DE2816180A1 - Fremdgelagerter generator - Google Patents

Description

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kern sowie die Lagerung für den Läufer mit Kern befinden sich auf der gleichen Seite des Generators/ so daß es möglich ist, die korrespondierenden Einpasse an dem lagernden, fremden Maschinenteil, bei dem es sich um ein Turbinen-, Motor- oder Getriebegehäuse handeln kann, in einer Aufspannung ohne Mittenversatz herzustellen. Dadurch liegen auch die Luftspalte näher an den Lager stellen des Generators, so daß sich eventuelle restliche Fluchtfehler wesentlich weniger stark auswirken.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem fremdgelagerten Generator nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Fremdgelagerte Generatoren, bei denen das Generatorgehäuse in einer Einpassung am fremden Maschinenteil sitzt und der rotierende Generatorkern gleichzeitig, beispielsweise über eine Konus ν er bindung, an einem entsprechenden W eil en stumm el des Maschinenteils befestigt ist, sind bekannt. Zum besseren Verständnis vorliegender Erfindung wird im folgenden ein solcher bekannter, fremdgelagerter Generator, beispielsweise Drehstromgenerator, mit feststehender Ständerwicklung anhand der Darstellung der Fig. 1 im einzelnen erläutert. Durch Vergleich des Aufbaus des bekannte'n Generators wird das Verständnis für die erfindungsgemäßen Maßnahmen erleichtert.

Bei dem fremdgelagerten Generator 1 der Fig. 1 ist am Generatorgehäuse bei 2 eine Schulter oder Einpassung vorgesehen, in welche ein Ringflansch 3 am stationären, fremden Maschinenteil 4 eingreift. Das

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Generatorgehäuse 5 ist daher an das fremde Maschinenteil 4 angeflanscht, und zwar mittels mehrerer, über den Umfang verteilter Schraubbolzen, von denen einer bei 6 angedeutet ist. Das Generatorgehäuse 5 erfährt so eine erste zentrierte Lagerung mit Bezug auf das fremde Maschinenteil 4, welches beispielsweise ein Werkstückteil eines Turbinen-, Motor- oder Getriebegehäuses einer Brennkraftmaschine, einer Turbine oder eines sonstigen Aggregats sein kann, dem der Generator 1 zugeordnet ist und an welchem er befestigt ist. Erwähnt werden muß, daß ein solcher fremdgelagerter Generator 1 über keinerlei eigene Lager verfügt, denn neben der Lagerung 2 für das Generatorgehäuse wird von einer Welle 7 am fremden Maschinenteil, etwa einer Turbinen-, Motor- oder Getriebewelle oder einer sonstigen, an geeigneter Stelle angeordneten Welle, auch der rotierende Läufer 8 des Generators 1 gelagert. Es versteht sich, daß bei einer solchen fremden Lagerung eines Generators der lagernde Ringflansch 3 und die Welle 7, da sie für die Gegebenheiten des Generators und insbesondere dessen Luftspaltgüte maßgebend sind, mit entsprechender Präzision gefertigt sein müssen.

Der Aufbau eines solchen fremdgelagerten Generators vervollständigt sich durch ein Ständerpaket 9 mit Ständerwicklung 10, wobei dieses Ständerpaket bei 11 in das vordere Generatorgehäuse 5 eingepaßt ist. An das Ständerpaket 9 schließt sich ein weiteres topfförmiges Generatorgehäuseteil 12 an, welches seinerseits mittels eines weiteren Einpasses 13 am Ständerpaket 9 befestigt ist. Die Gehäuseteile 12 und 5 können, wie bei 14 angedeutet, miteinander verspannt sein. Auf den weiteren Aufbau des Gehäuseteils 12 des Generators braucht nicht eingegangen zu werden; es verfügt jedoch über einen mittleren zentrie-

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renden Einpaß 15, in welchem ein innerer Ringflansch des Polgehäuses 16 sitzt. Dieses Polgehäuse öffnet' sich von seinem so zentrierten Nabenbereich ausgehend topfförmig und bildet mit dem rotierenden Läufer Luftspaltübergänge. Der Läufer selbst verfügt über einen inneren Läuferkern 17 und einen äußeren, die stationäre Erregerwicklung 18 topfförmig übergreifenden äußeren Läuferteil 19. Die Form dieses äußeren Läuferteils 19 ist so geschaffen, daß sich bei Drehung des Läufers 8 Magnetfeldeinwirkungen wechselnder Richtung auf die Ständerwicklungen 10 ergeben, die bevorzugt dreiphasig ausgebildet sind. Auf den eigentlichen Aufbau des Läufers braucht nicht genauer eingegangen werden; wesentlich ist lediglich, daß sich bei einem solchen Generator üblicher Bauart drei Luftspaltübergänge ergeben, nämlich ein Luftspaltübergang 20 vom Ständer zum äußeren Läuferteil 19, ein weiterer Luftspaltübergang 21 vom äußeren Läuferteil zum Polgehäuse und ein dritter Luftspaltübergang 22 vom Polgehäuse 16 zum Läuferkern 17.

