DE3401403A1 - Vehicle generator - Google Patents

Vehicle generator

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DE3401403A1
DE3401403A1 DE19843401403 DE3401403A DE3401403A1 DE 3401403 A1 DE3401403 A1 DE 3401403A1 DE 19843401403 DE19843401403 DE 19843401403 DE 3401403 A DE3401403 A DE 3401403A DE 3401403 A1 DE3401403 A1 DE 3401403A1
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Manfred Dipl.-Ing. Frister
Istvan Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen Ragaly
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Robert Bosch GmbH
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Abstract

In the case of a generator, preferably a three-phase alternator for operation on vehicles, having a rotor which produces a constant magnetic field, having a stator which supports a plurality of windings through which currents are induced by the constant magnetic field, having a fan wheel which is seated on the rotor shaft of the generator, and having a drive bearing plate which is pot-shaped in axial longitudinal section and engages over the stator over at least a part of its axial extent, the fan wheel (30) is arranged between the rotor bearing (7) on the drive side and the rotor (1), in the cavity which is enclosed by the bearing plate (9). <IMAGE>

Description

Fahrzeug-GeneratorVehicle generator

Die Erfindung betrifft einen Generator, vorzugsweise einen Wechselstrom- oder Drehstromgenerator, zum Betrieb auf Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, mit einem ein Gleichfeld erzeugenden Läufer und mit einem mehrere, vom Gleichfeld induzierten Wicklungen tragenden Ständer und mit einem auf der Läuferwelle des Generators sitzenden Lüfterrad, sowie mit einem im axialen Längsschnitt topfförmigen Antriebslager-Schild, das dem Ständer auf mindestens einen Teil seiner axialen Länge übergreift.The invention relates to a generator, preferably an alternating current or three-phase generator, for operation on vehicles, especially motor vehicles, with a rotor generating a constant field and with a multiple of the constant field induced windings supporting stator and with one on the rotor shaft of the generator seated fan wheel, as well as with a drive bearing shield that is cup-shaped in the axial longitudinal section, which overlaps the stator over at least part of its axial length.

Derartige Generatoren sind beispielsweise aus der DE-OS 16 63 153 bekannt. Sie haben in ihrer für Kraftfahrzeuge üblichen Bauart ein Lüfterrad, das außerhalb des antriebsseitigen Lagerschildes zwischen einer zum Antrieb des Generators dienenden Keilriemenscheibe und diesem Antriebslager-Schild angeordnet ist und mit der Keilriemenscheibe verbunden sein kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Generatoren durch einen verstärkten Kühlluftstrom die Wärmeabfuhr von den sich beim Betrieb des Generators stark erwärmenden Ständerwicklungen und der Erregerwicklung zu verbessern.Such generators are for example from DE-OS 16 63 153 known. They have a fan wheel in their usual design for motor vehicles outside the drive-side end shield between one for driving the generator serving V-belt pulley and this drive bearing shield is arranged and with the V-belt pulley can be connected. The invention is based on the object in generators of this type, the heat dissipation is achieved through an increased flow of cooling air of the stator windings, which heat up strongly during operation of the generator, and to improve the excitation development.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vorgesehen. Vorteilhaft kann das Lüfterrad in der Nähe der Antriebswelle eine gegen den Anker vorgewölbte Nabenzone haben und derart ausgebildet sein, daß seine Kühlluftkanäle an der Innenseite des Generators etwa in der radialen Höhe der Klauen des als Klauenpolanker ausgebildeten Ankers beginnen und sich schräg nach auswärts gegen Luftaustrittsöffnungen im antriebsseitigen Lagerschild erstrecken bzw. sich dorthin erweitern.According to the invention, in order to achieve this object are those in the characterizing Part of claim 1 specified measures provided. The fan wheel can be advantageous near the drive shaft have a hub zone bulging against the armature and be designed such that its cooling air ducts on the inside of the generator approximately at the radial height of the claws of the armature designed as a claw pole armature begin and move diagonally outwards towards the air outlet openings in the drive-side Extend the bearing shield or expand there.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge dargestellt, der in Figur 1 in seinem axialen Längsschnitt wiedergegeben ist.In the drawing, a three-phase generator is an embodiment of the invention for motor vehicles shown, which is shown in Figure 1 in its axial longitudinal section is.

