DE3601111A1 - VENTILATION DEVICE FOR THE ROTOR ROTATING ELECTRICAL MACHINES - Google Patents
VENTILATION DEVICE FOR THE ROTOR ROTATING ELECTRICAL MACHINESInfo
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Description
VALEO ALTERNATEURS ANGERS 51/31VALEO ALTERNATEURS ANGERS 51/31
Lüftungsvorrichtung für den Rotor drehender elektrischer MaschinenVentilation device for the rotor of rotating electrical machines
Die vorliegende Erfindung betrifft das allgemeine Problem der Kühlung von drehenden elektrischen Maschinen und hebt dabei insbesondere auf Lichtmaschinen von Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, ab.The present invention relates to the general problem of cooling rotating electrical machines and lifts in particular on alternators of internal combustion engines of vehicles, in particular motor vehicles.
Damit derartige Maschinen unter optimalen Bedingungen betrieben werden, ist es bekanntlich erforderlich, die Höchsttemperatur zu begrenzen, welche infolge ihres eigenen Betriebes, aber auch aufgrund der Wärmezufuhr, ausgehend von der Betriebswärme des Verbrennungsmotors, entsteht.In order for such machines to operate under optimal conditions, it is known that the maximum temperature is necessary to limit which as a result of their own operation, but also due to the heat supply, based on the operating heat of the internal combustion engine is generated.
Um diese Temperatur zu begrenzen, wird üblicherweise auf der Welle zum Drehantrieb des Rotors ein Lüfterrad angebracht, das Lüftungsöffnungen gegenüberliegt, welche den Luftdurchtritt durch die Lichtmaschine ermöglichen.To limit this temperature, a fan wheel is usually attached to the shaft to drive the rotor, the ventilation openings are opposite, which the air passage through the alternator.
Eine derartige Maßnahme erlaubt unzweifelhaft die Abführung einer gewissen Anzahl von im Betrieb entstehenden Wärmemengeneinheiten, aber in der Praxis wird festgestellt, daß die Leistung, die die Lichtmaschine erbringen könnte, begrenzt ist, hauptsächlich aufgrund der Wirkungslosigkeit des Lüfterrads über eine bestimmte abgegebene Leistung hinaus.Such a measure undoubtedly allows the dissipation of a certain number of units of heat produced during operation, but in practice it has been found that there is a limit to the power the alternator could produce is, mainly due to the ineffectiveness of the fan wheel beyond a certain output power.
Eine Lösung dieses Problems könnte in der Modifikation der konstruktiven Merkmale der Erregerwicklung bestehen. Eine derartige Modifikation kann jedoch tatsächlich aufgrund der vorgegebenen Volumen und der elektrischen Widerstandseigen-One solution to this problem could be to modify the design features of the field winding. One However, such modification can actually be due to the given volume and the electrical resistance properties.
VALtU ALI tKiVrtlEUROVALtU ALI tKiVrtlEURO
schäften des die Erregerwicklung bildenden Drahtes nicht leicht vorgenommen werden.shafts of the wire forming the excitation winding are not can be made easily.
Ein Leistungsgewinn kann demnach offenbar nur erreicht werden, indem die Lüftung des Rotors verbessert wird mit dem Ziel, die Temperatur der Erregerwicklung herabzusetzen, um ihren Widerstand zu verringern und somit ihre Speisung mit einem höheren Erregerstrom zu erlauben.A gain in performance can apparently only be achieved by improving the ventilation of the rotor with the The aim is to lower the temperature of the excitation winding in order to reduce its resistance and thus its power supply to allow a higher excitation current.
Zu diesem Zweck wird in der FR-PS 1 505 264 vorgeschlagen, den Rotor mittels zweier Polräder herzustellen, deren ineinandergreifende Finger oder Klauen wie Schaufeln ausgebildet sind, so daß durch die Drehung des Rotors ein axialer Luftstrom entsteht, der die Erwärmung der Erregerwicklung vermindern kann.For this purpose it is proposed in FR-PS 1 505 264, to manufacture the rotor by means of two pole wheels, whose interlocking fingers or claws are designed like blades so that the rotation of the rotor creates an axial flow of air that heats the excitation winding can decrease.
