DE4131463A1 - Wechselstromgenerator fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein einen Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug.

Ein solcher Wechselstromgenerator muß in immer kleineren Räumen immer höhere Leistungen erbringen und daraus ergeben sich zunehmend Schwierigkeiten bei der Sicherstellung einer einwandfreien Kühlung.

Um dieses Problem zu lösen, besteht eine der ange­ wandten Methoden darin, in den zu kühlenden Teilen Kanäle anzubringen und durch diese in geschlossenem Kreislauf ein Kalorienträgermedium, z. B. Wasser oder Öl, zirkulieren zu lassen. Wenn diese Methode auch befriedigende Ergebnisse liefert, erhöhen sich dadurch doch erheblich die Kosten für eine solche Maschine, da deren Konzeption sehr kompliziert ist und die so angebrachten Kanäle vollständig dicht sein müssen.

Um dieser Schwierigkeit abzuhelfen, baut man den gesamten Wechselstromgenerator in ein dichtes Metallgehäuse ein, welches sich wiederum im Innern einer Wanne befindet, die mit Zu- und Ableitungen für eine Kühlflüssigkeit versehen ist. Die Innenwän­ de der Wanne wirken mit Rippen zusammen, die an der Außenperipherie des Gehäuses so vorgesehen sind, daß Umlenkbleche für die genannte Flüssigkeit entstehen.

Bei dieser Konfiguration ist das Gehäuse des Wech­ selstromgenerators, um die Anzahl der Teile und die entsprechenden Kosten zu verringern, durch einen Deckel verschlossen, der einen ersten Flansch als Mittel zum Verschließen und Abdichten des genannten Gehäuses enthält, während ein zweiter Flansch als Mittel zum Verschließen und Abdichten der Wanne dient, wobei eine Mittelnabe die beiden Flansche und die zwischen der Mittelnabe und den beiden Flanschen vorhandenen radialen Wände verbindet und diese Wände abwechselnd massiv und durchbrochen sind, so daß Umlenkbleche für die Kühlflüssigkeit entstehen.

Eine solche Anordnung ist Gegenstand der FR-A-26 58 959 und bei der vorliegenden Anmeldung kann auf die darin enthaltene Beschreibung verwiesen werden.

Obgleich also der Wechselstromgenerator vollständig von einem Gehäuse umschlossen ist, stellt man eine ausreichende Kühlung sicher, damit die gewünschten Leistungen erreicht werden können.

Solche Wechselstromgeneratoren sind mit einer Gleichrichtereinheit ausgerüstet, die am Ausgang der am Stator angebrachten Ankerwicklung angeordnet ist, wobei die genannte Gleichrichtereinheit dazu dient, den in den Wicklungen erzeugten Wechselstrom in einen Gleichstrom umzuwandeln, der der Fahrzeug­ batterie und den verschiedenen Verbraucherorganen zugeleitet wird. Zu diesem Zweck ist die Gleichrich­ tereinheit mit einem Regler verbunden, dessen Aufgabe u. a. darin besteht, auf den Erregerstrom des Wechselstromgenerators zum Zweck der Gleichspan­ nungsregelung einzuwirken.

Wenn der Wechselstromgenerator in einem Gehäuse enthalten ist, ist es praktisch unmöglich, die Gleichrichtereinheit und den zugehörigen Regler dort einzubauen.

Tatsächlich hätte deren Einbau einerseits die Folge größerer Gehäuseabmessungen und andererseits einer Erhöhung der Temperatur im Innern des genannten Gehäuses infolge der freigesetzten Kalorien, so daß die in dieser Weise erreichte Temperatur für eine einwandfreie Funktion der elektronischen Bauteile ungeeignet würde.

Es ist daher erforderlich, die Gleichrichtereinheit und den zugehörigen Regler außerhalb des Gehäuses anzubringen.

Eine Lösung kann darin bestehen, diese Teile in einem anderen Gehäuse als dem des Wechselstromgene­ rators unterzubringen und dieses zweite Gehäuse im Motorraum an einer Stelle einzubauen, wo eine einwandfreie Kühlung erfolgen könnte.

