(57)【要約】ハウジング（２）と、該ハウジング（２）内に回転軸線（５）を中心として回転可能に支承された、少なくとも１つのロータ巻線（１４）を備えたロータ（６）と、該ロータ（６）に配置された、対流をハウジング（２）内に発生させるためのかつ熱を少なくとも１つのロータ巻線（１４）から導出するための少なくとも１つの羽根車（２１）とが設けられた電気機械、特に自動車に用いられるジェネレータでは、ロータ（６）をより良好に冷却するために、少なくとも１つの羽根車（２１）が、少なくとも線状にロータ（６）に結合されている。
2004521591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械、特に自動車に用いられるジェネレータであって、
ａ）ハウジング（２）と、
ｂ）該ハウジング（２）内に回転軸線（５）を中心として回転可能に支承された、少なくとも１つのロータ巻線（１４）を有するロータ（６）と、
ｃ）該ロータ（６）に配置された、対流をハウジング（２）内に発生させるためのかつ熱を少なくとも１つのロータ巻線（１４）から導出するための少なくとも１つの羽根車（２１）とが設けられている形式のものにおいて、
ｄ）少なくとも１つの羽根車（２１）が、熱をロータ（６）から羽根車（２１）に導出するために、少なくとも線状にロータ（６）に結合されていることを特徴とする、電気機械。
【請求項２】
ロータ（６）が、互いに反対の側に位置する２つの端面（２０）を有しており、羽根車（２１）が、端面側でロータ（６）に配置されている、請求項１記載の電気機械。
【請求項３】
少なくとも１つの羽根車（２１）と、ロータ（６）とが、溶接によって互いに結合されている、請求項１または２記載の電気機械。
【請求項４】
少なくとも１つの羽根車（２１）と、ロータ（６）とが、少なくとも部分円弧に沿って互いに結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気機械。
【請求項５】
少なくとも１つの羽根車（２１）と、ロータ（６）とが、面状に互いに結合されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気機械。
【請求項６】
少なくとも１つの羽根車（２１）と、ロータ（６）とが、互いに超音波溶接されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気機械。
【請求項７】
少なくとも１つの羽根車（２１）が、アルミニウム合金から成っている、請求項６記載の電気機械。
【請求項８】
少なくとも１つの羽根車（２１）が、ロータ（６）にレーザ溶接によって結合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気機械。
【請求項９】
少なくとも１つの羽根車（２１）と、ロータ（６）とが、環状の領域に沿って互いに結合されている、請求項４記載の電気機械。
【請求項１０】
ロータ（６）の、反対の側に位置する端面（２０）にそれぞれ１つの羽根車（２１）が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の電気機械。
【請求項１１】
少なくとも１つの羽根車（２１）とロータ（６）との間の結合部が強く熱伝導性に形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の電気機械に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８２８５１８号明細書に基づき、冒頭で述べた形式のジェネレータが公知である。この公知のジェネレータはロータを備えている。このロータは冷却のために２つの羽根車をシャフトに支持している。入力側の羽根車はクローポールプレートの端面に直接位置している。一般的に鋼薄板から成る羽根車が使用される。この羽根車はスポット溶接またはプロジェクション溶接によってクローポール（爪状磁極）に固定されている。この溶接結合は、クローポールから羽根車を介して冷却空気への効率のよい熱導出を行うことができないという欠点を有している。なぜならば、高い熱抵抗が羽根車とクローポールとの間に存在しているからである。
【０００３】
ここから出発して、本発明の課題は、冒頭で述べた形式のジェネレータを改良して、熱導出が改善されるようにすることである。
【０００４】
この課題は、請求項１の特徴部に記載した特徴によって解決される。
【０００５】
