DE4444956C2 - Wechselstromgenerator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstromgenerator (im weiteren ebenfalls als AC-Generator bezeichnet) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Wechselstromgenerator dieser Art ist bekannt aus der US 48 198 906 (JP 5-16 261).

Im industriellen Feld der Automobile oder Motorfahrzeuge gibt es in den letzten Jahren einen Trend zum Reduzieren des Raumes, der für den Motorenraum vorzusehen ist, und zwar in einem Versuch, entsprechend den Raum für einen Fahrer und die Passagiere zu erhöhen, so daß sie sich beim Fahren des Autos bequem fühlen. Daraus resultierend müssen die Brennkraftmaschine sowie Zubehör davon und viele andere Teile innerhalb des Motorenraums mit hoher Dichte oder Zusammenballung installiert werden. Zu diesem Zweck gibt es ebenfalls eine Nachfrage nach einer Miniaturisierung des AC- Generators für das Motorfahrzeug. Andererseits werden im Hinblick auf das Gewährleisten hoher Sicherheit zum Manövrieren sowie einer Verfügbarkeit von intelligenten Einrichtungen elektronische Steuerungen für die innerhalb des Motorenraums angeordneten Vorrichtungen in zunehmenden Maße angewendet, was begleitet ist mit dem Anstieg im elektrischen Leistungsverbrauch. Unter diesen Umständen tendiert hohe Temperatur dazu, innerhalb des Motorenraums vorzuherrschen, was natürlich unerwünscht ist. Um mit diesem Problem standzuhalten, muß der AC-Generator ebenfalls im Hinblick auf das Kühlvermögen verbessert werden.

Als die Kühleinrichtung für den AC-Generator für das Motorfahrzeug wird im allgemeinen eine gezwungene Luftkühlstruktur angewendet, bei der die Luft gezwungenermaßen durch den AC-Generator zirkuliert, und zwar durch einen Kühlventilator, der angepaßt ist, zusammen mit einer rotierbaren Welle des AC-Generators zu rotieren. In den letzten Jahren gibt es eine Tendenz, daß ein AC- Generator, der ausgerüstet ist mit einer Flüssig- Kühlstruktur, verwendet wird wegen einer hohen Kühleffizienz. Beim Flüssigkühlsystem wird Wärme absorbiert von wärmeerzeugenden Abschnitten des AC-Generators durch das Medium eines zirkulierenden flüssigen Kühlmittels, um dadurch übertragen zu werden an einen Wärmedissipationsabschnitt (ebenfalls als die Wärmesenke bezeichnet).

Als typisch für den AC-Generator des oben erwähnten Typs für ein Motorfahrzeug ist der in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 16261/1993 offenbarte. Dieser bekannte AC-Generator ist in Fig. 12 gezeigt und wird detaillierter beschrieben werden zum besseren Verständnis der Erfindung. Mit Bezug auf die Figur beinhaltet der AC-Generator einen Rotor 101, welcher einen magnetischen Polkern 103 beinhaltet, der fest an einer­ rotierbaren Welle 102 angebracht ist. Vorgesehen auf der Umfangsoberfläche des magnetischen Polkerns 103 ist eine Vielzahl von Polschuhen in einer Reihe mit einem vorbestimmten Abstand zwischen den benachbarten Schuhen.

Der AC-Generator beinhaltet weiterhin einen Statorkern 107 mit einer Statorspulenanordnung 105, welche darum gewunden ist, und mit ersten und zweiten Wicklungsköpfen 105a und 105b, im folgenden auch Spulenendabschnitt genannt, welche umschlossen sind durch ein Abdeckelement oder eine Umhüllung 104, die aus einem metallischen Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet ist. Ein innerer Raum, der definiert ist innerhalb der Umhüllung 104, ist gefüllt mit einem Isolationsmaterial 106, welches ein synthetisches Harzmaterial sein kann. Die Umhüllung 104 ist angebracht am Statorkern 107 in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise. Weiterhin ist der Statorkern 10 fest oder stationär gehalten durch ein vorderes Lagerschild 108 (d. h., das Lagerschild, das auf der linken Seite in der Figur gesehen angeordnet ist, im folgenden auch Klammer genannt, wobei ein peripherer Randabschnitt der Umhüllung 104 bündig eingepaßt ist in eine ringförmige Nut 108a, die in der vorderen Klammer 108 ausgebildet ist. Definiert zwischen der Umhüllung 104 und der vorderen Klammer 108 in der Umfangsrichtung ist eine Kühlpassage 109a, durch welche ein einziges Kühlmittel fließen gelassen wird.

Andererseits ist eine hintere Klammer 110 angeordnet an der rechtshändigen Seite in der Figur gesehen und versehen an einer oberen Wand davon mit einem Einlaßtor 111 für das flüssige Kühlmittel in der Umfangsrichtung. Ein Auslaßtor (nicht gezeigt) ist nebengesetzt neben das Einlaßtor 111 an einer Rückseite gesehen in der Richtung senkrecht zur Ebene der Figur. Definiert zwischen der hinteren Klammer 110 und der Umhüllung 104 ist eine Kühlpassage 109b, welche sich ebenfalls in der Umfangsrichtung erstreckt. Eine Kühlabdeckung 112 metallischen Materials mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit ist extern von der hinteren Klammer 110 in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise angebracht, wodurch eine Zweig- oder Shunt-Passage 109c für das flüssige Kühlmittel gebildet ist zwischen der Kühlabdeckung 112 und der hinteren Klammer 110. Somit kann das flüssige Kühlmittel in die Shunt-Passage 109c durch ein Zweigloch 110c fließen und zurückkehren zur Kühlpassage 109b an einem mittleren Abschnitt davon durch ein Rückkehr- oder Rückflußloch (nicht gezeigt).

