DE1613572A1

DE1613572A1 - Wechselstromgenerator der Klauenpolbauart

Info

Publication number: DE1613572A1
Application number: DE19671613572
Authority: DE
Inventors: Walter Hagenlocher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1967-08-01
Filing date: 1967-08-01
Publication date: 1971-01-28
Also published as: FR1566037A; AT287109B

Description

E. 8935
27-7.1967 Rb/Sz

Anlage zur

nmeldung

ROBERO? BQ SC.H GMBH, Stuttgart VT,- Breitscheidstraße 4-

Weehaelstromgenerator der Klauenpolbauart

Die Erfindung betrifft einen Wechselstromgenerator der sogenannten Klauenpolbauart mit einem Stator und einem in diesem drehbar angeordneten Klauenpolrotor, welch letzterer einen eine Erregerwicklung tragenden Polkern und zwei Klauenpolräder aufweist, deren Klauen interdigital ineinandergreifen.

Aus der englischen Patentschrift 910 035 der Anmelderin ist ein Wechselstromgenerator der Klauenpol type bekannt, der für fliegende Lagerung bestimmt ist. Bei diesem bekannten Generator sind Polkern und Stator stationär. Hur das glockenförmig ausgebildete Klauenpolrad dreht sich in einem Luftspalt zwischen Polkern und Stator,

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Diese Bauart ermöglicht zwar einen direkten Anschluß der Erregerwicklung ohne rotierende Eontakte. Durch den erforderlichen doppelten Luftspalt wird aber für die benötigte Induktion eine ziemlich hohe Erregerleistung erforderlich.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Wechselstromgenerator der genannten Art zu schaffen, der besonders für fliegende Lagerung (auf einem Achszapfen) geeignet ist und mit gutem Wirkungsgrad arbeitet.

Nach der Erfindung wird dies bei einem eingangs genannten Wechselstromgenerator dadurch erreicht, daß die Klauenpolräder auf dem Polkern befestigt sind. Dadurch wird eine einfache Befestigung eines Wellenendes am Rotor ermöglicht, da dieses Wellenende nur mit dem Polkern verbunden werden muß.

Dabei wird der Generator mit Vorteil so auegebildet, daß der Polkern eine axiale Verlängerung aufweist, auf der mindestens ein Schleifring angeordnet ist, an den ein Anschluß der Erregerwicklung angeschlossen ist. Man erhält dadurch eine einwandfreie Zentrierung dieses Schleifrings in bezug auf die Klauenpolräder, was für die Bearbeitung und Auswuchtung wichtig ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Generator so ausgebildet, daß bei fliegender Lagerung des Rotors auf einem Wellenende die diesem Wellenende zugewandte, das eine Klauenpolrad tragende Umfangsflache des Polkerns einen größeren Durchmesser hat als die das andere Elauenpolrad tragende zylindrische Umfangsflache. Man erhält dadurch eine besonders gute magnetische Ausnutzung des Rotoreisens unter Anpassung an die konstruktiven Erfordernisse einer fliegenden Lagerung.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschrie- und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.

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Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehstromgenerator in Form eines Klauenpolgenerators, geschnitten längs der Linie I-I der Fig. 2,

Fip. 2 eine Draufsicht auf den Drehstromgenerator nach Fig. I₁ von der Schleifringseite her gesehen; das Gehäuse ist teilweise aufgebrochen dargestellt, ,

Fig. 3 eine Darstellung des Polkerns dee Drehstromgenerators nach Fig. 1 und mit aufgesetzter Erregerwicklung, teilweise im Längsschnitt gezeichnet,

Fig. 4 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Polkerns in der gleichen Darstellungsweise wie in Fig. 3i und

Fig. 5 eine Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Polkerns im Längsschnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte Drehstromgenerator 6 ist zum Anbau an das mit strichpunktierten Linien angedeutete Kurbelgehäuse 7 einer Brennkraftmaschine vorgesehen. In einem Kugellager 8 in diesem Gehäuse 7 ist eine Welle 10 gelagert; auf ihrem Velenende 11, das kegelstumpfförmig ausgebildet ist, sitzt ein Klauenpolrotor 9, dessen Polkern 12 zur Aufnahme dieses Wellenendes mit einer hohlkegelförmigen Innenbohrung 13 versehen ist.

Die Form des Polkerns 12 ist besonders gut aus Fig. 3 ersichtlich. Etwa in seiner Mitte hat er eine zylindrische Umfangsf lache 14, um die herum eine mit 15 bezeichnete Erregerwicklung liegt, die in üblicher Weise mit einer Bandage 16 gegen radiale Kräfte gesichert ist.

