DE4129411C2 - Fahrzeug-Wechselstromgenerator - Google Patents
Fahrzeug-WechselstromgeneratorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Fig. 1 und 3 sind eine Aufrißdartellung
im Schnitt und eine Seitenansicht eines durch die EP 0 401 034 A
bekannten Fahrzeug-Wechselstromgenerators. Wie aus diesen
Figuren hervorgeht, umfaßt der Wechselstromgenerator
einen Stator (1), der durch einen Statorkern (2) und eine
Statorwicklung (3) gebildet wird, einen Rotor (4), der aus
wechselpoligen Magnetpolkernen (5, 6) gebildet wird, wobei
die magnetischen Zahnabschnitte beider Polkerne
abwechselnd in Umfangsrichtung vorstehen, eine zwischen
den Polkernen (5, 6) gehaltene Erregerspule (7), eine
umlaufende Welle (8) zur Befestigung der Polkerne (5, 6),
ein Paar Schleifringe (9), die von der umlaufenden Welle
(8) über Isolierhülsen gehalten werden, und Ventilatorrad
(10, 11), die jeweils durch die Polkerne (5, 6) gehalten
werden.
Der Generator enthält ferner eine vordere und hintere
Halterung (12, 13) zur Befestigung des Statorkernes (2)
mit Hilfe von Gewindebolzen (14). Die vordere Halterung
(12) ist mit Ansaugöffnungen (12a) zur Ventilation am
einen Ende und Austrittsöffnungen (12b) in ihrem äußeren
Umfangsabschnitt ausgestattet. Das Bezugszeichen (m)
bezeichnet einen Außenradius der Ansaugöffnung (12a),
bezogen auf den axialen Mittelpunkt. Ferner ist die hintere
Halterung (13) mit Ansaugöffnungen (13a) an einem Ende und
Austrittsöffnungen (13b) in ihrem äußeren
Umfangsabschnitt versehen. Die umlaufende Welle (8) wird
von der vorderen und hinteren Halterung (12, 13) über
jeweilige Lager (15, 16) aufgenommen. Eine Riemenscheibe
(17) ist an der umlaufenden Welle (8) befestigt und dient
zur Übertragung des Motordrehmomentes zur umlaufenden
Welle (8) zwecks Drehung des Rotors (4).
Der Generator weist ferner einen Gleichrichter (18) auf,
um einen Wechselstrom, der aus der in der Statorwicklung
(3) induzierten Wechselspannung resultiert, in einen
Gleichstrom umzuformen, einen Wärmesumpf (18a), der zur
Abstrahlung der Gleichrichterwärme verwendet wird, einen
Spannungsregler (19) zur Erfassung der Generatorspannung,
Überwachung des Erregerstroms und Einstellung der
Klemmenspannung auf einen vorgegebenen Wert, einen
Wärmesumpf (19a), der zur Abstrahlung der Wärme des
Spannungsreglers verwendet wird, und einen Bürstenhalter
(20), um die in ihm gehaltenen Bürsten (28) gegen
jeweilige Schleifringe (9) zu drücken wobei der
Bürstenhalter auch als Stromkollektor wirkt.
Während der Rotor (4) in dem vorstehend beschriebenen
Wechselstromgenerator umläuft, wird die Wechselspannung in
der Statorwicklung (3) induziert und die somit gelieferte
Leistung veranlaßt sie zur Erzeugung von Wärme. Die
Statoreinheit (1) und die Rotoreinheit (4) werden durch
die umlaufenden Ventilatorräder (10, 11) belüftet und
gekühlt.
Die durch die Drehung des Ventilatorrades (10) erzeugte
Kühlluft wird durch die Ansaugöffnungen (12a) der vorderen
Halterung (12) angesaugt und aus den Austrittsöffnungen
(12b) abgegeben, wie durch einen Pfeil (A) angegeben wird.