Diese Lösung beinhaltet mehrere Nachteile. Tatsäch­ lich stellt nicht nur der dem Fahrzeughersteller gelieferte Wechselstromgenerator keine kompakte und vollständige Einheit mehr dar, sondern eine derarti­ ge Lösung erfordert zwischen dem Wechselstromgenera­ tor und der Gleichrichtereinheit empfindliche und damit nur aufwendig zu realisierende elektrische Verbindungen.

Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme und beschreibt zu diesem Zweck einen Wechselstromgenera­ tor für Kraftfahrzeuge, enthaltend eine mit Zu- und Ableitungen für eine Kühlflüssigkeit versehene Wanne, ein Gehäuse, worin der Wechselstromgenerator eingebaut ist, wobei das genannte Gehäuse an seiner Außenperipherie Rippen aufweist, die mit den Innen­ wänden der genannten Wanne so zusammenwirken, daß Ablenkplatten für die Zirkulation der genannten Flüssigkeit entstehen, einen aus einem Stück beste­ henden Deckel mit einem ersten Flansch, einem zweiten Flansch, eine Mittelnabe zur Verbindung der beiden Flansche, zwischen den beiden Flanschen und der Mittelnabe angebrachte Mittel zur Zirkulation der Kühlflüssigkeit, wobei dem Wechselstromgenera­ tor eine Gleichrichtereinheit und ein Regler zuge­ ordnet sind, während die Mittel zur Zirkulation der Kühlflüssigkeit aus radialen Wänden bestehen, die abwechselnd massiv und durchbrochen sind, so daß zwischen den beiden Flanschen und der Mittelnabe Durchtritte für die genannte Kühlflüssigkeit entste­ hen und daß die Gleichrichtereinheit und der Regler an der Außenseite des zweiten Flanschs gegenüber den genannten Durchtritten befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelnabe, aus einem Stück zwischen den beiden massiven Wänden gearbeitet, eine V-förmige Verlängerung nach außen aufweist, die Mittel zur Befestigung der Gleichrichtereinheit besitzt.

Auf diese Weise sind Gleichrichtereinheit und Regler nicht mehr in direktem Kontakt mit dem Innern des Wechselstromgenerators und sind daher nur der Umgebungstemperatur ausgesetzt. Darüber hinaus werden sie über den zweiten Deckelflansch durch die Flüssigkeit gekühlt, die zwischen den beiden Flanschen zirkuliert, was somit eine maxima­ le Wärmeableitung gewährleistet.

Die Mittelnabe weist, aus dem gleichen Material zwischen zwei massiven Wänden bestehend, vorzugswei­ se eine Verlängerung auf, die symmetrisch zu der Verlängerung ist, welche Mittel zur Befestigung eines zweiten Gleichrichterelements besitzt.

Der Deckel ist also so angebracht, daß er zwei Gleichrichtereinheiten aufnehmen kann, die dem Einbau eines Doppel-Wechselstromgenerators im Gehäuse entsprechen.

Die nachfolgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen macht besser verständ­ lich, wie die Erfindung realisiert werden kann.

Fig. 1 ist eine Ansicht entlang dem Pfeil F aus Fig. 2 eines Deckels gemäß der Erfindung, ausgerü­ stet mit einer Gleichrichtereinheit und dem zugehö­ rigen Regler.

Fig. 2 ist ein Schnitt des Deckels entlang der punktierten Linie II-II aus Fig. 1 mit einem Teilschnitt des Gehäuses des Wechselstromgenerators und der zugehörigen Wanne.

Fig. 3 ist ein Schnitt des Deckels entlang der Linie III-III aus Fig. 2.

Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen, worin teilweise ein Gehäuse 10 dargestellt ist, welches aus einem leitfähigen Material, wie z. B. Aluminium, besteht und worin eine elektrische Maschine wie z. B. ein Wechselstromgleichrichter 11 für ein Kraftfahrzeug, das dadurch gekühlt werden soll, untergebracht wird.

