电机的冷铁和整流器结构单元 背景技术
本发明涉及按照独立权利要求前序部分所述的用于电机的一个冷铁和一个整流器结构单元。
由EP 0329722B1已知了用于一种市场上采用的电机的一种冷铁和一种整流器。所销售的这种发电机的样品至少部分地具有整流器，其冷铁，尤其是正冷铁围绕在正二极管周围具有不规则布置的冷空气孔。为了在功率提高时，也就是发电机电流输出加大时并因此热量排出增大时还要使整流器保持可接受的温度水平，必需改进二极管的冷却。
本发明的优点
按照本发明的具有主权利要求中特征的冷铁在至少一个二极管界面周围设有至少两个冷空气通道和至少一个突起并且可以通过某种条件描述出来，据此冷铁的一个与半径有关的外切割面围着一个二极管界面周围与一个与半径有关的标准切割面AN最大偏差-52％，这种冷铁的优点在于：由至少一个二极管所产生的热能特别良好地输出至周围环境，而且另一方面具有较小的流动阻力。
通过那些在从属权利要求中所述的措施可以有利地对按主权利要求所述的冷铁进行改进。在第二种和进一步改进的近似方案中规定了：偏差最大达-35％并因而使热流进一步加大并因而进一步改善了冷却效果。
按照另一种设计方案，冷铁的与半径有关的外切割面或者它与标准切割面的偏差位于1.3≤r/rD≤2.0的范围内。通过这种设计冷铁就有穿过冷空气孔地流通，因而附带地排出热量并且有较小的流动阻力。在其后面的另一个冷铁因此附带地有冷空气流过，这可以使其排出附加的热能。
如果冷空气通道至少部分地成环形围绕至少一个二极管孔或者二极管而布置，那么冷空气通道的布置就对应于二极管的环状的或放射状的导热特征。因而就进一步改进了散热。
若冷铁具有至少二个冷空气通道，这些通道基本上均匀地围绕二极管孔或二极管布置，那么就获得一种均匀的导热特性并因此使二极管均匀地散热以及为了有效冷却对冷铁的均匀加热。
如果冷铁至少局部地具有一种弓形段的形状并且在二极管孔或二极管和冷铁的一个中心孔之间至少设有一个冷空气通道，那么对于冷空气流入发电机内部形成一个较小的流动阻力并且通过一种不太强烈弯曲的围绕中心孔的边棱的流动使空气流量较大。
如果局部具有弓形段形状的冷铁在二极管孔或二极管和一个径向外边缘之间至少具有一个冷空气通道，那么即使在这外边缘处流入发电机内部的流动阻力也减小了，空气流量此处也由于不太强烈弯曲的流动而加大了。
如果冷空气通道具有一种细长形状，具有一个纵向轴线，其中纵向轴线指向中心孔，那么就进一步降低了流动阻力。
长的冷空气通道的纵轴线最好基本上径向指向二极管孔或二极管。
如果二极管孔或二极管或者说围着它们的冷空气通道相互比较近地邻接，那么相对较大的热流在这些位置上相遇。因为这种热流在没有其它附加措施的情况下就造成冷铁温度水平的提高，所以就规定：有一个突起布置在两个各自对应于二极管孔或者二极管的冷空气通道之间。这个突起使质量增加，因而使表面加大并因此在这临界位置上造成更好地排出热量。为了使突起产生尽可能小的流动阻力，规定这突起可以布置在冷铁的一个中心轴线的方向上，从而使这些突起基本上或者完全为径向布置。另外冷空气通道可以紧靠着相邻的突起，以便使空气沿着这突起流过并因此实现一种有目的地在突起外流过的空气流。
突起的另外一种增强冷却的效果如下来达到：突起延伸至冷铁的中心孔内。
冷铁的另外一种改善冷却效果如下来实现：在两个位于二极管界面和径向外边缘之间设置的冷空气通道之间布置另一个径向的突起。
为了实现均匀的并因而进一步优化的冷却效果，规定有至少两个冷空气通道基本上均匀地设置在一个二极管界面周围。
