DE4446345A1 - Rotationskühlventilator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Struktur eines Rotationsventilators zum Erzeugen eines Luftflusses oder Luftstroms durch Rotation. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Rotationsventilator für einen Wechselstromgenerator (im weiteren ebenfalls als der AC- Generator bezeichnet), wobei der Ventilator zusammen mit einer rotierbaren Welle des AC-Generators rotiert wird zum Wegführen von Wärme, die erzeugt wird, und zwar durch von dem Ventilator erzeugte Luftströme. Der AC-Generator, der mit dem Kühlventilator nach der Erfindung ausgerüstet ist, kann in einer kleinen Größe implementiert werden und profitabel eine Anwendung für Motorfahrzeuge oder Automobile finden.

Im industriellen Feld der Motorfahrzeuge oder Autos gibt es in den letzten Jahren einen Trend, mehr und mehr den Raum zu reduzieren, der für einen Motorenraum anzusiedeln ist, und zwar in einem Bemühen, dementsprechend den Raum für einen Fahrer und Passagiere zu erhöhen, so daß sie Bequemlichkeit beim Reisen in dem Auto empfinden. Daraus resultierend müssen die Brennkraftmaschine sowie das Zubehör davon und viele weitere Teile innerhalb des Motorenraumes in Zusammenballung mit einer hohen Dichte installiert werden. Somit existiert ebenfalls eine Nachfrage nach Implementierung des AC- Generators für das Motorfahrzeug in einer kleinen Größe. Andererseits mit einem Blick auf ein Gewährleisten einer hohen Sicherheit zum Manövrieren des Motorfahrzeuges sowie einer Verfügbarkeit intelligenter Einrichtungen werden elektronische Steuerungen für die Vorrichtungen, die innerhalb des Motorraums angesiedelt sind, in zunehmendem Maße angewendet, was begleitet wird von einem Anstieg im elektrischen Leistungsverbrauch. Unter diesen Umständen tendiert hohe Temperatur innerhalb des Motorenraums vorzuherrschen, was natürlich unerwünscht ist. Um mit diesem Problem standzuhalten, muß der AC-Generator ebenfalls hinsichtlich der Kühlstruktur verbessert werden.

Als die Kühleinrichtung für den AC-Generator für das Motorfahrzeug wird im allgemeinen eine "zwingende" Luftkühlstruktur verwendet, bei der die Luft gezwungenermaßen durch den AC-Generator von einem Kühlventilator zirkuliert wird, welcher sich mit einer Welle des AC-Generators dreht.

Zum besseren Verständnis des Hintergrundes der Erfindung wird eine Beschreibung zunächst auf einen Luftkühltyp-AC-Generator für das Motorfahrzeug, der hierzu bekannt ist, gerichtet werden.

Fig. 22 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines herkömmlichen Luftkühltyp-AC-Generators, welcher angebracht ist in Zugehörigkeit zu einer Brennkraftmaschine eines Motorfahrzeuges, und zwar in solch einer Anordnung, daß die rechtshändige Seite des AC-Generators, gesehen in der Figur, an der Vorderseite des Motors (nicht gezeigt) positioniert ist.

Mit Bezug auf die Figur ist eine rotierbare Welle 110 des AC- Generators rotierbar gehaltert durch Lager 114 und 115, welche an Mittenabschnitten von vorderen und hinteren Klammern 112 und 113 angebracht sind, die eingepaßt angebracht sind an einem Statorkern 111 des AC-Generators. Ein Antriebsrad 116 ist fest angebracht an der rotierbaren Welle 110 an einem vorderen Endabschnitt davon, wobei ein Motorendrehmoment auf die Welle 110 des AC-Generators über einen Übertragungsriemen (nicht gezeigt), der sich um das Antriebsrad 116 erstreckt, übertragen wird. Angebracht an der rotierbaren Welle 110 ist eine Magnetkernanordnung 6 mit einer Erregungswicklung 118, die um einen Kern gewunden ist. Gegenüber einer Magnetkernanordnung 117 ist ein Statorkern 111 angeordnet, der mit einer Statorwicklung 119 bewickelt ist. Weiterhin sind intern der hinteren Klammer 113 ein Vollwellengleichrichter 120 zum Gleichrichten einer in die Statorwicklung 119 induzierten AC-Leistung und ein Spannungsregler 121 zum Steuern der Ausgabespannung des AC- Generators angebracht.

Angeordnet innerhalb des AC-Generators der oben beschriebenen Struktur sind Rotationsventilatoren 100, jeder von einem Einseiten-Ansaugtyp, welche an vordere und hintere Endoberflächen der Magnetkernanordnung 117 angebracht sind, um somit zusammen mit der Magnetkernanordnung 117 als eine integrale Einheit zu rotieren. Somit wird, wenn der Rotationsventilator 100 angebracht ist, an der vorderen Endoberfläche der Magnetkernanordnung 117, die Umgebungsluft veranlaßt, in den AC-Generator durch ein Einlaßtor 122, das in der vorderen (112) gebildet ist, hineinzufließen, wie angedeutet durch Pfeile, wodurch die Statorwicklung 119 und andere Komponenten des AC-Generators gekühlt werden. Die Luft, die die Wärme wegführt, die erzeugt wird innerhalb des AC-Generators, fließt nach draußen durch ein Entladetor 123. Weiterhin wird durch die Rotation des Rotationsventilators 100, der angebracht ist an der hinteren Endoberfläche der Magnetkernanordnung 117, die Umgebungsluft eingezogen durch Einlaßtore 124 und 125, und zwar unter der Luftzugwirkung des Rotationsventilators 100, und veranlaßt zirkulierend durch das Innere des AC-Generators zu fließen und den Vollwellengleichrichter 120 und den Spannungsregler 121 zu kühlen, um letztendlich durch ein Entladetor 126 entladen zu werden.

Dazu ist der Drehventilator des oben erwähnten Typs in solch einer Struktur, wie gezeigt in Fig. 23, implementiert.

Mit Bezug auf die Figur besteht der illustrierte Rotationsventilator 100 aus einer Basisplatte 101, welche angepaßt ist, fest angebracht zu werden an die Magnetkernanordnung 117 des AC-Generators, und einer Vielzahl von vorstehenden Ventilatorblättern 102, welche in einer Reihe in der rotierbaren Basisplatte 101 entlang der äußeren Peripherie davon gebildet sind.

Die Ventilatorblätter 102 sind einheitlich mit der rotierbaren Basisplatte 101 ausgebildet. Insbesondere sind die rotierbare Basisplatte 101 und die Ventilatorplatte 102 einheitlich ausgebildet aus einer Metallplatte durch eine Stanzpresse, worauf die Ventilatorplatte 102 orthogonal zur Ebene der Basisplatte 101 in solcher Orientierung gebogen werden, daß sie sich schräg relativ zur radialen Richtung der rotierbaren Basisplatte 101 erstrecken. Mit anderen Worten ist die Vielzahl von Ventilatorblättern 102 gebildet in der Form einer Umfangsreihe entlang des äußeren peripherischen Randes der rotierbaren Basisplatte 101 durch Stanzen einer einzelnen Metallplatte. Somit bleibt der Entladewinkel θ des Ventilatorblattes 102 stets konstant unabhängig von den Rotationsgeschwindigkeiten des Rotationsventilators 100. Dabei zeigt der Entladewinkel θ einen Winkel an, der gebildet ist zwischen einer geraden Linie, die das Zentrum der Basisplatte 101 und einen äußersten peripherischen Punkt des Ventilatorblattes 102, gelegen an der Vorderseite davon, wie gesehen in der Rotationsrichtung der Basisplatte 101, sowie eine Linie tangential zum äußersten peripherischen Punkt verbindet.

In dem Ventilatorblatt 100 für den AC-Generator des Motorfahrzeugs, welcher hierfür bekannt ist, bleibt der Entladewinkel θ des Ventilatorblattes 102 stets konstant unabhängig von der Rotation des Rotationsventilators 100. Daraus resultierend steigt die Luftmenge, die durch den Ventilator 100 produziert wird, linear proportional zur Rotationsgeschwindigkeit (UpM) des Rotationsventilators 100 an, wie angedeutet durch eine charakteristische Kurve mit unterbrochener Linienführung in Fig. 8, woraus resultierend ein Rauschen, das durch den Rotationsventilator 100 erzeugt wird, immer bemerkbarer wird, wenn die Luftmenge (oder das Luftvolumen in m³/min) ansteigt.

