DE3314948C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeuggenerator mit mindestens einem Ventilator mit einer Vielzahl von Flügeln, mit einem Rotor, der eine Feldwicklung auf­ weist und an dem der Ventilator befestigt ist, mit einem Stator, der eine Ankerwicklung aufweist, und mit am Stator befestigten Trägern, die den Rotor mittels Lagern haltern.

Ein derartiger Fahrzeuggenerator ist beispielsweise aus der DE-OS 30 38 031 bekannt. Bei den dort be­ schriebenen Generatoren geht es um die Anordnung des Ventilators, um sicherzustellen, daß die Kühl­ luft sowohl auf die Statorwicklung als auch auf die Rotorwicklung gerichtet werden kann. Zu diesem Zweck werden axiale und radiale Kühlluftströmungen erzeugt. Die Kühlung des Fahrzeuggenerators in Abhängigkeit von seiner Betriebstemperatur ist in der genannten Druckschrift nicht angesprochen.

Aus der US-PS 37 64 227 ist ein Ventilator bekannt, der zum Kühlen von Fahrzeugmotoren vorgesehen ist. Die Ventilatorflügel sind dabei mit einem Teil versehen, das aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen besteht und auf einem Träger angebracht ist. Wenn diese Legierung mit Formerinnerungsvermögen eine Temperatur hat, die bei oder oberhalb der kritischen Temperatur liegt, nimmt das aus dieser Legierung bestehende Teil eine gekrümmte Position ein, so daß sich die Ventilator­ flügel aufstellen. Sinkt die Temperatur der Legierung unter die kritische Temperatur ab, so nimmt das daraus bestehende Teil eine gestreckte Form an, bei der die jeweiligen Ventilatorflügel flachliegen. Maßnahmen, die zum Schutze von derartigen Ventilatorflügeln vorgesehen sind und welche zugleich die Rückstellung der Ventilator­ flügel aus einer aufgerichteten Position in die gestreckte Position unterstützen, lassen sich dieser Druckschrift nicht entnehmen. Die Problematik, einen Fahrzeuggenerator in Abhängigkeit von seiner elektrischen Last zu kühlen, ist ebenfalls nicht angesprochen.

Ein Fahrzeuggenerator mit herkömmlichem Aufbau ist in den Fig. 1 und 2A sowie 2B dargestellt. Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Stator, während das Bezugszeichen 2 einen Rotor bezeichnet, der axial längs der Innenober­ fläche des Stators 1 mit einem schmalen Luftspalt gegen­ über diesem angeordnet ist. Am Rotor 2 sind erste und zweite Ventilatoren 31 und 32 angebracht und haben Flügel 311 bzw. 321. Vordere und hintere Träger 4 bzw. 5 haltern den Rotor 2 mit entsprechenden Lagern und sind mit einer Vielzahl von Ventilationslöchern 41 und 42 bzw. 51 und 52 versehen.

Wenn der Fahrzeuggenerator im Betrieb von einem in Fig. 1 nicht dargestellten Motor angetrieben ist, dreht sich der Rotor 2, und die daran angebrachten Ventilatoren 31 und 32 sorgen dafür, daß die Kühlluft von den Ventilationslöchern 41 bzw. 51 zu den Ventilationslöchern 42 bzw. 52 strömt, um eine Kühlwirkung zu erzielen.

Bei einem Fahrzeuggenerator mit dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Aufbau drehen sich die Ventilatoren in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors unabhängig von der Innentemperatur des Fahrzeuggenerators. Somit wird im Fahrzeuggenerator auch dann eine große Menge an Kühlluft umgewälzt, wenn der Fahrzeuggenerator eine niedrige Innen­ temperatur hat, nämlich bei Betrieb mit geringer elektrischer Last, wobei nicht viel Kühlluft erforderlich ist. Insbe­ sondere bei mittleren und hohen Drehzahlen des Motors er­ geben sich bei einer solchen Anordnung die Nachteile von hohen Energieverlusten aufgrund von unnötig hohen Dreh­ zahlen der Ventilatoren, geringer Leistung des Generators und starkem Geräusch der Ventilatoren.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fahrzeuggenerator der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine verbesserte Kühlung in Abhängigkeit von der jeweiligen elektrischen Last und damit der Betriebstemperatur gewährleistet ist, um eine einwandfreie Funktion des Generators sicherzu­ stellen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß mindestens ein Teil jedes Flügels aus einer Legierung mit Form­ erinnerungsvermögen besteht, so daß die Flügel nur beim Erreichen einer vorgegebenen Innentemperatur des Generators aufrecht stehen, um eine maximale Kühlwirkung auszuüben, daß sich die Flügel durch die Teile bei Erhitzung in die Form eines L verformen, und daß die Teile aus der Legierung mit Formerinnerungsvermögen jeweils in ein weiches Teil aus Gummi eingebettet sind, das mit einem Bereich am Körper des Ventilators befestigt und mit einem anderen Bereich dem Winddruck ausgesetzt ist.

