Aus der EP 0329722 B 1 ist ein Kühlkörper und ein Gleichrichter für eine am Markt eingeführte elektrische Maschine bekannt. Zumindest teilweise weisen die verkauften Exemplare dieser Generatoren Gleichrichter auf, deren Kühlkörper, insbesondere Pluskühlkörper, um die Plusdioden herum unregelmäßig angeordnete Kühlluftöffnungen aufweisen. Um bei erhöhter Leistung, d. h. erhöhter Stromabgabe des Generators und damit erhöhter Wärmeabfuhr weiterhin ein akzeptables Temperaturniveau des Gleichrichters zu halten, ist es notwendig, die Kühlung der Dioden zu verbessern.

Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Kühlkörper mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, wonach um zumindest eine Diodengrenzfläche zumindest zwei Kühlluftdurchlässe und zumindest eine Erhebung angeordnet sind und der durch eine bestimmte Bedingung beschreibbar ist, wonach eine radiusabhängige Mantelschnittfläche des Kühlkörpers um eine Diodengrenzfläche herum von einer radiusabhängigen Normschnittfläche AN um maximal-52% abweicht, hat den Vorteil, dass die von zumindest einer Diode erzeugte Wärmeenergie an die Umgebung besonders gut abgegeben wird und andererseits einen geringen Strömungswiderstand aufweist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Kühlkörpers nach dem Hauptanspruch möglich. In zweiter und weiter verbesserter Näherung ist vorgesehen, dass die Abweichung maximal-35% beträgt und dadurch der Wärmestrom weiter vergrößert und dadurch die Kühlwirkung weiter verbessert ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich die radiusabhängige Mantelschnittfläche des Kühlkörpers bzw. deren Abweichung von der Normschnittfläche im Bereich von 1,3 < r/rD < 2, 0 befindet. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich durch eingebrachte Kühlluftöffnungen eine Durchströmung des Kühlkörpers und damit zusätzliche Wärmeabfuhr und ein geringerer Strömungswiderstand. Ein dahinter liegender weiterer Kühlkörper wird damit zusätzlich mit Kühlluft überströmt, der seinerseits zusätzlich Wärmeenergie abgeben kann.

Ordnet man die Kühlluftdurchlässe zumindest teilweise ringförmig um die zumindest eine Diodenöffnung bzw. Diode an, so entspricht die Anordnung der Kühlluftdurchlässe der ringförmigen bzw. strahlförmigen Wärmeleitungscharakteristik der Dioden. Es ergibt sich dadurch eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr.

Weist der Kühlkörper zumindest zwei Kühlluftdurchlässe auf, die im Wesentlichen gleichmäßig um eine Diodenöffnung bzw. Diode angeordnet sind, ergibt sich eine gleichmäßige Wärmeleitcharakteristik und damit eine gleichmäßige Entwärmung der Diode sowie Erwärmung des Kühlkörpers für eine effektive Kühlung.

Weist der Kühlkörper zumindest teilweise die Form eines Ringsegments auf und ist zwischen der Diodenöffnung bzw. Diode und einer zentralen Öffnung des Kühlkörpers zumindest ein Kühlluftdurchlass angeordnet, so ergibt sich ein geringer Strömungswiderstand für die Kühlluftströmung ins Innere des Generators und damit ein höherer Luftdurchsatz durch eine weniger stark gekrümmte Strömung um die Kante der zentralen Öffnung.

Weist der teilweise die Form eines Ringsegments aufweisende Kühlkörper zwischen der Diodenöffnung bzw. Diode und einem äußeren radialen Rand zumindest einen Kühlluftdurchlass auf, so wird auch an diesem äußeren Rand der Strömungswiderstand für die Strömung ins Innere des Generators verringert, der Luftdurchsatz wird auch hier durch eine weniger stark gekrümmte Strömung vergrößert.

Weisen die Kühlluftdurchlässe eine längliche Form mit einer Längsachse auf ; wobei die Längsachse zur zentralen Öffnung gerichtet ist, so ergibt sich eine weitere Senkung des Strömungswiderstandes.

Die Längsachse der länglichen Kühlluftdurchlässe ist vorzugsweise im Wesentlichen radial zur Diodenöffnung bzw. Diode gerichtet.