Auch wenn eine derartige Lösung theoretisch akzeptabel erscheinen kann, verursacht sie in der Praxis doch Konstruktionsprobleme mit der Wirkung, daß der Preis für einen derartigen Rotor erheblich steigt, insbesondere aufgrund der speziellen Herstellung der Polräder durch Gießen und Bearbeiten. While such a solution may appear theoretically acceptable, in practice it does cause design problems with the effect that the price of such a rotor increases significantly, in particular due to the special manufacture of the pole wheels by casting and machining.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Lüftungsvorrichtung für den Rotor drehender elektrischer Maschinen vorzuschlagen, welche insbesondere von einfacher Konstruktion ist und auf den Fließbändern für derartige Rotoren leicht eingesetzt werden kann. Dabei soll auch eine neue einfache und kostengünstige Lüftungsvorrichtung vorgeschlagen werden, die überdies aufgrund ihrer geringen Masse keinen Einfluß auf die statische und dynamische Auswuchtung des Rotors hat. Weiterhin soll mit der Erfindung eine insbesondere so beschaffene Lüftungsvorrichtung vorgeschlagen werden, daß sie an derzeit hergestellteThe present invention has for its object to provide a new ventilation device for the rotor rotating electrical To propose machines, in particular of simple construction and on the assembly lines for such Rotors can be inserted easily. A new, simple and inexpensive ventilation device is also intended are proposed which, moreover, due to their low mass, have no effect on the static and dynamic Has balancing of the rotor. Furthermore, the invention is intended to provide a ventilation device of such a nature in particular suggested that they be attached to currently manufactured
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Rotoren mit Klauen angepaßt werden kann, ohne daß Konstruktions- und Montageänderungen der unterschiedlichen wesentlichen Teile des Rotors erforderlich sind. Darüber hinaus soll eine Lüftungsvorrichtung vorgeschlagen werden, die innerhalb des Rotors eine so wirksame axiale Lüftung hervorbringen kann, daß eine große Anzahl von Wärmemengeneinheiten von der Erregerwicklung, aber auch von den die Erregerwicklung begrenzenden und umgebenden Polteilen abgeführt wird.Rotors with claws can be adapted without design and assembly changes of the various essentials Parts of the rotor are required. In addition, a ventilation device is to be proposed which produce such an effective axial ventilation within the rotor can that a large number of units of heat dissipated from the field winding, but also from the pole parts that limit and surround the field winding will.
Um diese Ziele zu erreichen, ist der Gegenstand der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt einen Gürtel, der die Umfangsfläche der Erregerwicklung umgibt und Flügel bildet, die sich radial bis zu einer Höhe erstrecken, welche etwa mindestens dem Spalt zwischen der Umfangsfläche der Erregerwicklung und der durch die Aufeinanderfolge der Innenflächen der verschiedenen Klauen definierten Umhüllung entspricht.In order to achieve these objects, the object of the invention is characterized in that it comprises a belt, which surrounds the peripheral surface of the excitation winding and forms wings that extend radially to a height which is approximately at least the gap between the peripheral surface of the excitation winding and that caused by the succession of Inner surfaces of the various claws defined envelope corresponds.
Verschiedene weitere Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen hervor, die Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes zeigen, ohne ihn darauf zu beschränken.Various other features emerge from the following description with reference to the drawings, the exemplary embodiments of the subject matter of the invention without restricting it to it.