Beim erfindungsgemäßen Fahrzeuggenerator ist der jeweilige Ventilator mit seinen Flügeln in vorteilhafter Weise zwei Wir­ kungen ausgesetzt, nämlich einerseits dem Winddruck und andererseits der elastischen Rückstellkraft aufgrund der elastischen Eigenschaften der Gummiummantelung. Wenn die Legierung mit Formerinnerungsvermögen in ihrer L-förmigen Gestalt von hohen Temperaturen auf niedrige Temperaturen abgekühlt wird, kann dabei der jeweilige Flügel des Ventilators verformt und flachgestellt werden, und zwar unterstützt durch die elastische Rückstellkraft der Gummiummantelung. Dies gilt auch dann, wenn sich der Rotor des Fahrzeuggenerators mit niedriger Geschwindigkeit dreht, so daß auch nur ein geringer Winddruck erzeugt wird. Dreht sich der Rotor mit hoher Geschwindigkeit, so wird die Rückstellung der Flügel des Ventilators durch den erzeugten Winddruck unterstützt. Außerdem wird durch die Einbettung der aus der Legierung mit Formerinnerungs­ vermögen bestehenden Flügel in das weiche Teil aus Gummi gewährleistet, daß die Legierung vor unerwünschten äußeren Einflüssen und Beschädigungen geschützt ist, was insbe­ sondere bei dem rauhen Betrieb von Fahrzeuggeneratoren von Interesse ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeuggenerator wird somit das angestrebte Ziel in zufriedenstellender Weise erreicht, ohne daß Beeinträchtigungen durch unnötig hohe Drehzahlen oder starke Geräusche der Ventilatoren hervorgerufen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen herkömmlichen Fahrzeuggenerator;

Fig. 2A eine Vorderansicht eines Ventilators für einen herkömmlichen Fahrzeuggenerator;

Fig. 2B einen Teilschnitt des Ventilators gemäß Fig. 2A in Richtung des Pfeiles M;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen erfindungs­ gemäßen Fahrzeuggenerator;

Fig. 4A eine Vorderansicht des Ventilators des Fahrzeuggenerators gemäß Fig. 3;

Fig. 4B eine Teilansicht des Ventilators gemäß Fig. 4A in Richtung des Pfeiles N;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4A;

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Flügel der Ventilatoren.

Im folgenden wird zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels auf die Fig. 3 und 4A sowie 4B Bezug genommen. Dabei werden, soweit zutreffend, gleiche Bezugszeichen wie bei der bereits erläuterten Fig. 1 verwendet. Die Bezugszeichen 33 und 34 bezeichnen erste und zweite Ventilatoren, die an den beiden axialen Enden des Rotors 2 befestigt sind. Wie aus Fig. 4A und 4B ersichtlich, bestehen die Ventilatoren 33 und 34 aus Scheibenteilen 335 und 345, die am Rotor 2 ange­ bracht sind, und einer Vielzahl von Flügeln 331 bzw. 341, die sich von den jeweiligen Scheibenteilen 335 und 345 radial erstrecken.

Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, besteht jeder Flügel 331 bzw. 341 aus einem Teil 332 oder 342, das aus Gummi besteht, und einem Teil 333 oder 343, das aus einer Legierung mit Formerinnerungs­ vermögen besteht und in das weiche Teil 332 bzw. 342 eingebettet ist. Wie man weiß, hat eine Legierung mit Formerinnerungsvermögen die Eigenschaft, daß sie auch dann, wenn sie vielfach verformt worden ist, gemäß dem Formerinnerungsvermögen in ihre ursprüngliche Gestalt zurückkehrt, wenn sie erhitzt wird. Bei einem Beispiel einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeuggenerator hat das aus diesem Material bestehende Teil gemäß der Formerinnerung eine L-förmige Gestalt. Im übrigen hat der Fahrzeug­ generator einen herkömmlichen Aufbau, so daß seine Komponenten hier nicht erläutert sind.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Fahrzeuggenerators werden zunächst die Flügel 331 bzw. 341 anhand von Fig. 5 und 6 näher erläutert. Wenn die Umgebungs­ temperatur hoch genug ist, halten die Teile 333 und 343 aus der Legierung mit Formerinnerungsvermögen den Zustand aufrecht, in welchem die Flügel 331 und 341 aufrecht stehen, wie es Fig. 5 zeigt. Wenn aber die Umgebungs­ temperatur absinkt, unterliegt der Erinnerungszustand der Flügel der Verformung, und diese werden anschließend flachgelegt oder gestreckt, und zwar aufgrund des Wind­ druckes, dem die Flügel 331 und 341 ausgesetzt sind, wenn der Motor sich dreht, wie es schematisch in Fig. 6 ange­ deutet ist.

Wenn dementsprechend der Fahrzeuggenerator vom Motor angetrieben wird, dreht sich der Rotor 2, so daß die ersten und zweiten Ventilatoren 33 und 34, die mit den Flügeln 331 bzw. 341 mit den vorstehend beschriebenen charakteristischen Eigenschaften versehen sind, sich gleichzeitig mit ihnen drehen. Zu Beginn des Betriebes, d. h. beim Start des Motors, ist die Temperatur im Fahrzeuggenerator niedrig, und somit sind die Flügel 331 und 341 aufgrund des Winddruckes auf die Flügel 331 und 341 abgeflacht, wie es mit ausgezogenen Linien in Fig. 6 dargestellt ist.

Wenn anschließend die elektrische Last des Fahrzeuggenerators zugenommen hat, bis die Temperatur im Generator auf einen vorgegebenen Wert angestiegen ist, gewinnen die Teile 333 und 343 aus der Legierung mit Formerinnerungsvermögen ihre Gestalt gemäß der Formerinnerung wieder. Sie bilden nämlich dann den Zustand gemäß Fig. 5, in welchem die Flügel 331 und 341 aufrechtstehen, wobei sie den Winddruck überwinden, dem sie ausgesetzt sind. Somit üben die Ventilatoren 33 und 34 die normale Kühlwirkung aus, um den Temperaturanstieg des Generators zu reduzieren. Wenn anschließend die elektrische Last abgenommen hat, so daß die Temperatur im Inneren des Generators unter einen vorge­ gebenen Wert abgefallen ist, gehen die Haltekräfte der Teile 333 und 343 aus Legierungen mit Formerinnerungsver­ mögen wieder verloren, und die Flügel 331 und 341 werden abgeflacht, wie es Fig. 6 zeigt. Dies wird durch die elastische Wirkung der Gummiummantelung unterstützt, in die die Teile mit Formerinnerungsvermögen eingebettet sind. Somit werden die Flügel 331 und 341 in Abhängigkeit von der herrschenden Temperatur im Generator aufrechtgestellt oder flachgelegt, so daß die Luftströmung der Ventilation oder Kühlung in Abhängigkeit von den herrschenden Betriebs­ bedingungen eingestellt werden kann.

Claims (1)

1. Fahrzeuggenerator mit mindestens einem Ventilator mit einer Vielzahl von Flügeln (331, 341), mit einem Rotor (2), der eine Feldwicklung aufweist und an dem der Ven­ tilator (33, 34) befestigt ist, mit einem Stator (1), der eine Ankerwicklung aufweist, und mit am Stator (1) befestig­ ten Trägern (4, 5), die den Rotor (2) mittels Lagern haltern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil (333, 343) jedes Flügels (331, 341) aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen besteht, so daß die Flügel (331, 341) nur beim Erreichen einer vor­ gegebenen Innentemperatur des Generators aufrecht stehen, um eine maximale Kühlwirkung auszuüben, daß sich die Flügel (331, 341) durch die Teile (333, 343) bei Erhitzung in die Form eines L verformen, und daß die Teile (333, 343) aus der Legierung mit Former­ innerungsvermögen jeweils in ein weiches Teil (332, 342) aus Gummi eingebettet sind, das mit einem Bereich am Körper des Ventilators (335, 345) befestigt und mit einem anderen Bereich dem Winddruck ausgesetzt ist.