Die durch die Drehung des Ventilatorrades (11) erzeugte
Kühlluft wird durch die Ansaugöffnungen (13a) der hinteren
Halterung (13) angesaugt und vor ihrer Abgabe aus den
Austrittsöffnungen (13b) entsprechend einem Pfeil (B) zur
Kühlung des Gleichrichters (18), des Spannungsreglers
(19), des Stromkollektors bzw. Bürstenhalter (20) und der Statoreinheit (1)
verwendet.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes (D)
der Fig. 1. Die Innenkantenfläche der vorderen Halterung
(12) ist axial dem Ventilatorflügel (10a) des
Ventilatorrades (10) parallel zu diesem zugewandt, wobei
ein kleiner Abstand (g) zwischen ihnen liegt. Die
Umgebungsluft wird in den Bereich des Abstandes (g)
eingeleitet und fließt durch diesen, wie durch einen Pfeil
(C) angegeben ist. Ist der Abstand (g) zu groß, so wird
die abzugebende Luft veranlaßt, umgekehrt zu fließen und
er ist daher unzweckmäßig. Die Position des Außenradius
(m), ausgehend vom axialen Mittelpunkt der Ansaugöffnung
(12a), entspricht im wesentlichen der Mittelpunktposition
der radialen Länge L des Ventilatorflügels (10a).
Beim bekannten, vorausgehend beschriebenen
Fahrzeug-Wechselstromgenerator ist der Abstand (g)
zwischen dem Ventilatorflügel (10a) des Ventilatorrades
(10) und der Innenkantenfläche der ihm zugewandten
vorderen Halterung klein und infolgedessen tendiert der
Belüftungswiderstand im Ansaugabschnitt im äußeren
radialen Abschnitt der Ansaugöffnung (12a) dazu, groß zu
werden. Dies verursacht ein unangenehmes Geräusch und
stellt einen primären Faktor für die Anhebung des gesamten
Schalldruckpegels dar.
Ferner schneiden beim bekannten, vorstehend beschriebenen
Fahrzeug-Wechselstromgenerator die Ventilatorflügel (10a)
des Ventilatorrades (10) einen Umfangsabschnitt, indem
sich jeder von ihnen mit dem Ansaugabschnitt (12a)
überlappt. Infolgedessen resultiert eine Sammelfrequenz
aus der Multiplikation der Umlauffrequenz mit der Anzahl
der Ventilatorflügel (10a) und eine Frequenz resultiert
aus der Multiplikation der Umlauffrequenz mit der Anzahl
der Ansaugöffnungen (12a); d. h. im Falle der
Ansaugöffnungen (12a) in Fig. 4 tendiert der Schalldruck
als Folge der Belüftungsgeräuschkomponente der 12-fachen
Frequenz an der Ansaugöffnung (12a) dazu, auffällig und
unangenehm für das Gehör zu werden. Darüber hinaus stellt
dieses Problem einen primären Faktor für den Anstieg des
gesamten Schalldruckpegels dar.
DE 33 14 948 A zeigt einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
mit Ventilatorrädern zum Belüften und Kühlen. Bei diesem
Wechselstromgenerator werden die Ventilatorflügel durch eine
Legierung, die ein Formerinnerungsvermögen aufweist, nach
Bedarf in eine aktive oder in eine inaktive Lage gebracht.
Aus Niebler u. a.: Grundsätze beim Entwickeln geräuscharmer
elektrischer Maschinen im mittleren Leistungsbereich; Sie
mens-Zeitschrift 52, 1978, Heft 3, Seiten 117 bis 121 wird
zur Verringerung des Maschinenströmungswiderstandes eine
strömungsgünstige Formgebung der luftführenden Teile vorge
schlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Geräuschent
wicklung eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators insbesondere
in dem Bereich zu verringern, in dem der Ansaugluftstrom aus
den Ansaugöffnungen in die Ventilatorflügel des Ventilator
rades übertritt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des An
spruches 1; die Unteransprüche stellen bevorzugte Ausgestal
tungsformen dar.
Der erfindungsgemäße Fahrzeug-Wechselstromgenerator hat
eine ringförmige Vertiefung, so daß ein axialer Abstand
in der Innenkantenfläche einer Halterung, die axial den
Ventilatorschaufeln zugewandt ist, im äußeren radialen
Abschnitt einer Ansaugöffnung groß ist und an den beiden
Seiten desselben allmählich klein wird.
