DE102008054741A1

DE102008054741A1 - Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102008054741A1
Application number: DE200810054741
Authority: DE
Inventors: Klaus Herbold; Christoph Schwarzkopf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-06-17

Abstract

Es wird eine elektrische Maschine (10) mit einem Gehäuse (13) und mit einem in dem Gehäuse (13) gelagerten Rotor (20) vorgeschlagen, wobei in dem Gehäuse (13) eine Nabe (60) angeordnet ist und ein Wälzlager (28) in der Nabe (60) aufgenommen ist, wobei der Rotor (20) in dem Wälzlager (28) abgestützt ist und die Nabe (60) mittels Streben (63) mit radial äußeren Gehäuseabschnitten (66) verbunden ist, wobei die Streben (63) derartig profiliert sind, dass eine nach axial außen orientierte Oberfläche (69) der Streben (63) U-förmig gestaltet ist, wobei zwischen zwei sich mit einer radialen Komponente nach außen erstreckenden Rippen (72) ein Zwischenraum (75) angeordnet ist, wobei der Zwischenraum (75) zwischen den Rippen (72) einen Querschnitt (76) in Axialrichtung aufweist, der keilförmig ist.

Description

Stand der Technik
Das Antriebslagerschild eines Generators, d. h. das Lagerschild, welches einem Antriebsriemen nächstgelegen ist besitzt meist vier Verbindungsstege zwischen der Kugellagerfixierung (Nabe) und dem Lagerschild-Grundkörper, welcher den Ständereinpass beinhaltet. Die Verbindungsstege besitzen dabei mehrere verschiedene Ausführungsformen. Zur Versteifung der Anbindung werden dabei meist Rippen eingesetzt. Diese Rippen sind dabei bislang immer parallel zur Achse ”Bohrung der Kugellagerfixierung – Bohrung des Lagerschildgrundkörpers” angeordnet. Durch diese Ausführung kommt es am Übergang der Rippen zur Kugellagerfixierung oftmals zu Kerbwirkungen und dadurch zu erhöhten Spannungen.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es die Kerbwirkung in den Stegen zwischen Kugellagerfixierung und Lagerschild-Grundkörper durch geeignete Wahl der Steggeometrie zu verringern. Dadurch können größere Kräfte vom Lagerschild aufgenommen und ein frühzeitiges Versagen vermieden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
1 eine Längsschnittansicht durch eine elektrische Maschine in Gestalt eines Wechselstromgenerators,
2 eine Stirnansicht auf ein Lagerschild,
3 einen teilweisen Querschnitt durch eine Strebe,
4 einen Querschnitte durch einen Zwischenraum zwischen den Rippen.
Ausführungsform der Erfindung
In 1 ist ein Querschnitt durch eine elektrische Maschine 10, hier in der Ausführung als Generator bzw. Wechsel-, insbesondere Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, dargestellt. Diese elektrische Maschine 10 weist u. a. ein zweiteiliges Gehäuse 13 auf, das aus einem ersten Lagerschild 13.1 und einem zweiten Lagerschild 13.2 besteht. Das Lagerschild 13.1 und das Lagerschild 13.2 nehmen in sich einen sogenannten Stator 16 auf, der einerseits aus einem im Wesentlichen kreisringförmigen Ständereisen 17 besteht, und in dessen nach radial innen gerichtete, sich axial erstreckende Nuten eine Ständerwicklung 18 eingelegt ist. Dieser ringförmige Stator 16 umgibt mit seiner radial nach innen gerichteten genuteten Oberfläche einen Rotor 20, der als Klauenpolläufer ausgebildet ist. Der Rotor 20 besteht u. a. aus zwei Klauenpolplatinen 22 und 23, an deren Außenumfang jeweils sich in axialer Richtung erstreckende Klauenpolfinger 24 und 25 angeordnet sind. Beide Klauenpolplatinen 22 und 23 sind im Rotor 20 derart angeordnet, dass deren sich in axialer Richtung erstreckende Klauenpolfinger 24 bzw. 25 am Umfang des Rotors 20 einander abwechseln. Es ergeben sich dadurch magnetisch erforderliche Zwischenräume zwischen den gegensinnig magnetisierten Klauenpolfingern 24 und 25, die als Klauenpolzwischenräume bezeichnet werden. Der Rotor 20 ist mittels einer Welle 27 und je einem auf je einer Rotorseite befindlichen Wälzlager 28 in den jeweiligen Lagerschilden 13.1 bzw. 13.2 drehbar gelagert.