为了进一步改进冷却效果，规定在两个二极管界面之间设置一个突起，更为理想的方式是该突起布置在两个冷空气通道之间。
按照一种并列权利要求设有一个整流器结构单元，该单元具有至少一个按上述权利要求之一所述的冷铁。
【附图说明】
在附图中表示了一个按照本发明的冷铁以及一个具有一个按照本发明的冷铁的整流器结构单元的实施例。图示为：图1表示了打有孔的一个冷铁的简图，图2表示一个冷铁的俯视图，图3表示了打有孔的一个冷铁的另外一个简图，图4表示了热流断面相对于半径的关系图表，图5表示了按照现有技术的一种冷铁的俯视图。
【具体实施方式】
图1表示了一个冷铁20的一个截取部分。冷铁20具有多个孔，在这些孔里至少一个是构成一个二极管界面的、用于插入一个二极管的二极管孔23。围绕这一个二极管孔23至少设置有两个冷空气通孔26，其中在实施中围绕这一个二极管孔23布置了十个冷空气通道。在按图1所示的实施例中，两个冷空气通道26相互间距为a，至二极管孔23或者二极管边缘的距离为b。由图1可见，冷空气通道26环状地围绕至少一个二极管孔23而布置。这种布置是以下要求的一个实施例：冷空气通道26至少部分成环状地布置在二极管孔23的周围。
图2表示了一个总的冷铁20的俯视图，这冷铁尤其是设计用于汽车的交流发电机的整流器装置。冷铁20首先由一个平面的，也就是基本上平的基体29组成，在该基体里在本实施例中设有六个二极管孔23。在这些基本上等距分布的二极管孔23里通常压入了整流器二极管。这些整流器二极管在整流作业时产生了损失热量，它们必须经过基体29排出，以避免二极管发生过热。一种有孔的基体29的冷却作用相对于一个未打孔的基体29来说明显要改善，因此在基体29里就设置了所提到的冷空气通道26。冷铁20至少部分地具有一种弓形段的形状并且在其环中心具有一个中心孔32。如果带有冷铁20的整流器装在电机上，那么一个未表示出的转子的一个轴端就伸出，穿过这中心孔32。规定在一个二极管孔23和中心孔32之间至少布置一个具有一种细长形的、带有纵轴线35的冷空气通道26。在此，纵轴线35指向中心孔32。如果在二极管孔23和中心孔32之间并排布置了两个这样的长的冷空气通道26，那么冷却效果就特别有利。两个相邻的冷空气通道26的作用原则上如同一个阻尼，因而通过这两个相邻的冷空气通道26就首先阻碍了热量在离开一个二极管的方向上输送。因此规定了，在两个位于一个二极管孔23和中心孔32之间的冷却空气通道26之间设有一个突起38。比较理想的是突起38布置在一个中心轴线41或者说径向向里的方向上。这中心轴线41在图2中表示为十字交叉，并且基本上垂直于基体29，它与一个未表示出的一个转子的旋转轴线重叠或者说表明了一个例如圆形的冷铁20轮廓的中心。此外还规定：至少有一个突起38伸展进入到中心孔32里。另一种可选的方案当然也可以不是各设置一个长形的冷空气通道26，而是一个简单的冷空气通道26，或者是多个一个接一个布置的冷空气通道26，它们布置在一个最好是径向取向的纵向方向上。
此外还规定了：在基本平的基体29里，在一个二极管孔23和一个径向外边44之间至少布置有一个长形的具有纵向轴线35的冷却空气通道26。纵向轴线35此处也指向中心孔32。另一种方案当然也可以设置一种简单的冷空气通道26或者多个一前一后布置的，在一个最好是径向指向二极管孔23的纵向方向上布置的冷空气通道，而取代此处各有一个长的冷空气通道26。在长的二极管孔23的另一种设计方案中规定了：径向轴线35径向或者基本上径向地指向二极管孔23。为了改善径向外边缘的冷却效果，规定外边缘在一个径向指向外的表面上作有肋条或制成波纹形。
