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Stand der Technik
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DE 197 05 228 A1 bezieht sich auf eine elektrische Maschine, die als Drehstromgenerator mit einer Gleichrichterbaueinheit ausgebildet ist. Die Gleichrichterbaueinheit ist am hinteren Stirnbereich eines Lagerschildes der elektrischen Maschine angeordnet. Die elektrische Maschine in Gestalt eines Drehstromgenerators weist eine verbesserte Verlustwärme-Abführung auf, wobei ein Plus- und ein Minus-Kühlkörper mit den Plus- bzw. Minus-Dioden unter Einfügung einer Isolierplatte sandwichartig mit einer Schaltungsplatine für die Schaltverbindungen zwischen Dioden und Wicklungsanschlüssen am Lagerschild verschraubt sind. Der obere Kühlkörper weist mehrere nebeneinander am inneren Umfangsbereich angeordnete Kühlluftöffnungen für einen vom Lüfter der Maschine erzeugten Kühlluftstrom auf. Zur Verbesserung der Wärmeabführung sind an mindestens einigen Kühlluftöffnungen des oberen Kühlkörpers axial verlaufende Kühlrippen angeformt.
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Zur Befestigung eines Kühlkörpers an der elektrischen Maschine an einem von deren Lagerschilden werden meistens Schrauben eingesetzt. In der Regel wird ein Kühlkörper mit „+“-Potential am Schleifringlagerschild befestigt. Der Kühlkörper muss vom „–“-Potential elektrisch isoliert werden. Dazu sind eine Vielzahl von Bauteilen beim bisherigen Vernietungsprozess erforderlich, was einerseits die Kosten ungünstig beeinflusst und andererseits zur Fertigungsproblemen führen kann.
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Darstellung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, unter Ausnutzung des Gleichteileprinzips, d.h. ohne große Modifikationen der involvierten Bauteile, den Kühlkörper derart an einem der Lagerschilde des Gehäuses der elektrischen Maschine zu befestigen, dass dieser vom betreffenden Lagerschild isoliert ist. Dazu werden in einzelne auf einem Lochkreis des Kühlkörpers angeordneten Bohrungen Isolierteile eingesetzt, die vorzugsweise aus einem elastische Eigenschaften aufweisenden Material gefertigt sind. Bei diesem Material handelt es sich beispielsweise um Elastomere, Gummi, Kautschuk oder auch Silikonkautschuk.
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Die verwendeten Isolierteile weisen bevorzugt einander gegenüberliegende Planflächen auf, die an den jeweiligen Stirnseiten eines Hülsenteiles des Isolierteiles ausgeführt sind. Die Planflächen können in identischen Dicken ausgebildet sein. Die beiden am erfindungsgemäß eingesetzten Isolierteil ausgebildeten Planflächen können auch eine jeweils unterschiedliche Dicke aufweisen. Aufgrund der elastischen Eigenschaften des eingesetzten Isolierteiles können diese in die einzelnen Bohrungen am Lochkreis des Kühlkörpers eingesetzt werden und werden aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften durch die am Kühlkörper anliegenden Flächen der Planflächen in ihren Bohrungen gehalten, was die Montage nicht unerheblich erleichtert. Zudem werden die mechanischen Eigenschaften der Befestigungsverbindung zwischen dem Kühlkörper und dem betreffenden Lagerschild des Gehäuses der elektrischen Maschine verbessert. Neben einer Vermeidung bisher eingesetzter Nieten, lässt sich eine Verringerung der verwendeten Bauteileanzahl erzielen, wobei bei Einsatz eines Isolierteiles eine Isolierung gewährleistet werden kann.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Isolierteile kann sowohl eine axiale als auch eine radiale Isolierung gewährleistet werden. Die Formgebung des Isolierteiles gestattet zudem auch eine Fixierung des Isolierteiles in der betreffenden Bohrung im Kühlkörper während der Montage.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es zeigt:
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1 einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine,
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2 in schematischer Weise eine erfindungsgemäß vorgeschlagene mit einem Isolierteil versehene Befestigung zwischen einem Kühlkörper und einem Lagerschild.