Weiterhin kann aus Fig. 8 gesehen werden, daß der Ausgabestrom des AC-Generators steil ansteigt als eine Funktion der Drehzahl in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich (z. B. nicht höher als 4000 UpM), während in einem Hochgeschwindigkeitsbereich (z. B. höher als 4000 UpM) der Ausgabestrom des AC-Generators nur leicht ansteigt. In ähnlicher Weise steigt die Temperatur des AC-Generators, wenn der Ausgabestrom davon ansteigt. Die Rate des Temperaturanstiegs jedoch wird schrittweise niedriger, wenn eine bestimmte Drehzahl (z. B. 4000 UpM) überschritten ist.

Aus diesen Gründen wird, wenn der Entladewinkel θ so gewählt wird, daß eine hinreichende Luftmenge zum Kühlen des AC- Generators verfügbar ist, in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich, die Luftmenge, die erzeugt wird durch den Rotationsventilator 100, unnötig und verschwenderisch auf einen übermäßig hohen Pegel im Hochgeschwindigkeitsbereich ansteigen, was begleitet wird von einem Problem, daß ein furchtbares Rauschen erzeugt wird.

Wenn andererseits der Entladewinkel θ so gewählt ist, daß die Luftmenge auf einer minimal notwendigen Rate im Hochgeschwindigkeitsbereich bleibt, und zwar im Hinblick, das Rauschen im Hochgeschwindigkeitsbereich zu unterdrücken, kann eine hinreichende Luftmenge im Niedriggeschwindigkeitsbereich nicht mehr erhalten werden, was einen hohen Temperaturanstieg des AC-Generators mit sich bringt, wodurch der Ausgabestrom des AC-Generators begrenzt wird, also Anlaß für ein weiteres Problem gibt.

Angesichts des oben beschriebenen Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotationsventilator zu schaffen, welcher eine Verfügbarkeit einer hinreichenden Luftmenge sogar in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich gewährleisten kann, während er eine Rauscherzeugung in einem Hochgeschwindigkeitsbereich vermeidet.

Angesichts des obigen und weiterer Aufgaben, welche mit fortschreitender Beschreibung klar erscheinen werden, ist nach einem allgemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Rotationsventilator geschaffen, welcher beinhaltet: eine rotierbare Basisplatte, eine Vielzahl von Ventilatorblättern, die rotierbar an der Basisplatte an einem peripherischen Abschnitt davon mittels Halterungsbolzen angebracht sind, und einen Blattwinkel-Einstellmechanismus, der in Verbindung mit jedem der Ventilatorblätter angebracht ist zum Erlauben, daß sich das Ventilatorblatt schwenkbar um den Halterungsbolzen dreht unter einer Zentrifugalkraftwirkung, die auf das Ventilatorblatt wirkt, so daß eine Rate eines Anstiegs der Luftmenge oder des Luftvolumens, das durch das Ventilatorblatt erzeugt wird, abnimmt, wenn eine Drehzahl der drehbaren Basisplatte ansteigt in einem vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Drehbereich der rotierbaren Basisplatte, während in einem weiteren Rotationsgeschwindigkeits- Drehbereich außerhalb des Hochgeschwindigkeits-Drehbereichs der Blattwinkel-Einstellmechanismus zum Unterdrücken der Rotation des Ventilatorblatts um den Halterungsbolzen agiert.

Bei der oben beschriebenen Struktur des Rotationsventilators wird eine Rotation oder ein Schwingen des Ventilatorblatts um den Halterungsbolzen unterdrückt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit außerhalb des vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereichs der rotierbaren Basisplatte liegt, wodurch die Luftmenge (oder Luftströmung in m³/min), erzeugt durch die Ventilatorblätter, linear ansteigt proportional zum Anstieg der Drehzahl der rotierbaren Basisplatte. Im vorbestimmten Hochgeschwindigkeitsbereich der rotierbaren Basisplatte jedoch schwingt oder rotiert jedes der Ventilatorblätter jedoch um den Halterungsbolzen als eine Funktion des Anstiegs der Zentrifugalkraft, die an das Ventilatorblatt während der Rotation der Basisplatte angelegt ist, woraus resultierend die Rate des Anstiegs der Luftmenge, die durch die Ventilatorblätter erzeugt wird, abnimmt, wenn die Drehzahl der Basisplatte ansteigt, wodurch eine Erzeugung des Rauschens entsprechend unterdrückt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Blattwinkel-Einstellmechanismus eine Bedrängungseinrichtung beinhalten zum Drängen des Ventilatorblatts in eine entgegengesetzte Richtung zur Zentrifugalkraft, die an das Ventilatorblatt angelegt ist, eine erste Stoppereinrichtung zum Begrenzen der Rotation des Ventilatorblatts unter der Bedrängungskraft der Bedrängungseinrichtung und eine zweite Stoppereinrichtung zum Begrenzen der Rotation des Ventilatorblatts, die stattfindet unter der an das Ventilatorblatt angelegten Zentrifugalkraft, wobei ein Entladewinkel, der definiert ist durch einen Winkel, der gebildet ist zwischen einer geraden Linie, die sich erstreckt von einem äußersten peripherischen Punkt auf einer Seitenoberfläche des Ventilatorblatts, gelegen an einer Vorderseite, gesehen in einer Richtung der Rotation der Basisplatte, und einem Zentrum davon, und einer Linie, die sich tangential erstreckt zum äußersten peripherischen Punkt, geregelt wird abhängig von der Drehzahl der Basisplatte innerhalb des vorbestimmten Hochgeschwindigkeits- Drehbereichs.

Beim Rotationsventilator der oben beschriebenen Struktur wird jedes der Ventilatorblätter gedrängt, gegen die erste Stoppereinrichtung zu drücken, nämlich durch die Bedrängungseinrichtung, um dadurch von einer Rotation abgehalten zu werden, bis die Drehzahl der rotierbaren Basisplatte den vorbestimmten Hochgeschwindigkeits- Drehbereich erreicht hat, während in dem vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Drehbereich der Basisplatte das Ventilatorblatt veranlaßt wird, um den Halterungsbolzen zwischen der ersten Stoppereinrichtung und der zweiten Stoppereinrichtung mit zunehmender Zentrifugalkraft zu rotieren oder zu schwingen. Wenn die Drehzahl der Basisplatte oberhalb des vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Drehbereichs ansteigt (d. h. wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Basisplatte ansteigt bis hinauf in einen sehr hohen Rotationsgeschwindigkeitsbereich), wird die Rotation des Ventilatorblattes unter der Zentrifugalkraft gestoppt durch die zweite Stoppereinrichtung, woraus resultierend die Luftmenge abgehalten wird, unterhalb eines notwendigen Minimalpegels abzusinken, während in dem Niedriggeschwindigkeits-Drehbereich die Luftmenge auf einen am besten geeigneten Pegel gesetzt werden kann.

Die Rotationsgeschwindigkeiten der Basisplatte, welche den vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Drehbereich, der oben erwähnt wurde, definieren, können vorzugsweise bestimmt werden durch selektives Ausbilden zumindest einer Aushöhlung in dem Ventilatorblatt zum Einstellen einer Position des Schwerpunktes an dem Ventilatorblatt.

Bei der oben erwähnten Anordnung kann der Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereich leicht eingestellt werden. Außerdem können, da das Ventilatorblatt mit leichtem Gewicht implementiert werden kann, eine Größe der Zentrifugalkraft, die wirkt zum Rotieren des Ventilatorblattes um den Halterungsbolzen, sowie eine Trägheit des Rotationsventilators im Ganzen erniedrigt werden, was vorteilhaft ist für eine billige Herstellung des Rotationsventilators. Zusätzlich kann die Bedrängungseinrichtung gebildet sein durch eine Torsionsspulenfeder einer kleinen Federkonstante und eines leichten Gewichts, wodurch ein hohes Ansprechvermögen bei der Luftmengenregulierung realisiert werden kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können eine Querschnittsgestalt des Ventilatorblattes und eine Position eines Rotationszentrums des Ventilatorblattes um den Halterungsbolzen so gewählt werden, daß der Entladewinkel des Ventilatorblattes ansteigt, wenn die Zentrifugalkraft ansteigt, im vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereich der Basisplatte.