Fig. 1 zeigt einen zur Hälfte dargestellten Längsschnitt einer Lichtmaschine, umfassend einen mit einer erfindungsgemäßen Lüftungsvorrichtung ausgerüsteFig. 1 shows a longitudinal section, shown in half, of an alternator, comprising equipped one with a ventilation device according to the invention
ten Rotor,th rotor,
Fig. 2 zeigt einen teilweisen Schnitt in vergrößertem Maßstab, im wesentlichen entlang der Linie II-II in Fig. 1,Fig. 2 shows a partial section on an enlarged scale, essentially along the line II-II in Fig. 1,
VALtU ALI £Ki\Al Elmo ΛVALtU ALI £ Ki \ Al Elmo Λ
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lüftungsvorrichtung,Fig. 3 shows a perspective partial view of an embodiment of the invention Ventilation device,
Fig. 4 zeigt einen zur Hälfte dargestellten Längsschnitt entsprechend Fig. 1 einerFig. 4 shows a half-shown longitudinal section corresponding to FIG. 1
anderen Ausführungsform,other embodiment,
Fig. 5 zeigt einen teilweisen Schnitt in vergrößertem Maßstab, im wesentlichen entlang der Linie V-V in Fig. 4, undFig. 5 shows a partial section on an enlarged scale, essentially along the line V-V in Fig. 4, and
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Teilansicht6 shows a perspective partial view
der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend den Fig. 4 und 5.the embodiment of the device according to the invention according to the Figures 4 and 5.
Fig. 1 zeigt im zur Hälfte dargestellten Längsschnitt eine Lichtmaschine, wie sie bei Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen verwendet wird. Eine derartige Lichtmaschine umfaßt zwei seitliche Flansche 1 und 2, die mittels Schraubbolzen 3 der sicheren Halterung eines mit einer oder mehreren Feldwicklungen 5 verbundenen Lamellenpakets 4 dienen. Das Lamellenpaket 4 und die Feldwicklungen 5 bilden einen Stator, von dem der durch den Betrieb der Lichtmaschine erzeugte Strom entnommen wird.Fig. 1 shows in the half-shown longitudinal section an alternator, as it is in internal combustion engines of motor vehicles is used. Such an alternator comprises two side flanges 1 and 2, which by means of screw bolts 3 are used to securely hold a laminated core 4 connected to one or more field windings 5. The plate pack 4 and the field windings 5 form a stator, of which the generated by the operation of the alternator Electricity is drawn.
Die Flansche 1 und 2 halten durch Kugellager 6 und 7 eine Welle 8, deren äußeres Ende mit einer Riemenscheibe 9 zum Antrieb ausgehend vom Verbrennungsmotor ausgerüstet ist.The flanges 1 and 2 hold by ball bearings 6 and 7 a shaft 8, the outer end of which with a pulley 9 to Drive is equipped based on the internal combustion engine.
Die Riemenscheibe 9 ist im allgemeinen auch mit einem Lüfterrad 10 verbunden, das die Aufgabe hat, eine Luftzirkulation in Richtung des Pfeils f.. zu erzeugen, die mittels in den Flanschen 1 und 2 angebrachter öffnungen durch den StatorThe pulley 9 is generally also connected to a fan wheel 10, which has the task of circulating air in the direction of the arrow f .. to generate the means in the Flanges 1 and 2 made openings through the stator
hindurchtritt. 7 passes through. 7th
VALEO ALTERNATEURS ANGERS 51/51VALEO ALTERNATEURS ANGERS 51/51
Die Welle 8 trägt auf ihrem mittleren Abschnitt einen Rotor 11, der durch einen Magnetkern 12 gebildet ist, welcher von einer Erregerwicklung 13 umgeben ist, die von auf der Welle 8 gehaltenen und mit Kohlebürsten 16 und 17 verbundenen Kollektorringen 14 und 15 gespeist wird. Der Rotor umfaßt im übrigen zwei Polräder 18 und 19, die den Kern 12 und die Erregerwicklung 13 wie zwei Seitenbacken begrenzen. Die Polräder 18 und 19 bilden jeweils Klauen oder Finger 20 und 21, die so zueinander gebogen und ohne Kontakt ineinandergreifend angeordnet sind, daß sie gewissermaßen eine die Erregerwicklung 13 umgebende Außenumhüllung bilden. Die Finger oder Klauen 20 und 21 bilden einen Polwechsel von im Innern des Stators angeordneten Polen Nord-Süd mit Bezug auf die Konzentrizität mit dem Lamellenpaket 4.The shaft 8 carries on its middle section a rotor 11 which is formed by a magnetic core 12, which is surrounded by an excitation winding 13, which is held on the shaft 8 and connected to carbon brushes 16 and 17 Collector rings 14 and 15 is fed. The rotor also comprises two pole wheels 18 and 19 which form the core 12 and limit the excitation winding 13 like two side jaws. The pole wheels 18 and 19 each form claws or fingers 20 and 21, which are so bent towards each other and interlocking without contact are arranged so that they form, as it were, an outer casing surrounding the excitation winding 13. The finger or claws 20 and 21 form a pole change from north-south poles arranged inside the stator with reference to FIG the concentricity with the disk pack 4.