Sind die Diodenöffnungen bzw. die Dioden bzw. die sie umgebenden Kühlluftdurchlässe verhältnismäßig nah beieinander, so treffen an diesen Stellen verhältnismäßig große Wärmeströme aufeinander. Da diese Wärmeströme ohne weitere Zusatzmaßnahmen zu einer Erhöhung des Temperaturniveaus des Kühlkörpers führen, ist vorgesehen, dass sich zwischen zwei jeweils einer Diodenöffnung bzw. Diode zugeordneten Kühlluftdurchlässen eine Erhebung erstreckt. Diese Erhebung führt zu einer Masseerhöhung, in der Folge zu einer Oberflächenvergrößerung und damit zu einer besseren Wärmeabfuhr an dieser kritischen Stelle. Um einen möglichst geringen Strömungswiderstand der Erhebung zu erzeugen, ist vorgesehen, die Erhebung sich in Richtung einer zentralen Achse des Kühlkörpers erstrecken zu lassen, so dass diese im wesentlichen oder völlig radial erstrecken. Des Weiteren können sich die Kühlluftdurchlässe an benachbarte Erhebungen anschmiegen, um die Luft entlang dieser Erhebungen zu führen und damit eine gezielt an den Erhebungen vorbeiströmende Luftströmung zu erreichen.

Eine weiter gesteigerte Kühlwirkung der Erhebung ergibt sich dadurch, dass sich die Erhebung in die zentrale Öffnung des Kühlkörpers erstreckt.

Eine weitere verbesserte Kühlwirkung des Kühlkörpers ergibt sich dadurch, dass sich zwischen zwei zwischen der Diodengrenzfläche und dem äußeren radialen Rand angeordneten Kühlluftdurchlässen eine weitere radiale Erhebung erstreckt.

Für eine gleichmäßige und damit weiter optimierte Kühlwirkung ist vorgesehen, dass sich zumindest zwei Kühlluftdurchlässe im Wesentlichen gleichmäßig um eine Diodengrenzfläche befinden.

Zur weiteren Verbesserung der Kühlwirkung ist vorgesehen, dass zwischen zwei Diodengrenzflächen eine Erhebung angeordnet ist, die idealerweise zwischen zwei Kühlluftdurchlässen angeordnet ist.

Nach einem nebengeordneten Anspruch ist eine Gleichrichterbaueinheit mit zumindest einem Kühlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen.

Zeichnungen In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers sowie einer Gleichrichterbaueinheit mit einem erfindungsgemäßen Kühlkörper dargestellt. Es zeigen : Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines gelochten Kühlkörpers, Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Kühlkörper, Figur 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines gelochten Kühlkörpers, Figur 4 zeigt ein Diagramm über den Zusammenhang eines Wärmestromquerschnitts im Bezug zum Radius, Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Kühlkörper gemäß dem Stand der Technik.

Beschreibung In Figur 1 ist ausschnittsweise ein Kühlkörper 20 dargestellt. Der Kühlkörper 20 weist mehrere Öffnungen auf, darunter zumindest eine eine Diodengrenzfläche bildende Diodenöffnung 23 zum Einsetzen einer Diode. Um diese eine Diodenöffnung 23 sind zumindest zwei Kühlluftdurchlässe 26 angeordnet, wobei im Beispiel um die eine Diodenöffnung 23 zehn Kühlluftdurchlässe 26 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 haben zwei Kühlluftdurchlässe 26 untereinander einen Abstand a und einen Abstand b zu einem Rand der Diodenöffnung 23 bzw. Diode. Wie aus Figur 1 deutlich zu erkennen ist, sind die Kühlluftdurchlässe 26 ringförmig um die zumindest eine Diodenöffnung 23 angeordnet. Diese Anordnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Forderung, wonach die Kühlluftdurchlässe 26 zumindest teilweise ringförmig um die Diodenöffnung 23 angeordnet sind.

In Figur 2 ist eine Draufsicht auf einen gesamten Kühlkörper 20 dargestellt, der insbesondere für Gleichrichtervorrichtungen von Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge vorgesehen ist. Der Kühlkörper 20 besteht zunächst aus einem flächigen, d. h. im Wesentlichen ebenen Grundkörper 29, in den in diesem Ausführungsbeispiel sechs Diodenöffnungen 23 eingebracht sind. In diese im Wesentlichen gleich beabstandeten Diodenöffnungen 23 werden üblicherweise Gleichrichterdioden eingepresst. Diese Gleichrichterdioden erzeugen während der Gleichrichtungsarbeit eine Verlustwänne, die über den Grundkörper 29 abgeführt werden muss, um eine Überhitzung der Dioden zu vermeiden. Die Kühlwirkung eines gelochten Grundkörpers 29 ist gegenüber einem ungelochten Grundkörper 29 deutlich besser, weshalb in den Grundkörper 29 die bereits erwähnten Kühlluftdurchlässe 26 eingebracht sind. Der Kühlkörper 20 hat zumindest teilweise die Form eines Ringsegments und weist in seiner Ringmitte eine zentrale Öffnung 32 auf. Ist der Gleichrichter mit dem Kühlkörper 20 an die elektrische Maschine montiert, so ragt durch diese zentrale Öffnung 32 ein Wellenende eines nicht dargestellten Läufers hindurch. Es ist vorgesehen, dass zwischen einer Diodenöffnung 23 und der zentralen Öffnung 32 zumindest ein eine längliche Form mit einer Längsachse 35 aufweisender Kühlluftdurchlass 26 angeordnet ist. Die Längsachse 35 ist dabei zur zentralen Öffnung 32 gerichtet. Die Kühlwirkung ist besonders vorteilhaft, wenn zwischen der Diodenöffnung 23 und der zentralen Öffnung 32 zwei dieser länglichen Kühlluftdurchlässe 26 nebeneinander angeordnet sind. Zwei benachbarte Kühlluftdurchlässe 26 wirken im Grundsatz wie eine Drossel, sodass durch zwei benachbarte Kühlluftdurchlässe 26 zunächst der Wärmetransport in von einer Diode weg weisender Richtung behindert ist. Aus diesem Grund ist vorgesehen, dass sich zwischen zwei zwischen einer Diodenöffnung 23 und der zentralen Öffnung 32 angeordneten Kühlluftdurchlässen 26 eine Erhebung 38 erstreckt. Idealerweise erstreckt sich dabei die Erhebung 38 in Richtung einer zentralen Achse 41 bzw. nach radial innen.