Eine Gleichrichtervorrichtung 113 und ein Spannungsregler 114 sind angebracht an der äußeren Oberfläche der Kühlabdeckung 112, definierend die Shunt-Passage 109c, und zwar unter Zwischensetzen von Wärmesenkenelementen 113a bzw. 114a. Insbesondere ist der Spannungsregler, welcher einen relativ kleinen Wärmebetrag erzeugt, angeordnet an einer Position stromaufwärts der Gleichrichtervorrichtung 113, welche eine relativ große Wärmemenge erzeugt, und zwar gesehen in der Fließrichtung des flüssigen Kühlmittels, in einem Versuch, die Kühlung des AC-Generators mit hoher Effizienz zu realisieren.

Dabei ist die Rotoranordnung des AC-Generators drehbar gelagert durch ein Paar von Kugellagern 115 und 116. Ein Schwungrad 117 ist fest angebracht an der rotierbaren Welle 102 an einem Ausgabeendabschnitt davon und betriebsmäßig gekoppelt mit einer Ausgabewelle des Motors über einen Übertragungsriemen (nicht gezeigt).

Bei der Struktur des AC-Generators, die oben beschrieben ist, fließt das flüssige Kühlmittel 100, das eingespeist wird durch das Einlaßtor 111, durch die Kühlpassage 109a und die Kühlpassage 109b in die Richtungen, die angedeutet sind durch Pfeile X, Y, und fließt heraus durch das Auslaßtor (nicht gezeigt) nach Kühlen des Statorkerns 107 und der Statorspulenanordnung 105.

Ein Teil des flüssigen Kühlmittels, das in die Kühlpassage 109b durch das Einlaßtor 111 fließt, fließt in die Shunt- Passage 109c über das Zweigloch 110c, um durch die Shunt- Passage 109c in der Richtung zu fließen, die angedeutet ist durch einen Pfeil Z, um dadurch der Reihe nach die Gleichrichtervorrichtung 113 und den Spannungsregler 114, angebracht an der Kühlabdeckung 112, zu kühlen. Das flüssige Kühlmittel fließt zuletzt zurück in die Kühlpassage 109b, an einem mittleren Abschnitt davon.

Wie klar erscheint aus der vorhergehenden Beschreibung, ist beim AC-Generator für das Motorfahrzeug, der hierzu bekannt ist, die Shunt-Passage 109c vorgesehen in Reihe zu dem primären Kühlpassagen 109a und 109b, wobei der Spannungsregler 114 und andere, deren Wärmeerzeugung von einem relativ geringen Ausmaß angeordnet sind, an einem Ort stromaufwärts der Gleichrichtervorrichtung 113 angeordnet sind, welche eine relativ große Wärmemenge erzeugt, gesehen in der Fließrichtung des flüssigen Kühlmittels durch die Shunt-Passage 109c, wobei das flüssige Kühlmittel zum Kühlen der Vorrichtung, die verschiedene Wärmemengen erzeugen, bei einer konstanten Strömungsrate fließen gelassen wird.

Jedoch steigt die Temperatur des Flüssigkühlmittels 100 zunehmend an, wenn es nach unten durch die Shunt-Passage 109c fließt, und zwar in solch einem Ausmaß, daß die Vorrichtung, die am Ort stromabwärts entlang der Shunt- Passage 109c angeordnet ist, nicht zufriedenstellend gekühlt werden kann, was Anlaß zu einem Problem gibt. Mit diesem Problem kann man sicherlich Standhalten durch Erhöhen der Strömungsrate des flüssigen Kühlmitteles 100, so daß die Vorrichtung, die an der unterstromigen Seite der Shunt- Passage 109c gelegen ist, hinreichend gekühlt werden kann, was jedoch ein anderes Problem entstehen läßt, nämlich, daß eine übermäßig große Menge flüssigen Kühlmittels angewandt werden muß.

Weiterhin nimmt, wenn eine Vielzahl von Flußpassagen in Reihe verbunden sind, ein Gesamtkühlmittel-Flußwiderstand des gesamten Kühlsystems einen bemerkenswert hohen Wert an, was es erforderlich macht, in konstanter Weise einen beträchtlich hohen Druck zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite des Kühlsystems anzulegen. Dementsprechend gibt es noch ein weiteres Problem, daß Dichtungen zum Gewährleisten einer Flüssigkeitsdichte für die Kühlpassagen in unerwünschter Weise angegriffen oder beschädigt werden können.

Aus DE 40 38 663 A1 ist eine Wechselstrom-Lichtmaschine bekannt, bei der mittels Kühlluft ein Gleichrichter und ein Spannungsregler getrennt gekühlt werden. Zur Verbesserung der Kühlung werden beide Bauelemente gemeinsam mittels Kühlflüssigkeit gekühlt.

Angesichts des oben beschriebenen Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wechselstromgenerator zu schaffen, welcher es erlaubt, daß ein flüssiges Kühlmittel mit Raten fließt, die erforderlich sind zum zufriedenstellenden Kühlen der Teile, welche hinsichtlich des Betrages der Wärmeerzeugung verschieden sind unter Vermeiden der Probleme des herkömmlichen AC- Generators, welche oben angezeigt wurden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.

Der AC-Generator nach der Erfindung kann vorteilhafter Weise eine Anwendung in einem Motorfahrzeug finden.