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Ausführungsvarianten
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In 1 ist ein Querschnitt durch eine elektrische Maschine 10 dargestellt. Bei der in 1 dargestellten elektrischen Maschine 10 handelt es sich beispielsweise um einen Generator bzw. Wechsel-, insbesondere Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge. Die elektrische Maschine 10 weist unter anderem ein zweiteilig ausgebildetes Gehäuse 13 auf, das einen ersten Lagerschild 13.1 und einen zweiten Lagerschild 13.2 umfasst. Das erste Lagerschild 13.1 und das zweite Lagerschild 13.2 nehmen in sich einen Stator 16 auf, der einerseits aus einem im Wesentlichen kreisringförmigen Ständereisen 17 besteht, und in dessen nach radial innen gerichtete, sich axial erstreckende Nuten andererseits eine Ständerwicklung 18 eingelegt ist. Der ringförmige Stator 16 umgibt mit seiner radial nach innen gerichteten, genuteten Oberfläche einen Rotor 20, der als Klauenpolläufer ausgebildet ist. Der Rotor 20 umfasst unter anderem zwei Klauenpolplatinen 22 bzw. 23, an deren Außenumfang jeweils sich in axialer Richtung erstreckende Klauenpolfinger 24 und 25 angeordnet sind. Beide eingesetzten Klauenpolplatinen 22 und 23 sind im Rotor 20 derart angeordnet, dass deren sich in axialer Richtung erstreckende Klauenpolfinger 24 bzw. 25 am Umfang des Rotors 20 einander abwechseln. Es ergeben sich dadurch magnetisch erforderliche Zwischenräume zwischen den gegensinnig magnetisierten Klauenpolfingern 24 und 25, die auch als Klauenpolzwischenräume bezeichnet werden. Der Rotor 20 ist mittels einer Welle 27 und je einem auf je einer Rotorseite befindlichen Wälzlager 28 in den jeweiligen Lagerschilden 13.1 bzw. 13.2 drehbar gelagert.
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Der Rotor 20 weist insgesamt zwei axiale Stirnflächen auf, an denen jeweils ein Lüfter 30 befestigt ist. Der Lüfter 30 umfasst im Wesentlichen einen plattenförmig bzw. scheibenförmig ausgebildeten Abschnitt, von dem Lüfterschaufeln in bekannter Weise ausgehen. Die Lüfter 30 dienen dazu, über Öffnungen 40 in den Lagerschilden 13.1 und 13.2 einen Luftaustausch zwischen der Außenseite der elektrischen Maschine 10 und dem Innenraum der elektrischen Maschine 10 zu ermöglichen. Dazu sind die Öffnungen 40 im Wesentlichen an den axialen Enden der Lagerschilde 13.1 und 13.2 vorgesehen, über die mittels der Lüfter 30 Kühlluft in den Innenraum der elektrischen Maschine 10 eingesaugt wird. Diese Kühlluft wird durch die Rotation der Lüfter 30 nach radial außen beschleunigt, so dass diese durch den kühlluftdurchlässigen Wicklungsüberhang 45 hindurchtreten kann. Durch diesen Effekt wird der Wicklungsüberhang 45 gekühlt. Die Kühlluft nimmt nach dem Hindurchtreten durch den Wicklungsüberhang 45 bzw. nach dem Umströmen dieses Wicklungsüberhanges 45 durch hier in dieser 1 nicht dargestellte Öffnungen einen Weg radial nach außen.
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Die in 1 dargestellte und sich auf der rechten Seite des Generators befindende Schutzkappe 47 schützt verschiedene Bauteile vor Umgebungseinflüssen. So deckt die Schutzkappe 47 beispielsweise eine Schleifringbaugruppe 49 ab, die dazu dient, eine Erregerwicklung 51 mit Erregerstrom zu versorgen. Um diese Schleifringbaugruppe 49 herum ist ein Kühlkörper 53 angeordnet, der hier als Pluskühlkörper wirkt. Dieser Pluskühlkörper heißt Pluskühlkörper, weil dieser elektrisch leitfähig mit einem Pluspol eines Akkumulators (zum Beispiel einer Starterstromversorgung) verbunden ist. Als Minuskühlkörper wirkt das Lagerschild 13.2. Zwischen dem Lagerschild 13.2 und dem Kühlkörper 53 ist eine Anschlussplatte 56 angeordnet, die dazu dient, im Lagerschild 13.2 angeordnete Minusdioden 58 und hier in dieser Darstellung nicht gezeigte Plusdioden im Kühlkörper 53 miteinander zu verbinden und somit eine an sich bekannte Brückenschaltung darzustellen. Wenngleich die vorliegende Erfindung anhand mindestens eines Kühlkörpers 53 beschrieben ist, so ist darunter im vorliegenden Zusammenhang ein Bauteil mit elektrischem Potential sei es „–“-Potential, sei es „+“-Potential zu verstehen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigung eines Kühlkörpers unter Einsatz eines Isolierteiles an einem Lagerschild des Gehäuses der elektrischen Maschine gemäß der Darstellung in 1.
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2 zeigt, dass der hier schematisch dargestellte Kühlkörper 53 am schleifringseitigen zweiten Lagerschild 13.2 des mehrteilig ausgebildeten Gehäuses 13 der elektrischen Maschine 10 verschraubt ist. Mittels eines als Schraube ausgebildeten Befestigungselementes 60 ist der Kühlkörper 53 unter Zwischenschaltung eines Isolierteiles 62 im zweiten Lagerschild 13.2 des mehrteilig ausgebildeten Gehäuses 13 der elektrischen Maschine 10 verschraubt. In der Darstellung gemäß 2 ist lediglich ein Befestigungselement 60 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass entlang eines Lochkreises von Bohrungen, die in einem Befestigungsflansch des Kühlkörpers 53 eingebracht sind, eine Mehrzahl von Befestigungselementen 60, bevorzugt Schrauben mittels der Isolierteile 62 im zweiten Lagerschild 13.2 des mehrteilig ausgebildeten Gehäuses 13 eingeschraubt sein können.
