DE3148308A1

DE3148308A1 - Luftgekuehlte maschine

Info

Publication number: DE3148308A1
Application number: DE19813148308
Authority: DE
Inventors: Ronald Neal 46012 Anderson Ind. Gray; Stephen William 46012 Anderson Ind. Marks; Gary Duane 46013 Anderson Ind. Wooten
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1981-12-03
Publication date: 1982-07-08
Also published as: US4399379A; DE3148308C2; FR2496755A1; JPS57124100A; FR2496755B1; CA1161486A

Description

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Die Erfindung "bezieht sich auf luftgekühlte Maschinen, wie "beispielsweise elektrische Generatoren, die von Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen angetrieben sind

Eine derartige Maschine gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise durch die US-PS 3 538 362 bekannt.

Diese bekannte Bauart bewirkt zwar eine ausreichende Kühlung des Generators, die seine Lebenszeit erhöht. Es treten jedoch starke Geräusche auf, die durch den Lüfter angefacht werden und ausserdem werden Wirkungsgrade festgestellt, die den Erwartungen nicht entsprechen. Letzteres ist durch einen zu grossen Rückstrom von bereits geförderter Luft ziir Eintrittsseite des Lüfters bedingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigten, also einen geräuscharmeren Lauf und eine verbesserte Kühlung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäss geschaffene Labyrinthdichtung zwischen dem Lüfter und dem Gehäuse verhindert im wesentlichen einen Rückstrom der Luft zum Eintritt des Lüfters; S.0 dass entweder der ^eistungsbedarf geringer wird, oder bei gleichem Leistungsaufwand ein grösserer Luftdurch satz durch die Maschine und damit eine bessere Kühlung er-

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zielt wird. Auseerdem werden hierbei geringere Geräusche angefacht. Ferner wird auch die herstellung verbilligt, da die vorgesehene Labyrinthdichtung weite Änderungen des axialen Abstands zwischen dem Lüfter und dem Gehäuse der Maschine ohne Einbusse der Dichtwirkung erlaubt. Die Fördermenge des Lüfters fliesst daher vorwiegend durch die Maschine und es werden Wärmeflüsse innerhalb des Lüfters verringert, wodurch bei Verwendung von Lüfterrädern aus Kunststoff das bei bekannten Bauarten mögliche Verwerfen verhindert ist.

Eine bevorzugte Bauform ist Gegenstand des Patentanspruchs 3, bei der die Leitwand in radialer Richtung das Kunststoff teil·¹ überragen kann, so dass letzteres gegen Beschädigungen durch Fremdkörper geschützt ist. Die eine axiale Wand der Dichtung ist am Kunststoffteil gebildet und d£C Durchmesser der Wände kann sehr genau eingehalten werden, wodurch sich eine grosse Dichtwirkung ergibt, die von der axialen Länge der Dichtung nur unwesentlich beeinflusst wird.

In den beigefügten Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. I^ den eichnungen zeigen

Fig. 1 eine, zum Teil geschnittene Seitenansicht eines elektrischen Generators als Beispiel einer luftgekühlten Maschine gemäss der Erfindung,

Fig. 2 eine Teilstirnansicht in Richtung der

Pfeile 2-2 in Fig.1 gesehen,

Fig. 3 Ein Schaubild zum Vergleich der erfi»- dungsgemässen Bauart zu bekannten Bauarten.

Gemäss Fig. 1 "bilden zwei Endrahmen 20 und 22 zusammen ein Gehäuse für einen durch Dioden gleichgerichte·· ten Wechselstromgenerator 24, der von einem Bügel 26 gehalten mittels eines Bolzens 28 an eine nicht dargestellte Kraftfahrzeugmaschine angebaut ist. Die Endrahmen 20 und 22 tragen einen Ständer 30, der einen üblichen Magnetkern aus Stahllamellen enthält, der in Schlitzen eine übliche Dreiphasenwicklung¹· 36 aufnimmt. Einige Lamellen 38 haben einen grösseren Durchmesser und sind zwischen den Endrah— men .20 und 22 durch Bolzen 40 eingeklemmt, die durch Lochet des Eaärahmens 20 in den Entrahmen 22 eingeschraubt sind.

Die Endrahmen 20 und 22 tragen Lager 42 bzw.43 zur Aufnahme einer Welle 44 eines Läufers 45. Das Lager 43 ist ein Kugellager,' dessen Innenlaufring gegen eine Schulter 46 der Welle 44 anliegt. Der Läufer weist ferner zwei Polstücke 50 und 52 und einen'von diesen umschlosseneji Kern 54 auf, die aus magnetischem Werkstoff bestehen. Die Polstücke 50 und 52 haben ineinandei^reifende Finger auf, wie dies aus den US-PSn 3 252 025 und 3 538 362 bekannt ist. Ferner enthält der Läufer 45 noch eine Feldwicklung 58, die auf einer Spule vorgesehen, den Kern 54 umgibt und

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zwischen den Polstücken 50 und 52 liegt. Die Enden der Feldwicklung 58 sind mit nicht dargestellten Schleifringen verbunden, wie dies aus der US-PS 3 538 362 bekannt ist.

Die Welle 44 erstreckt sich axial über den End— rahmen 22 hinaus nach aussen und trägt dort drehfest verbunden einen Lüfter 62, der aus zwei Hauptteilen besteht, nämlich einen ringförmigen und napfartigen Schaufelteil 64, der aus einem faserverstärkten Polyamidkunstioff ,*,B. Nylon, besteht. Über seinen Umfang verteilt sind Schaufeln 66 gebildet, mit denen das zweite Teil, eine leitwand. 68 aus Stahl verbunden ist. Die Schaufeln 66 weisen eine radial nach aussen gerichtete Komponente auf, und arbeiten unter Schleuderwirkung radial nach aussen. Das Schaufeltei-l 64 hat eine zylindrische Wand 70, die axial gegen die benachbarte Stirnfläche des Endrahmens 22 gerichtet ist. Die innere Fläche 72 dieser Wand 70 entspricht der radial äusseren begrenzung des Lufteintritts in den Lüfter 62. Diese mit dem Lüfter 62 umlaufende Wand 70 überlappt mit geringen Spiel ein ortsfestes Wandteil 74 des Endrahmens 22, so daß ein labyrinthartiger Strömungsweg 76 zwischen dem Lüfter 62 und dem ^ehäuse des Generators gebildet ist.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die leitwand 68 mit mehreren gekrümmten Schlitzen 78 versehen, di-c entsprechend gekrümmte Lappen 80 aufnehmen, welche an den Aussenkanten dei Schaufeln 66 gebildet sind. Die Befestigung des■Schaufelteils 64 mit der leitwand 68 erfckt durch Warmstauchen

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der Lappen 80. Der Lüfter 62 ist durch eine Abstandshülse 82 in Abstand von dem Endrahmen 22 gehalten. Sie umgibt die Welle 44 und liegt mit dem axial inneren Ende gegen den Innenlaufring des Lagers 43 und mit dem axial äusseren Ende gegen die innere Fläche der Leitwand 68 an.

Eine Riemenscheibe 84 sitzt ausserhalb des Lüfters 62 auf der Welle 44 und wird von der P_ahrzeugmaschine über einen Keilriemen 86 angetrieben. Eine auf das Ende der Welle 44 aufgeschraubte Mutter 88 übt eine axiale Vorspannung auf die Riemenscheibe 84, den Lüfter 62, die Abstandshülse 82 aus und hält den Innenlaufring des Lagers 43 in Anlage gegen die Schulter 46 der Welle 44.