Figur 2 zeigt eine geringfügig abgewandelte Ausführungsform des Lüfterrades für einen Generator nach Figur 1.Figure 2 shows a slightly modified embodiment of the fan wheel for a generator according to Figure 1.

Der dargestellte Drehstromgenerator ist zum Betrieb auf Kraftfahrzeugen bestimmt und hat einen vom Fahrzeugmotor antreibbaren Klauenpolläufer 1, dessen Läuferwelle bei 2 angedeutet ist. Auf der Läuferwelle sitzen zwei mit ihren angeprägten Klauen 31 bzw. 41 gegeneinander gerichtete Klauenscheiben 3 und 4 und ein zwischen diesen angeordnetes, rohrförmiges Kernstück 5 aus Weicheisen, auf welches vor dem Ansetzen der Klauenscheiben eine Erregerwicklung 6 auf gewickelt worden ist.The alternator shown is for operation on motor vehicles determined and has a claw pole rotor 1, which can be driven by the vehicle engine Rotor shaft is indicated at 2. Two embossed ones sit on the rotor shaft Claws 31 and 41 mutually directed claw disks 3 and 4 and one between this arranged, tubular core piece 5 made of soft iron, on which before Attaching the claw disks an excitation winding 6 has been wound on.

Der Klauenpolläufer 1 ist an seinem beiden Enden in zwei Kugellagern 7 und 8 drehbar aufgenommen, von denen das Kugellager 7 in einem Antriebslagerschild 9 sitzt, der zusammen mit einem zylindrischen Gehäusemantel 10 einstückig in einem Druckgußverfahren aus Aluminium hergestellt ist und mit seinem Gehäusemantel 10 in einem Einpaß 11 einen ringförmigen, aus einzelnen Blechlamellen zusammengesetzten Ständer 12 auf einem Teil seiner axialen Erstreckung aufnimmt. Der Ständer 12 trägt drei über seinen Bohrungsumfang 13 verteilt angeordnete Drehstromwicklungen 14, die zu einer Stern- oder Dreieckschaltung verbunden und an sechs Laststromgleichrichter 15 angeschlossen sind, die beim Betrieb des Generators an dessen Ausgangsklemmen, von denen eine bei 16 angedeutet ist, einen zum Betrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Gleichspannung liefern. Die wiedergegebene Plus-Klemme 16 ist isoliert in dem zweiten, antriebsfernen Lagerschild 17 befestigt, der mit Hilfe von achsparallelen Zugschrauben 18 gegen den Ständer 12 festgespannt ist und das zweite Kugellager 8 enthält.The claw pole rotor 1 is in two ball bearings at both ends 7 and 8 rotatably received, of which the ball bearing 7 in a drive end shield 9 sits, which together with a cylindrical housing jacket 10 is made in one piece Die-casting process is made from aluminum and with its housing jacket 10 in a fitting 11 an annular, composed of individual sheet metal lamellas Stand 12 receives on part of its axial extent. The stand 12 carries three distributed over its bore circumference 13 three-phase windings 14, which to connected to a star or delta connection and to six load current rectifiers 15 are connected, which when the generator is in operation at its output terminals, one of which is indicated at 16, one provided for operating the motor vehicle Supply DC voltage. The reproduced plus terminal 16 is isolated in the second, Drive-remote end shield 17 attached, with the help of axially parallel lag screws 18 is clamped against the stand 12 and the second ball bearing 8 contains.

