
flüssigkeit sehr effizient und gleichmäßig kühlen
läßt.
Im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 8 ist eine al
ternative Lösung aufgezeigt, die auf dem gleichen Lö
sungsprinzip beruht und vergleichbare Vorteile wie
z. B. die Verwendbarkeit von Standardgeneratoren bie
tet.
Die Rippen, welche z. B. an dem Generator außen ange
bracht sein können, bestehen in einer sehr vorteilhaf
ten Ausgestaltung der Erfindung aus einer formbaren
Kunststoff- oder Silikonmasse, die bei Kontakt mit der
Luft aushärtet.
Eine weitere alternative Lösung ist im kennzeichnenden
Teil von Anspruch 12 beschrieben. Auch sie beruht auf
dem gleichen Lösungsprinzip und bietet vergleichbare
Vorteile wie die bereits genannten Lösungsalternati
ven.
Die Erhöhungen, welche die Kühlflüssigkeit leiten sol
len, sind dabei auf ein plattenartiges Gebilde aufge
bracht oder können in besonders vorteilhafter Weise
auch in das plattenartigen Gebilde eingeprägt sein.
Das plattenartigen Gebilde wird dann gebogen und beim
Zusammenbau des flüssigkeitsgekühlten Generators in
den Kühlraum eingelegt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung
gen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Un
teransprüchen und aus den nachfolgend anhand der
Zeichnungen prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbei
spielen.
Es zeigt:
Fig. 1 einen flüssigkeitsgekühlten Generator mit
einem erfindungsgemäßen netzartigen Gebilde
vor dem Zusammenbau;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II des
flüssigkeitsgekühlten Generators aus Fig. 1
nach dem Zusammenbau, in stark schematisier
ter Darstellung;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III des
flüssigkeitsgekühlten Generators aus Fig. 1
nach dem Zusammenbau, in stark schematisier
ter Darstellung und
Fig. 4 einen weiteren flüssigkeitsgekühlten Genera
tor mit erfindungsgemäßen Rippen vor dem Zu
sammenbau;
Fig. 5 einen weiteren flüssigkeitsgekühlten Genera
tor mit einem erfindungsgemäßen plattenarti
gem Gebilde vor dem Zusammenbau;
Fig. 6 eine Ansicht des plattenartigen Gebildes in
einem ebenen Zustand, und
Fig. 7 eine Ansicht des plattenartigen Gebildes in
einem gebogenen Zustand.
In Fig. 1 ist ein flüssigkeitsgekühlter Generator dar
gestellt, dessen hauptsächlicher Anwendungszweck im
Bereich der Kraftfahrzeugtechnik liegt. Deshalb wird
der flüssigkeitsgekühlte Generator im folgenden als
Lichtmaschine 1 bezeichnet.
Die Lichtmaschine 1 besteht aus einem vollständig ge
kapselter Generator 2 mit einem inneren Gehäuseteil 3
und einem Flansch 4, der in dieser Darstellung nicht
direkt sichtbar ist. Weiterhin weist die Lichtmaschine
1 ein äußeres Gehäuse 5 mit einer inneren Wandung 6,
je einer Ein- und Austrittsöffnung 7, 8 für die Kühl
flüssigkeit und einem Flansch 9 auf. Die weiteren Be
reiche bzw. Bauteile des Generators 2 und des äußeren
Gehäuses 5 sind für die Erfindung nicht von Interesse
und deshalb nicht erläutert bzw. nicht dargestellt.
Die drei punktierten Linien A in Fig. 1 sollen den
Vorgang des prinzipiellen Zusammenbaus des Generators
2, eines im weiteren Verlauf der Beschreibung noch
näher erläuterten, netzartigen Gebildes 10 und des
äußeren Gehäuses 5 zu der Lichtmaschine 1 andeuten.
Ein netzartiges Gebilde 10, welches hier insbesondere
als Netz 10 aus einem Elastomer ausgeführt ist, befin
det sich zwischen dem inneren Gehäuse 3 und der inne
ren Wandung 6 des äußeren Gehäuses 5. Das Netz 10 ist
einstückig mit einer Dichtung 11, Stegen 12 und Lei
trippen 13 von denen hier nur zwei schematisch ange
deutet sind, ausgeführt. Nach dem Zusammenbau des
flüssigkeitsgekühlten Generators liegt das Netz 10 mit
seinen einzelnen Stegen 12 fest bzw. verdrehsicher an
dem inneren Gehäuseteil 3 an. Die Leitrippen 13 werden
dabei deutlich dicker ausgeführt als die Stege 12.