Gemäß der Erfindung ist die Erregerwicklung 13 von einem Gürtel 22 (Fig. 2 und 3) umgeben, welcher von zwei durch Flügel 25 verbundenen biegsamen Bändern 23 gebildet ist. Die äußeren Enden oder Teile der Bänder 23 bilden komplementäre Verbindungsteile 26 und 27, z. B. des Verriegelungstyps oder als Sperrklinkenanordnung durch elastische Verformung. Die Teile 26 können durch Löcher und die Teile 27 durch eventuell gekröpfte Stifte gebildet sein. Der Gürtel 22 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, in bestimmten Fällen kann er aber auch aus einem nichtmagnetischen Metall wie z. B. Aluminium hergestellt sein.According to the invention, the excitation winding 13 is surrounded by a belt 22 (Fig. 2 and 3), which of two by Wing 25 connected flexible strips 23 is formed. The outer ends or parts of the bands 23 form complementary ones Connecting parts 26 and 27, e.g. B. of the locking type or as a pawl arrangement by elastic deformation. The parts 26 can be formed by holes and the parts 27 by possibly cranked pins. The belt 22 is preferably made of plastic, but in certain cases it can also be made of a non-magnetic metal such as B. made of aluminum.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weisen die Flügel 25 eine gerade ausreichende Höhe auf, um in den Spalt 28 eingesetzt zu werden, der zwischen der Außenumfangsflache der Erregerwicklung 13 und der durch die Aufeinanderfolge der Innenflächen der Finger 20 und 21 entstehenden Umhüllung des Rotors vorhanden ist.As can be seen from Fig. 1, the wings 25 have just enough height to be inserted into the gap 28, between the outer peripheral surface of the excitation winding 13 and the covering of the rotor produced by the succession of the inner surfaces of the fingers 20 and 21 is present.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Flügel 25 so ausgerich-As can be seen from Fig. 2, the wings 25 are aligned
— 8 —- 8th -
VALEO ALTERNATEURS ANGERS ··. bl/ύΐVALEO ALTERNATEURS ANGERS ··. bl / ύΐ
tet, daß sie sich schräg mit Bezug auf die Achse x-x' der Welle 8 in einem WinkeleC erstrecken, der beispielsweise im wesentlichen der Hälfte des durch die Finger oder Klauentet that they are oblique with respect to the axis x-x 'the Shaft 8 extend at an angle eC, for example essentially half of that by the fingers or claws
20 und 21 gebildeten Spitzenwinkels entspricht. Die Flü-20 and 21 formed apex angle corresponds. The Flü-
gel 25 sind sämtlich derart in der gewählten Richtung ausgerichtet, daß sie bei Rotation des Rotors in Richtung des Pfeils f- einen axialen Lüfter darstellen, welcher eine Luftzirkulation in Richtung des Pfeils f, erzeugt. Diese Luftzirkulation tritt noch ergänzend zu derjenigen durch das Lüfterrad 10 erzeugten hinzu und ermöglicht es, im Innern des Rotors selbst eine Lüftung hervorzurufen, die die Abführung von Wärmemengen von der Erregerwicklung 13, aber auch von den Polrädern 18 und 19 begünstigt. Der Abstand zwischen den Flügeln 25 kann beliebig sein, je nach den besonderen Leistungsmerkmalen der Lichtmaschine.gel 25 are all aligned in the chosen direction in such a way that that they represent an axial fan when rotating the rotor in the direction of arrow f, which one Air circulation in the direction of arrow f is generated. This air circulation occurs in addition to that through the fan wheel 10 generated and makes it possible to cause a ventilation inside the rotor itself, the the dissipation of heat from the excitation winding 13, but also from the pole wheels 18 and 19 favors. The distance between the blades 25 can be anything, depending on the particular performance characteristics of the alternator.
