DE4104740A1 - Kuehlvorrichtung fuer elektrische maschine, insbesondere fuer kraftfahrzeug-wechselstromlichtmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein eine Kühlvorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Wechselstrom­ lichtmaschine.

Das am weitesten verbreitete Verfahren zur Gewähr­ leistung einer einwandfreien Kühlung einer elektri­ schen Maschine besteht in der Anbringung eines oder mehrerer innenliegender oder außenliegender Gebläse an der Rotorwelle der genannten Maschine.

Abgesehen von den daraus resultierenden höheren Kosten ermöglicht ein derartiges Verfahren nicht immer eine ausreichende Kühlung, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Wechselstromlichtmaschinen, deren Leistungen bei geringer werdenden Abmessungen immer höher werden. Das Problem ist noch schwieriger, wenn im gleichen Gehäuse eine Doppel-Wechselstrom­ lichtmaschine untergebracht werden muß, um den festgelegten Leistungsanforderungen zu entsprechen.

Ein weiteres Verfahren zur Erzielung einer wirksame­ ren Kühlung besteht darin, die zu kühlenden Teile Mit Kanälen zu versehen und durch diese in geschlos­ senem Kreislauf eine Wärmeableitflüssigkeit, z. B. Wasser oder Öl, zirkulieren zu lassen.

Wenn dieses Verfahren befriedigende Ergebnisse liefert, erhöhen sich dadurch die Kosten einer solchen Maschine beträchtlich, ihre Bauweise wird sehr kompliziert und die darin vorgesehenen Kanäle müssen vollständig dicht sein.

Darüber hinaus nehmen die Abmessungen einer solchen Wechselstromlichtmaschine so stark zu, daß der dafür in einem Motorenraum eines Kraftfahrzeugs vorgesehene Raum nicht mehr ausreicht.

Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, ist die Lichtmaschineneinheit in einem dichten Metallmantel untergebracht, der an der Außenperipherie mit radial und in Längsrichtung verlaufenden Rippen versehen ist, wobei der genannte Mantel dann an einem Behälter befestigt wird, der Mittel für Zu­ und Ableitung der Kühlflüssigkeit enthält.

Die Gesamtanordnung bewirkt, daß die Rippen des Mantels mit den Innenwänden des Behälters so zusam­ menwirken, daß mit dem genannten Behälter Umlenkble­ che entstehen, wodurch die Kühlflüssigkeit an der gesamten Außenperipherie des Mantels entlangströmen kann und es damit zu einer optimalen Ableitung der erzeugten Wärme kommt.

Ein dichter Mantel der oben erwähnten Art besteht im allgemeinen aus wenigstens drei Teilen: ein erster Teil umfaßt ein Gehäuse, worin die Wechsel­ stromlichtmaschine untergebracht ist und welches an seiner Peripherie Längsrippen und an der Rückseite radial verlaufende Rippen enthält, während ein zweiter Teil als Gehäusedeckel dient und ein drit­ ter Teil die Befestigung der Einheit am Behälter ermöglicht und zwischen diesen beiden Teilen Kanäle für die Zirkulation der Flüssigkeit vorgesehen sind. Diese Bauweise führt, insbesondere wegen der Anzahl der dafür erforderlichen Elemente, zu unan­ nehmbar hohen Kosten, insbesondere wenn es sich um die Herstellung in großen Serien handelt, wie z. B. im Automobilbereich.

Um diese Probleme zu lösen, enthält eine Kühlvor­ richtung für eine elektrische Maschine, insbesonde­ re eine Kraftfahrzeug-Wechselstromlichtmaschine, einen Behälter, worin Zu- und Ableitungen für eine Kühlflüssigkeit angebracht sind, ein Gehäuse mit darin eingebauter Wechselstromlichtmaschine, wobei das Gehäuse an seiner Außenperipherie Rippen auf­ weist, die mit den Innenwänden des genannten Behäl­ ters so zusammenwirken, daß Umlenkbleche für die genannte Flüssigkeit entstehen, und einen aus einem Stück bestehenden Deckel mit

• - einem ersten Flansch, der Verschluß- und Abdich­ tungsmittel für das Gehäuse bildet,
• - einem zweiten Flansch, der Verschluß- und Abdich­ tungsmittel für den Behälter bildet,
• - einer Mittelnabe zur Verbindung der beiden Flan­ sche, worin ein Sitz angebracht ist, der zur Aufnah­ me eines Lagers bestimmt ist, welches eines der Lager der Wechselstromlichtmaschine bildet,
• - radialen Wänden, die abwechselnd massiv und durchbrochen ausgeführt sind, so daß zwischen den beiden Flanschen des Deckels Umlenkbleche für die Kühlflüssigkeit entstehen.