Der rotierende Läufer 8 ist seinerseits, wie schon erwähnt, auf der Welle 7 gelagert, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines Kegel sitz es 2 3 und erfährt so auch seine Zentrierung mit Bezug auf das Polgehäuse. Betrachtet man in diesem Zusammenhang die Einflüsse, die sich durch diese Vielzahl von Paßlagerungen auf die Luftspaltgüte ergeben, dann erkennt man, daß für die Luftspaltgüte im Übergang vom Ständer 9 zum äußeren Läufer 19 die-Einpasse bei 2 und 1 1 sowie die Präzision der Lagerung des Läufers 8 auf der Welle 7 maßgebend ist, wobei aber davon auszugehen ist, daß der lagernde Ringflansch 3 am fremden Maschinenteil 4 und dessen die Welle 7 lagernde Bohrung 24 vergleichsweise präzise sind, da die-

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se beiden Elemente in einer Aufspannung hergestellt werden können. Die Welle 7 ist mit Hilfe eines bei 25 angedeuteten Lagers, beispielsweise Kugellagers, gelagert und verfügt zur Abdichtung noch über einen Dichtring 26.

Problematisch ist bei einem solchen fremdgelagerten, schleifringlosen Drehstromgenerator mit rotierendem Kern aber die Luftspaltschwäche, die sich bei den Übergängen 21 und 22 ergibt, denn hier sind zusätzlich zu den schon erwähnten Einpassungen 2 und 11 noch die Einpassungen 13 und 15 an einem anderen Maschinenteil, nämlich am Generatorgehäuseteil 12 von wesentlichem Einfluß. Dies ist nachteilig, außerdem sind die Luftspalte 21 und 22 von den eigentlichen Lager stellen, also der Einspannung des Generators am fremden Maschinenteil 4 vergleichsweise weit entfernt, so daß sich Fluchtfehler stark auswirken können.

Bei diesen bekannten Generatoren sind daher engstens tolerierte Bearbeitung svorgänge erforderlich, damit die Lebensdauer ausreichend hoch ist, außerdem muß bei der Montage mit hoher Präzision gearbeitet werden. Nachteilig ist auch, daß sämtliche Bauelemente des Drehstromgenerators zumindest an den Einpassen mit hoher Präzision bearbeitet werden müssen, da ihre Bearbeitung maßgebend für die Luftspaltgüte ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße fremdgelagerte Generator mit den kennzeichnen-

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den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Rundlauf und die gleichmäßigen Abstände, also die Luftspalte zwischen dem sich drehenden Teil (Läufer) und den stehenden Teilen (Ständer und Polgehäuse) erzwungen und daher äußerst präzise sind, weil die Einpasse für die stehenden Generatorteile, nämlich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Ständergehäuse und das Polgehäuse sowie die Lagerung der Antriebswelle für den rotierenden Läufer mit Kern im selben fremden Maschinenteil, nämlich dem Turbinen-, dem Motor- oder dem Getriebegehäuse des zugeordneten Aggregats untergebracht sind. Diese Einpasse lassen sich daher in einer Aufspannung weitgehend ohne jeden Mittenversatz herstellen.

Besonders vorteilhaft ist noch, daß die Präzisions-Einpaßabsätze bei 13 und ]5 im äußeren Generatorgehäuseteil 12 ganz entfallen können, da dieses kein Teil mehr lagert, welches für die Luftspaltgüte maßgebend ist.

Das Polgehäuse ist entsprechend vorliegender Erfindung so ausgebildet, daß sich bei Wegfall des inneren Nabenteils eine im wesentlichen ringförmige Struktur ergibt, die mit Hilfe einer Abschulterung unmittelbar in die Bohrung im fremden Maschinenteil eingepaßt ist, die auch den Dichtring und das Kugellager für die Antriebswelle aufnimmt. Diese Bohrung ist aber ohnehin, neben dem lagernden Ringflansch 3 des fremden Maschinenteils mit entsprechender Präzision bearbeitet.