Da der Abstand in Form der ringförmigen Vertiefung in der
Innenkantenfläche der Halterung, die axial dem
Ventilatorflügel zugewandt ist, in der äußeren radialen
Position der Ansaugöffnung groß ist, wird
erfindungsgemäß der Belüftungswiderstand der Ansaugluft
aus der Ansaugöffnung verringert und der durch die
Windströmung verursachte Winddruck wird verringert.
Infolgedessen wird der gesamte Schalldruckpegel
verkleinert und das Ventilationsgeräusch wird ebenfalls
verringert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen
erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 und 3 eine Aufrißansicht im Schnitt und eine
Seitenansicht eines bekannten
Fahrzeug-Wechselstromgenerators;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines
Abschnittes (D) der Fig. 5;
Fig. 4 und 7 eine Schnittdarstellung und eine
Seitenansicht des ersten Halbabschnittes
eines erfindungsgemäßen
Fahrzeug-Wechselstromgenerators;
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes
(E) der Fig. 4;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung bezüglich dem
der Fig. 5 entsprechendem Teil; und
Fig. 8 und 9 eine Schnittdarstellung und eine
Seitenansicht des ersten Halbabschnittes
eines erfindungsgemäßen
Fahrzeug-Wechselstromgenerators.
Es wird auf die Einzelbeschreibung bevorzugter
Ausführungsformen Bezug genommen. Die Fig. 4 und 7 sind
eine Schnittdarstellung und eine Seitenansicht des ersten
Halbabschnittes eines erfindungsgemäßen
Fahrzeug-Wechselstromgenerators. Die Bezugszeichen (1-8,
10, 10a, 13-15, 17) und der zweite Halbabschnitt, dessen
Darstellung weggelassen wurde, umfassen Teile und einen
Abschnitt entsprechend jenen, die unter Bezugnahme auf den
vorstehend beschriebenen bekannten Generator angegeben
wurden. Gemäß den Fig. 4 und 7 hat eine vordere Halterung
(32) eine Anzahl Ansaugöffnungen (32a) an einem Ende und
eine Anzahl Austrittsöffnungen (32b) in einem äußeren
Umfangsabschnitt derselben. Die Position des Außenradius
(m) der Ansaugöffnung (12a) der vorderen Halterung (32)
entspricht im wesentlichen der Position der radialen Länge
(1) des Flügels des Ventilatorrades (10) (siehe Fig. 5).
Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes (E)
der Fig. 4. Ein kleiner Abstand (g) ist an der
Innenkantenfläche der vorderen Halterung (32), die axial
dem Ventilatorflügel (10a) des Ventilatorrades (10)
zugewandt ist, und an dessen Ansaug- und Austrittsseite,
bezogen auf den Ventilatorflügel (10a) vorgesehen. Ein
größerer Abstand (g₁) ist in der äußeren radialen
Position (m) der Ansaugöffnung (32a) vorgesehen. Dabei ist
eine dreieckförmige ringförmige Vertiefung (32c)
vorhanden. Die radiale Position des Scheitels (a) des
Dreiecks liegt am Außenradius (m) der Ansaugöffnung (32a)
und die Länge (bc) der Grundlinie des Dreiecks ist derart
bemessen, daß bc 1 bezüglich der Länge des
Ventilatorflügels (10a) gilt.
Wie vorstehend ausgeführt ist, wird der Abstand (g₁) am
Scheitel der Vertiefung (32c) gegenüber dem
Ventilatorflügel (10a) größer gemacht als zwischen dem
Ventilatorflügel (10a) und der gegenüberliegenden Fläche
der Ansaugöffnung (12a) beim bekannten Beispiel der Fig.