Der Rotor 20 weist insgesamt zwei axiale Stirnflächen auf, an denen jeweils ein Lüfter 30 befestigt ist. Dieser Lüfter 30 besteht im Wesentlichen aus einem plattenförmigen bzw. scheibenförmigen Abschnitt, von dem Lüfterschaufeln in bekannter Weise ausgehen. Diese Lüfter 30 dienen dazu, über Öffnungen 40 in den Lagerschilden 13.1 und 13.2 einen Luftaustausch zwischen der Außenseite der elektrischen Maschine 10 und dem Innenraum der elektrischen Maschine 10 zu ermöglichen. Dazu sind die Öffnungen 40 im Wesentlichen an den axialen Enden der Lagerschilde 13.1 und 13.2 vorgesehen, über die mittels der Lüfter 30 Kühlluft in den Innenraum der elektrischen Maschine 10 eingesaugt wird. Diese Kühlluft wird durch die Rotation der Lüfter 30 nach radial außen beschleunigt, so dass diese durch den kühlluftdurchlässigen Wicklungsüberhang 45 hindurchtreten kann. Durch diesen Effekt wird der Wicklungsüberhang 45 gekühlt. Die Kühlluft nimmt nach dem Hindurchtreten durch den Wicklungsüberhang 45 bzw. nach dem Umströmen dieses Wicklungsüberhangs 45 einen Weg nach radial außen, durch hier in dieser 1 nicht dargestellte Öffnungen.
In 1 auf der rechten Seite befindet sich eine Schutzkappe 47, die verschiedene Bauteile vor Umgebungseinflüssen schützt. So deckt diese Schutzkappe 47 beispielsweise eine sogenannte Schleifringbaugruppe 49 ab, die dazu dient, eine Erregerwicklung 51 mit Erregerstrom zu versorgen. Um diese Schleifringbaugruppe 49 herum ist ein Kühlkörper 53 angeordnet, der hier als Pluskühlkörper wirkt. Als sogenannter Minuskühlkörper wirkt das Lagerschild 13.2. Zwischen dem Lagerschild 13.2 und dem Kühlkörper 53 ist eine Anschlussplatte 56 angeordnet, die dazu dient, im Lagerschild 13.2 angeordnete Minusdioden 58 und hier in dieser Darstellung nicht gezeigte Plusdioden im Kühlkörper 53 miteinander zu verbinden und somit eine an sich bekannte Brückenschaltung darzustellen.
In 2 ist eine Stirnansicht auf das Lagerschild 13.1 dargestellt. In dem Lagerschild 13.1 als Teil des Gehäuses 13 ist eine Nabe 60 angeordnet, die dazu dient das Wälzlager 28 aufzunehmen. Der Rotor 20 wird durch das Wälzlager 28 abgestützt. Die Nabe 60 ist mittels Streben 63 mit radial äußeren Gehäuseabschnitten 66 verbunden. Die Streben 63 sind derartig profiliert, dass eine nach axial außen orientierte Oberfläche 69 der Streben 63 U-förmig gestaltet ist (3), wobei zwischen zwei sich mit einer radialen Komponente nach außen erstreckenden Rippen 72 ein Zwischenraum 75 angeordnet ist. Der Zwischenraum 75 zwischen den Rippen 72 weist einen Querschnitt 76 in Axialrichtung auf, der keilförmig ist, 4.
Der Zwischenraum 75 weist zwischen einem Radius 78 und einer Flanke 81 einen Keilwinkel () auf, wobei der Keilwinkel () zwischen 3° und 20° beträgt.
Zwei Rippen 72 einer Strebe 63 gehen in eine gemeinsame Ausrundung R über.
Eine Strebe 63 weist in Umfangsrichtung eine Breite Z aufweist und es ist ein Verhältnis A verwirklicht, wobei das Verhältnis A ein Quotient aus dem Radius R und der Breite Z der Strebe 63 ist und das Verhältnis A zwischen 0,1 und 0,5 betragen soll.
Die Rippen 72 weisen eine Querschnittsfläche auf, die zwischen der Nabe 60 und den radial äußeren Gehäuseabschnitten 66 einen konstant oder nicht-konstant sind.
Die Rippen 72 weisen eine Höhe aufweisen, die zwischen der Nabe 60 und radial äußeren Gehäuseabschnitten 66 konstant oder nicht-konstant ist.
Die Geometrie aller Streben 63 kann identisch oder nicht-identisch sein.
Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass auf den radial äußeren Gehäuseabschnitten 66 zumindest eine weitere Rippe 84 angeordnet ist.
Die weitere Rippe 84 ist in einem Winkel () zu einer Rippe 72 einer Strebe 63 angeordnet, wobei zwischen 15° und 70° beträgt.
Die Anzahl der Streben 63 ist vier.
Die Streben 63 sind von Stegen 87 zu unterscheiden. Die Streben 63 sind dort angeordnet, wo Durchgangslöcher 90 im Nabenbereich angeordnet sind. Diese Durchgangslöcher 90, alternativ hier nicht dargestellte Sacklöcher, dienen zur Aufnahme von Bolzenelementen wie Schrauben, die Halteplatten befestigen. Die Halteplatten dienen zur Befestigung des Wälzlagers 28. Die Stege 87 sind in der Ausführung zierlicher als Streben 63.