Auf der dem Wellenende 11 zugewandten Seite geht die Umfangsf lache 14 über in eine senkrecht zur Längsachse verlaufende Seitenfläche . 17, die ihrerseits in eine zylindrische Umfangsf lache 18 übergeht, - die mit einer Ringnut 19 versehen ist.

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Auf der vom Wellenende 11 abgewandten Seite geht die Umfangsf lache über in eine senkrecht zur Längsachse verlaufende Seitenfläche 22, die ihrerseits in eine zylindrische Umfangsf lache 23 übergeht, die ebene ο wie die Umfangsflache 18 gerändelt ist und mit einer" Ringnut 24 versehen ist.

Die Uafangsflache 23 geht über in eine Umfangsflache 25 mit einem etwas kleineren Durchmesser. Das numerische Verhältnis dieses Durchmessers zum Durchmesser der Umfangsf lache 23 beträgt im vorliegenden Fall O₁S. Angestrebt wird das Verhältnis 1,0. Die Umfangsfläche 25 liegt auf einer axialen Verlängerung 26 des Polkerns 12, die gleichzeitig als Anschlag für eine Schraube 27 zum Verspannen von Polkern 12 und Wellenende 11 dient..

Vie Fig. 1 zeigt, wird auf die Umfangefläche 18 ein Klauenpolrad aufgesetzt und auf die Umfangsfläche 23 ein Klauenpolrad 29. Diese Klauenpolräder liegen also radial gegen die Umfangsflachen 18 bzw. 23 und axial gegen die Seitenflächen 1? bzw. 22 des Polkerns 12 an, •so daß ein. großer Durchtrittsquerschnitt für den magnetischen Fluß vorhanden ist, wobei durch das erforderliche Aufpressen die Luftspalte besonders an den radialen Übergangsstellen vernachlässigbar klein sind. Die Form der einzelnen Klauen 30 der Klauenpolräder 28 ' und 29 ist aus den Fig. 1 und 2 gut zu erkennen. Diese Klauen greifen interdigital in der üblichen Weise ineinander.

Das Klauenpolrad 29 ist mit einer in axialer Richtung verlaufenden Bohrung 33 versehen, die zum Durchführen eines Anschlußdrahts 35 der Erregerwicklung 15 dient.

Auf die Umfangsfläche 25 ist ein Formstück 36 mit zwei voneinander isolierten Schleifringen 37 t 38 aufgepreßt. An dem näher beim Klauenpolrad 29 gelegenen Schleifring 38 ist der Anschlußdraht 35 angeschlossen, während ein zweiter Anschlußdraht 39 der Erregerwicklung 15 »it dem Schleifring 37 elektrisch verbunden ist. Der Draht 39

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geht.» wie das am besten J¹Ig,. 2 zeigt, durch die Lücke zwischen zwei Klauen 30 des Klauenpolrads 29» verläuft längs der Außenfläche dieses Klauenpolrads radial nach innen und durch eine axiale Nut 42 im Formstüek 36 zum Schleifring 37-

Wie Pig* 1 zeigt, benötigt der Draht 39 für seinen übergang aus der radialen in die axiale Richtung an der mit 4-3 bezeichneten Biegestelle nur sehr wenig Baum, so daß der Schleifring 38 sehr nahe bein Klauenpolrad 29 liegen kann. Dies ist möglich, weil die Uafangsflachen 25 und 23 nahezu gleiche Durchmesser haben, so daß sich der Draht 39 an der Biegestelle 43 eng in das entstehende Eck schmiegen kann- Dasselbe gilt wie ersichtlich auch für den Draht 35» der an dieser Stelle ebenfalls stark gebogen werden muß.

Der Stator des Drehstromgenerators 6 besteht in üblicher Weise aus einem Statorblechpaket 46, in das eine Drehphasenwicklung 47 eingelegt ist. Das Statorblechpaket ist mittels Schrauben 48 zwischen einen Ansatz des Kurbelgehäuses 6 und eine Gehäusekappe 49 eingespannt. ·

Zur Abdichtung zwischen Kurbelgehäuse 7 und Generator 6 ist ein Dichtring 52 vorgesehen, der mit seinem Außenumfang in dieselbe Bohrung eingepreßt ist, die auch das Kugellager 8 aufnimmt, und mit seiner Dichtlippe auf einer an ihrem Außenumfang als Lauffläche 53 ausgebildeten axialen Verlängerung 54· des Polkerns 12 aufliegt.