Mit der Plusklemme 16 ist ein Spannungsregler 20 verbunden, der einstückig mit einem Bürstenhalter 21 verbunden ist, dieser enthält zwei Schleifkohlen 22 und 23, die auf je einem von zwei Schleifringen 24 und 25 aufliegen. Mit diesen ist jeweils eines der beiden Enden der Erregerwicklung 6 leitend verbunden. Beim Betrieb des Generators wird der Erregerwicklung 6 Erregerstrom über die Schleifringe 24, 25 zugeführt.With the positive terminal 16, a voltage regulator 20 is connected, which is in one piece is connected to a brush holder 21, this contains two carbon brushes 22 and 23, which each rest on one of two slip rings 24 and 25. With these is one of the two ends of the excitation winding 6 is conductively connected. During operation of the generator is the excitation winding 6 excitation current via the slip rings 24, 25 supplied.

Zum Antrieb des Generators ist auf dem aus dem Lager schild 1 vorstehenden Wellenende der Läuferwelle 2 eine Keilriemenscheibe 28 aufgeteilt und mit einer im einzelnen nicht näher wiedergegebenen Spannmutter gesichert. Beim Umlauf des Ankers 1 wird unter dem Einfluß des aus dem Anker an den gleichnamigen Klauen 31 austretenden und in den Ständer 12 gelangenden Magnetfeldes, das über die jeweils gleichnamigen anderen Klauen 41 in den Anker zurückgelangt, in den Wechsel- bzw. Drehstromwicklungen 14 eine von der Höhe der Erregung und der Drehzahl abhängige Wechselspannung erzeugt.To drive the generator is on the shield from the camp 1 protruding Shaft end of the rotor shaft 2 divided a V-belt pulley 28 and with a secured in the individual not reproduced clamping nut. When the Armature 1 is under the influence of the armature on the claws 31 of the same name exiting and entering the stator 12 magnetic field, which over the respective other claws 41 of the same name returned to the anchor, in the interchangeable or Three-phase windings 14 a dependent on the level of excitation and the speed AC voltage generated.

Diese Wechselspannungen liefern am Ausgang der Dioden 15 die Ausgangsgleichspannung des Generators.These alternating voltages supply the output direct voltage at the output of the diodes 15 of the generator.

Beim Betrieb des Generators entsteht eine erhebliche Erwärmung der Ständerwicklungen 14 und der Erregerwicklungen 6.When the generator is operating, the Stator windings 14 and the excitation windings 6.

Die Wärme wird durch ein auf der Ankerwelle 2 festsitzendes Lüfterrad 30 abgeführt. In der erfindungsgemäßen Anordnung befindet sich das Lüfterrad 30 zwischen dem antriebsseitigen Kugellager 7 und seinem zugehörigen Lager schild 9 einerseits und der Klauenscheibe 3 des Ankers 1 andererseits. Die bei 32 angedeutete Nabe des Lüfterrades 30 liegt unmittelbar der antriebsseitigen Klauenscheibe 3 an und reicht bis etwa in diejenige Zone dieser Klauenscheibe, in welcher die Klauen 31 von der Klauenscheibe 3 abgebogen sind. In dieser Zone beginnen die Förderkanäle 33, welche in Umfangsrichtung des Lüfterrades 30 gleichmäßig verteilt in größerer Anzahl vorgesehen sind und die mit den Pfeilen 34, 35 und 36 angedeutete, aus dem Inneren des Generators angesaugte Kühlluft axial und radial nach außen befördert. Die Kühlluft tritt dann an den Kühlluftöffnungen 38 und 39 aus, die am äußeren Rand des Lagerschildes 9 angeordnet sind und sich vom Gehäusemantel 10 bis nahe an das Zentrum des Lagerschildes 9 erstrecken, welches das Kugellager 7 enthält. Zur Erzielung einer kurzen, axialen Baulänge ist die Nabenzone 32 des Lüfterrades 30 vom Lagerschild weg - und gegen den Anker 1 hin gewölbt - wodurch sich nicht nur eine Erhöhung der Schleuderfestigkeit des Lüfterrades 30, sondern auch eine gute axiale und radiale Förderwirkung für die Kühlluft ergibt.The heat is generated by a fan wheel that is stuck on the armature shaft 2 30 discharged. The fan wheel 30 is located in the arrangement according to the invention between the drive-side ball bearing 7 and its associated bearing shield 9 on the one hand and the claw disk 3 of the armature 1 on the other hand. The one indicated at 32 The hub of the fan wheel 30 rests directly on the drive-side claw disk 3 and extends approximately into that zone of this claw disc in which the claws 31 are bent from the claw disk 3. The conveyor channels begin in this zone 33, which are evenly distributed in the circumferential direction of the fan wheel 30 in larger Number are provided and indicated by arrows 34, 35 and 36, from the Cooling air sucked in inside the generator is conveyed axially and radially outwards. The cooling air then exits at the cooling air openings 38 and 39 on the outer edge of the bearing plate 9 are arranged and from the housing shell 10 to close to the The center of the end shield 9, which contains the ball bearing 7, extends. To achieve a short, axial length is the hub zone 32 of the fan wheel 30 from the end shield away - and arched towards the anchor 1 - which not only increases the Skid resistance of the fan wheel 30, but also good axial and radial Conveying effect for the cooling air results.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform des Lüfterrades 30 ist im Bereich des Ständers 12 ein Leitring 42 vorgesehen, welcher an die nicht nähr bezeichneten Lüfterschaufeln angeformt ist und mit dem Lüfterrad umläuft.In the embodiment of the fan wheel shown in the drawing 30, a guide ring 42 is provided in the area of the stator 12, which is not attached to the closely designated fan blades is formed and rotates with the fan wheel.