Claims

Elektrische Maschine (10) mit einem Gehäuse (13) und mit einem in dem Gehäuse (13) gelagerten Rotor (20), wobei in dem Gehäuse (13) eine Nabe (60) angeordnet ist und ein Wälzlager (28) in der Nabe (60) aufgenommen ist, wobei der Rotor (20) in dem Wälzlager (28) abgestützt ist und die Nabe (60) mittels Streben (63) mit radial äußeren Gehäuseabschnitten (66) verbunden ist, wobei die Streben (63) derartig profiliert sind, dass eine nach axial außen orientierte Oberfläche (69) der Streben (63) U-förmig gestaltet ist, wobei zwischen zwei sich mit einer radialen Komponente nach außen erstreckenden Rippen (72) ein Zwischenraum (75) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (75) zwischen den Rippen (72) einen Querschnitt (76) in Axialrichtung aufweist, der keilförmig ist.
Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (75) zwischen einem Radius (78) und einer Flanke (81) einen Keilwinkel () aufweist, wobei der Keilwinkel () zwischen 3° und 20° beträgt.
Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Rippen (72) einer Strebe (63) in eine gemeinsame Ausrundung (R) übergehen.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strebe (63) in Umfangsrichtung eine Breite (Z) aufweist und ein Verhältnis (A) verwirklicht ist, wobei das Verhältnis (A) ein Quotient aus dem Radius (R) und der Breite (Z) der Strebe (63) gebildet ist und das Verhältnis (A) zwischen 0,1 und 0,5 betragen soll.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dass die Rippen (72) eine Querschnittsfläche aufweisen, die zwischen der Nabe (60) und radial äußeren Gehäuseabschnitten (66) einen konstanten oder nicht-konstanten Querschnitt aufweisen.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dass die Rippen (72) eine Höhe aufweisen, die zwischen der Nabe (60) und radial äußeren Gehäuseabschnitten (66) konstant oder nicht-konstant ist.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dass die Geometrie aller Streben (63) identisch oder nicht-identisch sind.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dass auf den radial äußeren Gehäuseabschnitten (66) zumindest eine weitere Rippe (72) angeordnet ist.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dass eine weitere Rippe (72) in einem Winkel () zu einer Rippe (72) einer Strebe (63) angeordnet ist, wobei () zwischen 15° und 70° beträgt.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dass die Anzahl der Streben (63) vier ist.