本発明のこの構成によって、ロータから羽根車を介して冷却空気への熱伝導がより大きな移行面に基づき劇的に改善される。したがって、励磁巻線における温度だけでなく、ポールフィンガの領域における温度も低下する。これによって、ジェネレータの出力利点が獲得可能となる。すなわち、ロータの表面が羽根車の表面だけ増加させられている。これによって、より大きな熱流出が達成可能となる。
【０００６】
本発明の別の構成では、有利には、少なくとも１つの羽根車と、ロータとが、大面状の溶接によって互いに結合されている。この溶接は、ロータへの羽根車の廉価で良熱伝導性のかつ確実な結合を保証している。
【０００７】
さらに、少なくとも１つの羽根車と、ロータが、少なくとも部分円弧に沿って互いに結合されていると有利である。この場合、結合は面状でも実現可能である。すなわち、羽根車は大面状にロータに固定され、したがって、熱抵抗が減少させられる。ロータのより良好な冷却は、熱伝導のための横断面積の増加に基づき可能となる。
【０００８】
少なくとも１つの羽根車と、ロータとが、互いに超音波溶接されていると有利である。超音波溶接によって、溶接面ひいては羽根車とロータとの間の熱的な接触面も少ない費用で別の溶接法に比べて著しく増加させられる。
【０００９】
有利な構成によれば、少なくとも１つの羽根車が、アルミニウム合金から成っている。アルミニウム合金から成る羽根車の使用は、羽根車における熱伝導が自体、鋼から成る羽根車に比べて著しく改善されるという利点を有している。このことは、より高い熱伝導係数に還元され得る。さらに、アルミニウムと鋼との材料組合せによって、超音波溶接が可能となる。さらに、アルミニウム合金から成る羽根車の使用によって、両クローポールの間の漏れ磁束が非磁性の羽根車により抑圧される。
【００１０】
さらに、ロータの、反対の側に位置する端面にそれぞれ１つの羽根車が設けられていると有利である。羽根車を両側に配置することによって、ロータが効率よく冷却される。
【００１１】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１２】
電気機械、この実施例ではジェネレータ１は、２つのハウジング半部３，４から成るハウジング２内に、回転軸線５を中心として回転可能に支承されたロータ６を有している。また、３つの部分から成るハウジング２も可能である。ロータ６の支承は２つの玉軸受け７，８によって行われる。この場合、玉軸受け７は前方のハウジング半部３に玉軸受け８よりも大きく固定軸受けとして形成されている。玉軸受け８は後方のハウジング半部４に位置していて、可動軸受けを形成している。前方のハウジング半部３は玉軸受け７のためのエンドシールドとして形成されており、後方のハウジング半部４は玉軸受け８のためのエンドシールドとして形成されている。ハウジング半部３の外部では、ロータシャフト９の端部にベルトプーリ１０が、ナット１１によって固定されてロータ６の駆動のために取り付けられている。ロータシャフト９の後方の端部にはスリップリング装置１２が設けられている。このスリップリング装置１２はロータシャフト９に対してカーボンブラシ１３を有している。このカーボンブラシ１３は公知の形式でスリップリング２７と協働する。また、スリップリングなしのもしくはブラシなしの構成も可能である。ロータ６はロータシャフト９の中間の領域に、コア片１５に対する励磁巻線に相当するロータ巻線１４と、周方向で交互に位置するように係合するクローポールフィンガ１７を備えた、ロータ巻線１４に直接隣接するクローポールプレート１６とを有している。両ハウジング半部３，４は、互いにねじ１８によって結合されて、ハウジング内側で全周にわたって延びるステータ巻線１９を位置決めしている。
【００１３】
ロータシャフト９には、クローポールプレート１６の外側に位置する端面２０に、アルミニウム合金から成る羽根車２１が位置している。この羽根車２１は中心の孔２２に基づきロータシャフト９に被嵌め可能である。この場合、クローポールプレート１６の端面２０は羽根車２１のファンディスク２３に超音波溶接されている。羽根車２１は、半径方向に突出した個々のファン羽根２４を外側領域に有している。これらのファン羽根２４は、軸方向に方向付けられた突出したファンブレード２８を有している。この場合、ファン羽根２４とファンブレード２８とは一体に形成されている。ファン羽根２４は孔軸線２９に対して所定の角度Ｗで傾けられている。この角度Ｗは有利には２５゜に設定されている。ファンブレード２８はその端面に切欠き３０を有している。択一的には、鋼から成る羽根車２１も使用可能である。鋼から成る羽根車２１の使用時にはレーザ溶接が必要となる。アルミニウム合金化された羽根車２１の使用が優先され得る。なぜならば、アルミニウムは、より高い熱伝導係数を有していて、さらに、両クローポールの間の漏れ磁束を非磁性の羽根車２１を介して阻止するからである。溶接は、内径Ｄと幅Ｂとを備えた、シャフト軸線５に対して同心的な領域で行われる。この領域では、溶接部は環状に形成されている。