Die Bestandteile eines solchen Wechselstromgenera­ tors, die als solche bekannt sind, wurden hier nicht dargestellt, um die Zeichnungen zu vereinfa­ chen, ausgenommen die Rotorwelle 12 und das Lager 13 zur Bildung des vorderen Lagerschilds des genann­ ten Wechselstromgenerators.

Das Gehäuse 10 weist an seiner Außenperipherie aus dem gleichen Material bestehende Rippen auf, die gleichmäßig im Winkel verteilt sind und sich radial an der Außenfläche des Bodens (nicht dargestellt) des Gehäuses 10 verlängern.

Die so gebildete Einheit wird in eine Wanne 17 eingesetzt, die mit Zuleitungen 18 und Ableitungen 19 für eine Kühlflüssigkeit, wie z. B. Wasser oder Öl, versehen ist.

Die Rippen sind so angeordnet, daß sie mit den Innenwänden der Wanne 17 Ablenkplatten für die Zirkulation der Kühlflüssigkeit bilden. Somit wird die gesamte Außenperipherie des Gehäuses 10 von der genannten Flüssigkeit durchströmt und damit wird deine maximale Ableitung der durch den in Betrieb befindlichen Wechselstromgenerator erzeugten Kalori­ en gewährleistet.

Bei einer derartigen Konfiguration besteht eines der zu lösenden Probleme in der wirtschaftlichen Realisierung der Abdichtfunktionen des Wechselstrom­ generators 11 und der Wanne 17, wobei gleichzeitig auf der Seite des Lagers 13, auf der Vorderseite des Wechselstromgenerators 11, Prallbleche für die Zirkulation der Kühlflüssigkeit vorgesehen sind.

Diese verschiedenen Funktionen werden durch einen aus einem Block aus wärmeleitfähigem Material, wie z. B. Aluminium, gepreßten Deckel 21 erfüllt.

Der Deckel 21 besteht aus einem ersten Flansch 22 von allgemein kreisförmiger Ausbildung, enthaltend eine flache Umfangsfläche (Fig. 2), die zur Aufnah­ me einer flachen Dichtung 24 bestimmt ist, welche die Mittel zur Abdichtung des Wechselstromgenera­ tors 11 bildet.

Der Flansch 22 weist an seiner Peripherie ebenfalls zylindrische Löcher 26 auf, im dargestellten Bei­ spiel handelt es sich um vier Stück, die für die Einführung von Schrauben (nicht dargestellt) zur Befestigung des Deckels 21 am Gehäuse 10 bestimmt sind.

Der Deckel 21 weist einen zweiten Flansch 27, ebenfalls von allgemein kreisförmiger Ausbildung, auf, worin eine Rille 28 zur Aufnahme einer Dich­ tung 29 (Fig. 2) als Mittel zur Abdichtung der Wanne 17 angebracht ist.

Der zweite Flansch 27 weist ebenfalls eine Vielzahl von Ösen 30 auf, im dargestellten Beispiel handelt es sich um neun Stück, welche mit zylindrischen Löchern 31 zur Durchführung von Schrauben (nicht dargestellt) zur Befestigung des Deckels 21 und somit des mit dem Gehäuse 10 versehenen Wechsel­ stromgenerators 11 an der Wanne 17 bestimmt sind.

Die beiden Flansche 22, 27 des Deckels 21 sind aus dem gleichen Material mit einer Mittelnabe 32 verbunden, worin ein zylindrischer Sitz 33 zur Aufnahme des Lagers 13 vorgesehen ist.

Somit erfüllt der Deckel 27 die Funktion eines vorderen Lagers des Wechselstromgenerators 11.

Die Mittelnabe 32 weist ebenfalls ein zentrales zylindrisches Loch 34 auf, welches für den Durch­ tritt der Rotorwelle 12 des Wechselstromgenerators 11 bestimmt ist.

Zur Erzielung einer einwandfreien Zirkulation der Kühlflüssigkeit werden zwischen den beiden Flan­ schen 22, 27 des Deckels 21 abwechselnd massive und durchbrochene radiale Wände angebracht, die mit den Rippen des Gehäuses 10 so zusammenwirken, daß zwischen den beiden Flanschen 22, 27 Ablenkbleche für die Zirkulation der Kühlflüssigkeit entstehen, wie es durch die Pfeile aus Fig. 3 dargestellt ist.