Diese zentrale Achse 41, in Figur 2 als Kreuz dargestellt, und im Wesentlichen senkrecht zum Grundkörper 29, deckt sich mit einer Drehachse eines nicht dargestellten Läufers bzw. kennzeichnet einen Mittelpunkt einer beispielsweise kreisförmigen Kontur des Kühlkörpers 20. Des Weiteren ist vorgesehen, dass sich zumindest eine der Erhebungen 38 in die zentrale Öffnung 32 hinein erstreckt. Alternativ kann statt je eines länglichen Kühlluftdurchlasses 26 natürlich auch ein einfacher Kühlluftdurchlass 26 vorgesehen sein oder mehrere nacheinander angeordnete Kühlluftdurchlässe 26, die in einer vorzugsweise radial orientierten Längsrichtung angeordnet sind.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass im im Wesentlichen ebenen Grundkörper 29 zwischen einer Diodenöffnung 23 und einem äußeren radialen Rand 44 zumindest ein eine längliche Form mit einer Längsachse 35 aufweisender Kühlluftdurchlass 26 angeordnet ist. Die Längsachse 35 ist auch hier zur zentralen Öffnung 32 gerichtet. Alternativ kann auch hier statt je eines länglichen Kühlluftdurchlasses 26 natürlich auch ein einfacher Kühlluftdurchlass 26 vorgesehen sein oder mehrere nacheinander angeordnete Kühlluftdurchlässe 26, die in einer vorzugsweise radial zur Diodenöffnung 23 orientierten Längsrichtung angeordnet sind. In einer weiteren Ausgestaltung der länglichen Diodenöffnungen 23 ist vorgesehen, dass die Längsachse 35 radial oder im Wesentlichen radial zur Diodenöffnung 23 gerichtet ist. Zur Verbesserung der Kühlwirkung des äußeren radialen Rands ist vorgesehen, dass dieser auf einer nach radial außen gerichteten Oberfläche gerippt oder gewellt ist.

Analog zu den länglichen Kühlluftdurchlässen 26 zwischen Diodenöffnung 23 und zentraler Öffnung 32 ist vorgesehen, dass auch zwischen zwei benachbarten länglichen Diodenöffnungen 23 zwischen dem äußeren radialen Rand 44 und einer Diodenöffnung 23 eine Erhebung 38 angeordnet ist.

Insgesamt ist vorgesehen, dass die zumindest zwei Kühlluftdurchlässe 26 im Wesentlichen gleichmäßig um eine Diodenöffnung 23 angeordnet sind. Werden aus Platzgründen zwei benachbarte Dioden relativ nah nebeneinander angeordnet und sind gleichzeitig, wie insgesamt vorgesehen, Kühlluftdurchlässe 26 um die Dioden herum angeordnet, so besteht die Gefahr, dass durch die sehr nah benachbarten Durchlassöffnungen 26 zweier verschiedener Dioden ein Wärmestau zwischen den Dioden verursacht wird. Ein solcher Wärmestau hat zur Folge, dass die Wärmeabfuhr zwischen den Dioden nur noch eingeschränkt ist, und sich dadurch das Temperaturniveau mittig zwischen zwei Dioden erhöht. Zur Abhilfe dieses Problems ist vorgesehen, dass zwischen zwei Diodenöffnungen 23 eine Erhebung 38 angeordnet ist, die sich vom Grundkörper 29 erstreckt. Ganz besonders ist vorgesehen, dass die Erhebung 38 zwischen zumindest zwei Kühlluftdurchlässen 26 zweier benachbarter Dioden angeordnet ist.