1. Damit wird der Belüftungswiderstand im Ansaugteil
verringert. Infolgedessen wird der Winddruck infolge der
Belüftung, der durch einen Pfeil (C) dargestellt ist,
niedriger als vorher und daher kann ein gesamter
Schalldruckpegel verringert werden.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung bezüglich der Fig. 5
entsprechenden Teil. Die ringförmige Vertiefung (32c) in
der Innenkantenfläche der vorderen Halterung (32) und jede
Ecke der Ansaugöffnung (32 a) sind mit einem bogenförmigen
Profil ausgeführt, wodurch der Gesamtschalldruckpegel
weiter verringert wird.
Obgleich die ringförmige Vertiefung in der
Innenkantenfläche der vorderen Halterung (32), die dem
Ventilatorflügel des Ventilatorrades zugewandt ist, in den
dargestellten Ausführungen dreieckförmig ist, kann sie im
Profil ein Kreissegment sein.
Fig. 8 ist eine Schnittdarstellung des ersten
Halbabschnittes eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators
gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Die Bezugszeichen (1-8, 10, 10a, 13-15, 17) und der zweite
Halbabschnitt, dessen Beschreibung weggelassen wurde,
bezeichnen Teile und einen Abschnitt entsprechend jenen,
die unter Bezugnahme auf den vorstehend beschriebenen
bekannten Generator angegeben wurden. Fig. 9 ist eine
Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 8.
Gemäß den Fig. 8 und 9 hat eine vordere Halterung (32)
eine Anzahl Ansaugöffnungen (32 a) an einem Ende und eine
Anzahl Austrittsöffnungen (32b) in ihrem äußeren
Umfangsabschnitt. Darüber hinaus ist ein Ansaugloch (32d)
zwischen zwei Gruppen von Ansaugöffnungen (32 a)
vorgesehen, wobei jede Gruppe drei Ansaugöffnungen hat.
Wird das Flügelrad (10) durch den Rotor (4) beim
erfindungsgemäßen Generator in Umlauf versetzt, so wird
Kühlluft durch jede der Ansaugöffnungen (32a) und das
Ansaugloch (32d) angesaugt und gemäß dem Pfeil (A)
umgewälzt.
Eine Frequenz resultiert aus der Multiplikation der
Rotationsfrequenz mit der Anzahl der Ansaugöffnungen
(32a); d. h. im Fall der Anordnung nach Fig. 2 wird die
12-fache Frequenz aufgeteilt wodurch der Schalldruck der Belüftungs
geräuschkomponente verringert wird. Mit den Ansauglöchern (32d) wird darüber
hinaus der Ansaugteil der vorderen Halterung (32) davor
geschützt, durch die Rippen (32e) unterbrochen zu werden
und kann gleichmäßig ausgebildet werden und der
Ansaugluftstrom wird gleichmäßig gemacht. Infolgedessen
kann nicht nur der Gesamtschalldruckpegel im allgemeinen,
sondern auch der Schaldruckpegel der 12-fachen Frequenz
verringert werden.
Obgleich ein rundes Loch (32d) in jeder Rippe (32e)
vorgesehen wurde, kann es unterschiedliche Formgebung
haben.
Wie vorausgehend ausgeführt wurde, ist erfindungsgemäß
die allmählich-geneigt verlaufende ringförmige Vertiefung
in der Innenkantenfläche der Halterung vorgesehen, die
axial dem Ventilatorflügel des Ventilatorrades mit einem
dazwischenliegenden kleinen Abstand zugewandt ist,
wohingegen die Vertiefung mit einem axial großen Abstand
in den äußeren radialen Positionen der Ansaugöffnung
versehen ist, damit ein Teil der Ansaugluft aus der
Ansaugöffnung der Halterung durch den großen Abstand
strömen kann. Infolgedessen wird das Belüftungsgeräusch
unterdrückt, was zur Folge hat, daß ein Gefühl der
Unbehaglichkeit ausgeschaltet ist.
Durch die Ansauglöcher (32d) wird
der Gesamtschalldruckpegel des
Belüftungsluftgeräusches verringert. Ferner wird der
Schalldruckpegel der Frequenz, die aus der Multiplikation
der Rotationsfrequenz mit der Anzahl der Ansaugöffnungen
resultiert, verringert, so daß das physiologisch das
Gehör angreifende Geräusch unterdrückbar ist.