Durch die Erfindung werden die Wärmeerzeugungsabschnitte mit erhöhter Effizienz gekühlt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Dadurch kann die gesamte Struktur des AC-Generators noch effektiver gekühlt werden.

Durch Vorsehen des Kühlventilators wird der Polkern und die Erregerwicklung gekühlt.

Durch die Durchflußmengen-Steuereinrichtung ist es möglich, leicht und optimal Flußraten des flüssigen Kühlmittels, das durch die Gleichrichter-Passage, die Spannungsregler-Passage und die erste bzw. zweite Kühlröhre fließt, zu regulieren.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsfiguren erläutert.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen AC- Generator für ein Motorfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt;

Fig. 2 eine Seitenansicht zum Zeigen einer hinteren Klammer des in Fig. 1 gezeigten AC-Generators;

Fig. 3 eine Draufsicht zum Zeigen der hinteren Klammer in dem Zustand, in dem ein Einlaßtor entfernt ist;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang einer Linie A-A in Fig. 3;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht zum Zeigen einer Struktur eines festen Anbringens eines Spitzenendenabschnitts einer Kühlröhre für eine peripherische Oberfläche einer Spule und einer Kühlröhre für eine hintere Oberfläche einer Spule;

Fig. 6 eine Draufsicht zum Zeigen eines Dichtrings, der bei der Struktur von Fig. 5 verwendet wird;

Fig. 7 zum Zeigen desselben im Querschnitt;

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 5 zum Zeigen einer Modifikation davon;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines AC- Generators für ein Motorfahrzeug nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines AC- Generators für ein Motorfahrzeug nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines Hauptabschnitts eines AC-Generators nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 12 eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines AC- Generators für einen hierfür bekanntes Motorfahrzeug.

Bei der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile über die verschiedenen Ansichten. Ebenfalls sollte verstanden werden, daß bei der folgenden Beschreibung solche Ausdrücke wie "vorn", "hinten", "links", "rechts", "nach oben", "nach unten" und dergleichen Bequemlichkeitsworte sind und nicht als beschränkende Ausdrücke aufgefaßt werden sollten.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines AC- Generators für ein Motorfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

An erster Stelle sollte erwähnt werden, daß der AC-Generator nach der vorliegenden Ausführungsform ausgerüstet ist mit sowohl einer Luftkühlstruktur als auch einer Flüssigkühlstruktur. Der AC-Generator ist bestimmt zur Installation in einem Motorfahrzeug (nicht gezeigt) in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine (auch nicht gezeigt), wobei die rechtshändige Seite, gesehen in der Figur, der Vorderseite, gesehen in der Längsrichtung des Motorfahrzeugs, entspricht, wobei die linkshändige Seite der hinteren Seite entspricht. Demgemäß werden bei der folgenden Beschreibung die Ausdrücke "vorn" und "hinten" benutzt werden anstatt von "rechts" und "links", und zwar nur zur Bequemlichkeit der Beschreibung.

Jetzt mit Bezug auf Fig. 1 beinhaltet der AC-Generator gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Rotor 1, welcher zusammengesetzt ist aus einer rotierbaren Welle 2 und einem magnetischen Polkern 3. Weiterhin beinhaltet der AC- Generator einen Statorkern 7, eine vordere Klammer 8 (ebenfalls als die erste Klammer bezeichnet) und eine hintere Klammer 10 (ebenfalls als die zweite Klammer bezeichnet), an die der Statorkern 7 bündig angepaßt und angebracht ist, wobei die rotierbare Welle 2 rotierbar gehaltert ist an der vorderen Klammer 8 und der hinteren Klammer 10 durch ein Paar von Kugellagern 15 und 16. Ein Schwungrad 17 ist fest angebracht an der rotierbaren Welle 2 an einem vorderen Abschnitt davon, so daß das Ausgabedrehmoment des Motors übertragen werden kann an die rotierbare Welle 2 über einen Übertragungsriemen (nicht gezeigt), der um das Schwungrad 17 gewunden ist.

Der magnetische Polkern 3 ist angebracht an die rotierbare Welle 2 und hat eine äußere peripherische Oberfläche, die versehen ist mit einer Vielzahl von magnetischen Polschuhen, die in einer Reihe angeordnet sind.

Gewunden um den Statorkern 7, angeordnet koaxial mit dem magnetischen Polkern 3, demgegenüberliegend ist eine Statorspule 50 mit einem Vorderspulenendabschnitt 51 und einem Hinterspulenendabschnitt 52, welche jeweils nach vorne bzw. hinten Vorstehen über den Statorkern 7 und welche Wärmequellen bilden (d. h. Wärmeerzeugungsabschnitte). (Der Vorderspulenendabschnitt und der Hinterspulenendabschnitt 52 werden ebenfalls als der erste Spulenendabschnitt und der zweite Spulenendabschnitt bezeichnet werden.)

Weiterhin sind eine Gleichrichtervorrichtung 13 und ein Spannungsregler 14, welche gleichermaßen Wärmequellen bilden, angebracht an der hinteren Wand der hinteren Klammer 10 an unteren und oberen Abschnitten davon mit Zwischen­ setzung von Wärmesenkenelementen 13a und 14a dazwischen. Die Gleichrichtervorrichtung 13 und der Spannungsregler 14 sind eingeschlossen durch eine Abdeckung 12.

Der AC- Generator ist intern versehen mit einer Luftkühlstruktur an der Vorderseite davon, wobei eine Flüssigkühlstruktur an der Vorderseite vorgesehen ist.