Ein Deckel der oben beschriebenen Art, bestehend aus einem wärmeleitfähigen Material wie z. B. Alumi­ nium, wird nach dem bekannten Druckgußverfahren hergestellt, wobei zur Erzielung bestimmter Formen, wie z. B. der Wandformen, der Einsatz von Kernen erforderlich ist.

Wenn ein solches Verfahren bei massiven Wänden keine besonderen Probleme bereitet, gilt dies doch nicht für die durchbrochenen Wände, die einen mittleren Durchtritt aufweisen müssen.

Tatsächlich weisen die beiden Kerne, die die Her­ stellung ermöglichen, an der genannten Durchtritts­ stelle nie eine völlig passende Oberfläche auf, was beim Druckguß das Eindringen von geschmolzenem Metall mit sich bringt. Dadurch sind beim Entformen an der Stelle der Durchtritte erhebliche Gratbildun­ gen vorhanden, die ein einwandfreies Ablaufen der Flüssigkeit und damit das Wärmeableitvermögen beträchtlich einschränken.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, schlägt die vorliegende Erfindung zu diesem Zweck eine Kühlvor­ richtung für eine elektrische Maschine, insbesonde­ re eine Kraftfahrzeug-Wechselstromlichtmaschine, vor, die einen Behälter aufweist, worin Zu- und Ableitungen für eine Kühlflüssigkeit angebracht sind, ein Gehäuse mit darin eingebauter Wechsel­ stromlichtmaschine, wobei das genannte Gehäuse an seiner Außenperipherie Rippen aufweist, die mit den Innenwänden des genannten Behälters so zusammenwir­ ken, daß Umlenkbleche für die genannte Flüssigkeit entstehen, und einen aus einem Stück bestehenden Deckel mit

• - einem ersten Flansch, der Verschluß- und Abdich­ tungsmittel für den Behälter bildet,
• - einem zweiten Flansch, der Verschluß- und Abdich­ tungsmittel für den Behälter bildet,
• - einer Mittelnabe zur Verbindung der beiden Flan­ sche, worin ein Sitz angebracht ist, der zur Aufnah­ me eines Lagers bestimmt ist, welches eines der Lager der Wechselstromlichtmaschine bildet,
• - radialen Wänden, die abwechselnd massiv und durchbrochen ausgeführt sind, so daß zwischen den beiden Flanschen des Deckels Umlenkbleche für die Kühlflüssigkeit entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die durchbrochenen Wände aus herausnehmbaren Zapfen bestehen.

Die herausnehmbaren Zapfen kommen zwischen die beiden Flansche zu liegen und werden durch einfa­ ches Einklemmen des Deckels am Gehäuse an ihrem Platz gehalten.

Die nachfolgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verdeutlicht, wie die Erfindung ausgeführt werden kann.

Fig. 1 ist eine schematische Gesamtansicht, die den Kreislauf der Kühlflüssigkeit zeigt;

Fig. 2 ist eine Ansicht eines Deckels gemäß der Erfindung entlang dem Pfeil F aus Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Deckels entlang der punktierten Linie I-I aus Fig. 2;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht des Deckels entlang der Linie II-II aus Fig. 3.

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die ein Gehäuse 10 zeigt, welches aus einem leitfähigen Material, wie z. B. Aluminium, gepreßt ist und worin eine elektrische Maschine, wie z. B. eine Kraftfahrzeug- Wechselstromlichtmaschine 11, untergebracht wird, deren Kühlung zu gewährleisten ist.

Die an sich bekannten Teile einer solchen Wechsel­ stromlichtmaschine sind im Hinblick auf die Verein­ fachung der Zeichnungen nicht dargestellt, abgese­ hen von der Rotorwelle 12 und dem Lager 13, die die vordere Lagerung der genannten Wechselstromlichtma­ schine bilden.

An der Rotorwelle 12 ist eine Scheibe 14 für den Antrieb der Wechselstromlichtmaschine befestigt.

Das Gehäuse 10 weist an seiner Außenperipherie, aus einem Stück damit gefertigt, Rippen 15 auf, die gleichmäßig im Winkel verteilt sind und die sich, im dargestellten Beispiel acht an der Zahl, in radialer Richtung über die Außenfläche des Bodens 16 des Gehäuses 13 fortsetzen.