Beim Antrieb des Läufers 45 wird elektrischer Strom erzeugt und die hierbei entstehende Wärme wird durch den axial.durch das Gehäuse gesaugten Luftstrom abgeführt, der durch die Eintrittslöcher 92 eintritt gemäss den Pfeilen A fliesst und radial nach auaaen aus dem Lüfter 62 austritt.

Bei angetriebenem Lüfter 62 und hoher Eintritts geschwindigkeit der Luft tritt an der Eintrittsseite des Lüftirs 62 ein niedriger Druck auf, und es erfolgt ein teilweiser Rückstrom der geförderten Luft in diesen Bereich niedrigen Drucks gemäss dem Pfeil R ⁴.'.. Die vorgesehene Labyrinthdichtung durch die sich überlappenden zylindrischen axial gerichteten Wände 70 und 74 gestattet aber nur einen sehr geringen Durchtritt von Luft;dadurch

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das erneute Abpumpen bereits geförderter Luft vermeidend. Der Lüfter kann damit mehr Luft durch das Gehäuse fördern, wodurch eine bessere Kühlung erzielt wird. Durch den gerin geren Rückstrom an Luft verringern sich Turbulenzen der von der zylindrischen Wand 70 ablösenden Strömung, die Ursache für die Geräuschbildung sind.

Die Fig. 3 zeigt die -^eistungsanforderung des Lüfters über dessen Drehzahl. Die Kurve P zeigt die erhebliche grössere "^eistungsanforderung bei Bauarten der bisherigen Ausgestaltung, während die Vorteile der Erfindung durch die Kurve I belegt sind.

Claims

3.Dezember 1981 W-w-3490

General Motors Corporation, Detroit, Michigan, V.St.A.

Luftgekühlte Maschine

Patentansprüche :

l 1.^Luftgekühlte Maschine mit einem Läufer, bei der ein axialer Kühlluftstrom durch das Gehäuse der Maschine durch einen ausserhalb neben einem ringförmigen Luftaustritt in der einen Stirnwand des Gehäuses angeordneten, be·- schaufelten Lüfter· gesaugt w.ird, der drehfest mit der Welle des Läufers verbunden ist, gekennzeichnet durch folgebde Merkmale:

a) Die Schaufeln (66) des Lüfters (62) erstrecken sich von einer Wand (7®)im Bereich des Aussenrandes des ringförmigen Luftaustritts mit einer auswärts radial gerichteten Komponente und fördern den Luftstrom unter Schleuderwirkung radial nach aussen;

b) neben dem Aussenrand des Ringförmigen Luftaustritts erstrecken sich in axialer Richtung eine ringförmige Wand (70) des Lüfters und ein ringförmiges Wandteil (74[) der dem Lüfter zugewandten Stirnwand (22) des Gehäuses, die sich mit geringem Spiel zueinander überlappen und einen labyrinthähnlichen Strömungsweg (76) begrenzen,

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der drosselnd im wesentlichen einen Rückstrom der vom Lüfter geförderten Luft zu dessen Eintritt verhindert.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftaustritt aus dem Gehäuse durch öffnungen (94) in der dem Lüfter (62) "benachbarten Stirnwand (22) des Gehäuses gebildet sind, und dass in der anderen Stirnwand (20) des Gehäuses Lufteintrittsöffnungen (92) vorgesehen sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

c) Der Lüfter (62) "besteht aus einem ersten Teil (64) mit mehreren Schaufeln (66) und ist aus Kunststoff gebildet;' ,

d) ein zweites Teil ( "besteht aus einer Leitwand (68) aus Stahl, die mit der Welle (44) des Läufers (45) drehfest verbunden ist;

e) die Verbindung beider Teile erfolgt durch Lappen (80) am ersten Teil (64), die durch Warmstauchen in entsprechende Schlitze (78) des zweiten Teils eingreifen;

f) das erste Teil (64) weistdie ringförmige axiale Wand (70) auf, die radial innerhalb des. axialen Wandteils (74) der Stirnwand (22) des Gehäuses liegt.

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