DE4231967A1

DE4231967A1 - Alternator for motor vehicle current supply - has cooling channels provided between peripherally spaced stator lamination segments

Info

Publication number: DE4231967A1
Application number: DE19924231967
Authority: DE
Inventors: Istvan Dipl Ing Ragaly
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1994-03-31
Also published as: FR2696056B3; IT230422Y1; ITMI930735V0; ITMI930735U1; FR2696056A3

Abstract

The AC generator has a laminated core (15) for the stator winding (17), supported in a two-part stator housing incorporating the rotor bearings. The cooling system for the generator employs radial cooling channels extending through the stator's laminated core. Peripherally spaced cooling channels are provided in the central part of the stator's laminated core via individual lamination segments of the stator laminations, which are spaced apart in the peripheral direction. ADVANTAGE - Effective cooling for high power output and long working life.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer elektrodynamischen Maschine, insbe sondere von einem Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention is based on an electrodynamic machine, in particular special of a three-phase generator for motor vehicles after Preamble of claim 1.

Bei einer solchen bekannten Maschine ist das Blechpaket gemäß GB 2 108 772 A in der Weise zusammengesetzt, daß jede Blechlamelle aus einem gestanzten Blechstreifen gerollt wird, so daß zwischen An fang und Ende des Blechstreifens ein Spalt entsteht. Die Spalten der Blechlamellen sind zueinander versetzt über den Umfang verteilt an geordnet. Sie liegen jeweils am Grund einer Nut, so daß sie nach dem Einlegen der Ständernutisolationen verschlossen werden und damit nicht als Kanäle für ein Kühlmittel zur Verfügung stehen.In such a known machine, the laminated core is in accordance with GB 2 108 772 A composed in such a way that each sheet metal lamella is rolled from a punched sheet metal strip, so that between An a gap is created at the beginning and end of the metal strip. The columns of the Sheet metal lamellae are staggered around the circumference orderly. They are each at the bottom of a groove, so that after the Insert the stand groove insulation and be closed are not available as channels for a coolant.

Dagegen ist es aus der FR-PS 525 194 bekannt, zur Kühlung des Stän derblechpaketes dieses in einzelne Paketabschnitte aufzuteilen um dazwischen über den ganzen Umfang sich erstreckende Kühlmittel schlitze zu bilden. Eine solche Lösung ist jedoch sehr aufwendig in der Herstellung und sie erhöht den magnetischen Widerstand des Blechpaketes und vergrößert die Baulänge durch die über den gesamten Umfang verlaufenden Schlitze erheblich. In contrast, it is known from FR-PS 525 194 for cooling the stand to split the sheet metal package into individual package sections coolant extending therebetween to form slits. However, such a solution is very expensive of manufacture and it increases the magnetic resistance of the Sheet metal package and increases the overall length by over the entire Circumferential slots significantly.