Die Luftkühlstruktur besteht aus einem Kühlventilator 25 und einem Luftspalt 26, definiert durch die äußere peripherische Oberfläche des Rotors 1, die äußere peripherische Oberfläche des Rotors 1 und die inneren Oberflächen der vorderen Klammer 8 und der hinteren Klammer 10.

Insbesondere besteht der Kühlventilator 25 aus einem ringartigen Ventilatorkörper 25a, der angebracht ist an den magnetischen Polkern an der Vorderseite davon, und einer Vielzahl von Ventilatorblättern 25b, die in einer Reihe an einen peripherischen Abschnitt des Ventilatorkörpers 25a gebildet sind. Somit rotiert, wenn der magnetische Polkern 3 rotiert mit der rotierbaren Welle 2, der Kühlventilator 25 zusammen mit dem magnetischen Polkern 3 als eine einheitliche Einheit, um die Umgebungsluft durch ein Lufteinlaßtor 8a einzuziehen. Die Luft wird dann gezwungen, durch den Luftspalt 26 zu fließen, nämlich durch die Ventilatorblätter 25b, um letzendlich durch ein Entladetor 8b entladen zu werden.

Andererseits besteht die Flüssigkühlstruktur aus einer Gleichrichter-Kühlpassage 18, einer Spannungsregler- Kühlpassage 19, einer Kühlröhre 30 für eine peripherische Spulenoberfläche und einer Kühlröhre 31 für eine Hinterspulenendoberfläche, wobei diese Passagen und Röhren separat parallel miteinander vorgesehen sind, so daß eine thermische Interferenz dazwischen im wesentlichen unterdrückt werden kann.

Die Gleichrichterkühlpassage 18 ist implementiert in Form einer Passage, welche sich erstreckt durch die hintere Klammer 10 entlang des äußeren Profils davon, wie in Fig. 2 ersichtlich. Konkreter gesagt steht die Gleichrichter- Kühlpassage 18 in Kommunikation mit einem Einlaßtor 11 für flüssiges Kühlmittel an einem Ende davon, tritt vorbei an der hinteren Oberfläche der Gleichrichtervorrichtung 13 und erreicht ein Auslaßtor 21, das benachbart zum Einlaßtor 11 für das Kühlmittel angeordnet ist, wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Im Hinblick, die Gleichrichtervorrichtung 13 mit hoher Effizienz zu kühlen, ist die hintere Klammer 10 versehen mit einer Öffnung 10a (Fig. 2), wobei das Wärmesenkenelement 13a, das zuvor erwähnt wurde, so angebracht ist, daß es die Öffnung 10a bedeckt, wobei die Gleichrichtervorrichtung 13 auf dem Wärmesenkenelement 13a (Fig. 1) angebracht ist.

Bei der oben beschriebenen Struktur fließt ein Flüssigkühlmittel 100, das eingespeist wird über das Einlaßtor 11 für das Kühlmittel, durch die Gleichrichter- Kühlpassage 18, wie angezeigt durch einen Pfeil A (in Fig. 2), kühlt die Gleichrichtervorrichtung 13 über das Medium eines Wärmesenkenelements 13a und verläßt den AC-Generator über das Auslaßtor 21 (Fig. 2).

Andererseits ist die Spannungsregler-Kühlpassage 19 implementiert in Form einer Passage, die sich erstreckt durch einen oberen Abschnitt der hinteren Klammer 19 (Fig. 1 und 2). Insbesondere steht die Spannungsregler Kühlpassage 19 in Kommunikation mit dem Einlaßtor 11 für das Kühlmittel an einem Ende und tritt vorbei an der hinteren Oberfläche des Spannungsreglers 14. Am anderen Ende steht die Spannungsregler-Kühlpassage 19 in Kommunikation mit dem Auslaßtor 21 (Fig. 2). Zum Kühlen des Spannungsreglers 14 mit hoher Effizienz ist eine Öffnung 10b (Fig. 2) durchgebrochen durch die hintere Klammer 10, wobei das Wärmesenkenelement 14a, das zuvor erwähnt wurde, so angebracht ist, daß es die Öffnung 10b bedeckt, wobei der Spannungsregler 14 an dem Wärmesenkenelement 14a angebracht ist.

Bei der oben beschriebenen Anordnung fließt das flüssige Kühlmittel 100, das eingespeist wird über das Einlaßtor 11 für das Kühlmittel, durch die Spannungsregler-Kühlpassage 10, wie angezeigt durch einen Fall B, um dadurch den Spannungsregler 14 über das Wärmesenkenelement 14a zu kühlen. Danach verläßt das flüssige Kühlmittel den AC- Generator über das Auslaßtor 21.

Weiterhin ist die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche vorgesehen zum Kühlen der peripherischen Oberfläche des hinteren Spulenendabschnitts 52 der Statorspule 50. Zu diesem Zweck ist die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche angebracht in dem Zustand, gewunden um die äußere Peripherie des hinteren Spulenendabschnitts 52.

Andererseits ist die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenoberfläche bestimmt zum Kühlen des hinteren Spulenendabschnitts 52 von der hinteren Seite davon, und somit angebracht an den hinteren Spulenendabschnitt 52.