Betrachtet man gemäß Figur 3 die bereits aus Figur 1 bekannte Anordnung, wobei um die Diode bzw. Diodenöffnung 23 zusätzlich eine Erhebung 38 angeordnet ist, so können um eine Diodenöffnung 23 gedanklich konzentrische Kreise angeordnet werden. In Figur 3 ist ein solcher Kreis k eingezeichnet. Schneidet der Kreis k-wie dargestellt- Kühlluftdurchlässe 26, so ergeben sich in die Tiefe des Kühlkörpers 20 einerseits eine sogenannte Mantelschnittfläche M, die in diesem Fall durch die Kühlluftdurchlässe 26 unterbrochen ist. Die gesamte Mantelschnittfläche M setzt sich in diesem Fall aus zehn einzelnen Mantelschnittflächen Me zusammen. Des Weiteren ergeben sich einzelne Manteloberflächen Moe, die in den Kühlluftdurchlässen 26 gebildet sind. Mehrere solcher einzelnen Manteloberflächen Moe bilden eine gesamte Manteloberfläche Mo. Der Wärmestromquerschnitt in Flächenrichtung des Kühlkörpers 20 ergibt sich aus der Mantelschnittfläche M, die vom Radius r abhängig ist.

Die Mantelschnittfläche M wird hier als Fläche As bezeichnet. Diese vom Radius abhängige Fläche As kann normiert werden und zwar jeweils auf die theoretische zylindrische Mantelschnittfläche eines ungelochten und ungerippten Kühlkörpers 20, die Fläche AN. Diese Vergleichsmantelschnittfläche entspricht dabei einer theoretischen Zylindermantelfläche um die Diodenöffnung 23 mit dem Radius r. Für die Mantelschnittfläche bzw. die Fläche As und die Vergleichsmantelschnittfläche AN geht man zunächst von gleichen Plattenstärken zum Festhalten der Dioden aus. Zur Ermittlung der Plattenstärke werden Erhebungen, Rippen etc. unmittelbar an der Diode nicht berücksichtigt. Setzt man r gleich dem Durchmesser 2 * rD der Diodenöffnung 23 oder der aufgelöteten Diode, so ergibt sich der Wert 1 beider zu vergleichender Flächen, wenn man As auf AN bezieht. Auch der Radius r kann normiert werden, indem man den Radius r in Bezug zum Halbmesser rD der Diodenöffnung 23 setzt. Bezieht man eine radiusabhängige Mantelschnittfläche M auf eine radiusabhängige Normschnittfläche AN, so kann ein normiertes Diagramm, Figur 4, ermittelt werden. Gemäß Figur 4 ist vorgesehen, dass eine radiusabhängige Mantelschnittfläche M des Kühlkörpers 20 um eine Diodenöffnung 23 herum von einer radiusabhängigen Normschnittfläche um maximal-52% abweicht. Diese Abweichung ist in Figur 4 mit dem Zeichen As2 dargestellt. Gemäß einer verbesserten Ausführung ist vorgesehen, dass eine Abweichung (As l) von maximal-35 % vorhanden ist. Es ist vorgesehen, dass die zulässige Abweichung im Bereich zwischen 1,4 < r/rD < 1,8 vorhanden ist.

Der Begriff"Erhebung"ist nicht auf eine längliche Form-beispielsweise die einer Kühlrippe-beschränkt. Gleichfalls wird darunter auch eine im wesentlichen zylindrische oder gar konische Form verstanden ; auch eine Aneinanderreihung von einzelnen im wesentlichen zylindrischen oder gar konischen Kühlerhebungen erfüllen die gleiche Funktion.

Unter dem Begriff"Diodengrenzfläche"wird einerseits eine durch eine Diodenöffnung 23 gebildete-im wesentlichen zylindrische-Mantelfläche der Diodenöffnung verstanden. Andererseits wird darunter auch die bei auf den Kühlkörper aufgelöteten Dioden vorhandene tatsächliche Lötverbindungsfläche zwischen Diode und Kühlkörper verstanden. Eine wichtige Eigenschaft der Diodengrenzfläche ist die Eigenschaft, wonach durch diese Fläche der Wärmeübergang von der Diode zum Kühlkörper stattfindet.

Schließlich ist eine Gleichrichterbaueinheit 50 vorgesehen, die einen Kühlkörper 20 nach einem der beschriebenen Beispiele aufweist, Figur 5. Die Gleichrichterbaueinheit 50 kann beispielsweise mit zwei einzelnen Kühlkörpern 20 zur Montage an ein Lagerschild eines Generators oder auch mit einem Kühlkörper 20, der bspw. als Pluskühlkörper ausgeführt ist und einem weiteren bspw. als Minuskühlkörper ausgeführten Kühlkörper 20 ausgeführt sein, wobei dieser darüber hinaus die Funktion eines Lagerschilds aufweist, also ein Generatorgehäuseteil ist.