Die massiven Wände 35 sind unmittelbar aus einem Stück mit dem Deckel 21 gepreßt. Die durchbrochenen Wände sind vorzugsweise mit (nicht dargestellten) entfernbaren Zapfen ausgeführt, um Durchtritte 37 für die Kühlflüssigkeit zu bilden.

Die Deckeleinheit 21 wird somit von der Kühlflüssig­ keit durchströmt, was eine maximale Ableitung der Kalorien aus sämtlichen damit zusammenhängenden Organen, wie z. B. aus dem Kugellager 13, gestattet.

Auf an sich bekannte Weise muß einem solchen Wech­ selstromgenerator 11 einerseits eine Gleichrichter­ einheit und andererseits ein Spannungsregler zuge­ ordnet sein.

Wie weiter oben präzisiert, ist es unmöglich, diese Elemente im Innern des den Wechselstromgenerator enthaltenden Gehäuses 10 unterzubringen, da die dort vorherrschende Temperatur keine einwandfreie Funktionsweise zuläßt.

Somit müssen Gleichrichtereinheit und Regler außer­ halb des Gehäuses 10, jedoch in Nähe des Wechsel­ stromgenerators 11 und in einer solchen Konfigurati­ on angebracht werden, daß eine einwandfreie Kühlung dieser Elemente möglich ist, die aufgrund ihrer Funktion hohe Kalorienzahlen erzeugen.

Gemaß der vorliegenden Erfindung wird das Problem dadurch gelöst, daß man die Gleichrichtereinheit 41 und den Regler 42 am Flansch 27 des Deckels 21 befestigt.

Die Gleichrichterbrücke 41 und der Regler 42 befin­ den sich somit ,außerhalb des Gehäuses 10 und werden gleichzeitig durch die Kühlflüssigkeit gekühlt, was eine maximale Ableitung der erzeugten Kalorien gewährleistet.

Wie insbesondere in Fig. 1 zu sehen, handelt es sich bei der Gleichrichtereinheit 41 um eine mehr­ phasige Ganzwellenausführung. Es ist ein Typ mit "plattierter Brücke", d. h. er enthält eine erste Platte 43 als Träger von vier Dioden 44, wobei das Ganze die negative Brücke bildet, und eine zweite Platte 45, die über der ersten Platte 44 liegt und vier Dioden 46 trägt, wobei diese Einheit die positive Brücke bildet.

Die so entstehende Einheit ist am Flansch 27 des Deckels 21 durch drei Schrauben 47 befestigt.

Zur Realisierung dieser Anordnung (Fig. 3) weist die Mittelnabe 32 des Deckels 21 gemäß der Erfin­ dung zwischen zwei massiven Wänden 35 eine allge­ mein V-förmige Verlängerung 48 des zylindrischen Kerns 49 nach außen auf.

In den Fig. 1 und 3 wird man bemerken, daß der Flansch 27 und die Mittelnabe 32 des Deckels 21 im Verhältnis zu einer durch die Mitte verlaufenden horizontalen Achse symmetrisch sind. Insbesondere die Mittelnabe 32 weist eine Verlängerung 48′ auf, die mit der Verlängerung 48 identisch ist und den Einbau einer zweiten kompletten Gleichrichterein­ heit erlaubt. Diese Anordnung ist besonders in den Fällen vorteilhaft, wo in das Gehäuse 10 ein Dop­ pel-Wechselstromgenerator eingebaut wird, um den geforderten Leistungsbedingungen zu entsprechen.

Da jede Verlängerung 48, 48′ die gleichen Elemente aufweist, wird nachstehend nur die Verlängerung 48 im einzelnen beschrieben, während die Elemente der Verlängerung 48′ die gleichen Bezugszahlen wie diejenigen der Verlängerung 48 tragen, jedoch mit dem Zeichen "′".

Die Verlängerung 48 weist drei Gewindelöcher 50 für die Aufnahme der Schrauben 47 zur Befestigung der Gleichrichtereinheit 41 auf, deren Außenkontur in Fig. 3 als strichpunktierte Linie dargestellt ist.