Neben Elastomer können auch weitere Materialien, wie
z. B. Metallstrukturen, andere Kunststoffe oder Ähnli
ches, eingesetzt werden. Die Dichtung 11 wird dann als
separates Teil (nicht dargestellt) ausgeführt, um die
Dichtheit der Lichtmaschine 1 nach außen zu gewährlei
sten.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Leit
rippen 13 aus einem anderen Material gefertigt sein
als das Netz 10 und dann auf dem Netz 10 befestigt
werden.
In Fig. 2, einem schematischen Teilschnitt durch die
zusammengebaute Lichtmaschine 1, ist ein zumindest
teilweise ringförmiger Spaltraum 14 zwischen dem äuße
ren Gehäuse 5 und dem inneren Gehäuseteil 3 erkennbar.
Der Spaltraum 14 wird durch die Stege 12 des Netzes 10
teilweise eingeengt und an anderer Stelle durch die
Leitrippen 13 sehr stark verengt. In einem nicht dar
gestellten Ausführungsbeispiel kann der Spaltraum 14
durch die Leitrippen 14 jedoch in Teilbereichen auch
ganz verschlossen sein.
Durch die Eintrittsöffnung 7 gelangt Kühlflüssigkeit
in den Spaltraum 13 umströmt das innere Gehäuseteil 3
und fließt dann durch die Austrittsöffnung 8 wieder
ab. Dabei wird die Kühlflüssigkeit durch die Leitrip
pen 13 so geleitet, daß sie die von dem gekapselten
Generator 2 erzeugte Wärme über die gesamte Oberfläche
des inneren Gehäuseteils 3 möglichst gleichmäßig und
effizient abführt. Dabei sind auch die Stege 12 des
Netzes 10 hilfreich, da diese für Turbulenzen in der
Kühlflüssigkeitsströmung sorgen und damit die Wärme
übertragung an die Kühlflüssigkeit gegenüber einer
weniger turbulenten Kühlflüssigkeitsströmung stark
verbessern.
Für eine Abdichtung der Lichtmaschine 1 nach außen
sorgt die Dichtung 11, die in zusammengebautem Zustand
zwischen den Flanschen 4 und 9 zu liegen kommt, wie in
der schematische Darstellung von Fig. 3 ersichtlich
ist.
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform
kann das innere Gehäuseteil 3 und/oder die innere Wan
dung 6 des Gehäuses 5 auch Vorsprünge aufweisen, die
das Netz 10 verdrehsicher zwischen dem gekapselten
Generator 2 und dem äußeren Gehäuse 5 halten.
Fig. 4 stellt eine alternative Ausführungsform dar,
wie sie in den Ansprüchen 8 bis 10 beschrieben ist.
Vor dem Zusammenbau der Lichtmaschine 1 werden mehrere
einzelne Stränge 15 eines formbaren Materials, hier
insbesondere einer Silikonmasse, auf das innere Gehäu
se 2 aufgebracht. So aus den Strängen 15 entstehenden
Rippen 15 übernehmen nach dem Aushärten der Silikonmasse
die prinzipiell gleiche Funktion wie die Leitrip
pen 13 in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die zwischen den Flanschen 4 und 9 erforderlichen in
Fig. 4 nicht dargestellte Dichtung 11 kann dann als
separates Teil oder ebenfalls aus der Silikonmasse
ausgeführt sein.
Mit Hilfe einer einfachem Vorrichtung, z. B. einer Si
likonkartusche, wie sie aus dem Bereich der Dichtungs
technik vorzugsweise bei Sanitärinstallationen bekannt
ist, können die Rippen 15 während des Zusammenbaus von
Generator 2 und Gehäuse 5 auf das innere Gehäuseteil 3
aufgespritzt werden. Auch die Kombination eines Netzes
10 ohne Leitrippen 13, jedoch mit nachträglich aufge
brachten Rippen 15 aus Silikonmasse ist möglich.
Fig. 5 bis 8 beschreiben eine weitere alternative Aus
führungsform, wie sie in den Ansprüchen 12 bis 15 be
schrieben ist. In Fig. 5 ist die Lichtmaschine 1 vor
dem Zusammenbau erkennbar. Anstelle des netzartigen
Gebildes 10 bzw. der Rippen 15 aus Silikonmasse tritt
jetzt ein plattenartiges Gebilde 16, hier insbesondere
eine Platte 16, welche in gebogenem Zustand in den
Spaltraum 14 zwischen innerem Gehäuseteil 3 und äuße
rem Gehäuse 5 eingelegt wird. Auf dieser Platte 16
sind Erhöhungen 17 ausgebildet, welche in dem einge
legten, gebogenen Zustand der Platte 16 den Spaltraum
14 verengen.
