DE3314948C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
- H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
- H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
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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)
- 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.
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