Beide Enden der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche und der Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche sind angebracht an Nippel 22, vorgesehen an einem Oberendabschnitt der hinteren Klammer 10, wie gezeigt in Fig. 3 und 4. Konkreter gesagt sind beide Endabschnitte der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche, angebracht am hinteren Spulenendabschnitt 52, bogenförmig gebogen zu Montagesockeln 10c, vorgesehen an dem Oberteil der hinteren Klammer 10, um eingesetzt zu werden in die Montagesockel 10c und in Sandwichform gehalten zu werden zwischen den Nippeln 22. Natürlich ist es möglich, beide Endabschnitte der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche gerade zum Montagesockeln 10c zu biegen. Die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche ist angeordnet und angebracht in ähnlicher Art und Weise.

Insbesondere ist eine Manschette (äußerer Flansch) 30a (oder eine Manschette 31a), gebildet an einem spitzen Ende der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche, bildend die erste Kühlröhre (oder der Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche, bildend die zweite Kühlröhre) angeordnet an einem unteren Schulterabschnitt 10d des Montagesockels 10c, wie ersichtlich in Fig. 5. Ein Dichtring 23 ist eingesetzt, um gegen die Manschette 30a von oben zu sitzen. Der Dichtring 23 ist ausgebildet mit Antidrehklauen 23a, die nach unten vorstehen und angepaßt sind, in eine Nut 10e eingesetzt zu werden, welche in dem Montagesockel 10c gebildet ist. Somit wird durch Anbringen des Dichtrings 23 in der oben erwähnten Art und Weise verhindert, daß die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche (oder die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche) sich dreht. Darauffolgend wird ein Gewindeabschnitt 22a des Nippels 22 durch Schrauben eingesetzt in einen Gewindeabschnitt 10d des Montagesockels 10c, wodurch der Spitzenendabschnitt der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche (oder der Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche) mit Festigkeit angebracht wird an den Montagesockel 10c. Durch Anbringen des Spitzenendabschnitts der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche mittels des Nippels 22 nach Anordnen des Dichtringes 23 auf der Manschette 30a (oder der Manschette 31a) der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche (oder der Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche) auf diese Art und Weise können Flüssigkeitsdichtigkeit und Festigkeit gewährleistet werden für die Verbindung der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche (sowie die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche) an dem Nippel 22.

Fig. 8 zeigt eine Modifikation der Verbindungsstruktur für die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche (oder die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche).

Mit Bezug auf die Figur ist eine abgeschrägte Oberfläche 10f gebildet an einem Bodenabschnitt des Montagesockels 10c, während ein dicker Randabschnitt 30b (oder 31b) mit einer Gestalt im Querschnitt, die komplementär ist zu der abgeschrägten Oberfläche 10f, gebildet ist an dem spitzen Endabschnitt der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche (oder der Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche), wobei der Gewindeabschnitt 22a des Nippels 22 durch Schrauben eingesetzt wird in den Montage­ sockel 10c, um dadurch den dicken Randabschnitt 30b (oder 31b) gegen die abgeschrägte Oberfläche 10f zu pressen, wobei ein abgeschrägter Abschnitt 22b im Kopf des Nippels 22 ausgebildet ist. Diese Struktur kann gleichermaßen die Flüssigkeitsdichte und Festigkeit für die Verbindung der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche (oder die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche) mit dem Nippel gewährleisten.

Durch Anwenden eines Gleitmittels, wie z. B. Fett, über die äußere peripherische Oberfläche des Nippels 22 kann die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche (oder die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche) gegen Verdrillen beim schraubenden Anbringen des Nippels 22 geschützt werden.

An diesem Punkt sollte erwähnt werden, daß eine andere Abdichteinrichtung, wie z. B. ein dem Stand der Technik bekannter O-Ring, gleichermaßen verwendet werden kann anstelle von oder in Kombination mit den oben erwähnten Abdichtstrukturen.

Mittels der Vorsehung der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche und der Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche in der oben beschriebenen Art und Weise fließt das flüssige Kühlmittel 100, eingespeist durch die Nippel 22, die an einer Seite angeordnet sind, durch die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche und die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche, wie angedeutet durch Pfeile 100 in Fig. 4, um dadurch den hinteren Spulenendabschnitt 52 von der äußeren peripherischen Oberfläche und der hinteren Oberfläche davon zu kühlen und auszufließen von der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche und der Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche durch jeweilige Nippel 22, welche an der anderen Seite gelegen sind. Daraus resultierend wird der hintere Spulenendabschnitt 52 gekühlt an der äußeren peripherischen Oberfläche und der hinteren Oberfläche durch das Kühlmittel, das durch die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche und die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche fließt, und zusätzlich durch die Kühlluft, die durch den Kühlventilator 25 zu strömen gezwungen wird, an der inneren peripherischen Oberfläche.

Als nächstens wird der Betrieb des AC-Generators nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.

Beim Antreiben des Motors wird ein Teil des Ausgabemoments übertragen an die rotierbare Welle 22 über einen Übertragungsriemen (nicht gezeigt) an das Schwungrad 17, wodurch verursacht wird, daß der magnetische Polkern 3 zusammen mit der rotierbaren Welle 3 rotiert. Weiterhin wird der Kühlventilator 25 zum Rotieren veranlaßt, begleitend die Rotation des magnetischen Polkerns 3, wodurch die Luft innerhalb des Luftspalts 26 angeregt wird und zirkuliert durch den Luftspalt 26 unter der Wirkung der Ventilatorblätter 25b. Somit wird der vordere Spulenendabschnitt 51 gekühlt durch die Luft, die um den peripherischen Abschnitt davon fließt, während der hintere Spulenendabschnitt 52 gekühlt wird durch die Luft am inneren peripherischen Abschnitt davon. Daneben werden das flüssige Kühlmittel 100 innerhalb der Gleichrichter-Kühlpassage 18 und der Spannungsregler-Kühlpassage 19 gekühlt durch die innere Luftströmung im AC-Generator.