Advantages of the invention

Mit der erfindungsgemäßen Lösung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 wird gegenüber einem Blechpaket ohne bzw. mit verschlossenen Schlitzen eine Verbesserung der Kühlung an der Ma schine erreicht. Gegenüber den durch Blechpaketabschnitten gebil deten Kühlmittelschlitzen wird eine höhere Leistungsdichte der Ma schine bzw. eine kompaktere Ausführung bzw. eine höhere Lebensdauer erzielt.With the solution according to the invention according to the characteristic features of claim 1 is compared to a laminated core without or with closed slots improve cooling at the Ma seems reached. Opposite the gebil by sheet metal package sections The coolant slots will have a higher power density machine or a more compact version or a longer service life achieved.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentan spruch 1 angegebenen Merkmale.The measures listed in the subclaims result in advantageous developments and improvements in the patent pronounced 1 characteristics.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch die obere Hälfte eines Drehstrom generators mit einem Klauenpolläufer, Fig. 2 einen Blechschnitt des Blechpaketes für ein erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 3 einen Blechschnitt für ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch das Blechpaket des Drehstromgenerators aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung mit einer Mittellamelle aus mehreren Segmenten, Fig. 5 als weiteres Ausführungsbeispiel den Blechpaket querschnitt mit mehreren Mittellamellen aus Segmenten, Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Blechpakets mit je einer Blechla melle aus Segmenten neben den Mittellamellen und Fig. 7 zeigt den Querschnitt des Ständerblechpaketes mit zwei Blechlamellen aus Segmenten neben den Mittellamellen. Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 shows a longitudinal section through the upper half of an alternator having a claw-pole rotor, Fig. 2 is a sheet section of the laminated core for a first embodiment; Fig. 3 is a sheet section for another embodiment, Fig. 4 shows the cross section of the laminated core of the three-phase generator of FIG. 1 in an enlarged representation with a middle lamella of several segments, Fig. 5 as another embodiment of the laminated core section having a plurality of middle lamella of segments, Fig. 6 shows a further embodiment of the laminated core, each with a Blechla Melle of segments in addition to the middle lamellae and Figure . 7 shows the cross section of the stator core with two laminations of segments in addition to the middle lamella.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist die obere Hälfte eines mit 10 bezeichneten Drehstrom generators für ein Kraftfahrzeug im Längsschnitt dargestellt. Der Generator 10 besteht in bekannter Weise aus einem Klauenpolläufer 11, dessen Antriebswelle 12 mit zwei Kugellagern 13 in zwei Gehäuse hälften 14 aufgenommen ist. Zwischen den Gehäusehälften 14 ist ein Ständerblechpaket 15 durch Schrauben 16 eingespannt, welches eine Drehstrom-Ständerwicklung 17 zur Erzeugung elektrischer Energie trägt. Die Gehäusehälften 14 mit dem Ständerblechpaket 15 und der Ständerwicklung 17 bilden den Ständer 18 des Generators 10, der an der hinteren Stirnseite eine Gleichrichtereinheit 19, einen Regler 20 und eine Schleifring-Bürstenanordnung 21 aufweist, über die eine Erregerwicklung 22 des Klauenpolläufers 11 mit Gleichstrom versorgt wird.In Fig. 1 the upper half of a three-phase generator designated by 10 for a motor vehicle is shown in longitudinal section. The generator 10 consists in a known manner of a claw pole rotor 11 , the drive shaft 12 with two ball bearings 13 in two housing halves 14 is received. Between the housing halves 14 , a stator core 15 is clamped by screws 16 , which carries a three-phase stator winding 17 for generating electrical energy. The housing halves 14 with the stator core 15 and the stator winding 17 form the stator 18 of the generator 10 , which has a rectifier unit 19 , a regulator 20 and a slip ring brush arrangement 21 on the rear end face, via which an excitation winding 22 of the claw pole rotor 11 supplies with direct current becomes.

Das Ständerblechpaket 15 besteht aus einer bestimmten Anzahl von aufgeschichteten Blechlamellen 23, von denen die mittleren sogenann ten Mittellamellen - wie aus den Fig. 4 bis 7 erkennbar - einen etwas größeren Durchmesser aufweisen und im Bereich der Befesti gungsschrauben 16 - wie aus Fig. 2 und 3 erkennbar - mit Befesti gungsaugen 24 versehen sind. Die Blechlamellen 23 sind über den Um fang gleichmäßig verteilt mit Nieten 25 zusammengehalten.The stator core 15 consists of a certain number of laminated laminations 23 , of which the middle so-called th central laminations - as can be seen from FIGS . 4 to 7 - have a somewhat larger diameter and in the area of fastening screws 16 - as shown in FIGS . 2 and 3 recognizable - are provided with fastening eyes 24 . The metal plates 23 are distributed over the order evenly held together with rivets 25 .

Die Belüftung des Drehstromgenerators 10 erfolgt hier durch zwei Lüfter 26, 27, die an den Stirnseiten des Klauenpolläufers 11 angebracht sind und die einen in Fig. 1 mit 28 bezeichneten Kühlluftstrom erzeugen. The three-phase generator 10 is ventilated here by two fans 26 , 27 which are attached to the end faces of the claw-pole rotor 11 and which generate a cooling air flow designated 28 in FIG. 1.