Das Studium der Fig. 1 und 2 erlaubt die Feststellung, daß die Flügel 25 in der Ansicht im wesentlichen die Form einer halben Raute aufweisen, wobei diese Form in Abhängigkeit von dem Ausschnitt des Spalts 28 gewählt ist. Da der Ausschnitt dieses Spalts von der Ausbildung der Finger oder Klauen 20 und 21 abhängt, ist zu beachten, daß die Form der Flügel 25 in der Ansicht erheblich variieren kann.Study of Figs. 1 and 2 allows it to be seen that the wings 25 in the view are substantially in the shape of a have half a diamond, this shape being selected as a function of the section of the gap 28. Because the neckline this gap depends on the design of the fingers or claws 20 and 21, it should be noted that the shape of the Wing 25 can vary considerably in view.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform, wonach der Gürtel 22 Flügel 25a von ausreichender Höhe umfaßt, um sie zum Teil in den von den ineinandergreifenden Klauen 20 oderFig. 4 shows another embodiment in which the belt 22 includes wings 25a of sufficient height to accommodate them partly in the of the interlocking claws 20 or
21 begrenzten Zwischenräumen 29 einzusetzen. Da alle Flügel 25a in derselben Richtung ausgerichtet sind, können sie nur in die jeweils gleichgerichteten Zwischenräume eingesetzt werden, wie in Fig. 5 dargestellt ist. In diesem Fall können die Flügel 25a, wie in Fig. 6 gezeigt, eine rechteckige Form aufweisen.21 limited spaces 29 to be used. Since all of the wings 25a are oriented in the same direction, they can can only be used in the respective rectified interspaces, as shown in FIG. 5. In this case For example, as shown in FIG. 6, the wings 25a may have a rectangular shape.
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In bestimmten Fällen kann eine Kombination der Möglichkeiten gemäß den Fig. 3 und 6 vorgesehen werden, so daß der Gürtel 22 Flügel 2 5a von großem radialem Ausmaß zur Einfügung in die gleichgerichteten Zwischenräume 29 zwischen den Klauen und Flügel 25 umfaßt, die den Spalt 28 besetzen, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.In certain cases a combination of the possibilities according to FIGS. 3 and 6 can be provided so that the belt 22 blades 2 5a of great radial dimension for insertion in the rectified spaces 29 between the claws and wings 25 occupying the gap 28 as described in the first embodiment.
Es ist noch darauf hinzuweisen, daß der Gürtel 22 neben seiner Funktion als axialer Lüfter gleichzeitig ein Halteelement darstellt, das die Erregerwicklung während der Her-Stellungsphasen, insbesondere vor der Montage der Polräder umgeben kann und infolgedessen das üblicherweise verwendete Klebeband ersetzt, dessen Vorhandensein ein Hindernis für den Wärmeaustausch darstellt.It should also be pointed out that the belt 22, in addition to its function as an axial fan, also serves as a holding element represents that the excitation winding during the manufacturing phases, especially before the assembly of the pole wheels can surround and consequently replace the commonly used adhesive tape, the presence of which is an obstacle to represents the heat exchange.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8500938A FR2576467B1 (en) | 1985-01-21 | 1985-01-21 | VENTILATION DEVICE FOR ROTOR OF ROTATING ELECTRIC MACHINE |
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Family
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1986
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- 1986-01-16 GB GB08601050A patent/GB2170960A/en not_active Withdrawn
- 1986-01-21 ES ES1986296448U patent/ES296448Y/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2576467A1 (en) | 1986-07-25 |
| ES296448Y (en) | 1988-06-01 |
| GB2170960A (en) | 1986-08-13 |
| ES296448U (en) | 1987-11-01 |
| GB8601050D0 (en) | 1986-02-19 |
| FR2576467B1 (en) | 1988-07-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |