DE3145558A1

DE3145558A1 - Wechselstromlichtmaschine, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3145558A1
Application number: DE19813145558
Authority: DE
Inventors: Mathieu 31520 Ramonville-Saint Agne Mattei; Pierre Perrier
Original assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Current assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Priority date: 1980-11-19
Filing date: 1981-11-17
Publication date: 1982-08-12
Also published as: FR2494517A1; ES8301076A1; ES507235A0; FR2494517B1; US4431931A; IN157392B

Description

Bezeichnung;

Wechselstromlichtmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wechselstromlichtmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wechselstromlichtmaschinen geringer Leistung dieser genannten Art sind bekannt, sie werden Dynamo genannt und häufig in Mopeds oder Mofas kleineren Hubraums eingesetzt, um die elektrische Spannungsversorgung zu gewährleisten. Die jüngeren, in der Technologie von Permanentmagneten erreichten Fortschritte, die Lager und die Oberflächenbehandlungen sowie die Verfügbarkeit von Leistungselektronik machen den Einsatz derartiger Lichtmaschinen für Kraftfahrzeuge interessant. Gegenüber herkömmlichen Wechselstromlichtmaschinen von Kraftfahrzeugen haben die Wechsel-Stromlichtmaschinen, bei denen die Induktion von einem durch Permanentmagneten gelieferten Magnetfeld stammt, den Vorteil, daß sie keinen ringförmigen Kollektor und keine Schleifkontakte haben und dadurch axial kurzer bauen. Eine Wechselstromlichtmaschine mit Permanentmagneten wird, wie auch die herkömmlichen Lichtmaschinen, mit zugeordneten

Vorrichtungen verbunden, insbesondere an eine elektronische Leistungsschaltung angeschlossen, die die Gleichrichtung und Regelung des erzeugten Wechselstromes ermöglicht und deren Ausgang mit der Batterie des Kraftfahrzeugs und der Gesamtheit der Verbraucher dieses Kraftfahrzeugs in Verbindung steht. Wegen der während ihres Betriebs anfallenden Wärmemenge benötigt eine derartige elektronische Schaltung eine starke Lüftung. Als eine andere, einer Wechselstromlichtmaschine mit Permanentmagneten zugeordnete Vorrichtung kann auf diejenige verwiesen werden, die Gegenstand der am 19. Juni 198o unter der Nr. 8o.13645 eingereichten französischen Patentanmeldung ist. Gemäß dieser Anmeldung wird der Rotor der Wechselstromlichtmaschine durch ein Getriebe mit zwei Geschwindigkeitsstufen angetrieben, deren Kupplung in Abhängigkeit von der Belastung der Wechselstromlichtmaschine oder der Drehzahl des für den Antrieb benutzten Verbrennungsmotors gesteuert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Wechselstromlichtmaschinen zu vermeiden und eine Wechselstromlichtmaschine der eingangs genannten Art zu.schaffen, die kompakter ausgebildet ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Vorteilhafterweise kann man auf dieser Hohlwelle die Kupplung eines Getriebes mit zwei Geschwindigkeitsstufen, das oben erwähnt wurde, anordnen. Weiterhin kann man innerhalb dieser Hohlwelle die elektronische Schaltung der Wechselstromlichtmaschine unterbringen. Weiterhin kann man die Hohlwelle so formen, daß sie zumindest ein Teil des Stators oder des Rotors ist. In bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist die Hohlwelle an ihren beiden Endbereichen offen und nimmt an ihrem einen Endbereich einen Lüfter auf, der sich an der Antriebsseite befindet.

Die elektronische Schaltung ist dabei an der Seite des

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anderen Endbereiches der Hohlwelle angeordnet. In diesem Fall dient die Hohlwelle zugleich als Aufnahmeöffnung oder Sitz des Lüfters und als Rohrleitung für die Lüftung, wodurch der durch die elektronische, zu kühlende Schaltung angesaugte Luftstrom in Richtung auf den zugehörigen Lüfter ausgerichtet wird. Hieraus ergibt sich eine wirkungsvolle Belüftung der Leistungselektronik.und eine verringerte, axiale Bauhöhe für die Einheit aus Wechselstromlichtmaschine und zugehöriger elektronischer Schaltung. Io

Vorteilhafterweise geht die Hohlachse einstückig in das hülsenartige Joch über.

In einer ersten Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die den umlaufenden Anker tragende Hohlwelle der Lichtmaschine eine Kupplung eines Getriebes mit mindestens zwei Geschwindigkeitsstufen aufnimmt, über das der . zugehörige Verbrennungsmotor die Wechselstromlichtmaschine antreibt.

In einer zweiten Ausbildung der Erfindung ist die Hohlwelle an ihren beiden Endbereichen offen und nimmt einen Lüfter auf, der auf die elektronische Schaltung, die der Regelung und Gleichrichtung des Ausgangsstroms der Wechselstromlichtmaschine dient, wirkt. Dieser Lüfter ist vorzugsweise an demjenigen Endbereich der Hohlwelle angeordnet, an dem auch der Antrieb der Lichtmaschine erfolgt. Die elektronische Schaltung ist entweder außerhalb der Hohlwelle und gegenüberliegend dem anderen, dem Lüfter gegenüberliegenden Endbereich oder teilweise innerhalb der Hohlachse an diesem anderen Endbereich angeordnet. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist der auf die elektronische Schaltung wirkende Sauglüfter aus einem einstückig mit der Antriebsscheibe der Lichtmaschine zusammenhängenden Teil gebildet, diese einstückige Einheit ist an der Hohlwelle befestigt.

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In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der ruhende Anker im Inneren des umlaufenden Ankers angeordnet ist. Der umlaufende Anker hat vorteilhafterweise Permanentmagnete. In diesem Fall sind diese Permanentmagnete am äußeren, ringartigen Schenkel des hülsenartigen Jochs mit U-Profil, das von der Hohlwelle gebildet wird, und im Inneren dieses Jochs angeordnet.

Die Lüftungsflügel und radialen Öffnungen sind vorteilhafterweise durch geeigneten Zuschnitt und geeignete Abwinklung der den äußeren, ringartigen Schenkel des Jochs bildenden Wandung hergestellt. Diese Lüftungsflügel und Radialöffnungen sind im Verbindungsbereich des äußeren Schenkels mit der Basis des Jochs angeordnet. Sie sind dazu bestimmt, eine axiale Luftströmung in Gang zu setzen, die durch die periphere Öffnung, die durch das hülsenartige Joch mit U-Profil und den ruhenden Anker begrenzt wird, tritt. Diese Luftströmung zirkuliert durch die Wicklung des ruhenden Ankers und kühlt diese, sie tritt durch die Radialöffnungen zwischen den Lüftungsflügeln aus.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden eine lediglich als Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend zu verstehende Ausführung der Erfindung beschrieben und unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Wechselstromlichtmaschine nach der Erfindung gemäß der Schnittlinie I-I in Fig. 2 und

Fig. 2 ein Schnittbild entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1.

Wie aus den Figuren hervorgeht, ist mit der Bezugsziffer

eine Wechselstromlichtmaschine für ein Kraftfahrzeug in ihrer Gesamtheit bezeichnet. In dieser ist ein ruhender Anker im Inneren eines umlaufenden Ankers oder Rotors angeordnet.
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Der ruhende Anker hat eine Hülse 2, auf der eine dreiphasige Wicklung 3 angeordnet ist. Die Hülse 2 hat außen drei Füße 4, die eine Befestigung der Wechselstromlichtmaschine 1 auf einem Träger ermöglichen. Im Inneren der Hülse 2 des ruhenden Ankers ist drehbar und unter Zwischenfügung eines Lagers 5 eine Hohlwelle 6 des Rotors angeordnet. Diese ist einstückig mit einem Joch 7 verbunden. Das Joch 7 hat die Form einer Hülse mit U-Profil, dessen innerer, ringartiger Schenkel die Hohlwelle 6 ist. Zwölf Permanentmagnete 9 sind unter 3o Grad-Teilungswinkel an einem äußeren Schenkel 8 des Jochs 7 angeklebt.

Der Antrieb des Rotors erfolgt über eine Scheibe 11, die am Joch 7 festgepreßt ist. Die lochscheibenförmige Basis Io des Jochs 7 ist zur Seite der Antriebsscheibe 11 gewandt. Das Joch 7 ist daher zu derjenigen Seite, an der der Antrieb des Rotors erfolgt, geschlossen.

■ Durch Zuschnitt und Abwicklung der Wandung des äußeren Schenkels 8 sind Lüftungsflügel 12 ausgebildet, sie befinden sich im Übergangsbereich zur Basis Io des Jochs Zwischen zwei benachbarten Lüftungsflügeln 12 ist jeweils in dieser Wandung des äußeren Schenkels 8 eine Radial-Öffnung 13 ausgebildet, die durch die Herstellung eines Lüftungsflügels 12 hervorgeht. Im Betrieb bilden diese Lüftungsflügel 12, die mit dem Joch 7 des Rotors umlaufen, einen Sauglüfter, der im Inneren des Jochs 7 eine axiale Luftströmung in Bewegung setzt, die im Inneren der peripheren Öffnung, welche durch die Hülse 2 des ruhenden Ankers und den äußeren Schenkel 8 des Jochs 7 begrenzt

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wird, strömt und durch die Radialöffnungen 13 austritt. Durch diese Luftströmung wird die Wicklung des ruhenden Ankers gekühlt.

Innerhalb der Hülse 2 des ruhenden Ankers und in Nähe des Endbereichs 6a der Hohlwelle 6, der der Antriebsscheibe 11 gegenüberliegt, ist eine elektronische Schaltung 14 für die Gleichrichtung und Regelung des AusgangsStroms der Wechselstromlichtmaschine angeordnet. Eine derartige Schaltung bekannter Art ist gegenüberliegend diesem Endbereich 6a der Hohlwelle 6 plaziert, diese Öffnung des Endbereichs 6a deckt er aufgrund von Durchlässen (Fig. 2) nur teilweise ab. Auf dem Zentralbereich der Antriebsscheibe 11, die in die Hohlachse 6 eingesteckt ist, ist ein saugender Lüfter 15 ausgebildet, der eine Vielzahl von radialen Flügeln hat, die auf der Peripherie einer Kreisplatte 16 angeordnet sind. Dieser Sauglüfter' ist einstückig mit der Antriebsscheibe 11 verbunden.

Im Betrieb bewirkt dieser Lüfter 15 eine axiale Luftströmung, die in das Innere der Hülse 2 des ruhenden Ankers durch die Öffnung, die der Einheit von Lüfter 15 und Antriebsscheibe 11 gegenüberliegt, eintritt. Diese radiale Luftströmung durchströmt die elektronische Schaltung 14, die Hohlwelle 6 und tritt durch die Öffnungen zwischen den Flügeln des Lüfters 15 aus. Ein Schutzgitter 17 überdeckt die Öffnung der Hülse 2, die der Einheit aus Lüfter 15 und Antriebsscheibe 11 gegenüberliegt.

Die soeben beschriebene WechselStromlichtmaschine hat eine zweifache axiale Ventilation, eine für die Abkühlung der Wicklung 3 des ruhenden Ankers und eine zweite für die Kühlung der der Wechselstromlichtmaschine zugeordneten elektronischen Schaltung 14.

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Die Ventilation der Wicklung 3 wird über die Lüftungsflügel 12 erreicht, die aus dem Material der Wandung des Jochs 7 des Rotors geformt sind. Dagegen wird die Ventilation der elektronischen Schaltung 14 über den Sauglüfter 15, der einstückig mit der Antriebsscheibe 11 zusammenhängt, sichergestellt. In diesem Ausführungsbeispiel dient die Hohlwelle 6 als Sitz für den Lüfter und zugleich als Rohrleitung für den Lüfterstrom, die die angesaugte Luftströmung, die die elektronische Schaltung 14 durchströmt, in Richtung auf den Lüfter 15 lenkt. Es ist verständlich, daß die Gesamtheit oder ein Teil der Komponenten der elektronischen Schaltung 14 im Inneren der Hohlwelle 6 des Rotors angeordnet werden können. Damit wird zugleich eine Reduktion der axialen Bauhöhe der Wechselstromlichtmaschine 1 und eine wirksame Kühlung der zugehörigen elektronischen Schaltung 14 sichergestellt.

Leerseite

Claims

Maxton · Maxton · Langmaack Patentanwälte

Patentanwälte Maxton & Langmaack ■ Pferdmengosstr. SO ■ 5000 Köln 51

Robert Brede (1895-1943) Alfred Maxton er. (1943-1978)

Anmelder: Equipements Automobiles Marchai Alfred Maxton

F-92132 Issy-les-Moulineaux

Frankreich zugelassen bei dem

Europäischen Patentamt

5000 Köln si

Unsere Zeichen Datum

559 pg 819 16.11.81

Bezeichnung;

Wechselstromlichtmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge Ansprüche:

Ql Wechselstromlichtmaschine, insbesondere für die Spannungsrsorgung von Automobilen, mit einem ruhenden, eine Wicklung aufweisenden Anker und mit einem umlaufenden, von einer Hohlwelle getragenen Anker, die vom zugeordneten Motor antreibbar ist und eine Ausnehmung für die Anordnung von mindestens einer der Wechselstromlichtmaschine zugeordneten Vorrichtung aufweist,
dadurch gekennzeichnet , daß die Hohlwelle (6) vom ringartigen Innenschenkel eines Jochs (7) in Gestalt einer Hülse mit U-Profil gebildet ist.
2. Wechselstromlichtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (6) einstückiges Teil des Jochs (7) ist.

— 2—
3. Wechselstromlichtmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (6) zu ihren beiden Endbereichen offen ist und einen Lüfter (15) aufnimmt, der auf eine elektronische Schaltung (14) gerichtet ist, welche für die Gleichrichtung und Regelung des AusgangsStroms der Wechselstromlichtmaschine vorgesehen ist.
4. Wechselstromlichtmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (15) an demjenigen Endbereich der Hohlwelle (6) angeordnet ist, wo der Antrieb der Wechselstromlichtmaschine erfolgt und daß die elektronische Schaltung (14) entweder außerhalb der Hohlwelle (6) und gegenüberliegend dem anderen, dem Lüfter (15) abgewandten Endbereich (6a) oder teilweise im Inneren der Hohlwelle (6) und an der Seite dieses anderen Endbereichs (6a) angeordnet ist.
5. Wechselstromlichtmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (15) einstückig mit einer dem Antrieb der Wechselstromlichtmaschine dienenden Scheibe (11) verbunden ist und daß diese Einheit (15, 11) auf der Hohlwelle (6) befestigt ist.
6. Wechselstromlichtmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den umlaufenden Anker aufnehmende Hohlwelle (6) gekoppelt ist mit einer Kupplung eines Getriebes mit mindestens zwei Geschwindigkeitsstufen, mittels dessen der zugehörige Verbrennungsmotor die Wechselstromlichtmaschine antreibt.
7. Wechselstromlichtmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ruhende Anker innerhalb des umlaufenden Ankers angeordnet ist.
8. Wechselstromlichtmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnet Permanentmagneten aufweist, die am äußeren, ringförmigen Schenkel (8) des hülsenartigen Jochs (7) und in dessen Innerem angeordnet sind.
9. Wechselstromlichtmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisringförmige Basis (lo) des Jochs (7) mit U-Profil zur Antriebsseite der Wechselstrom-Ιο lichtmaschine weist.
10. Wechselstromlichtmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Lüftungsflügel (12) und Radialöffnungen (130 durch Zuschnitt und Abwicklung der den ringartigen Außenschenkel (8) bildenden Wandung des Jochs (7) gefertigt sind, und daß diese Lüftungsflügel (12) und Radialöffnungen (13) im Bereich der Verbindungszone des äußeren Schenkels (8) mit der Basis (lo) des Jochs (7) angeordnet sind.