Schließlich ist von weiterem Vorteil, daß die beiden inneren Luftspaltübergänge, nämlich vom Läufer zum Polgehäuse und von diesem zum

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Läuferkern wesentlich näher an der Lager stelle am fremden Maschinenteil liegen, so daß sich hier eventuelle Fluchtfehler weitaus weniger stark auswirken können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen fremdgelagerten Generators möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ausführungsform eines bekannten fremdgelagerten Generators, der schon in dem sich auf den Stand der Technik beziehenden Abschnitt weitestgehend erläutert worden ist, Fig. Δ ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der Darstellung der Fig. entsprechenden Cuerschnittform.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Bei der folgenden Erläuterung des erfindungsgemäßen, fremdgelagertcn Generators entsprechend Fig. Z werden für die Teile, die keine Veränderung erfahren haben, die gleichen Bezugszeichen verwendet, außerdem wird darauf hingewiesen, daß die Grundgedanken vorliegender Erfindung auf jede beliebige Art eines fremdgelagerten Generators anwendbar sind, insbesondere auch auf andere Ausführungsformen, bei denen der rotierende Läufer durch eine andere Kupplungsverbindung mit der Antriebswelle am fremden Maschinenteil verbunden ist.

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Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, daß die Luftspaltschwächen bei solchen fremdgelagerten, schleifringlosen Drehstromgeneratoren mit rotierendem Kern dadurch beseitigt werden, daß sämtliche Generatorteile, die durch die Art ihrer Lagerung für die Luftspaltgüte maßgebend sind, ihre Lagerpaßflächen auf einer gemeinsamen Seite des Generators angeordnet haben, mit welcher Seite der Generator auch am fremden Maschinenteil befestigt wird. Es ist daher möglich, die Einpasse für die Lager schultern, Ringflansche oder sonstige Lagermöglichkeiten der zu lagernden Generatorteile in einer einzigen Aufspannung praktisch ohne jeden Mittenversatz herzustellen. Dadurch erfahren die Generatorkomponenten eine präzise Lagerung und sind, was von besonderer Bedeutung ist, in ihrer jeweiligen, für die Luftspaltgüte maßgebenden Position nicht mehr untereinander abhängig, sondern ausschließlich noch von den entsprechenden lagernden Einpassen am fremden Maschinenteil, die, wie schon gesagt, mit höchster Präzision gefertigt werden können.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt das

fremde Maschinenteil 4 mit seiner mit 7 bezeichneten Antriebswelle lediglich über zwei, sämtliche für die Luftspaltgüte maßgebenden Elemente des angeflanschten Generators lagernde Einpaßbereiche, nämlich den Ringflansch 3 für die Lagerung des zugewandten Generatorgehäuseteils 5 und die Bohrung 24 mit vorderer Anschlagfläche 24a für die Lagerung der Welle 7. Dies stellt selbstverständlich eine bevorzugte Ausführungsform dar, denn es ist auch möglich, das Polgehäuse 16' an einer eigenen Abdrehung des fremden Maschinenteils für sich zu lagern.

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Das Ständerpaket 9 ist in der mit Bezug auf Fig. 1 schon beschriebenen Weise mit einer Einpassung bei 11 am inneren Generatorgehäuseteil 5 gelagert und entsprechend zentriert; das äußere Generatorteilgehäuse 12' ist zwar ebenfalls noch bei 13' am Ständerpaket 9 gelagert, diese Lagerung braucht jedoch nicht mehr als Präzisions-Paßlagerung ausgebildet zu sein, denn der Gehäuseteil 12' ist für die Lagerung des Polgehäuses 16' nicht mehr maßgebend. Eine mehr oder weniger starke außermittige Lagerung des G ener ator gehäuses 12' ist für die Präzision und die Luftspaltgüte des Generators selbst ohne Bedeutung. Der Darstellung der Fig. 2 läßt sich entnehmen, daß das Polgehäuse 16' aus seiner früheren Position herausgenommen und so verlagert worden ist, daß es mit einer Paßfläche 30 mit zentrierendem Ringflansch 31 unter Bildung einer Schulter unmittelbar am fremden Lagerteil 4 gelagert ist, wobei bevorzugt die Bohrung in diesem fremden Maschinenteil, die für den Dichtring 26 und das Kugellager 25 der Antriebswelle 7 vorgesehen ist, gleich als Einpaß für das Polgehäuse 16' verwendet wird. Nach außen schließt sich dann an das Polgehäuse 16' die Erregerwicklung 18' an, die nunmehr von der anderen Seite topfförmig vom Läufer 8' übergriffen ist. Der Läufer verfügt wiederum über einen Läuferkern 17' , der bei dem dargestellten Ausführung sbeispiel eine Innenbohrung 32 mit Konus zur Aufnahme des einen gleichen Konus aufweisenden W eil en stumm eis 7a aufweist. Gehalten ist der Läufer 8' im W eil en stumm el mittels cner Spannschraube 33. Vom inneren Läuferkern 17' ausgehend verbreitert sich dann der Läufer nabenförmig an der zum Polgehäuse 16 abgewandten Seite und geht dann in die äußere zylindrische Läuferteilfläche 19' über. An diesem äußeren Läuferteil 19' kann, wie bei der Darstellung der Fig. 1 auch, noch ein Lüflerrad 34 befestigt sein. Es ergeben sich hier eben-