Um hierbei die Verlustwärme in dem Ständerblechpaket 15 möglichst schnell abführen zu können, werden erfindungsgemäß eine oder mehrere Blechlamellen 23 bzw. 23a aus Blechsegmenten 29 gebildet die über den Umfang verteilt mit Abstand voneinander angeordnet sind und zwi schen sich mehrere am Umfang verteilte Kühlkanäle 30 bilden. Die Blechsegmente sind mit den benachbarten Blechlamellen 23 zu dem Blechpaket 15 fest zusammengefügt. Durch die auf diese Weise gebil deten Kühlkanäle 30 kann nunmehr ein Kühlluftstrom 28a radial von außen nach innen durch das Ständerblechpaket 15 strömen und die ins besondere im mittleren Bereich des Ständerblechpaketes 15 erzeugte Verlustwärme möglichst rasch abführen.In order to be able to dissipate the heat loss in the stator core 15 as quickly as possible, according to the invention one or more metal fins 23 or 23 a are formed from sheet metal segments 29 which are spaced apart around the circumference and form a plurality of cooling ducts 30 distributed around the circumference . The sheet metal segments are firmly joined together with the adjacent sheet metal fins 23 to form the sheet stack 15 . Through the cooling channels 30 formed in this way, a cooling air flow 28 a can now flow radially from the outside inwards through the stator core 15 and dissipate the heat loss generated in particular in the central region of the stator core 15 as quickly as possible.

Fig. 2 zeigt den Schnitt durch eine solche Mittellamelle 23a aus mehreren Segmenten 29 mit dazwischenliegenden Kühlkanälen 30. Dabei sind die Blechsegmente 29 jeweils breiter ausgebildet als die dazwi schenliegenden Kühlkanäle 30, so daß der von außen radial nach innen strömende Luftstrom 28a zur Kühlung des Ständerblechpaketes bei trägt. Durch die relativ breiten Blechsegmente 29 der Mittellamelle 23a wird der magnetische Widerstand des Ständerblechpaketes 15 un wesentlich beeinträchtigt, so daß eine kompakte Bauweise beibehalten werden kann. Fig. 2 shows the section through such a central lamella 23 a of several segments 29 with cooling channels 30 in between. The sheet segments 29 are each formed wider than the intermediate cooling channels 30 , so that the air stream 28 a flowing from the outside radially inwards contributes to cooling the stator core. Due to the relatively wide sheet segments 29 of the central lamella 23 a, the magnetic resistance of the stator core 15 is significantly impaired so that a compact design can be maintained.

Fig. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Mittellamelle 23a, bei der die Kühlkanäle 30 zwischen den Blechsegmenten 29 je weils breiter sind als die Blechsegmente 29. Fig. 3 shows a further embodiment of a central fin 23 a, in which the cooling channels 30 between the sheet segments 29 are each wider than the sheet segments 29 .

In Fig. 4 ist erkennbar, daß nur eine der Mittellamellen 23a aus Blechsegmenten 29 nach Fig. 2 bzw. Fig. 3 zur Bildung der Kühl kanäle 30 zusammengesetzt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 werden dagegen die Kühlkanäle 30 dadurch verbreitert, daß mehrere nebeneinanderliegende Mittellamellen 23a jeweils aus mehre ren aufeinanderliegenden Blechsegmenten 29 zwischen den übrigen Blechlamellen des Ständerblechpaketes 15 festgeklemmt sind. In Fig. 4 it can be seen that only one of the central fins 23 a of sheet metal segments 29 of FIG. 2 and Fig. 3 is assembled to form the cooling channels 30 . In the embodiment according to Fig. 5, however, the cooling passages 30 are widened by the fact that a plurality of adjacent middle lamellae are each composed of a ren several superposed sheet metal segments 29 23 clamped between the other sheet-metal laminates of the stator core 15 °.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bleiben dagegen die zur Be festigung des Ständerblechpaketes 15 dienenden Mittellamellen 23a unverändert und lediglich je eine der neben diesen Mittellamellen 23a liegenden Blechlamellen 23 wird aus Blechsegmenten 29 zur Bil dung der Kühlkanäle 30 zusammengesetzt und mit den übrigen Blechla mellen 23 durch Nieten 25 fest zusammengefügt.In the exemplary embodiment according to FIG. 6, on the other hand, the central fins 23 a serving to fasten the stator core 15 remain unchanged and only one of the central fins 23 a lying next to these central fins 23 a is composed of metal segments 29 for forming the cooling channels 30 and with the other metal sheets mellen 23 fixed together by rivets 25 .