【００１４】
この実施例では、各羽根車２１に対する溶接部の円環面積が７０６．９ｍｍ２に寸法設定されている。この場合、４０ｍｍの内径と５ｍｍの円環幅とが基になっている。また、別の結合形式も可能である。結合に対する根底は良伝導性である。択一的には、たとえばろう付け結合または接着結合が使用可能である。羽根車２１とロータ６との間の結合は部分円弧で行われてもよい。また、結合面の正方形の構成も可能である。
【００１５】
前方のハウジング半部３内の羽根車２１と入力側の玉軸受け７との間には、ロータシャフト９にスペーサ２５が位置している。さらに、ハウジング半部３内の羽根車２１はファンディスク２３の端部に、クローポールプレート１６の外側の端面２０に固定するための切欠き２６を備えている。
【００１６】
本発明によるジェネレータ１の作用形式は、公知のジェネレータの作用形式と同一である。ステータ巻線１９とロータ巻線１４とを流れる電流はジェネレータ１のハウジング２内に激しい発熱を生ぜしめる。公知のジェネレータでは、冷却のために空気流が軸方向でハウジングのスリットを通って吸い込まれ、ステータ巻線の前方の巻線オーバハングで、外側に位置するハウジングスリットを通って半径方向外向きに吹き出される。すなわち、公知のジェネレータでは、羽根車による冷却が、一方では冷却空気の搬入によって行われ、他方では発生した熱の搬出によって行われる。
【００１７】
公知のジェネレータでは、羽根車がスポット溶接またはプロジェクション溶接によってクローポール端面に固定されている。２つの羽根車を備えたジェネレータにおいて、公知先行技術には、一般的にスリップリング側のファンしかクローポールプレートに固定されていないことが示してある。この固定は一般的に１２個の溶接スポットによって行われる。これらの溶接スポットはそれぞれ５ｍｍの直径を有している。これによって、２３５．６ｍｍ２の総溶接面積が得られる。この少ない面積はファンとクローポールとの間に高い熱抵抗を生ぜしめる。本発明によるジェネレータ１に比べて、結合面はファクタ６だけ小さく形成されている。
【００１８】
択一的には、別の磁極構成形式を備えた電気機械では大面状の溶接も可能である。羽根車２１はクローポールプレート１６の間に配置されていてもよい。この場合、クローポールプレート１６の内面との羽根車２１の溶接が行われる。
【００１９】
本発明によるジェネレータ１では、クローポールプレート１６と羽根車２１との間の溶接面の大面状の構成に基づき、ロータ６から羽根車２１を介して冷却空気への熱伝導が著しく改善されている。この理由に基づき、この結合部は良熱伝導性に形成されている。ロータ巻線１４における温度低下のため、ジェネレータ１の出力利点が獲得可能となる。また、ロータの高い運転回転数に基づくクローポールフィンガ１７の、問題となる膨張にも、低い温度によって有利な影響が与えられている。なぜならば、ポールフィンガ材料の弾性係数が温度に関連しているからである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】両側の羽根車を備えたジェネレータの縦断面図である。
【００２１】
【図２】図１に示した縦断面図の入力側の羽根車を拡大した部分図である。
【００２２】
【図３】羽根車の平面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ジェネレータ、  ２  ハウジング、  ３  ハウジング半部、  ４  ハウジング半部、  ５  回転軸線、  ６  ロータ、  ７  玉軸受け、  ８  玉軸受け、  ９  ロータシャフト、  １０  ベルトプーリ、  １１  ナット、  １２  スリップリング装置、  １３  カーボンブラシ、  １４  ロータ巻線、  １５  コア片、  １６  クローポールプレート、  １７  クローポールフィンガ、  １８  ねじ、  １９  ステータ巻線、  ２０  端面、  ２１  羽根車、  ２２  孔、  ２３  ファンディスク、  ２４  ファン羽根、  ２５  スペーサ、  ２６  切欠き、  ２７  スリップリング、  ２８  ファンブレード、  ２９  孔軸線、  ３０  切欠き、  Ｂ  幅、  Ｄ  内径、  Ｗ  角度
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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