Er bewirkt eine Verstärkung der Luftförderung und vermindert die durch Luftverwirbelung und Luftumlenkung verursachten Strömungsverluste. An der dem Lagerschild 9 zugekehrten Rückseite des Lüfterrades 30 ist außerdem ein Innen liegender Verstärkungsring 43 vorgesehen, durch welchen die Schleuderfestigkeit zusätzlich erhöht wird. Durch die Unterbringung des Lüfterrades 30 innerhalb des Antriebslagerschildes 9 ergibt sich die Möglichkeit, die Luftaustrittsfläche der Luftöffnungen 38, 39 so groß zu machen, daß der Überdruck zwischen dem Lüfter und dem Gehäuse klein bleibt. Die Anzahl, Form und Anordnung zwischen den einzelnen Öffnungen 38 und 39 kann unterschiedlich gewählt werden, hinsichtlIch ausreichender mechanischer Festigkeit, wobei das Profil der zwischen den Luftaustrittsöffnungen verbleibenden Streben und deren Querschnitt eine z.B. durch asymetrische Teilung, Schrägung usw. günstige Beeinflussung des aerodynamischen Geräusches des Kühlluftstromes erlaubt.It causes an increase in the air flow and reduces the through Air turbulence and air deflection caused flow losses. On the end shield 9 facing back of the fan wheel 30 is also an inside horizontal reinforcement ring 43 is provided, through which the anti-skid resistance is additionally increased. By accommodating the fan wheel 30 within the Drive end shield 9 results in the possibility of the air outlet surface of the To make air openings 38, 39 so large that the overpressure between the fan and the housing remains small. The number, shape and arrangement between each Openings 38 and 39 can be chosen differently, in terms of being more sufficient mechanical strength, the profile of the between the air outlet openings remaining struts and their cross-section, e.g. by asymmetrical division, Inclination etc. favorable influence on the aerodynamic noise of the cooling air flow permitted.

An dem Umfang der zylindrischen Mantelfläche 10 des Antriebs-Lagerschildes 9 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzliche Öffnungen 45 vorgesehen, welche den Eintritt zusätzlichen Kühlluftstromes 34 begünstigen. Dieser zusätzliche Kühlluftstrom 34 kann direkt auf die Wickelköpfe 46 der Ständerwicklung geführt werden und ergibt dann eine besonders intensive Wärmeabführung. Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse kann außerdem ein in Figur 2 angedeuteter Leitring 48 vorgesehen sein, mit welchem erzwungen wird, daß der durch die Mantelöffnungen eintretende zusätzliche Kühlluftstrom 34 vor dem Erreichen der Kühlluftkanäle 33 die dort liegenden Wickelköpfe 46 bestreichen muß.On the circumference of the cylindrical jacket surface 10 of the drive end shield 9 additional openings 45 are provided in the illustrated embodiment, which promote the entry of additional cooling air flow 34. This additional Cooling air flow 34 can be guided directly onto the end windings 46 of the stator winding and then results in particularly intensive heat dissipation. For improvement a guide ring 48 indicated in FIG be provided with which it is forced that the entering through the jacket openings additional cooling air flow 34 before reaching the cooling air ducts 33 lying there Must coat winding heads 46.

