DE3240058A1

DE3240058A1 - Elektrischer generator fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3240058A1
Application number: DE19823240058
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Iwaki; Akio Himieji Hyogo Matsumoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1982-10-28
Publication date: 1983-05-05
Also published as: JPS5875439A; US4469966A; FR2515440B1; FR2515440A1; DE3240058C2

Description

PAT E N TAN WÄLT E

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-197«) · DIP I.-ING. W. EITLE ■ D R. R E R. NAT. K. HOFFMANN ■ DI PL.· I N G. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. H A N S E hl ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 M 0 N CH E N 81 · TE LE FON (089) 9110 87 · TE LEX 05-29619 (PATHE)

37 768 p/we

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Tokyo / Japan

Elektrischer Generator für Fahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung der Kühlwirkung eines elektrischen Generators für Fahrzeuge, und insbesondere auf eine Konstruktionsvereinfachung durch Trennen des Kühlgebläses vom Rotor des Generators. Im allgemeinen dreht sich das Kühlgebläse mit derselben Geschwindigkeit wie der Rotor bei Generatoren für Fahrzeuge, da der Rotor vom Fahrzeugmotor oder dergleichen angetrieben wird und ein Kühlgebläse für den Generator am Rotor befestigt ist. Dementsprechend ist es erforderlich, im niedrigen Drehzahlbereich die Energie des Motors zu drosseln, da die Kühlung durch die Kühlluft in diesem Bereich unzureichend ist. Da weiterhin das Gebläse am Rotor befestigt ist, besteht eine Einschränkung hinsichtlich der Unterbringung der elektrischen Komponenten, wie den Gleichrichter und den Spannungsregler.

BAD

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Ausführungsform eines Wechselstromgenerator, der für Fahrzeuge bestimmt ist. ' Dieser Generator umfaßt: einen Rotor 1, Feldspulen 1a, eine sich drehende Welle 11 für den Rotor, einen Stator 2, welcher mit einem geringen Radialspalt dem Rotor gegenüberliegend angeordnet ist und Ankerspulen 2a aufweist, die einen Dreiphasenwechselstromausgang induzieren, Lager 31, 32, die an jeder Seite für das drehbare Abstützen der sich drehenden Welle 11 vorgesehen sind, Lagerstützen 41,

TO 42, die jeweils an jeder Seite angeordnet sind, eine Riemenschiebe 5, die an einem Ende der Welle 11 angeordnet ist, ein Kühlgebläse 6, welches an dem Ende der Welle 11 angeordnet ist, welches der genannten Riemenscheibe 5 abgewandt ist, einen topfförmigen Deckel 7, welcher auf der Lagerstütze (Lagergehäuse) 42 befestigt ist und ein Lüftungsloch 71 aufweist, einen Gleichrichter 91 für das Gleichrichten des Dreiphasenwechselstromausganges und einen Spannungsregler 92 für das Regeln des Dreiphasenwechselstromausganges. .

Der Betrieb des herkömmlichen Apparates wird nun erläutert. Der Rotor 1 wird mittels der Riemenscheibe 5 von einem Fahrzeugmotor oder dergleichen (nicht dargestellt) angetrieben, wodurch vom Stator 2 ein Dreiphasenwechselstrom erzeugt wird. Da der Rotor 1 und der Stator 2 infolge der Ohm¹sehen Verluste Wärme erzeugt, sorgt das Kühlgebläse 6, welches am Rotor 1 befestigt ist, für Kühlluft zum Abführen der Wärme. Der Verlauf der Kühlluft ist durch Pfeile angegeben. Da die Menge der Kühlluft im Verhältnis zur Drehzahl des Kühlgebläses 6 steht, kann beim Betrieb des Generators mit niedriger Drehzahl nicht die erforderliche Menge an Kühlluft zugeführt werden. Wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist es notwendig, den Gleichrichter und den Spannungsregler 92 so anzubringen, daß sie nicht mit der Welle 11 des Rotors in Berührung gelangen, an welchem das Gebläse 6 befestigt ist, was eine Einschränkung hinsichtlich der

BAD ORIGINAL

Ausnutzung des Raumes, insbesondere für den Verlauf der Kühlluft, verursacht. Fig. 2 zeigt schematisch den eingeschränkten bzw. behinderten Bereich, in dem der schraffierte Bereich der nutzbare Bereich ist.
5

Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und einen Generator für Fahrzeuge zu schaffen, bei dem eine optimale Kühlung auch im niedrigen Drehzahlbereich des Fahrzeugmotors gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst. Entsprechend dieser Lösung ist das Gebläse auf einer Welle angeordnet, die vom Eingang getrennt ist. Das Gebläse ist bevorzugt mit dem Rotor eines Induktionsmotors verbunden. Durch den zwischen den beiden Wellen befindlichen Raum können dort der Gleichrichter und der Spannungsregler angeordnet werden, wodurch der wirksame Strömungsbereich der Kühlluft nicht behindert wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines herkömmlichen Generators im Querschnitt,

Fig. 2 eine schematische Ansicht mit der Darstellung des Ausnutzungsbereiches für die Disposition der elektrischen Komponenten des herkömmlichen Generators,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Generators entsprechend der Erfindung im Querschnitt,

BAD ORIGINAL

Fig. 4 eine schematische Ansicht mit der Erläuterung dessen, wie die Restriktion hinsichtlich der Disposition der elektrischen Komponenten bei der Ausführungsform gemäß der Erfindung eliminiert werden kann, und

Fig. 5 ein elektrisches Kreisdiagramm der Ausführungsform gemäß Fig. 3.

In Fig. 3 ist ein Dreiphaseninduktionsmotor 8 dargestellt, welcher umfaßt: einen Stator 81 mit drei Phasenwicklungen, welcher am Deckel 7 befestigt ist; ein als Rotor ausgebildetes Induktionsteil 82, welches dem Stator 81 gegenüberliegt und an einem Gebläse 6 befestigt ist; und ein Lager zum drehbaren Abstützen des Teils 82 und des Gebläses 6. In dem Kreisdiagramm gemäß Fig. 5 ist ebenso eine Batterie 100 und ein Schloßkontakt (Schalter) 200 dargestellt. Andere Elemente sind ebenso angeordnet, wie dies im Zusammenhang mit Fig.1 bereits erläutert worden ist. Der Stator 81 mit drei Phasenwicklungen ist mit dem Stator 2 des Wechselstromgenerators elektrisch durch eine Dreiphasenverbindung verbunden. Wenn ein Motor 1 mittels einer Riemenscheibe 5 von einem Fahrzeugmotor oder dergleichen angetrieben wird, wird in den Ankerspulen 2a des Stators 2 ein Dreiphasenwechselstrom erzeugt, wodurch der Dreiphasenstrom dem Stator 81 zugeführt ist, welcher elektrisch damit verbunden ist, um ein sich drehendes magnetisches Feld zu erzeugen. Wenn der Rotor 1 des Generators zwölf Pole hat, die Dreiphasenwicklungen des Stators 81 des Motors vier Pole hat, beispielsweise, steht die Synchronisationsgeschwindigkeit im Verhältnis zu der Anzahl der Pole, da sie gemeinsam eine synchronisierte Frequenz haben. Dadurch hat der Stator 81 des Motors ein magnetisches Feld, welches sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die dreifach so hoch ist, wie die des Rotors 1 des Generators. Dementsprechend dreht sich das Teil 82, welches dem Stator 81

BAD ORfQiNAL

gegenüberliegt, mit nahezu derselben Geschwindigkeit wie das sich drehende Magnetfeld, und zwar mit einem geringen Schlupf, wie dieser in diesem Zusammenhang bekannt ist. Das Kühlgebläse 6, an dem das Teil 82 befestigt ist, dreht sich dementsprechend mit einer Geschwindigkeit, die nahezu dem Dreifachen der Drehgeschwindigkeit des Generators entspricht. So dreht sich das Gebläse 6 mit einer Drehzahl von ungefähr 6000 Upm bei einem niedrigen Drehzahlbereich des Generators von beispielsweise 2000 Upm.

Dies bedeutet, daß derselbe Betrag an Kühlluft, welcher bei einer Drehzahl von 6000 Upm des herkömmlichen Generators erzielt wird, bereits bei 2000 Upm erzielt wird, welches die Kühlwirkung bei niedrigen Drehzahlen wesentlich verbessert. Da weiterhin der Rotor 1 des Generators und das Kühlgebläse 6 getrennt sind, kann ein vorher ungenutzter Raum ausgenutzt werden und es ist keine Berücksichtigung hinsichtlich der Disposition des Gleichrichters 91 und des Spannungsreglers 92 notwendig unter Berücksichtigung des Kontaktes mit der Welle 11, und zwar im Vergleich mit den herkömmlichen Generatoren. Fig. 4 zeigt schematisch die Eliminierung der Einschränkung (Restriktion) des ausnutzbaren Raumes beim Generator der Erfindung, bei dem der gesamte Bereich ausgenutzt werden kann, wie dies durch die schraffierte Fläche dargelegt ist.