Die so gebildete Einheit wird in einen Behälter 17 eingeführt, der mit Zuleitungen 18 und Ableitungen 19 für eine Kühlflüssigkeit, wie z. B. Wasser oder Öl, versehen ist.

Die Rippen 15 sind so ausgeführt, daß zusammen mit den Innenwänden des Behälters 17 Umlenkbleche 20 für die Kühlflüssigkeit entstehen.

Die in Fig. 1 dargestellten Pfeile veranschauli­ chen den Weg der Kühlflüssigkeit durch die genann­ ten Bleche 20 und zeigen, daß die genannte Flüssig­ keit die gesamte Außenperipherie des Gehäuses 10 durchströmt und damit eine optimale Ableitung der Wärme gewährleistet, die beim Betrieb der Wechsel­ stromlichtmaschine erzeugt wird.

Bei einer derartigen Konfiguration besteht die zu lösende Aufgabe darin, die Dichtigkeitsfunktionen der Wechselstromlichtmaschine 11 und des Behälters 17 auf wirtschaftliche Weise zu realisieren und gleichzeitig auf der Lagerseite 13 vor der Wechsel­ stromlichtmaschine 11 Umlenkbleche für die Kühlflüs­ sigkeit zu schaffen.

Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch einen aus einem Stück bestehenden Deckel 21 erfüllt, der aus wärmeleitfähigem Materi­ al, wie z. B. Aluminium, gepreßt ist und dessen Ausführungsdetails in den Fig. 2 bis 4 veran­ schaulicht sind.

Der Deckel 21 besteht aus einem ersten Flansch 22 von allgemein kreisförmiger Gestalt, worin sich eine Rille 23 befindet, die zur Aufnahme einer Dichtung 24 (Fig. 1) dient, welche die Abdichtungs­ funktionen an der Wechselstromlichtmaschine 11 erfüllt.

Der Flansch 22 besitzt an seiner Peripherie auch Ösen 25, im dargestellten Beispiel vier Stück, die gleichmäßig im Winkel verteilt sind.

Die an der Peripherie des Flanschs 22 angeordneten Ösen sind mit zylindrischen Löchern 26 versehen, die für den Durchtritt von (nicht dargestellten) Schrauben bestimmt sind, welche die Befestigung des Deckels 21 am Gehäuse 10 gewährleisten.

Der Deckel 21 weist einen zweiten Flansch 27, ebenfalls von allgemein kreisförmiger Gestalt, auf, worin sich eine Rille 28 zur Aufnahme einer Dich­ tung 29 (Fig. 1) befindet, die der Abdichtung des Behälters 17 dient.

Der zweite Flansch 27 weist ebenfalls eine Vielzahl von Ösen 30 auf, im dargestellten Beispiel zehn Stück, die gleichmäßig im Winkel verteilt sind.

Es versteht sich jedoch von selbst, daß die Anzahl der Ösen 30 eine andere sein kann; ebenso kann die winklige Verteilung ungleichmäßig sein, wobei diese verschiedenen Elemente sich nach der Konfiguration des Motorrahmens, woran die Wechselstromlichtmaschi­ ne befestigt ist, richten.

Die an der Außenperipherie des Flanschs 27 angeord­ neten Ösen 30 sind mit zylindrischen Löchern 31 für den Durchtritt von (nicht dargestellten) Schrauben versehen, die die Befestigung des Deckels 21 und somit der Lichtmaschine 11, versehen mit dem Gehäu­ se 10 am Behälter 17, gewährleisten.

Die beiden Flansche 22, 27 des Deckels 21 sind aus einem Stück durch eine mittlere Nabe 32 verbunden, worin sich ein zylindrischer Sitz 33 zur Aufnahme des Lagers 13 befindet.

Somit erfüllt der Deckel 27 die Funktion einer vorderen Lagerung für die Lichtmaschine 11.

Die mittlere Nabe 32 besitzt ebenfalls ein zentra­ les zylindrisches Loch 34 für den Durchtritt der Rotorwelle 12 der Lichtmaschine 11.

Um eine einwandfreie Zirkulation der Kühlflüssig­ keit zu erzielen, müssen zwischen den beiden Flan­ schen 22, 27 des Deckels 21 abwechselnd massive und durchbrochene radiale Wände vorgesehen sein, die mit den Rippen 15 des Gehäuses 10 so zusammenwir­ ken, daß zwischen den beiden Flanschen 22, 27 Umlenkbleche entstehen, wie sie durch die Pfeile aus Fig. 4 veranschaulicht werden.