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falls die Luftspaltübergänge 20' vom Ständer zum äußeren Läufer, 21' vom Läufer zum Polgehäuse und -22' vom Polgehäuse zum inneren Läuferkern 17' , wobei diese Luftspalte aber von hoher gleichmäßiger Güte sind, denn die Bildung der Luftspalte erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sämtlich durch Generatorelemente, die unmittelbar im Paßsitz an P aß ringfläch en des fremden Maschinenteils 4 gelagert sind.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem das Polgehäuse 16' in der gleichen Bohrung 24 gelagert ist, in welcher auch die Welle 7 und damit der von ihr getragene Läufer 8' gelagert sind, ergeben sich absolut einwandfreie Luftspaltübergänge 21' und 22' für diesen Bereich.

Man erkennt, daß man durch eine solche Anordnung noch einen weiteren Vorteil gewinnt, der darin besteht, daß die Luftspalte 21' und 22' erheblich näher an den Lager stellen am fremden Gehäuseteil 4 liegen, so daß eventuell doch vorhandene Fluchtfehler bei weitern weniger stark ins Gewicht fallen. Es ergeben sich so ein garantiert gleichmäßiger Rundlauf und gleichmäßige Luftspalte, wobei Läufer streif enbildungen ausgeschlossen sind. Der erfindungs gern äße (Drehstrom)Generator ist für extrem lange Laufzeiten wartungsfrei.

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Leerseite

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Fremdgelagerter Generator, insbesondere Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, Schiffe u.dgl., dessen Gehäuse an einer Abschulterung eines fremden Maschinenteils, dem der Generator zugeordnet ist, befestigt ist und dessen rotierender Läufer an einer im gleichen Maschinenteil gelagerten Welle gehalten und dadurch mit Bezug auf die restlichen Bauelemente (Ständerwicklung, Polgehäuse, Erregerwicklung) des Generators zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpasse (2, 3; 30, 31, 24, 24a ) an den stehenden Generatorteilen (Ständergehäuse 5, 9, Polgehäuse 16') sowie die Lagerung (24, 25, 32) für den rotierenden Läufer (8') sämtlich auf einer Seite des Generators (1) angeordnet sind, derart, daß bei gleichzeitiger Reduzierung der für die Luftspaltgüte maßgebenden Einpasse die entsprechenden Einpasse an dem den DrehstromgeneratorViremden Maschinenteil (Turbinen-, Motor- oder Getriebegehäuse 4) in einer Aufspannung ohne Mittenversatz herstellbar sind.
2. 2.

   Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am

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   INSPECTED

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   fremden Maschinenteil (4) ein äußerer, einen Einpaß für ein angrenzendes 'Generatorgehäuseteil (5) bildender Lagerflansch (3), ein weiterer Einpaß zur Aufnahme zugeordneter Lagerflächen des Polgehäuses (16') und eine die Antriebswelle (7) über ein Kugellager (25) lagernde Bohrung (24) angeordnet und in einer Einspannung hergestellt sind.
3. 3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (24) im fremden Maschinenteil (4) für die Lagerung der Antriebswelle (7) gleichzeitig den Einpaß (24a) für das Polgehäuse (16') bildet.
4. 4. Generator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Antriebswelle (7) -aufnehmende Bohrung (32, mit Konus) im Läuferkern (17') auf der zum Übergangsbereich zum äußeren Läuferteil (19') abgewandten Seite des Läufers (8') angeordnet ist.

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