Bei der Struktur des Rotationsventilators, die oben beschrieben wurde, steigt der Entladewinkel, wenn die Zentrifugalkraft ansteigt, woraus resultierend die Anstiegsrate der Luftmenge entsprechend erniedrigt wird im Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereich aufgrund der geeigneten Querschnittsgestalt jedes Ventilatorblattes und der geeigneten Position, die ausgewählt wird als das Rotationszentrum für das Ventilatorblatt.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können eine Querschnittsgestalt des Ventilatorblattes und eine Position des Rotationszentrums des Ventilatorblattes um den Halterungsbolzen so gewählt werden, daß der Entladewinkel des Ventilatorblattes abnimmt, wenn die Zentrifugalkraft ansteigt, im vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereich der Basisplatte.

Beim Rotationsventilator der oben beschriebenen Struktur wird der Entladewinkel kleiner, wenn die Zentrifugalkraft ansteigt innerhalb des vorbestimmten Hochgeschwindigkeits- Rotationsbereichs der Basisplatte aufgrund der geeigneten Querschnittsgestalt des Ventilatorblattes und der geeigneten Einstellung der Position des Rotationszentrums des Ventilatorblattes, wodurch die Anstiegsrate der Luftmenge erniedrigt werden kann.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können eine Querschnittsgestalt des Ventilatorblattes und eine Position eines Rotationszentrums des Ventilatorblattes um den Halterungsbolzen so gewählt werden, daß ein maximaler effektiver Durchmesser des Rotationsventilators, definiert durch äußerste peripherische Punkte, auf den vorderen Seitenoberflächen der Ventilatorblätter, gesehen in der Rotationsrichtung der Basisplatte, abnimmt, wenn die Zentrifugalkraft ansteigt innerhalb des vorbestimmten Hochgeschwindigkeits- Rotationsbereiches.

Bei der Struktur des Rotationsventilators, die, wie oben beschrieben, implementiert ist, wird das Ventilatorblatt gedreht in der Richtung, in der der Radius des Rotationsventilators, definiert durch den äußersten peripherischen Punkt, abnimmt, nämlich durch Auferlegen einer geeigneten Querschnittsgestalt zu dem Ventilatorblatt und geeignetes Auswählen des Rotationszentrums des Ventilatorblatts, wodurch die Erzeugungsrate der Luftmenge sowie eine Rauscherzeugung weiter reduziert werden können über den vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereich.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zum Ausführen der Erfindung kann die Bedrängungseinrichtung des Blattwinkel-Einstellmechanismus innerhalb des Ventilatorblattes beherbergt sein.

Durch Beherbergen der Bedrängungseinrichtung innerhalb des Ventilatorblattes (welche andererseits Luftströme entlang der Oberflächen der Ventilatorblätter stört), so daß im wesentlichen kein Abschnitt der Bedrängungseinrichtung nach außen steht von der Oberfläche des Ventilatorblattes, kann die Luft weich entlang der Oberflächen der Ventilatorblätter fließen, wodurch die Rauscherzeugung noch effektiver unterdrückt werden kann. Somit kann eine Betriebswirksamkeit des Rotationsventilators weiter erhöht werden. In diesem Zusammenhang kann die Bedrängungseinrichtung vorteilhafterweise gebildet sein durch eine Torsionsspule, angebracht oder gewunden um den Halterungsbolzen, und mit einem Ende, angebracht am Ventilatorblatt, und dem anderen Ende, angebracht an einem der ersten oder zweiten Stopper, die in der rotierbaren Basisplatte gebildet sind zum Begrenzen der Rotation des Ventilatorblattes, wie oben erwähnt. In diesem Fall kann die Bedrängungseinrichtung leicht innerhalb des Ventilatorblattes beherbergt sein.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein Ventilatorführungselement fest angebracht sein an den Halterungsbolzen an einem Ende davon, wobei die anderen Enden davon fest an die rotierbare Basisplatte angebracht sein können.

Bei der Struktur des oben beschriebenen Rotationsventilators kann eine Festigkeit der Halterungsbolzen verstärkt werden durch das Ventilatorführungselement, wodurch die mechanische Festigkeit und die Vibrations-Widerstandsfähigkeit des Rotationsventilators im Ganzen erhöht werden. Weiterhin kann aufgrund der Luftstrom-Gleichrichtungswirkung des Ventilatorführungselements die Rauscherzeugung weiter unterdrückt werden, während die Ventilatoroperationseffizienz erhöht wird.

Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedes der Ventilatorblätter eine stromlinienförmige Kontur im Querschnitt haben.

Beim Rotationsventilator der oben beschriebenen Struktur kann die Luft weich entlang der lateralen Oberflächen der Ventilatorblätter fließen, ohne gestört zu werden aufgrund der Implementierung des Ventilatorblattes mit der stromlinienförmigen Kontur im Querschnitt. Somit kann die Rauscherzeugung effektiver unterdrückt werden, was beiträgt zur weiteren Verbesserung der Betriebseffizienz des Rotationsventilators.

Weiterhin richtet sich die Erfindung auf einen elektrischen Generator, der intern ausgerüstet ist mit einem Rotationsventilator zum Kühlen des Generators.

Somit ist nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein elektrischer Generator geschaffen, welcher beinhaltet: eine Statoranordnung, eine Rotoranordnung mit einer Welle, die durch eine Antriebsquelle angetrieben ist, und zumindest einen Rotationsventilator, angebracht an einer Endoberfläche der Rotoranordnung, um somit zusammen mit der Rotoranordnung rotierbar zu sein zum Erzeugen einer Luftmenge, die durch das Innere des elektrischen Generators zum Kühlen desselben fließt, wobei der Rotationsventilator umfaßt eine rotierbare Basisplatte, eine Vielzahl von Ventilatorblättern, die auf der Basisplatte an einem peripherischen Abschnitt davon mittels Halterungsbolzen rotierbar angebracht sind, und einen Blattwinkel- Einstellmechanismus, angebracht in Verbindung mit jedem der Ventilatorblätter, zum Ermöglichen, daß das Ventilatorblatt schwenkbar rotiert um den Halterungsbolzen unter einer Zentrifugalkraft, die auf das Ventilatorblatt wirkt, so daß die Anstiegsrate der Luftmenge, die erzeugt wird durch das Ventilatorblatt, abnimmt, wenn die Drehzahl der rotierbaren Basisplatte ansteigt in einem vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereich der Basisplatte, während im anderen Rotationsgeschwindigkeitsbereich außerhalb des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereichs der Blattwinkel- Einstellmechanismus zum Unterdrücken der Rotation des Ventilatorblatts um den Halterungsbolzen wirkt.

Der elektrische Generator der oben beschriebenen Struktur kann in einer reduzierten Größe implementiert werden, während er sich eines hohen Selbstkühlvermögens erfreut und somit eine profitable Benutzung finden bei Anwendungen, wo der zum Installieren des Generators verfügbare Raum beschränkt ist, wie z. B. im Motorfahrzeug oder dergleichen.

Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und begleitenden Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter verstanden werden durch Lesen der folgenden Beschreiben der bevorzugten Ausführungsformen davon, und zwar nur beispielshalber, in Verbindung mit der Zeichnung.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine ebene Oberansicht eines Rotationsventilators nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Explosionsansicht desselben;

Fig. 3 eine Seitenansicht zum Zeigen einer Struktur eines Ventilatorblatts und eines Blattwinkel- Einstellmechanismus;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer pfeilbehafteten Linie A-A in Fig. 5;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines AC- Generators für ein Motorfahrzeug, bei dem ein Rotationsventilator nach der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 6 eine ebene Oberansicht zum Illustrieren einer Orientierung eines Ventilatorblattes, wenn eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsventilators unterhalb einer ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit liegt;

Fig. 7 eine ebene Oberansicht zum Illustrieren einer Orientierung des Ventilatorblattes, wenn die Rotationsgeschwindigkeit oberhalb einer zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit liegt;

Fig. 8 ein charakteristisches Diagramm zum Illustrieren von Charakteristika der Luftmenge, wie erzeugt durch den Rotationsventilator, eines Ausgabestroms des AC-Generators eines Temperaturanstiegs davon und eines Rauschpegels, der durch den AC-Generator erzeugt wird;

Fig. 9 eine ebene Oberansicht zum Zeigen eines Rotationsventilators nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 eine ebene Oberansicht zum Zeigen eines Hauptabschnitts des Rotationsventilators nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht desselben, aufgenommen entlang einer pfeilbehafteten Linie B-B in Fig. 10;

Fig. 12 eine Vorderansicht eines Ventilatorblattes des Rotationsventilators;

Fig. 13 eine ebene Oberansicht desselben;

Fig. 14 eine ebene Unteransicht desselben;

Fig. 15 eine ebene Oberansicht zum Illustrieren einer Orientierung eines Ventilatorblatts, wenn eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsventilators unterhalb einer ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit liegt;

Fig. 16 eine ebene Oberansicht zum Illustrieren einer Orientierung des Ventilatorblattes, wenn die Rotationsgeschwindigkeit oberhalb einer zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit liegt;

Fig. 17 eine ebene Oberansicht eines Ventilatorblattes, das bei einem Rotationsventilator nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung benutzt wird;

Fig. 18 eine Querschnittsansicht desselben, aufgenommen entlang einer pfeilbehafteten Linie C-C in Fig. 17;

Fig. 19 eine Vorderansicht desselben;

Fig. 20 eine ebene Unteransicht desselben;

Fig. 21 eine ebene Oberansicht zum Zeigen eines Rotationsventilators nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 22 eine Querschnittsansicht eines AC-Generators für das Motorfahrzeug, welcher mit einem Rotationsventilator, der hierfür bekannt ist, ausgerüstet ist; und

Fig. 23 eine ebene Ansicht zum Zeigen einer Struktur eines hierfür bekannten Rotationsventilators.

Jetzt wird die vorliegende Erfindung detaillierter beschrieben werden in Verbindung mit bevorzugten oder exemplarischen Ausführungsformen davon, und zwar mit Bezug auf die Zeichnung. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile über die verschiedenen Ansichten. Ebenfalls sollte bei der folgenden Beschreibung verstanden sein, daß solche Ausdrücke, wie "vorne", "hinten", "links", "rechts", "oben", "unten", "nach oben", "nach unten" und dergleichen Bequemlichkeitsworte sind und nicht als beschränkende Ausdrücke aufzufassen sind.

Ausführungsform 1

Fig. 1 bis 4 zeigen eine Struktur eines Rotationsventilators nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 1 eine ebene Oberansicht des Rotationsventilators, Fig. 2 eine Explosionsansicht desselben, Fig. 3 eine Seitenansicht zum Illustrieren einer Struktur eines Ventilatorblattes und eines Blattwinkel-Einstellmechanismus und Fig. 4 eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer pfeilbehafteten Linie A-A, in Fig. 5 ist.

Es sollte zunächst bemerkt werden, daß der Rotationsventilator nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung aus einer rotierbaren Basisplatte 10, einer Vielzahl von Ventilatorblättern 15, einer entsprechenden Anzahl von Blattwinkel-Einstellmechanismen 20 und einem Ventilatorführungselement 30 besteht.

Die rotierbare Basisplatte 10 ist gebildet aus einer Metallplatte durch Preßschneiden oder Preßstanzen oder einem ähnlichen Prozeß und ist gebildet mit einer koaxialen, kreisförmigen Öffnung 11 eines relativ großen Durchmessers. Weiterhin ist eine Vielzahl radialer Vorkragungen 12 (neun Vorkragungen insgesamt im Fall der vorliegenden Ausführungsform) einheitlich ausgebildet mit der rotierbaren Basisplatte 10 entlang der äußeren Peripherie davon. Jedes der Ventilatorblätter 15 ist angebracht auf einer jeweiligen Vorkragung 12 und rotierbar gehaltert durch einen Halterungsbolzen oder Stift 21.

Das Ventilatorblatt 15 ist aus einem synthetischen Harz im wesentlichen in dreieckförmiger Gestalt im Querschnitt gebildet. Jedes der Ventilatorblätter 15 hat eine kreisförmige Stift-/Spulen-Beherbergungsaussparung 16 im wesentlichen in einem Zentrumsabschnitt des Ventilatorblattes 15 gebildet und erstreckt sich vertikal, wie in Fig. 3 ersichtlich, wobei die kreisförmige Stift-/Spulen- Beherbergungsaussparung 16 einen vergrößerten Aussparungsabschnitt 16a, geöffnet im Unterteil (wie in Fig. 3 ersichtlich), hat. Der Blattwinkel-Einstellmechanismus 20 ist vorgesehen in Kombination mit jedem der Ventilatorblätter 15.

Mit Bezug auf Fig. 3 und 4 besteht der Blattwinkel- Einstellmechanismus 20 aus einer Torsionsspulenfeder 22, dienend als eine elastische Bedrängungseinrichtung, und Stoppern 23 und 24, welche als die ersten und zweiten Stopper bezeichnet werden. Selbstverständlich kann die Bedrängungseinrichtung implementiert werden durch eine andere Feder anstelle der Torsionsspulenfeder.

Insbesondere die die Torsionsspulenfeder 22 beherbergt innerhalb des vergrößerten Ausnehmungsabschnittes 16a in einem Zustand, in dem ein oberer Endabschnitt 22a der Torsionsspulenfeder 22 in Eingriff tritt mit einer hinteren Seitenoberfläche (im weiteren bezeichnet als die Ansaugoberfläche), gesehen in der Rotationsrichtung des Rotationsventilators. Der Stift 21 ist verankert an der Vorkragung 12 in solch einer Anordnung, daß sich der Halterungsstift 21 durch die Torsionsspulenfeder 22, die angebracht oder beherbergt ist innerhalb der kreisförmigen Stift-/Spulen-Beherbergungsaussparung 16, erstreckt. Der erste Stopper 23 ist gebildet in der Ansaugoberfläche des Ventilatorblattes 15 und hat einen Zurückhalteabschnitt 23a, welcher einen unteren Endabschnitt 22b der Torsionsspulenfeder 22 zurückhält. Bei der oben beschriebenen Struktur wird jedes der Ventilatorblätter 15 elastisch gedrängt in die Richtung, die durch einen Pfeil C in Fig. 4 angezeigt ist, um somit gegen den ersten Stopper 23 zu stoßen. In dieser Position des Ventilatorblattes 15 ist ein unterer Grenzwert θ1 definiert für den Entladewinkel θ.

Weiterhin ist die Federkonstante der Torsionsspulenfeder 22 so ausgewählt, daß die Bedrängungskraft der Torsionsspulenfeder 22 kleiner wird als die Zentrifugalkraft F, die anliegt an dem Schwerpunkt des Ventilatorblattes 15, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsventilators 1 eine erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N1 (z. B. 4000 UpM) überschreitet, wie später detaillierter beschrieben werden wird.

Andererseits ist der zweite Stopper 24 gebildet in der rotierbaren Basisplatte 10 in der Nähe der Vorkragung 12 und steht nach oben vor von der Ebene der rotierbaren Basisplatte 10. Insbesondere ist der zweite Stopper 24 an solch einer Position vorgesehen, daß der Entladewinkel des Ventilatorblattes 15 begrenzt ist auf einen oberen Grenzwinkel θ2, wenn die Rotationsgeschwindkeit des Rotationsventilators 1 eine zweite vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N2 (z. B. 7000 UpM) erreicht hat, was später beschrieben werden wird mit Bezug auf Fig. 7.

Das Ventilatorführungselement 30 einer ringförmigen Gestalt ist angebracht an der rotierbaren Basisplatte 10 mittels der Halterungsbolzen 21 an den oberen Enden der Ventilatorblätter 15, die jeweils ausgerüstet sind mit dem Blattwinkel- Einstellmechanismus 20, zum Gewährleisten einer hohen Festigkeit des Rotationsventilators 1 und einer hohen Operationseffizienz davon. Um konkreter zu sein, ist das Ventilatorführungselement 30 fest angebracht an die einen Enden der Halterungsbolzen 21, wobei die anderen Enden an die rotierbare Basisplatte 10 durch Schweißen angebracht sind.

Jetzt wird sich die Beschreibung auf einen Betrieb des Rotationsventilators nach der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung richten.

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines AC- Generators für ein Motorfahrzeug, in dem der Rotationsventilator nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, Fig. 6 ist eine ebene Oberansicht zum Illustrieren einer Orientierung des Ventilatorblattes, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsventilators unterhalb der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1 liegt, Fig. 7 ist eine ebene Oberansicht zum Illustrieren einer Orientierung des Ventilatorblattes, wenn die Rotationsgeschwindigkeit oberhalb der zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N2 liegt, und Fig. 8 ist ein charakteristisches Diagramm zum Illustrieren von Charakteristika der Luftmenge, des Ausgabestroms des AC- Generators, eines Temperaturanstiegs davon und eines Rauschpegels, der erzeugt wird.

Bezug wird zunächst genommen auf Fig. 5. Ausgehend von dem Zustand, in dem das Ventilatorführungselement 30 angeordnet ist, der vorderen Klammer 112 gegenüberzustehen, wird die rotierbare Welle 110 eingesetzt durch die kreisförmige Öffnung 11 der Basisplatte 10, woraufhin die Basisplatte 10 angebracht wird an die Magnetkernanordnung 117, und zwar an der Vorderseite davon. Ein Rotationsventilator (bezeichnet durch 1-1 in Fig. 5), realisiert gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung, kann somit fest angebracht werden in dem AC-Generator. In ähnlicher Weise wird ein weiterer Rotationsventilator (bezeichnet mit 1-2 in Fig. 5), angebracht an der rotierbaren Welle 110, in der Anordnung, in der das Ventilatorführungselement 30 der hinteren Klammer 113 gegenübersteht. Beim Betrieb des Motors (nicht gezeigt) wird die rotierbare Welle 110 angetrieben durch den Motor über den Riemen und das Antriebsrad 116, wodurch die Rotationsventilatoren 1-1 und 1-2 zum Rotieren zusammen mit der Magnetkernanordnung 117 veranlaßt werden.

Wenn der Rotationsventilator 1-1 sich dreht, fließt die Umgebungsluft in den AC-Generator durch das Einlaßtor 122, wie angedeutet durch Pfeile A, um Wärme wegzuführen von der Erregerwicklung 118 und der Statorwicklung 119, und fließt heraus durch die Auslaßtore 123. Andererseits fließt unter der Wirkung des Rotationsventilators 1-2 die Umgebungsluft in den AC-Generator durch die Einlaßtore 124 und 125, gebildet in der hinteren Klammer 113, zum Kühlen des Gleichrichters 120 und des Spannungsreglers 121 und fließt dann heraus durch die Auslaßtore 126.

Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsventilators 1 (1-1 und 1-2) ansteigt, begleitend einen Anstieg in der Rotationsgeschwindigkeit der rotierbaren Welle 110, tendiert das Ventilatorblatt 15 dazu, sich winkelmäßig zu verstellen, um den Halterungsbolzen 21 in der Richtung zum zweiten Stopper 24 gegen die elastische Bedrängungskraft der Torsionsspulenfeder 22 unter der Wirkung der Zentrifugalkraft F, die am Schwerpunkt G des Ventilatorblattes 15 anliegt. Solange jedoch, wie die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsventilators niedriger bleibt als die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N1 (z. B. 4000 UpM), ist die elastische Kraft der Torsionsspulenfeder 22, die das Ventilatorblatt 15 zum Rotieren oder Schwingen um den Halterungsbolzen 21 drängt, größer als die Zentrifugalkraft F, die am Schwerpunkt G des Ventilatorblattes 15 anliegt. Somit wird die Ansaugoberfläche des Ventilatorblattes 15 gehalten in dem Zustand anstoßend an den ersten Stopper 23 unter der Federkraft der Torsionsspulenfeder 23, solange die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsventilators 1 kleiner ist als die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N1, wodurch der Entladewinkel θ des Ventilatorblattes 15 am unteren Grenzwert θ1 gehalten wird. Auf diese Art und Weise wird im Bereich, in dem die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsventilators niedriger ist als die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N1, der Entladewinkel θ des Ventilatorblattes 15 am Wert θ1 gehalten, wie in Fig. 8 ersichtlich ist. Innerhalb dieses Bereiches wird die Luftmenge, die durch den AC-Generator fließt, und der Rauschpegel ansteigen als eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit der rotierbaren Basisplatte 10 und daher der der rotierbaren Welle 110. Jedoch das Rauschen, das erzeugt wird innerhalb dieses Bereiches, kann auf einem niedrigen oder tolerierbaren Pegel bleiben. In diesem Fall steigt die Temperatur innerhalb des AC-Generators, wenn der Ausgabestrom davon steigt und nimmt einen Extremwert an bei der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1. Dementsprechend ist der untere Grenz-Entladewinkel θ1 so eingestellt, daß die Temperatur bei der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1 in einem zulässigen Temperaturbereich bleibt.

Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der rotierbaren Basisplatte 10 oder der rotierbaren Welle 110 ansteigt auf die zweite vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N2 oberhalb der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1, übertrifft die Zentrifugalkraft F, die anliegt am Schwerpunkt G des Ventilatorblattes 15, die elastische Bedrängungskraft der Torsionsspulenfeder 22, woraus resultierend der Entladewinkel θ des Ventilatorblattes 15 ansteigt als eine Funktion der Zentrifugalkraft F.

In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß die Luft W veranlaßt wird, entlang beider Seitenoberflächen des Ventilatorblattes 15 in einer laminaren Schicht zu fließen, um nach hinten gespeist zu werden, gesehen in der Richtung, in der die rotierbare Basisplatte 10 sich dreht, wie ersichtlich aus Fig. 6 und 7. Somit wird das Ventilatorblatt 15 davon abgehalten, jeglichen signifikanten aerodynamischen Widerstand zu erleiden, wie ersichtlich aus Fig. 6 und 7.

Als Resultat eines Anstiegs des Entladewinkels θ nimmt die Luftmenge ab innerhalb eines Bereiches der Rotationsgeschwindigkeit zwischen der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1 und der zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N2, wie ersichtlich aus Fig. 8. Somit kann der Rauschpegel, der durch den Rotationsventilator erzeugt wird, signifikantermaßen unterdrückt werden im Vergleich zu dem des Rotationsventilators 100, der hierfür bekannt ist (dargestellt durch eine Kurve mit einer unterbrochenen Linie in Fig. 8), trotz einer hohen Rotationsgeschwindigkeit. Dementsprechend wird die Temperatur ansteigen unter einer höheren Rate innerhalb eines Bereiches unterhalb der zulässigen Temperatur im Vergleich mit der des AC-Generators, der die Rotationsventilatoren, die hierfür bekannt sind, verkörpert, und zwar unter der Annahme, daß der Ausgabestrom des AC-Generators derselbe ist.

Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsventilators 1 die zweite vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N2 erreicht hat, drückt das Ventilatorblatt 15 gegen den zweiten Stopper 24, wodurch der Entladewinkel des Ventilatorblattes 15 begrenzt ist auf den oberen Grenzwert θ2, wie in Fig. 7 gezeigt. Anders gesagt wird, sogar wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Ventilatorblattes 15 die zweite vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N2 übersteigt, der Entladewinkel des Ventilatorblattes abgehalten, anzusteigen über den oberen Grenzwinkel θ2. Somit steigt die Luftströmungsmenge nur leicht an, und zwar begleitet mit einem kleinen Anstieg des Geräuschpegels. Mit anderen Worten kann im Vergleich mit dem AC-Generator, der mit dem Rotationsventilator der bisher bekannten Struktur ausgerüstet ist, die Anstiegsrate in der Luftmenge unterdrückt werden im Geschwindigkeitsbereich zwischen der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1 und der zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N2. Somit wird der Geräuschpegel beträchtlich niedriger als der des AC-Generators mit dem Rotationsventilator der bisher bekannten Struktur.

Auf diese Art und Weise kann, wenn der AC-Generator der in Fig. 5 gezeigten Struktur angetrieben wird zum Rotieren des Rotationsventilators 1, mit einer hohen Geschwindigkeit innerhalb des Geschwindigkeitsbereichs zwischen der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1 und der zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N2, die Luftmenge gewährleistet werden, die erforderlich ist zum Kühlen des AC- Generators, obwohl die Anstiegsrate der Luftmenge abnimmt. Außerdem kann, da die Luftmenge niedrig gedrückt werden kann, trotz eines Anstiegs in der Drehzahl des AC-Generators, der letztere betrieben werden ohne Begleitung einer Erzeugung beträchtlichen Rauschens.

Wie klar erscheint aus der vorhergehenden Beschreibung, kann bei der Struktur des Rotationsventilators 1 für den AC- Generator des Motorfahrzeugs nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung eine hinreichende Luftmenge zum effektiven Kühlen von wärmeerzeugenden Abschnitten des AC- Generators gewährleistet werden im Niedriggeschwindigkeitsbereich (unterhalb der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1), wo der Temperaturanstieg innerhalb des AC-Generators hoch ist, während in dem Hochgeschwindigkeitsbereich (oberhalb der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1), wo die Luftmenge nicht groß sein muß, die Luftmenge klein gehalten wird, um die Erzeugung von Rauschen effektiv zu unterdrücken.

Im Fall eines AC-Generators für das Motorfahrzeug, wo ein gewisser Pegel von Rauschen toleriert werden kann, kann der untere Grenzwinkel θ1 des Ventilatorblattes 15 im voraus eingestellt werden auf einen kleinen Wert, um dadurch die Luftmenge, bevor die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N1 erreicht ist, zu erhöhen. In diesem Fall kann die Ausgabeleistung des AC-Generators entsprechend erhöht werden.

Weiterhin wird durch rotierbares Anbringen des Ventilatorblattes 15 an einer Position näher dem Zentrum der rotierbaren Basisplatte 10, gesehen in der Längsrichtung des Ventilatorblattes 15, das Ventilatorblatt veranlaßt, in solch einer Richtung zu rotieren, in der der effektive Ventilatordurchmesser, der definiert ist durch die äußersten peripherischen Punkte auf den Ventilatorblättern, abzunehmen tendiert, wenn die Drehzahl der rotierbaren Basisplatte ansteigt im Hochgeschwindigkeitsbereich, wodurch die Anstiegsrate der Luftmenge weiterhin reduziert werden kann, wodurch eine Raucherzeugung noch effektiver unterdrückt werden kann.

Bei der vorhergehenden Beschreibung wurde angenommen, daß der Rotationsventilator 1 mit neun Ventilatorblättern 15 versehen ist. Jedoch ist die Erfindung niemals beschränkt auf irgendeine besondere Anzahl von Ventilatorblättern. Mit anderen Worten kann die Anzahl von Ventilatorblättern 15 eher willkürlich gewählt werden. Außerdem kann die Größe (Länge) der individuellen Ventilatorblätter sich von einem zum anderen unterscheiden und/oder die Winkelrichtung zwischen benachbarten Ventilatorblättern in dem Umfangsabstand kann verschieden gemacht werden, so daß Spektren des Rauschens, das erzeugt wird, zerstreut werden können.

Weiterhin wurde im Zusammenhang mit einer Anwendung des Rotationsventilators 1 auf den AC-Generator beschrieben, daß zwei Rotationsventilatoren (1-1 und 1-2) verwendet werden. Es sollte jedoch verstanden werden, daß sogar bei einem einzelnen Rotationsventilator die Wirkung und Effekte, die mit der vorliegenden Erfindung beträchtlicherweise erreicht werden, in gleichem Maße erhalten werden können.

Ausführungsform 2

Als nächstes wird ein Rotationsventilator nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden mit Bezug auf Fig. 9 bis Fig. 14, wobei Fig. 9 eine ebene Oberansicht eines Rotationsventilators nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist, Fig. 10 eine ebene Oberansicht zum Zeigen eines Hauptabschnitts desselben ist, Fig. 11 eine Querschnittsansicht desselben, aufgenommen entlang einer Linie B-B in Fig. 10 ist, Fig. 12 eine Vorderansicht eines Ventilatorblattes des Rotationsventilators ist, Fig. 13 eine ebene Oberansicht desselben ist und Fig. 14 eine ebene Unteransicht desselben ist. In diesen Figuren werden gleiche oder äquivalente Komponenten wie die in Fig. 1 bis 8 gezeigten durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.

Der Rotationsventilator nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform hinsichtlich der geometrischen Konfiguration und Struktur.

Im Fall des Rotationsventilators 2, der gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung implementiert ist, ist jedes der Ventilatorblätter 35 mit einer stromlinienförmigen Gestalt im Querschnitt kombiniert mit dem Blattwinkel- Einstellmechanismus 20.

Wie in Fig. 10 und 11 ersichtlich, hat das Ventilatorblatt 55 ein Stift-/Spulen-Anbringungsloch 36 zum Beherbergen eines Hauptabschnitts der Torsionsspulenfeder 22, bildend einen Hauptteil des Blattwinkel-Einstellmechanismus 20. Insbesondere ist mit Bezug auf Fig. 12 bis 14 das kreisförmige Stift-/Spulen-Anbringungsloch 36 gebildet in einem zentralen Abschnitt des Ventilatorblattes 35, um sich dadurch zu erstrecken (in der vertikalen Richtung, gesehen in Fig. 12) und beinhaltet einen Stiftempfangsabschnitt 36a, in den der Halterungsstift 21 eingesetzt werden kann, und einen Spulen-Beherbergungsabschnitt 36b, gebildet in dem zentralen Abschnitt des Ventilatorblattes 35 unter dem Stiftempfangsabschnitt 36a.

Eine Zurückhaltekerbe 36c ist gebildet in einer Seitenwand des Spulen-Beherbergungsabschnittes 36b zum festen Empfangen eines oberen Endabschnitts 22a der Torsionsspulenfeder 22, während eine Öffnung 36d gebildet ist an einem unteren Endabschnitt des Spulen-Beherbergungsabschnittes 36b zum Herausführen eines unteren Endabschnittes 22b der Torsionsspulenfeder 22.

Auf diese Art und Weise kann die Torsionsspulenfeder 22 innerhalb des Ventilatorblattes 35 beherbergt sein. Konkreter gesagt ist die Torsionsspulenfeder 22 plaziert innerhalb des Spulen-Beherbergungsabschnittes 36b im wesentlichen unsichtbar von außen, wobei der obere Endabschnitt 22a zurückgehalten ist in der Zurückhaltekerbe 36c, während der untere Endabschnitt 22b der Torsionsspulenfeder herausgeführt ist durch die Öffnung 36d, wie in Fig. 10 und 11 gezeigt ist. Der Halterungsstift 21 ist verankert auf der Vorkragung 12 in solch einer Anordnung, daß er sich durch die Torsionsspulenfeder 22 erstreckt. In diesem Zustand ist der untere Endabschnitt 22b der Torsionsspulenfeder 22, der herausgeführt ist durch die Öffnung 36d, zurückgehalten gegen den ersten Stopper 23.

Weiterhin ist, wie ersichtlich aus Fig. 9 bis 10, der Halterungsstift 21 zum rotierbaren Haltern des Ventilatorblattes 35 der oben erwähnten Struktur, näher angeordnet an dem Zentrum der rotierbaren Basisplatte 10 im Vergleich mit der Anbringungsposition des Ventilatorblattes 15 im Rotationsventilator nach der ersten Ausführungsform und im wesentlichen an einem Basisabschnitt der Vorkragung 12 angeordnet. Außerdem ist die rotierbare Basisplatte 10 versehen mit Verstärkungsplatten 13, welche direkt geschweißt sind an das Ventilatorführungselement 30, zum Verstärken der Verbindung des Ventilatorführungselements 30 mit den Halterungsstiften 21.

Im Betrieb, wenn sich der Rotationsventilator 2 dreht, ändert sich der Entladewinkel des Ventilatorblattes 35 von dem unteren Grenzwinkel θ1 zum oberen Grenzwinkel θ2 innerhalb des Geschwindigkeitsbereiches zwischen der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1 und der zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N2 (Fig. 8), wie in Fig. 15 und 16 gezeigt. In diesem Fall kann die Luft W weich fließen entlang beider Seitenoberflächen des Ventilatorblattes 35, ohne eine Störung wegen der stromlinienförmigen Gestalt des Ventilatorblattes 35 im Querschnitt zu erleiden. Daraus resultierend kann eine Rauscherzeugung durch das Ventilatorblatt 35 weiter unterdrückt werden.

Im Fall des Rotationsventilators nach der ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Torsionsspulenfeder 22 teilweise nach außen freigelegt vom Ventilatorblatt 15. Demzufolge gibt es eine Möglichkeit, daß der Luftstrom gestört wird durch den freigelegten Abschnitt der Torsionsspulenfeder 22. Im Gegensatz dazu ist im Fall des Rotationsventilators nach der zweiten Ausführungsform ein Hauptabschnitt der Torsionsspulenfeder 22 beherbergt innerhalb des Ventilatorblattes 35, ohne freigelegt zu sein. Somit kann keine bemerkenswerte Störung in der Luftströmung stattfinden. Aus diesem Grund kann die Rauscherzeugung weiter reduziert werden.

Da außerdem der Halterungsstift 21 an einem zentralen Abschnitt des Ventilatorblattes 35 an einer Position näher der rotierbaren Basisplatte 10 im Vergleich mit dem Halterungsstift 21 des Rotationsventilators nach der ersten Ausführungsform angebracht ist, nimmt der effektive Radius des Rotationsventilators, der sich bis zum äußersten peripherischen Punkt P erstreckt, ab von einem Wert R1 auf R2 (siehe Fig. 15 und 16) im Hochgeschwindigkeitsbereich zwischen der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1 und der zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N2. Demzufolge nimmt die Luftmenge signifikant in dem Hochgeschwindigkeitsbereich ab, was beiträgt zu einer signifikanten Reduktion des Rauschens, das durch den Rotationsventilator erzeugt wird.

Mit anderen Worten kann beim Rotationsventilator nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung das Rauschen effektiver unterdrückt werden im Vergleich zum Rotationsventilator nach der ersten Ausführungsform.

Mit Bezug auf weitere strukturelle Merkmale und Effekte ist der Rotationsventilator nach der vorliegenden Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform.

Ausführungsform 3

Als nächstes wird sich die Beschreibung richten auf einen Rotationsventilator nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und zwar mit Bezug auf Fig. 17 bis 20, wobei Fig. 17 eine ebene Oberansicht eines Ventilatorblattes, benutzt im Rotationsventilator nach der vorliegenden Ausführungsform, ist, Fig. 18 eine Querschnittsansicht desselben, aufgenommen entlang einer pfeilbehafteten Linie C-C in Fig. 17, ist, Fig. 19 eine Vorderansicht desselben ist, und Fig. 20 eine ebene Unteransicht eines Ventilatorblattes ist.

Der Rotationsventilator nach der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem der zweiten Ausführungsform hinsichtlich dessen, daß das Material des Ventilatorblattes teilweise entfernt ist, um dadurch den Schwerpunkt von der Mittenlinie des Ventilatorblattes zu verschieben.

Mit Bezug auf die oben erwähnten Figuren ist das Ventilatorblatt 45 des Rotationsventilators nach der vorliegenden Ausführungsform versehen mit dem kreisförmigen Stift-/Spulen-Anbringungsloch 46 einer gleichen Struktur wie dem kreisförmigen Stift-/Spulen-Anbringungsloch 36, das zuvor erwähnt wurde. Jedoch unterscheidet sich das Ventilatorblatt des Rotationsventilators nach der vorliegenden Ausführungsform von dem der zweiten Ausführungsform darin, daß Aushöhlungen gebildet sind in dem Oberteil und oberen Oberflächen sowie dem Inneren des Blattkörpers durch Entfernen des Materials davon, wie am besten aus Fig. 18 ersichtlich. Konkreter gesagt sind obere Aushöhlungen 47a und 47b jeweils von einer kleinen Tiefe gebildet in der oberen Oberfläche des Ventilatorblattes 45 an beiden Seiten des kreisförmigen Stift-/Spulen-Anbringungsloches 46 durch Entfernen des Materials von dem Blattkörper entlang des äußeren Profils davon, während untere Aushöhlungen 49a und 49b in der unteren Oberfläche des Ventilatorblattes 45 an beiden Seiten des kreisförmigen Stift-/Spulen- Anbringungsloches 46 durch Entfernen des Materials entlang des äußeren Profils des Blattes gebildet sind. Weiterhin sind innere Aushöhlungen 48a und 48b gebildet unter den oberen flachen Aushöhlungen 47a und 47b, wobei Trennungswände 47c und 47d zwischentreten zwischen die obere flache Aushöhlung 47a und die innere tiefe Aushöhlung 48a und zwischen die obere flache Aushöhlung 47b und die innere tiefe Aushöhlung 48b.

Die innere tiefe Aushöhlung 48a ist gebildet durch Entfernen des Blattmaterials im wesentlichen von einem halben Abschnitt eines Kopfes des Ventilatorblattes 45, welcher schräg orientiert ist zum Zentrum der rotierbaren Basisplatte 10, um somit in Kommunikation zu stehen mit der unteren flachen Aushöhlung 49a, wie in Fig. 17 und 20 gezeigt.

Andererseits ist die innere tiefe Aushöhlung 48b gebildet durch Aushöhlen eines Zwischenabschnitts eines Verlaufs 44b des Ventilatorblattes 45, und somit mit der unteren flachen Kavität 49b in Kommunikation zu sein.

Durch Intaktlassen des Materials des Kopfabschnittes 45a des Ventilatorblattes 45 an einem Ort, der abgelegen ist von dem Zentrum der rotierbaren Basisplatte 10, wie oben erwähnt, weicht der Schwerpunkt G des Ventilatorblattes 45 ab von der Längszentrumslinie, die den Kopfabschnitt 45a und den Verlaufsabschnitt 45b verbindet, um eingestellt zu sein an einer Position verschoben von der Längszentrumslinie nach außen in der radialen Richtung der rotierbaren Basisplatte 10.

Auf diese Art und Weise hat das Ventilatorblatt 45 nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ein Gewicht und den Schwerpunkt, welche sich von denen des Ventilatorblattes 35 im Rotationsventilator nach der ersten Ausführungsform unterscheiden. Dementsprechend unterscheidet sich eine Größe der Zentrifugalkraft F, die anliegt am Schwerpunkt G des Ventilatorblattes 45, von der des Ventilatorblattes 35. Dementsprechend unterscheidet sich die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N1, an der das Ventilatorblatt 45 sich wegbewegen kann von dem zweiten Stopper 24, sich notwendigerweise von der zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N2, an der das Ventilatorblatt 45 veranlaßt wird, gegen den zweiten Stopper 24 zu stoßen. Anders gesagt können durch Variieren des Gewichtes und des Schwerpunktes G des Ventilatorblattes in der oben beschriebenen Art und Weise die Drehzahlen entsprechend der ersten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N1 und der zweiten vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit N2 ziemlich willkürlich geändert werden. Außerdem aufgrund einer Implementierung des Ventilatorblattes 45 in leichtem Gewicht durch teilweises Aushöhlen des Ventilatorblattkörpers, wie oben beschrieben, kann die Trägheitsmasse des Ventilatorblattes 45 reduziert werden, was wiederum bedeutet, daß die Federkraft der Torsionsspulenfeder auf einen kleinen Wert eingestellt werden kann. Somit kann eine Torsionsspulenfeder einer kleinen Größe und eines leichten Gewichtes verwendet werden. Zusätzlich aufgrund der teilweise ausgehöhlten Struktur des Ventilatorblattes kann die angelegte Zentrifugalkraft kleiner gemacht werden, wodurch die mechanische Festigkeit oder Steifigkeit des Ventilatorblattes vergrößert werden kann, wenn die Trägheit des AC-Generators reduziert wird, um einen weiteren Vorteil zu bieten.

Der Rotationsventilator nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen der gleiche wie bei der zweiten Ausführungsform bezüglich der anderen Komponenten. Dementsprechend wird eine wiederholte Beschreibung davon unnötig erscheinen.

Ausführungsform 4

Schließlich wird ein Rotationsventilator nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden mit Bezug auf Fig. 21, weiche in einer ebenen Oberansicht einen Rotationsventilator nach der vierten Ausführungsform zeigt.

Der jetzt betrachtete Rotationsventilator 3 hat Ventilatorblätter 55, welche jeweils verschieden sind von denen der gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der Erfindung implementierten, nämlich bezüglich der geometrischen Konfiguration und der zentralen Rotationsposition. Im Fall des Rotationsventilators 3 nämlich ist die tangentiale Richtung am äußersten peripherischen Punkt auf der Blattoberfläche an der Vorderseite des Ventilatorblattes 55, gesehen in der Rotationsrichtung der Basisplatte 55, nach vorne orientiert in der Rotationsrichtung der Basisplatte 50 relativ zu einer geraden Linie, die den äußersten peripherischen Punkt und das Zentrum der rotierbaren Basisplatte 50 verbindet.

Konkreter gesagt besteht das Ventilatorblatt 55 aus einem Blattabschnitt 56, von dem ein Teil an die Hand von einer bogenförmigen Gestalt im Querschnitt ist, und einem abgeschrägten Basisabschnitt 57, wobei die bogenförmige Oberfläche des Blattabschnittes 56 orientiert ist an der Vorderseite, gesehen in der Richtung der Rotation der Basisplatte, während der Basisabschnitt 57 des Blattes schwenkbar angebracht ist am Halterungsstift 21 des Blattwinkel-Verstellmechanismus 20.

Durch die oben beschriebene Struktur wird das Ventilatorblatt 55 veranlaßt, um den Stift in der Richtung zum Verkleinern des Entladewinkels θ zu rotieren oder schwingen, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsventilators 3 die erste vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit N1 überschreitet.

Da der Rotationsventilator nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ähnlich ist der ersten bis dritten Ausführungsform hinsichtlich der anderen strukturellen Merkmale und Effekte, die erzielt werden, wird jegliche weitere Beschreibung davon unnötig erscheinen.

Viele Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erscheinen klar aus der detaillierten Beschreibung und somit ist es durch die angehängten Patentansprüche beabsichtigt, alle solchen Merkmale und Vorteile des Systems abzudecken, welche innerhalb des wahren Gedankens und Umfangs der Erfindung liegen. Da weiterhin zahlreiche Modifikationen und Änderungen leicht den Fachleuten einfallen werden, ist es nicht beschränkt, die Erfindung auf die exakte Konstruktion und den exakten Betrieb, welche oben illustriert und beschrieben wurden, zu beschränken. Dementsprechend sollen alle brauchbaren Modifikationen und Äquivalente in den Schutzbereich der Erfindung fallen.

Claims (12)

1. Rotationsventilator, umfassend:
eine rotierbare Basisplatte;
eine Vielzahl von Ventilatorblättern, rotierbar angebracht an der Basisplatte an einem peripherischen Abschnitt davon mittels Halterungsbolzen; und
einen Blattwinkel-Einstellmechanismus, angebracht im Zusammenhang mit jedem der Ventilatorblätter zum Ermöglichen, daß das Ventilatorblatt schwenkbar rotiert, um den Halterungsbolzen unter einer Zentrifugalkraft, die auf das Ventilatorblatt wirkt, so daß die Anstiegsrate der durch das Ventilatorblatt erzeugten Luftmenge abnimmt, wenn eine Drehzahl der rotierbaren Basisplatte ansteigt in einem vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereich der Basisplatte, während in einem anderen Rotationsgeschwindigkeitsbereich außerhalb des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereichs der Blattwinkel- Einstellmechanismus zum Unterdrücken der Rotation des Ventilatorblattes um den Halterungsbolzen wirkt.

2. Rotationsventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blattwinkel-Einstellmechanismus umfaßt:
eine Bedrängungseinrichtung zum Drängen des Ventilatorblattes in eine entgegengesetzte Richtung zur Zentrifugalkraft, die an dem Ventilatorblatt anliegt;
eine erste Stoppereinrichtung zum Begrenzen der Rotation des Ventilatorblattes unter der Bedrängungskraft der Bedrängungseinrichtung; und
eine zweite Stoppereinrichtung zum Begrenzen der Rotation des Ventilatorblattes, die unter der an das Ventilatorblatt angelegten Zentrifugalkraft stattfindet;
wobei ein Entladewinkel, der definiert ist durch einen Winkel, welcher gebildet ist zwischen einer geraden Linie, die sich erstreckt zwischen einem äußersten peripherischen Punkt auf einer Seitenoberfläche des Ventilatorblattes, gelegen an einer Vorderseite, gesehen in einer Richtung der Rotation der rotierbaren Basisplatte, und einem Zentrum davon, und einer Linie, die sich tangential zum äußersten peripherischen Punkt erstreckt, reguliert wird abhängig von einer Drehzahl der rotierbaren Basisplatte innerhalb des vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereichs.

3. Rotationsventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rotationsgeschwindigkeiten der Basisplatte, welche den vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereich definieren, bestimmt sind durch selektives Ausbilden zumindest einer Aushöhlung in dem Ventilatorblatt zum Einstellen einer Position des Schwerpunkts auf dem Ventilatorblatt.

4. Rotationsventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsgestalt des Ventilatorblattes und eine Position eines Rotationszentrums des Ventilatorblattes um den Halterungsbolzen so ausgewählt sind, daß der Entladewinkel des Ventilatorblattes ansteigt, wenn die Zentrifugalkraft innerhalb des vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereichs der rotierbaren Basisplatte ansteigt.

5. Rotationsventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsgestalt des Ventilatorblattes und eine Position eines Rotationszentrums des Ventilatorblattes um den Halterungsbolzen so ausgewählt sind, daß der Entladewinkel des Ventilatorblattes abnimmt, wenn die Zentrifugalkraft innerhalb des vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereiches der rotierbaren Basisplatte ansteigt.

6. Rotationsventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsgestalt des Ventilatorblattes und eine Position eines Rotationszentrums des Ventilatorblattes um den Halterungsbolzen so ausgewählt sind, daß ein maximaler effektiver Durchmesser des Rotationsventilators, definiert durch äußerste peripherische Punkte auf den vorderen Seitenoberflächen der Ventilatorblätter, gesehen in der Rotationsrichtung der Basisplatte, abnimmt, wenn die Zentrifugalkraft innerhalb des vorbestimmten Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereiches ansteigt.

7. Rotationsventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedrängungseinrichtung des Blattwinkel-Einstellmechanismus innerhalb des Ventilatorblattes beherbergt ist.

8. Rotationsventilator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedrängungseinrichtung eine Torsionsspule beinhaltet, gewunden um den Halterungsbolzen und mit einem Ende angebracht an dem Ventilatorblatt und dem anderen Ende angebracht an einem der ersten und zweiten Stopper, die in der rotierbaren Basisplatte zum Begrenzen der Rotation des Ventilatorblattes gebildet sind.

9. Rotationsventilator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
ein Ventilatorführungselement, das fest angebracht ist an den Halterungsbolzen an einem Ende davon, wobei die anderen Enden davon fest angebracht sind an der rotierbaren Basisplatte.

10. Rotationsventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventilatorblatt eine stromlinienförmige Kontur im Querschnitt hat.

11. Elektrischer Generator mit:
einer Statoranordnung;
einer Rotoranordnung mit einer durch eine Antriebsquelle angetriebenen Welle; und
zumindest einem Rotationsventilator, angebracht an einer Endoberfläche der Rotoranordnung, um somit rotierbar zu sein mit der Rotoranordnung zum Erzeugen einer Luftmenge, die durch das Innere des elektrischen Generators zum Kühlen desselben fließt;
wobei der Rotationsventilator umfaßt:
eine rotierbare Basisplatte;
eine Vielzahl von Ventilatorblättern, rotierbar angebracht auf der Basisplatte an einem peripherischen Abschnitt davon mittels Halterungsbolzen; und
einen Blattwinkel-Einstellmechanismus, angebracht im Zusammenhang mit jedem der Ventilatorblätter zum Erlauben, daß das Ventilatorblatt schwenkbar rotiert um den Halterungsbolzen und einer auf das Ventilatorblatt wirkenden Zentrifugalkraft, so daß die Anstiegsrate der durch das Ventilatorblatt erzeugten Luftmenge abnimmt, wenn eine Drehzahl der rotierbaren Basisplatte ansteigt in einem vorbestimmten Hochgeschwindigkeits- Rotationsbereich der Basisplatte, während im anderen Rotationsgeschwindigkeitsbereich außerhalb des Hochgeschwindigkeits-Rotationsbereichs der Blattwinkel- Einstellmechanismus zum Unterdrücken der Rotation des Ventilatorblattes um den Halterungsbolzen wirkt.

12. Elektrischer Generator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochgeschwindigkeits- Rotationsbereich definiert ist durch einen unteren Grenzwert und einen oberen Grenzwert;
wobei der untere Grenzwert so ausgewählt ist, daß die Temperatur des elektrischen Generators einen zulässigen Pegel nicht überschreitet, während der obere Grenzwert so gewählt ist, daß der Rauschpegel, der durch den Rotationsventilator erzeugt wird, effektiv vom Ansteigen unterdrückt ist.