Da in Übereinstimmung mit der vorstehenden Beschreibung der Dreiphaseninduktionsmotor entsprechend der Erfindung weg von der Welle des Wechselstromgenerators auf einer Welle befestigt ist, und zwar an der der Riemenscheibe abgewandten Seite, und durch einen Eingang von einem Teil des Dreiphasen-Wechselstromausganges,induziert in den Ankerspulen, drehangetrieben werden kann, und schließlich das Kühlgebläse auf dem Rotor des Induktionsrotors angeordnet ist, kann die Kühlwirkung bei niedrigen Drehzahlen des Wechselstromgenerators auf bezeichnende Weise verbessert

werden. Da weiterhin der Rotor für den Wechselstromgenerator und das Kühlgebläse getrennt angeordnet sind, wird die Ausnutzung des Raumes für die Befestigung der elektrischen Komponenten im Wechselstromgenerator im Vergleich zu den bekannten Apparaten verbessert.

. ⁴ .

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1*30.1976) . DIPL.-ING. W.EITLE · DR.RE R. NAT. K. H.O FFMAN N . Dl PL.-I NG. W. LEH N

DIPL.-ING. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT, B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MO NC H EN 81 ■ TELE FON (08?) 911087 · TE LEX 05-2961? (PATHE)

37 768 p/we

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Tokyo / Japan

Elektrischer Generator für Fahrzeuge

Patentansprüche

Elektrischer Generator mit einem auf einer sich drehenden Welle befestigten Rotor, welcher mit Feldspulen versehen ist, mit einem dem genannten Rotor unter Bildung eines geringen Radialspaltes dazwischen angeordneten Stator, welcher Ankerspulen aufweist, die aufgrund der Drehung des genannten Rotors einen Dreiphasenwechselstromausgang erzeugen, mit einer an einem Ende der Welle befestigten Antriebseinrichtung/ und einem am Induktionsmotor, welcher an der Seite des Generators angeordnet ist, welcher der genannten Antriebseinrichtung abgewandt ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Induktionsmotor (8) an einer weiteren Welle befestigt ist, die von der genannten Welle getrennt ist, daß der Induktionsmotor durch

den Eingang eines Teils des Dreiphasenwechselstromausganges, induziert in den genannten Ankerspulen (2a) angetrieben ist, daß auf einem Rotor (82) des Induktionsmotors (8) ein Kühlgebläse (6) angeordnet ist, durch welches der genannte Stator und der genannte Rotor mit Kühlluft versorgbar sind.
2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der genannte Induktionsmotor

(8) ein Dreiphasenmotor mit einem Rotor (82) ist, welcher mit dem Kühlgebläse (6) integriert ausgebildet ist.
3. Generator nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß er weiterhin eine Einrichtung, die den genannten Rotor und die genannte Statorwelle aufnimmt, und eine Abdeckeinrichtung für den Motor umfaßt, welcher an der erstgenannten Einrichtung befestigt ist.
4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden dort genannten Einrichtungen Luftwege für die Strömung der Kühlluft bilden.
5. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Generator weiterhin einen Regler (92) und einen Gleichrichter (90) umfaßt, wobei zwischen der Generatorwelle und der Motorwelle ein Raum gebildet ist, in dem der Regeler (92) und der Gleichrichter (90) untergebracht sind.
6. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Aufnehmen des Rotors und der Statorwelle eine Wand umfaßt, die auf den Motor gerichtet ist, wobei ein Ringraum zwischen der Wand und dem Kühlgebläse (6) ausgebildet ist und

zwischen der Generatorwelle und der Motorwelle verläuft, wobei dieser Ringraum einen freien Raum für das Befestigen der Komponenten des Generators bildet.
7. Generator nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor (82) des Induktionsmotors (8) mit einer Drehzahl angetrieben ist, die höher als die Drehzahl des Generatorrotors ist, jedoch im Verhältnis zu dieser Drehzahl steht. 10