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Das Isolierteil 62 gemäß der Darstellung in 2 umfasst einen Hülsenteil 68, der an beiden Stirnseiten von Planflächen 64 bzw. 66 begrenzt ist. Die Planflächen 64, 66 an beiden Stirnseiten des Hülsenteiles 68 des Isolierteiles 62 können in identischen Dicken oder können – wie in 2 dargestellt – in unterschiedlichen Dicken ausgebildet sein. Abhängig von der Dicke, in der die erste Planfläche 64 bzw. die zweite Planfläche 66 ausgebildet ist, stellt sich ein Abstand 70 zwischen den einander zuweisenden Seiten des Kühlkörpers 53 und des zweiten Lagerschildes 13.2 des mehrteilig ausgebildeten Gehäuses 13 der elektrischen Maschine 10 ein.
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Das Isolierteil 62 gemäß der Darstellung in 2 wird bevorzugt aus einem elastische Eigenschaften aufweisenden Material gefertigt. Ein derartiges Material ist beispielsweise Gummi, oder auch Silikon oder auch EPDA.
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Da das in der Darstellung gemäß 2 im Schnitt dargestellte Isolierteil 62 eine erste Planfläche 64 sowie eine zweite Planfläche 66 umfasst und aus elastischem Material gefertigt ist, kann das Isolierteil 62 vor dessen Montage am zweiten Lagerschild 13.2 in eine entsprechende Bohrung des Kühlkörpers 53 eingeschoben werden. Durch die beiden Planflächen 64, 66 an den Stirnseiten des Hülsenteils 68 des Isolierteiles 62 wird das Isolierteil 62 während der Montage in der entsprechenden Bohrung im Kühlkörper 53 fixiert, was die Montage erheblich vereinfacht. Im Gegensatz zu einer üblicherweise ausgeführten Vernietung, welche einen wesentlich höheren fertigungstechnischen Aufwand darstellt, kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung einerseits eine Isolation des Kühlkörpers 53 gegen das zweite Lagerschild 13.2 des mehrteilig ausgebildeten Gehäuses 13 der elektrischen Maschine 10 erreicht werden, andererseits ist die Montage erheblich vereinfacht. Im zweiten Lagerschild 13.2 ist zur Befestigung des bevorzugt als Schraube ausgebildeten Befestigungselementes 60 lediglich ein Gewindeabschnitt 74 vorzusehen, in welchen das bevorzugt als Schraube ausgebildete Befestigungselement 60 eingeschraubt werden kann. Die Anzahl der einzubauenden Isolierteile 62 ist abhängig von der Anwendung; es können auch mehr als zwei, drei oder vier, so beispielsweise sechs Isolierteile 62 in einer 60°-Teilung angeordnet werden.
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Je nach Konfiguration bzw. Durchmesser der ersten Planfläche 64 bzw. der zweiten Planfläche 66, die ein Hülsenteil 68 des Isolierteils 62 begrenzen, stellt sich eine Überlappung 72 ein. Die Überlappung 72 bezeichnet das Maß, mit welchem die Planflächen 64 bzw. 66 den Kühlkörper 53 überlappen.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lässt sich einerseits eine Verringerung der Anzahl der zur Befestigung des Kühlkörpers 53 am zweiten Lagerschild 13.2 dienenden Bauteile erreichen, andererseits ist aufgrund der Geometrie des Isolierteiles 62 die erste Planfläche 64 und das Hülsenteil 68 und die zweite Planfläche 66 umfassend sowohl eine axiale als auch eine radiale Isolation des Kühlkörpers 53 gegen das zweite Lagerschild 13.2 des mehrteilig ausgebildeten Gehäuses 13 erreichbar. Bei den vorzugsweise eingesetzten Materialien handelt es sich um solche, die beispielsweise aus der Materialgruppe Elastomere, Gummis, Kautschuk oder Silikonkautschuk gewählt werden. Die in dieser Materialgruppe zusammengefassten Materialien zeichnen sich durch eine nicht-linear verlaufende Spannungs-Dehnungs-Kennlinie, dämpfungs- und verformungshistorische Effekte sowie eine ausgeprägte Inkompressibilität aus.
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In Abwandlung der Darstellung gemäß 2 können anstelle eines Kühlkörpers 53 auch zwei Kühlkörper, ein „+“-Kühlkörper und ein „–“-Kühlkörper eingesetzt werden, die beide vom Befestigungselement 60 durchsetzt sind, welches in diesem Falle im zweiten Lagerschild 13.2 befestigt, beispielsweise verschraubt würde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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