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zeigt schließlich die Ausbil dung der Kühlkanäle 30 aus zwei übereinanderliegenden, aus Blech segmenten 29 zusammengesetzten Blechlamellen 23 neben den Mittella mellen 23a.The embodiment of Fig. 7 finally shows the Ausbil extension of the cooling channels 30 of two superposed sheet metal segments 29 assembled laminations 23 adjacent the mid Ella mellen 23 a.

Je nachdem, wie stark die Kühlung des Ständerblechpaketes 15 einer seits und die Beeinträchtigung des magnetischen Flusses im Ständer blechpaket 15 andererseits sein darf, können Querschnitt und Anzahl der Kühlkanäle 30 im Ständerblechpaket 15 für jeden Anwendungsfall optimiert werden. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, bei länger bauenden Blechpaketen derartige Kühlkanäle nicht nur im mitt leren Bereich sondern über die Länge des Blechpaketes verteilt Kühl kanäle 30 anzuordnen. Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, anstelle von Luft auch andere, geeignete Kühlmittel zu verwenden. Je nach Kühlsystem kann dabei das Kühlmittel in den Kühlkanälen 30 radial nach innen oder radial nach außen strömen.Depending on how strong the cooling of the stator core 15, on the one hand, and the impairment of the magnetic flux in the stator core 15, on the other hand, the cross section and number of cooling channels 30 in the stator core 15 can be optimized for each application. It is of course also possible to arrange cooling channels 30 of this type in the case of longer-build laminated cores, not only in the central region but rather distributed over the length of the laminated core. Finally, it is also possible within the scope of the invention to use other suitable coolants instead of air. Depending on the cooling system, the coolant in the cooling channels 30 can flow radially inwards or radially outwards.

Claims

1.Electrodynamic machine, in particular a three-phase generator for motor vehicles, with a stator core package made of laminations for the stator winding, with a two-part stator housing with bearings for a rotor that can rotate in the stator core package, which interacts with the stator winding and with a cooling system in which the coolant is used for heat dissipation flows through radial cooling channels in the stator core, characterized in that, at least in the central region of the stator core ( 15 ), several cooling channels ( 30 ) distributed around the circumference are formed by individual metal segments ( 29 ) of laminations ( 23 ) of the core ( 15 ) in the circumferential direction are arranged at a distance from one another and are firmly joined together with their adjacent sheet metal plates ( 23 ) to form the stator sheet metal stack ( 15 ).

2. Electrodynamic machine, according to claim 1, characterized in that at least one central lamella ( 23 a) from several Blechsegmen th ( 29 ) with intermediate cooling channels ( 30 ).

3. Electrodynamic machine, according to claim 2, characterized in that a plurality of adjacent central fins ( 23 a) consist of a plurality of sheet metal segments ( 29 ) with intermediate cooling channels ( 30 ).

4. Electrodynamic machine, according to claim 1, characterized in that in addition to several for mounting the laminated core ( 15 ) on the stator housing ( 14 ) used central fins ( 23 a) at least one metal plate ( 23 ) made of sheet metal segments ( 29 ) to form the cooling channels ( 30 ) exists.

5. Electrodynamic machine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the cooling channels ( 30 ) are each wider than the sheet segments ( 29 ) of the sheet metal fins ( 23 , 23 a).

6. Electrodynamic machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sheet metal segments ( 29 ) of the sheet metal fins ( 23 , 23 a) are each wider than the cooling channels ( 30 ).