Die Gehäusekappe 49, die in Fig. 2 teilweise geschnitten dargestellt ist, um die Form des. Rotors 9 besser erkennbar zu machen, trägt einen Dreifach-Flachstecker zum Anschluß der drei mit U, V und V bezeichneten Anschlüsse der Statorwicklung 47* Außerdem trägt [die Gehäuaekappe 49 einen Bürstenhalter 56· Die·tr Bürstenhalter ' nimm$j die auf den Schleifringen 37 und 38 schleifenden Kohlebürsten; auf und verbindet sie mit zwei Anschlußfahnen 57» 58, die au« Anschiuß'an ©inen nicht dargestellten Spannungsregler dienen. Dieser d>n* Strom in der Erregerwicklung 15 abhängig von der Spannung i tf, V, W. _{BAÖ 0R1G1NA}L "

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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 hat die Erregerwicklung 15 für die geforderte Generatorleistung (Baugröße des Generators) einen relativ kleinen Wicklungsquerschnitt, da der Polkern 12 an seinem dem Wellenende 11 zugewandten Ende aus Fes-tißkeits^ründen einen bestimmten Mindestquerschnitt benötigt, der den Durchmesser der zylindrischen Umfangsflache 14 bestimmt.

Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit, bei gleichbleibendenden Dimensionen, des Klauenpolrotors 9 den Querschnitt der Erregerwicklung zu vergrößern, so daß durch höhere Windungszahl oder anderen Drahtquerschnitt die Leistung des Drehstromgenerators verbessert werden kann.

Der Polkern 13 ist hier in seiner Mitte mit einer Eindrehung 61 versehen, so daß er an seiner die Erregerwicklung 15 aufnehmenden Umfangsf lache längs deren axialen Erstreckung verschiedene Durchmesser aufweist: einen kleinen Durchmesser an der Eindrehung 61 und einen großen Durchmesser an den Enden.

Die Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Klauenpolgenerators; der Stator mit dem Statorblechpaket 46, der Wicklung 47 und der Gehäusekappe 49 ist identisch mit dem Stator nach den Fig. uüd 2 und wird deshalb nicht nochmals beschrieben. Auch der Klauenpolrotor 9 hat die gleichen Außenabmessungen wie die Rotoren nach. den Fig. 1 bis 4· Er ist jedoch bei der Ausführungsform nach Fig. 5 für Befestigung auf einem zylindrischen Achszapfen 62 hergerichtet, auf dem er durch eine Scheibenfeder 63 gegen Verdrehung gesichert ist, die in eine Längsnut 64 des Polkerns 12 eingreift·

Auch hler hat die zylindrische Umfangsf lache 18 für die Befestigung de» Klauenpolrads 28 einen größeren Durchmesser als die Umf angsflache 23 für· die Aufnahme des Klauenpolr&des 29.

Die TJmfangsflieha 23 hat hiev in besonders vorteilhafter Welse denselben Durchmesser wie die Umfangßflache 25 für die Aufnahme der

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Schleifringe. Das numerische Verhältnis dieser Durchmesser beträgt also hler 1,0.

Auch der zur Aufnahme der Erregerwicklung 15 bestimmte Außenumfang des Polkerns 12 hat beim dritten Ausführungsbeispiel eine etwas andere Form, und zwar ist er in zwei Abschnitte unterteilt: einen zylindrischen Abschnitt 65 großen Durchmessers am wellenseitigen Ende dieser Umfangsfläche, und einen daran anschließenden zylindrischen Abschnitt 66 kleineren Durchmessers. Der Obergang zwischen diesen Abschnitten 65 und 66 ist als Stufe 6? ausgebildet, könnte Jedoch auch wie bei Fig. 4- kegelförmig sein.

Die entsprechend geformte Erregerwicklung 15 kann bei dieser Ausfuhrungsform von der Schleifringeeite her auf den Polkern 12 aufgeschoben werden, was die Hontage erleichtert.

Ein Klauenpolrotor nach der Torliegenden Erfindung ist besonders gut dafür geeignet, bei einer Brennkraftmaschine kleineren Volumens direkt auf dem Kurbelwellenzapfen befestigt zu werden, und ist besonders dafür geeignet, bei einem Motorrad oder Kleinautomobil als Generator eingesetzt zu werden.

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Klauenpolrotor 9 durch eine Schraube 27 mit dem Wellenende 11 verspannt, wobei diese Schraube 27 in ein Gewinde 71 im Wellenende 11 eingreift. Ein. identisches Gewinde 72 ist in der axialen Verlängerung 26 des Rotors 9 als Abziehgewinde vorgesehen.