Die radialen massiven Wände 35 werden direkt mit dem Deckel 21 gepreßt und verbinden in irgendeiner Form die Ösen 25 des Flanschs 22 mit der mittleren Nabe 32.

Bei zwei dieser massiven Wände 35 erlauben zylindri­ sche Löcher 36 die dichte Durchführung der elektri­ schen Verbindungen der Lichtmaschine 11.

Die durchbrochenen Wände können nicht direkt mit dem Deckel 21 gepreßt werden, zumindest nicht im Rahmen einer Großserienfertigung, wie sie im Automo­ bilsektor gebräuchlich ist.

Tatsächlich könnten die Durchtritte 37 nur unter Verwendung von zwei nebeneinanderliegenden Kernen direkt gepreßt werden. An der Stelle der Durchtrit­ te 37 müssen die gemeinsamen Oberflächen der beiden Kerne einwandfrei zusammenpassen, um jedes Eindrin­ gen von geschmolzenem Metall zu verhindern, was zur Bildung von Grat oder sogar zur Entstehung von sehr dünnen Wänden an der Stelle der Durchtritte 37 führen und damit eine freie Zirkulation der Flüssig­ keit verhindern würde.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Problem dadurch gelöst, daß man die durchbrochenen Wände mit Hilfe von herausnehmbaren Zapfen 38 realisiert.

Diese herausnehmbaren Zapfen 38 haben die allgemei­ ne Form eines Zweiflachs und weisen einen vergrößer­ ten Sockel 39 auf, der mit einer Aufnahme 40 (Fig. 2) zusammenwirkt, welche zu diesem Zweck im Flansch 22 des Deckels 21 vorgesehen ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, werden die herausnehm­ baren Zapfen 38 an ihrem Platz gehalten, indem sie einfach zwischen dem Deckel 21 und dem Gehäuse 10 eingeklemmt werden.

Man wird auch bemerken, daß die so im Deckel 21 vorgesehenen Umlenkbleche die Kühlflüssigkeit zwingen, die gesamte Vorderseite der Lichtmaschine zu durchströmen, wo sich insbesondere die Strom­ gleichrichterelemente befinden, die viel Wärme erzeugen.

Claims (4)

1. Kühlvorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere eine Kraftfahrzeug-Wechselstromlichtma­ schine, enthaltend einen Behälter (17) mit darin angebrachten Zuleitungen (18) und Ableitungen (19) für eine Kühlflüssigkeit, ein Gehäuse (10) mit darin eingebauter Wechselstromlichtmaschine (11), wobei das genannte Gehäuse (10) an der Außenperiphe­ rie Rippen (15) aufweist, die mit den Innenwänden des genannten Behälters (17) so zusammenwirken, daß Umlenkbleche (20) für die genannte Flüssigkeit entstehen, und einen aus einem Stück bestehenden Deckel (21) mit

• - einem ersten Flansch (22), der Verschluß- (26) und Abdichtungsmittel (24) für das Gehäuse (10) bildet,
• - einem zweiten Flansch (27), der Verschluß- (31) und Abdichtungsmittel (29) für den Behälter (17) bildet,
• - einer Mittelnabe (32) zur Verbindung der beiden Flansche (22, 27), worin ein Sitz (33) angebracht ist, der zur Aufnahme eines Lagers (13) bestimmt ist, welches eines der Lager der Wechselstromlicht­ maschine (11) bildet,
• - radialen Wänden (35, 38), die abwechselnd massiv (35) und durchbrochen (38) ausgeführt sind, so daß zwischen den beiden Flanschen (22, 27) des Deckels (21) Umlenkbleche für die Kühlflüssigkeit entste­ hen, dadurch gekennzeichnet, daß die durchbrochenen Wände (38) aus herausnehmba­ ren Zapfen bestehen.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die herausnehmba­ ren Zapfen (38) einen erweiterten Sockel (39) besitzen, der mit einer im Flansch (22) des Deckels (21) angebrachten Aufnahme (40) zusammenwirkt.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die massiven Wände (35) direkt aus einem Stück mit dem Deckel (21) gepreßt sind.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmte massi­ ve Wände (35) Löcher (36) enthalten, die den dich­ ten Durchtritt der elektrischen Verbindungen der Wechselstromlichtmaschine (11) gewährleisten.