Andererseits werden die Gleichrichter-Kühlpassage 18, die Spannungsregler-Kühlpassage 19, die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche und die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche versorgt mit dem flüssigen Kühlmittel 100 in separater Weise voneinander.

Konkreter gesagt fließt das flüssige Kühlmittel 100, das eingespeist wird von dem Einlaßtor 11 für das Kühlmittel, durch die Gleichrichter-Kühlpassage 18, wie angedeutet durch einen Pfeil A in Fig. 2, woraus resultierend die Gleichrichtervorrichtung 13 mittels des zwischengesetzten Wärmesenkenelements 13a gekühlt wird. Das flüssige Kühlmittel 100, das Wärme empfängt von der Gleichrichtervorrichtung 13, wird entladen durch das Auslaßtor 21.

Andererseits fließt das flüssige Kühlmittel 100, das abgezweigt wird in die Spannungsregler-Kühlpassage 19 von dem Einlaßtor 11 für das Kühlmittel, durch die Spannungsregler-Kühlpassage 19, wie ersichtlich durch einen Pfeil B in Fig. 2, um dadurch den Spannungsregler 14 durch das zwischengesetzte Wärmesenkenelement 14a zu kühlen, ohne jeglichen schätzbaren thermischen Einfluß des Kühlmittels 100, das durch die Gleichrichter-Kühlpassage 18 fließt, ausgesetzt zu sein und Wärme zu empfangen von der Gleichrichtervorrichtung 13. Letzthin fließt das flüssige Kühlmittel 100 mit der von dem Spannungsregler 14 übertragenen Wärme heraus aus der Spannungsregler- Kühlpassage 19 durch das Auslaßtor 21.

Weiterhin fließt das Kühlmittel 100, das eingeführt ist in die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche durch den Nippel 20 an einer Seite, durch die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche, wodurch der hintere Spulenendabschnitt 32 gekühlt wird durch das flüssige Kühlmittel 100 an der äußeren peripherischen Oberfläche davon. Das flüssige Kühlmittel 100, das Wärme empfangen hat von den hinteren Spulenendabschnitt 52, tritt heraus aus der Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche über den Nippel 22, der an der anderen Seite gelegen ist.

Andererseits fließt das flüssige Kühlmittel 100, das eingeführt ist in die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche von dem Nippel, der an einer Seite gelegen ist durch die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche, um dadurch den hinteren Spulen­ endabschnitt 52 von der hinteren Oberfläche davon zu kühlen, ohne thermisch beeinflußt zu werden das flüssige Kühlmittel 100, das durch die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche fließt. Das flüssige Kühlmittel 100 mit von dem hinteren Spulenendabschnitt 52 transferierter Wärme verläßt die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche von dem Nippel 22, der an der anderen Seite angeordnet ist.

Bei der Kühlstruktur, wo die Gleichrichter-Kühlpassage 18, die Spannungsregler-Passage 19 und die Kühlröhren 30 und 31 für die Spulenoberflächen, welche im wesentlichen keinen thermischen Einfluß aufeinander ausüben, separat parallel miteinander ausgebildet sind, wie oben beschrieben, kann die Breite W1 der Gleichrichter-Kühlpassage 18, sowie die Breite W2 der Spannungsregler-Kühlpassage 19 (siehe Fig. 3) so bestimmt werden, daß sie den Wärmemengen, die durch die Gleichrichtervorrichtung 13 bzw. dem Spannungsregler 14 erzeugt werden, entsprechen, während die Durchmesser der Kühlröhre 30 der peripherischen Spulenoberfläche und der Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche willkürlich gesetzt werden können in Abhängigkeit von der Wärmemenge, die von dem hinteren Spulenendabschnitt 52 erzeugt wird. Auf diese Art und Weise kann das Kühlmittel verteilt werden an die Gleichrichtervorrichtung 13, den Spannungsregler 14 und den hinteren Spulenendabschnitt 52, und zwar unter notwendigen und hinreichenden Strömungsraten, um diese zu kühlen, wodurch ein hocheffizientes Kühlen für diese Abschnitte erzielt werden kann.

Ausführungsform 2

Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines AC- Generators für ein Motorfahrzeug nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Der AC-Generator nach der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in dem Hinblick, daß der AC-Generator implementiert ist in eine im wesentlichen hermetische Struktur, wobei die Flüssigkühlstruktur nicht nur vorgesehen ist an der hinteren Seite des AC-Generators, sondern auch an der Vorderseite davon. Die Flüssigkühlstruktur, die vorgesehen ist an der Vorderseite des AC-Generators, beinhaltet eine Kühlpassage 41, ausgebildet in der vorderen Klammer 8, eine Kühlröhre 32 für die peripherische Spulenoberfläche, angebracht am vorderen Spulenendabschnitt 51, und eine Kühlröhre 33 für eine vordere Spulenendoberfläche.

Die Kühlpassage 41 steht in Kommunikation mit einem Einlaßtor 42, erstreckt sich durch das Innere der vorderen Klammer 8 und führt zu einem Auslaßtor, das benachbart dem Einlaßtor 42 angeordnet ist.

Die Kühlröhre 32 für die peripherische Spulenoberfläche dient zum Kühlen des vorderen Spulenendabschnitts 51 von der äußeren peripherischen Oberfläche davon und ist fest gewunden einen äußeren peripherischen Abschnitt des vorderen Spulenendabschnitts 51. Weiterhin dient die Kühlröhre 32 für die vordere Spulenendoberfläche zum Kühlen des vorderen Spulenendabschnitts 51 an der vorderen Oberfläche davon und ist darin angebracht.