类似于在二极管孔23和中心孔32之间的长的冷空气通道26规定了：在两个相邻的长的二极管孔23之间在径向外边缘44和一个二极管孔23之间设有一个突起38。
总之规定了：围绕着一个二极管孔23基本上均匀地布置至少二个冷却空气通道26。如果由于位置的原因而相对靠近地并列布置了两个相邻二极管并且同时如总体上规定的那样，冷空气通道26围绕二极管周围而布置，那么就有如下危险：由于两个不同的二极管的很靠近相邻的通孔26使二极管之间引起热量聚结。这样一种热量聚结造成了在二极管之间的热量排出只是还受到了限制，而且因此提高了两个二极管之间的中心的温度水平。为了补救这个问题，在两个二极管孔23之间布置一个突起38，它从基体29上伸展出来。尤其规定了：在两个相邻二极管的至少两个冷空气通道26之间布置了突起38。
如果按图3所示来考虑由图1已知的布置，其中围绕二极管或二极管孔23附加地布置了一个突起38，那么围绕一个二极管孔23就可以想象中地设有同心圆。在图3中标出了一个这样的圆K。如图所示，圆K切割冷空气通道26，那么在冷铁20的深处一方面就形成一个所谓的外切割面M，它在这种情况下被冷空气通道26断开了。整个外切割面M在这种情况下由十个单一的外切割面Me组成。此外得出了各个在冷空气通道26里形成的外表面Moe。多个这样单一的外表面Moe构成了一个总的外表面Mo。在冷铁20的表面方向上的热流断面由外切割面M得出，该外切割面取决于半径r。
此处，外切割面M称为面As。这取决于半径的面As可以进行标准化，也就是分别标准化成为一个无孔的和无肋条的冷铁20的理论圆柱体形的外切割面，即面AN。比较外切割面相当于围绕二极管孔23半径为r的一个理论的圆柱体外表面。对于外切割表面或者面As和比较外切割表面AN其出发点首先是相同的板厚用来固定二极管。为了求出板厚并不考虑邻近于二极管的突起、肋条等等。设r等于二极管孔23或者焊上的二极管的直径2*rD，那么如果使As与AN发生关系的话，就得出两个要比较面积的值为1。同样半径r也可以标准化，其方法是使半径r与二极管孔23的半径rD发生关系。如果使一个与半径有关的外切割面M与一个与半径有关的标准切割面AN发生联系，那就可以求得一个标准化的图表，见图4。图4规定了：冷铁20的一个与半径有关的外切割面M围绕在一个二极管孔23周围与一个与半径有关的标准切割面的偏差最大为-52％。这个偏差在图4中用标记Δs2表示。按照一种改善的实施形式规定有一个最大为-35％的偏差(Δs1)。规定许可偏差在1.4≤r/rD≤1.8之间的范围内。
概念“突起”并不局限于一种长的形状—例如一种冷却肋条的形状。同样其中也可以理解成一种基本为圆柱形状或者甚至圆锥形状；各个基本为圆柱形或者甚至圆锥形的冷却突起的排列成行也满足同样的功能。
概念“二极管界面”一方面是指一种由一个二极管孔23形成的，基本为圆柱形的二极管孔的外表面。另一方面也是指在焊接于冷铁上的二极管处存在的事实上的在二极管和冷铁之间的焊接连接面。二极管界面的一个重要性能是：通过这个面可以发生从二极管至冷铁的热传导。
最后设有一个整流器结构单元50，它具有一个按所描述实例之一所述的冷铁20，见图5。整流器结构单元50例如可以设计成具有两个单个的冷铁20用于装配在一个发电机的轴承盖上或者也可以有一个例如设计成正冷铁的冷铁20以及有一个例如设计成负冷铁的冷铁20，其中这冷铁除此之外还具有一个轴承盖的功能，也就是作为一个发电机外壳零件。