Soll der Rotor 9 vom Wellenende 11 abgezogen werden, so wird die Schraube 27 aus dem Gewinde 71 herausgeschraubt und dann durch Herausschrauben aus dem Gewinde 72 ganz,herausgenommen. Daraufhin wird ein zylindrisches Metallstück, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der Kerndurchmesser der Gewinde 71 und 72, durch diese Gewinde gesteckt, bis es am Boden des Gewindes 71 anliegt. Seine Länge ist ' ε/, t*n*£sfen, daß es sich ve* Soden djra GewiottO 71 t>te zum mit 73 beginn des Gewindes 72 erstreckt. 00968SVOStIO

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Daraufhin wird die Schraube 27 wieder in das Gewinde 72 eingeschraubt und solange angezogen, bis der Eotor 9 vom Wellenende 11 abgedrückt ist. - Das Gewinde 72 dient also als Vorrichtung zum Ansetzen einer Abziehvorrichtung, nämlich der Schraube 27.

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Claims

Anspriiche

..} Wechselstromgenerator der sogenannten Klauenpolbauart mit einem Stator und einem in diesem drehbar angeordneten Elauenpolrotor, welch letzterer einen eine Erregerwicklung tragenden Polkern und zwei Klauenpolräder aufweist, deren Klauen interdigital ineinandergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauenpolräder (28, 29) auf dem Polkern (12) befestigt sind.
2. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polkern (12) eine axiale Verlängerung (26) aufweist, auf der mindestens ein Schleifring (37» 38) angeordnet ist, an den ein Anschluß (35» 39) der Erregerwicklung (15) angeschlossen ist.
3. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauenpolräder (28, 29) auf zylindrischen TJmfangsflachen (18, 23) des Polkerns (12) befestigt sind und jeweils mit der inneren Seitenfläche, gegen eine Seitenfläche (17» 22) des Polkerns (12) anliegen.
4. Wechselstromgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zur Auf nähme des Schleifrings (37, 38) bestimmten Dmfangsflache (25) der axialen Verlängerung (26) des Polkerns (12) stum Durchmesser der schleif-

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ringseitigen zylindrischen Umfangsf lache (23) des Polkerns (12)

in einem numerischen Verhältnis steht, das im Bereich von 0,7 bis 1,0 liegt- 1
5. Wechselstromgenerator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei fliegender Lagerung des. Rotors (9) auf einem Wellenende (11;* 62) die diesem Wellenende zugewandte, das eine Klauenpolrad (28) tragende ümfangsfläche (18) des Polkerns einen größeren Durchmesser hat als die das andere Klauenpolrad (29)

, tragende zylindrische Umfangsf lache (23)-
6. Wechselstromgenerator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Erregerwicklung (15) aufnehmende Ümfangsfläche (61; 65; 66) des Polkerns (12) längs ihrer axialen Erstreckung verschiedene Durchmesser aufweist·
7. Wechselstromgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Ümfangsfläche (61) in der Mitte der Erregerwicklung (15) einen kleineren Durchmesser hat als an den Enden*
8« Wechselstromgenerator nach äen Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Wellenende (62) zugewandte Ende (65) difser umfangsf lache (65, 66) einen größeren Durchmesser hat ale das von, ihm abgewandte Ende.

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9. Wechselstromgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Obergang swischen den Zylinderflächen kegelartig ausgebildet ist.
10. Uechselstroagenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Obergang zwischen den Zylinderflächen nach Art einer _t Stufe (67) ausgebildet ist. ·
11. Wechselstromgenerator nach mindestens eines der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er auf einen Ende einer Kurbelwelle einer Brennkraftauischine befestigt 1st.
12. Wechselstromgenerator nach Binde«tens eine« der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dafi der Polkern (12) eine axiale Verlängerung (54-) in Richtung zu» Uellentnde (11) aufweist und daß diese Verlängerung (5*) an ihren Aufienumfang als Lauffläche (53) für einen Dichtring (52) ausgebildet ist.
13. Wechselstromgenerator nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Polkern (12) eine Vorrichtung (72) sum Ansetzen einer Abziehvorrichtung (27) angebracht ist.
14. Wechselstromgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Schleifring (37, 38) tragenden axialen Verlän-

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gerung (26) des Polkerns (12) ein Gewinde (72) vorgesehen ist, das zum Einschrauben einer Abziehvorrichtung (27) geeignet ist.
15. Wechselstromgenerator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich.net, daß der Polkern (12) durch eine Schraube (27) mit der Welle (10) verbindbar ist_f auf der er fliegend gelagert ist, wobei diese Schraube in ein Gewinde (71) im Wellenende (11) eingreift, und daß das Gewinde im Polkern mit dem Gewinde im Wellenende identisch ist, um die Verwendung der genannten Schraube als Abziehvorrichtung zu ermöglichen.

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