Die im Nachfolgenden auch als Rippen 17 bezeichneten
Erhöhungen 17 der Platte 16 können dabei bevorzugt in
einem ebenen Zustand der Platte 16, wie er in Fig. 6
dargestellt ist, auf diese aufgebracht werden. Wie in
Fig. 7 erkennbar ist, wird die Platte 16 mit den Rip
pen 17 (hier nur angedeutet) entsprechend der Größe
des vollständig gekapselten Generators 2 gebogen. Beim
Zusammenbau der Lichtmaschine 1 läßt sich die Platte
16 in dem gebogenen Zustand in den Spaltraum 14 einle
gen.
Durch die Größe, die Höhe und die genaue Lage der Rip
pen 17 auf der Platte 16 läßt sich die Strömung der
Kühlflüssigkeit in dem Spaltraum 14 der Lichtmaschine
1 entsprechend der erforderlichen Kühlungsverhältnisse
beeinflussen.
Als Material für die Platte 16 bieten sich insbesonde
re Kunststoffe und Metalle an, die kostengünstig und
leicht umzuformen sind.
Claims (14)
1. Flüssigkeitsgekühlter Generator, insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, welcher in einem Gehäuse ange
ordnet ist, wobei sich zwischen dem Gehäuse und
dem Generator ein wenigstens teilweise ringförmi
ger Spaltraum für Kühlflüssigkeit befindet, wel
cher mit einer Eintrittsöffnung und einer Aus
trittsöffnung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Spaltraum (14) für die Kühlflüssigkeit ein
netzartiges Gebilde (10) mit mehreren Stegen (12)
angebracht ist, wobei die Stege (12) so ausgeführt
sind, daß sie den Spaltraum (14) verengen.
2. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf dem netzartigen Gebilde (10) einzelne Leitrip
pen (13) angeordnet sind, welche eine größere Di
cke als die Stege (12) aufweisen.
3. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das netzartige Gebilde (10) und die Leitrippen
(13) einstückig miteinander ausgeführt sind.
4. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach Anspruch 2
oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Leitrippen (13) als verdickte, einstückig mit
dem netzartigen Gebilde (10) ausgeführte Stege
(12) ausgebildet sind.
5. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach einem der
Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das netzartige Gebilde (10) einstückig mit einer
Dichtung (11) ausgebildet ist, die sich zur Ab
dichtung des Spaltraumes (14) zwischen dem Genera
tor (2) und dem Gehäuse (5) befindet.
6. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach einem der
Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das netzartige Gebilde (10) aus Kunststoff be
steht.
7. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach einem der
Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das netzartige Gebilde (10) aus Elastomer besteht.
8. Flüssigkeitsgekühlter Generator, insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, welcher in einem Gehäuse ange
ordnet ist, wobei sich zwischen dem Gehäuse und
dem Generator ein wenigstens teilweise ringförmi
ger Spaltraum für Kühlflüssigkeit befindet, wel
cher mit einer Eintrittsöffnung und einer Aus
trittsöffnung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spaltraum (14) für die Kühlflüssigkeit Rip pen (15) derart angeordnet sind, daß sie den Spaltraum (14) verengen.
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spaltraum (14) für die Kühlflüssigkeit Rip pen (15) derart angeordnet sind, daß sie den Spaltraum (14) verengen.
9. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rippen (15) auf der Außenseite des Generators
(2) angebracht sind.
10. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach Anspruch 8
oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rippen (15) aus einem formbaren, bei Kontakt
mit Luft aushärtenden Material bestehen.
11. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach Anspruch 8, 9
oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rippen (15) aus Silikon bestehen.
12. Flüssigkeitsgekühlter Generator, insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, welcher in einem Gehäuse ange
ordnet ist, wobei sich zwischen dem Gehäuse und
dem Generator ein wenigstens teilweise ringförmi
ger Spaltraum für Kühlflüssigkeit befindet, wel
cher mit einer Eintrittsöffnung und einer Aus
trittsöffnung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich in dem Spaltraum (14) für die Kühlflüssigkeit
ein plattenartiges Gebilde (16) in einem gebogenen
Zustand befindet, wobei dieses plattenartige Ge
bilde (16) mehrere Erhöhungen (17) aufweist, die
derart angeordnet sind, daß sie den Spaltraum (14)
verengen.
13. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Erhöhungen (17) durch Umformen einstückig mit
dem plattenartigen Gebilde (16) aus einem ebenen
Ausgangszustand des plattenartigen Gebildes (16)
hergestellt sind.
14. Flüssigkeitsgekühlter Generator nach Anspruch 12
oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
das plattenartigen Gebilde (16) bei der Montage
des flüssigkeitsgekühlten Generators (1) in einen
gebogenen Zustand bringbar ist.
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