Claims (7)

Ansprüche 0 Generator, vorzugsweise Drehstromgenerator zum Betrieb auf Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, mit einem ein Gleichfeld erzeugenden Läufer und einem mehrere, vom Gleichfeld induzierte Wicklungen tragenden Ständer und mit einem auf der Läuferwelle des Generators sitzenden Lüfterrad sowie mit einem im axialen Längsschnitt topfförmigen Antriebs-Lagerschild, das den Ständer auf mindestens einem Teil seiner axialen Erstreckung übergreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (30) zwischen dem antriebsseitigen Läuferlager (7) und dem Läufer (1) in dem vom Lagerschild (9) umschlossenen Hohlraum angeordnet ist. Claims 0 generator, preferably three-phase generator for operation on vehicles, in particular motor vehicles, with a constant field generating Rotor and a stator carrying several windings induced by the constant field and with a fan wheel seated on the rotor shaft of the generator and with a in the axial longitudinal section cup-shaped drive end shield, which the stator on at least overlaps part of its axial extent, characterized in that the Fan wheel (30) between the rotor bearing (7) on the drive side and the rotor (1) is arranged in the cavity enclosed by the bearing plate (9). 2. Generator nach Anspruch 1 mit mehreren im antriebsseitigen Lagerschild angeordneten Luftaustrittsöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnungen (38, 39) sich von dem wenigstens annähernd zylindrischen Mantel (10) des antriebsseitigen Lagerschildes bis zu dessen das Läuferlager umschließenden Zentrumsbereich erstrecken. 2. Generator according to claim 1 with several in the drive-side end shield arranged air outlet openings, characterized in that the air outlet openings (38, 39) from the at least approximately cylindrical jacket (10) of the drive-side End shield extend up to its center area surrounding the rotor bearing. 3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zentralbereich des Lüfterrades (30) angeordnete, Lüfternabe (32) von dem antriebsseitigen Lüfterlager (7) weg gewölbt ist. 3. Generator according to claim 1 or 2, characterized in that the fan hub (32) arranged in the central area of the fan wheel (30) of the fan bearing (7) on the drive side is arched away. 4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfternabe (32) an der antriebsseitigen Klauenscheibe (3) des Ankers (1) anliegt oder dieser mit sehr geringem Abstand gegenübersteht. 4. Generator according to claim 3, characterized in that the fan hub (32) on the drive-side claw disk (3) of the armature (1) is applied or faces it at a very short distance. 5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Nabe (32) des Lüfterrades (30) sich in radialer Richtung bis etwa zu den Klauen (31) des Ankers (1) erstreckt.5. Generator according to claim 4, characterized in that the central The hub (32) of the fan wheel (30) extends in the radial direction up to approximately the claws (31) of the armature (1) extends. 6. Generator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem antriebsseitigen Lagerschild (9) zugekehrten Rückseite des Lüfterrades (30) ein Verstärkungsring (43) vorgesehen ist.6. Generator according to claim 1 to 5, characterized in that on the rear of the fan wheel (30) facing the drive-side end shield (9) a reinforcement ring (43) is provided. 7. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenndaß entlang dem äußeren Rand des Lüfterrades (30) ein Luftleitring (42) angeordnet, vorzugsweise einstückig mit dem Lüfterrad verbunden ist.7. Generator according to one of claims 1 to 6, characterized along gekenndaß an air guide ring (42) is arranged, preferably on the outer edge of the fan wheel (30) is integrally connected to the fan wheel.
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JPS60160349A (en) 1985-08-21

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