Die Kühlröhre 32 für die peripherische Spulenoberfläche und die Kühlröhre 33 für die vordere Spulenoberfläche sind je­ weils angebracht an beiden Enden am oberen Endabschnitt der Vorderklammer 8 mittels Nippeln 22 in im wesentlichen der gleichen Struktur, wie zuvor beschrieben in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform mit Bezug auf Fig. 3 und 4.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird die äußere peripherische Oberfläche des vorderen Spulenendabschnitts 51 gekühlt durch das flüssige Kühlmittel 100, das fließt in und durch die Kühlröhre 32 für die peripherische Spulenoberfläche, während die vordere Oberfläche des vorderen Spulenendabschnitts gekühlt wird durch das flüssige Kühlmittel 100, das fließt durch die Kühlröhre 33 für die vordere Spulenendoberfläche.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung kann der AC-Generator realisiert werden in einer im wesentlichen hermetisch geschlossenen Struktur, wobei die Flüssigkühlstruktur nicht nur an der Hinterseite, sondern auch an der Vorderseite des AC-Generators vorgesehen ist, wodurch der vordere Spulenendabschnitt 51 wirksamer gekühlt werden kann im Vergleich mit dem AC-Generator gemäß der ersten Ausführungsform. Natürlich kann die Struktur nach der vorliegenden Ausführungsform eine vergrößerte Korrosionsbeständigkeit und Staubdichtigkeit aufweisen. Außerdem können aufgrund parallelen Vorsehung der Kühlröhre 32 für die peripherische Spulenoberfläche und der Kühlröhre 32 für die vordere Spulenendoberfläche, welche kaum gegenseitige thermische Interferenz eingehen, die Durchmesser der Kühlröhre 32 für die peripherische Spulenoberfläche und der Kühlröhre 33 für die vordere Spulenoberfläche willkürlich dimensioniert werden abhängig von der Wärmemenge, die durch den vorderen Spulenendabschnitt 51 erzeugt wird. Somit kann eine hinreichende Menge von flüssigem Kühlmittel verteilt werden an den vorderen Spulenendabschnitt 51, wodurch der vordere Spulenendabschnitt 51 mit höherer Effizienz gekühlt werden kann im Vergleich zur ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Anordnungen und Effekte der vorliegenden Ausführungsform in anderen Belangen sind die gleichen oder äquivalent denen der ersten Ausführungsform der Erfindung. Dementsprechend wird jegliche weitere Beschreibung in diesen Belangen unnötig sein.

Ausführungsform 3

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben werden. Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines AC-Generators für ein Motorfahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung.

Der AC-Generator gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von denen der zweiten Ausführungsform angesichts dessen, daß die Luftkühlstruktur zusätzlich vorgesehen ist an der hinteren Seite des AC-Generators. Im AC-Generator gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht die Luftkühlstruktur aus einem Kühlventilator 55, der an der hinteren Oberfläche des magnetischen Polkerns 3 angebracht ist, und einem Luftspalt 26.

Der Kühlventilator 55 ist vorgesehen zum Kühlen der Anregungsspule 56. Ähnlich zum Kühlventilator 25 beinhaltet der Kühlventilator 55 einen ringförmigen Ventilatorkörper 55a, der angebracht ist an die hintere Oberfläche des magnetischen Polkerns 3, und eine Vielzahl von Ventilatorblättern 55b, die vorgesehen sind in einer Reihe entlang des peripherischen Randabschnitts des Ventilatorkörpers 55a.

Bei der oben beschriebenen Struktur wird der Kühlventilator 55 veranlaßt, zusammen mit dem magnetischen Polkern 3 bei Rotation der rotierbaren Welle 2 zu rotieren, wodurch die Luft angetrieben wird und zirkuliert durch den Luftspalt 26 mittels der Ventilatorblätter 55b. Daraus resultierend wird die Anbringungsspule 56 gekühlt, um dadurch geschützt zu sein gegen einen übermäßigen Temperaturanstieg.

Mit Bezug auf andere strukturelle Details und Effekte ist der AC-Generator gemäß der vorliegenden Ausführungsform ähnlich zur zweiten Ausführungsform und deshalb wird eine wiederholte Beschreibung unnötig sein.

Ausführungsform 4

Als nächstes wird eine Beschreibung gemacht werden in einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines Hauptabschnitts des AC-Generators gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Der AC-Generator für ein Motorfahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten bis dritten Ausführungsform insofern, als daß eine Buchse 60 vorgesehen ist als Kühlmittelverteilungs- Regelungseinrichtung für die Gleichrichter-Kühlpassage 18 und die Spannungsregler-Kühlpassage 19.

Die Buchse 60 ist gebildet aus einem elastischen Material, wie z. B. einem Gummi oder dergleichen, und preßeingepaßt in der Nachbarschaft des Einlaßtores 11 für das Kühlmittel für die Gleichrichte-Kühlpassage 18 und die Spannungsregler- Kühlpassage 19. Konkreter gesagt werden die Buchsen 60 jeweils mit einer Bohrung 61 eines vorbestimmten Durchmessers presseingepaßt in die Öffnung 18a und die Öffnung 19a der Gleichrichter-Kühlpassage 18 und Spannungsregler-Kühlpassage 19, wie gezeigt in Fig. 3. Der Durchmesser des Loches 61 ist so ausgewählt, daß eine geeignete Menge flüssigen Kühlmittels 100 eingeführt werden kann in die Gleichrichter-Kühlpassage 18 und die Spannungsregler-Kühlpassage 19, wenn die Breite W1 oder W2 der Öffnung 18a oder der Öffnung 19a übermäßig groß ist.