Claims (4)
1. Fahrzeug-Wechselstromgenerator mit
einem Stator (1),
einer als Gehäusedeckel ausgebildeten vorderen und hin teren Halterung (12, 32; 13) zur Befestigung des Stator kerns (2),
einem Rotor (4), der Polkerne (5, 6) und eine Rotorwelle (8) aufweist,
Lagern (15, 16) in den Halterungen (12, 32; 13) zur Auf nahme zur Rotorwelle (8),
Ventilatorrädern (10, 11) mit Ventilatorflügeln an den beiden axialen Enden des Rotors (4) zum Belüften und Kühlen des Generators,
mehreren Ansaugöffnungen (12a, 32a; 13a), die in jeder Halterung (12, 32; 13) den Ventilatorflügeln axial gegenüberliegend angeordnet sind, und
mit mehreren Austrittsöffnungen (12b, 32b; 13b) am äuße ren Umfang der Halterungen (12, 32; 13), wobei zwischen der Innenseite der vorderen Halterung (12, 32) und dem Ventilatorflügel (10a) ein kleiner Abstand (g) ausgebil det ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Ventilatorflügeln (10a) gegenüberliegende Innenseite der vorderen Halterung (32) parallel angeordnet ist,
daß der Außenradius (m) der Ansaugöffnungen (32a) der vorderen Halterung (32) im Bereich der radialen Länge der Ventilatorflügel (10a) liegt und
daß den Ventilatorflügeln (10a) zugewandt auf der Innen seite der vorderen Halterung (32) eine vom kleinen Ab stand (g) auf einen größeren Abstand (g₁) übergehende ringförmige Vertiefung (32c) vorgesehen ist, wobei die radiale Position des im größeren Abstand (g₁) angeordne ten Scheitels der Vertiefung (32c) mit dem Außenradius (m) zusammenfällt. (Fig. 5)
einem Stator (1),
einer als Gehäusedeckel ausgebildeten vorderen und hin teren Halterung (12, 32; 13) zur Befestigung des Stator kerns (2),
einem Rotor (4), der Polkerne (5, 6) und eine Rotorwelle (8) aufweist,
Lagern (15, 16) in den Halterungen (12, 32; 13) zur Auf nahme zur Rotorwelle (8),
Ventilatorrädern (10, 11) mit Ventilatorflügeln an den beiden axialen Enden des Rotors (4) zum Belüften und Kühlen des Generators,
mehreren Ansaugöffnungen (12a, 32a; 13a), die in jeder Halterung (12, 32; 13) den Ventilatorflügeln axial gegenüberliegend angeordnet sind, und
mit mehreren Austrittsöffnungen (12b, 32b; 13b) am äuße ren Umfang der Halterungen (12, 32; 13), wobei zwischen der Innenseite der vorderen Halterung (12, 32) und dem Ventilatorflügel (10a) ein kleiner Abstand (g) ausgebil det ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Ventilatorflügeln (10a) gegenüberliegende Innenseite der vorderen Halterung (32) parallel angeordnet ist,
daß der Außenradius (m) der Ansaugöffnungen (32a) der vorderen Halterung (32) im Bereich der radialen Länge der Ventilatorflügel (10a) liegt und
daß den Ventilatorflügeln (10a) zugewandt auf der Innen seite der vorderen Halterung (32) eine vom kleinen Ab stand (g) auf einen größeren Abstand (g₁) übergehende ringförmige Vertiefung (32c) vorgesehen ist, wobei die radiale Position des im größeren Abstand (g₁) angeordne ten Scheitels der Vertiefung (32c) mit dem Außenradius (m) zusammenfällt. (Fig. 5)
2. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vertiefung (32c) im Querschnitt
bogenförmig ausgebildet ist.
3. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vertiefung (32c) im Querschnitt
dreieckförmig ausgebildet ist.
4. Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vertiefung (32c) im Querschnitt
kreissegmentförmig ausgebildet ist.
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