Wie man feststellen kann, liegt der größere Teil der Oberflächen der Platten 43, 45 der Gleichrich­ tereinheit gegenüber den Durchtritten 37 und diese werden daher durch das darin zirkulierende Medium optimal gekühlt.

Die Verlängerung 48 enthält ebenfalls längliche Öffnungen 51, die quer durch den gesamten Deckel 21 in der Mittelnabe 32 verlaufen, so daß eine Abdich­ tung stattfindet.

Diese länglichen Öffnungen 51 erlauben den Durch­ tritt von Leitern 52 aus den Statorphasen. Diese Leiter 52, im dargestellten Beispiel handelt es sich um vier Stück, sind jeweils mit einer Diode 44 der negativen Brücke und einer Diode 46 der negati­ ven Brücke über jedes bekannte Verbindungsmittel wie z. B. Stäbe oder Schweißnaht verbunden.

Man wird verstehen, daß diese Konfiguration es erlaubt, mit dem im Gehäuse eingebauten Wechsel­ stromgenerator 11, der Gleichrichtereinheit 41 und dem Regler 42 eine aus einem Stück bestehende blockartige Einheit zu bilden, deren Teilezahl auf das Minimum reduziert wurde und deren elektrische Verbindungen besonders einfach zu realisieren sind.

Es versteht sich von selbst, daß die oben beschrie­ bene Ausführungsart in keiner Weise einschränkenden Charakter hat und alle wünschenswerten Änderungen zuläßt, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu sprengen.

Claims (3)

1. Wechselstromgenerator für ein Kraftfahrzeug, enthaltend eine Wanne (17), welches mit Zuleitungen (18) und Ableitungen (19) für eine Kühlflüssigkeit versehen ist, ein Gehäuse (10) mit dem eingebauten Wechselstromgenerator (11), wobei das genannte Gehäuse an seiner Außenperipherie Rippen aufweist, die mit den Innenwänden der genannten Wanne (17) so zusammenwirken, daß Ablenkplatten für die Zirkulati­ on der genannten Flüssigkeit entstehen, einen aus einem Stück bestehenden Deckel (21) mit einem ersten Flansch (21), einem zweiten Flansch (27), eine Mittelnabe (32) zur Verbindung der beiden Flansche (21, 27), Mittel für die Zirkulation der Kühlflüssigkeit zwischen den beiden Flanschen (22, 27) und der Mittelnabe (32), wobei dem Wechselstrom­ generator eine Gleichrichtereinheit (41) und ein Regler (42) zugeordnet sind und die Mittel für die Zirkulation der Kühlflüssigkeit aus radialen Wänden bestehen, die abwechselnd massiv und durchbrochen sind, so daß zwischen den beiden Flanschen (22, 27) und der Mittelnabe (32) Durchtritte (37) für die genannte Kühlflüssigkeit entstehen, und daß die Gleichrichtereinheit (41) und der Regler (42) an der Außenfläche des zweiten Flanschs (27) gegenüber den genannten Durchtritten (37) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelnabe (32), aus einem Stück zwischen zwei massiven Wänden (35) ausgebildet, eine V-förmige Verlängerung (48) nach außen aufweist, die Mittel zur Befestigung (50) der Gleichrichtereinheit (41) besitzt.

2. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittelnabe (32), aus einem Stück zwischen zwei massiven Wänden (35) ausgebildet, eine zur Verlänge­ rung (48) symmetrische Verlängerung (48′) aufweist, die Mittel zur Befestigung (50′) einer zweiten Gleichrichtereinheit besitzt.

3. Wechselstromgenerator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gleichrichtereinheit (41) aus zwei Platten (43, 45) besteht, die jeweils Dioden (44, 46) tragen, welche mit Leitern (52) verbunden sind, die den gleichzurichtenden Phasen entsprechen, während die genannten Leiter (52) den Deckel (21) in dichten Durchtritten durchqueren, die aus längli­ chen Öffnungen (51, 51′) bestehen, welche in dem Material gegenüber den Verlängerungen (48, 48′) der Mittelnabe (32) ausgebildet sind.