Durch Einpassen der Buchse 60 in die Öffnung 18a oder 19a kann eine optimale Menge flüssigen Kühlmittels 100 verteilt werden an die Gleichrichter-Kühlpassage 18 und/oder die Spannungsregler-Kühlpassage 19, wodurch die Gleichrichtervorrichtung 13 und der Spannungsregler 14 auf eine gewünschte Temperatur gekühlt werden.

In diesem Zusammenhang sollte hinzugefügt werden, daß der Betrag oder die Strömungsrate des flüssigen Kühlmittels 100, das in die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche und/oder die Kühlröhre 31 für die untere Spulenendoberfläche fließt, ebenfalls reguliert werden kann durch Einsetzen der Buchse 60 in den zugehörigen Nippel 23. Beispielsweise können, wenn die Wicklungsspezifikationen für den vorderen Spulenendabschnitt 51 und den hinteren Spulenendabschnitt. 52 geändert werden, die Mengen flüssigen Kühlmittels 100 entsprechend den durch den vorderen Spulenendabschnitt 51 und hinteren Spulenendabschnitt 52 erzeugten Wärmemengen eingespeist werden in die Kühlröhre 30 für die peripherische Spulenoberfläche und die Kühlröhre 31 für die hintere Spulenendoberfläche durch Einpassen der Buchse 60 in den zugehörigen Nippel 22.

Obwohl beschrieben worden ist, daß die Buchse 60 benutzt wird als die Kühlmittelverteilungs-Reguliereinrichtung ist die Erfindung nicht beschränkt auf die Benutzung der Buchse. Beispielsweise kann ein Abdeckelement mit Durchgangslöchern eines vorbestimmten Flußquerschnittsbereich verwendet werden zum Abdecken der Öffnung 18a und/oder 19a, und zwar austauschbar mit einer anderen Abdeckung mit einem verschiedenen Querschnittsbereich. Selbstverständlich kann anstelle des Änderns der Abdeckung in eine andere eine einzelne Abdeckung mit einem variablen Flußquer­ schnittsbereich benutzt werden.

Bezüglich anderer struktureller Details und Effekte ist der AC-Generator nach der vorliegenden Ausführungsform im wesentlichen ähnlich zur ersten bis dritten Ausführungsform. Dementsprechend wird jegliche weitere Beschreibung nicht notwendig sein.

Claims (6)

1. Wechselstromgenerator, umfassend

• - einen eine Erregerwicklung aufweisenden Polkern (3), der fest auf einer rotierbaren Welle (2) angebracht ist, die durch eine externe Antriebseinrichtung angetrieben wird;
• - einen den Polkern (3) unter Bildung eines Luftspaltes umschließenden Statorkern (7);
• - eine Statorspulenanordnung (50) um den Statorkern (7) mit Wickelköpfen (51, 52), die jeweils an beiden Seiten des Statorkerns (7) überstehen;
• - ein erstes und ein zweites Lagerschild (8, 10) zum Halten des Statorkerns (7) an beiden Seiten und zum Lagern der Welle (2);
• - eine auf dem zweiten Lagerschild (10) angebrachte, Wärme erzeugende erste Vorrichtung (13) und eine Wärme erzeugende, zweite Vorrichtung (14);
• - eine in dem zweiten Lagerschild (10) vorgesehene Kühlpassage (18, 19) zum Einführen eines flüssigen Kühlmittels (100) zum Kühlen der ersten und der zweiten Wärmeerzeugungsvorrichtung (13, 14); und
• - eine die Wickelköpfe (51, 52) umschließende Kühlröhreneinrichtung (30, 31, 32, 33) zum Kühlen der Wickelköpfe (51, 52) mit dem flüssigen Kühlmittel;

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Kühlpassage eine erste Kühlpassage (18) zum Kühlen der ersten Vorrichtung (13) und eine zweite Kühlpassage (19) in separater Anordnung zur ersten Kühlpassage (18) zum Kühlen der zweiten Vorrichtung (14) mit dem flüssigen Kühlmittel (100) umfaßt;
• - wobei die erste Kühlpassage (18), die zweite Kühlpassage (19) und die Kühlröhreneinrichtung (30, 31, 32, 33) strömungsmäßig parallel miteinander verbunden sind.

2. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - einen Gleichrichter (13) als erste Vorrichtung und einen Spannungsregler (14) als zweite Vorrichtung.

3. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

• - einen auf der Seite des ersten Lagerschildes (8) auf dem Polkern (3) angebrachten Kühlventilator (25) zum Zirkulieren von Luft durch den Luftspalt zum Kühlen der Wickelköpfe (51, 52) und der Erregerwicklung.

4. Wechselstromgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Kühlröhreneinrichtung (30, 31, 32, 33) aus zwei getrennten Kühlröhreneinrichtungen auf der Seite des zweiten Lagerschildes (10) oder auf der Seite des ersten und des zweiten Lagerschildes besteht;
• - wobei die eine am äußeren radialen Umfang und die andere am äußeren axialen Ende der Wickelköpfe (51, 52) angeordnet ist.

5. Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch

• - eine Durchflußmengen-Steuereinrichtung (60) zum getrennten Regulieren von Durchflußmengen des flüssigen Kühlmittels (100) durch die Kühlpassagen und die Kühlröhreneinrichtungen.