DE102011116398A1

DE102011116398A1 - Anlasser

Info

Publication number: DE102011116398A1
Application number: DE102011116398A
Authority: DE
Inventors: Guo Ji Zhang; Jin Yun Gan; Li Sheng Liu; Yue Li
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: DE102011116398B4; CN102457135B; US20120097124A1; CN102457135A; US8950372B2

Abstract

Ein Anlasser für einen Motor hat ein Schwungrad, das an einer Welle des Motors befestigt ist. Ein Träger ist relativ zu dem Motor befestigt. Ein Raum ist zwischen dem Schwungrad und dem Träger gebildet, und die Antriebsvorrichtung ist in dem Raum installiert. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen an dem Träger befestigten Ständer und einen an dem Schwungrad befestigten Läufer.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Anlasser für einen Verbrennungsmotor und insbesondere einen Anlasser für einen Motor eines Rasenmähers oder dergleichen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
8 zeigt einen üblichen Anlasser für einen Motor eines Rasenmähers. Der Anlasser umfasst einen Elektromotor 1, ein Untersetzungsgetriebe 2, das mit der Welle des Motors 1 verbunden ist, eine Ausgangswelle 3 des Getriebes 2 und ein Ritzel 4, das an der Ausgangswelle 3 montiert ist. Beim Betrieb des Motors 1 wird die Ausgangswelle 3 gedreht und das Ritzel 4 dadurch angetrieben. Das dargestellte Ritzel entspricht dem Typ eines Trägheitsritzels, das auf der Trägheit des Ritzels basiert und bei dem zwischen der Ausgangswelle und dem Ritzel eine wendelförmige Kerbverbindung besteht, um das Ritzel axial entlang der Ausgangswelle 3 zu bewegen und das Schwungrad 5 des Motors 6 zu erfassen, wenn der Anlasser betätigt wird. Folglich werden das Schwungrad 5 und die Motorwelle 7, an der das Schwungrad befestigt ist, gedreht, um dadurch den Motor 6 zu starten. Nach dem Starten des Motors 6 erhöht sich die Drehzahl des Schwungrads 5, und das Ritzel 4 löst sich von dem Schwungrad 5. Das Schwungrad 5 hat einen Induktionsmagnet, der an seiner Außenfläche installiert ist. Eine Induktionsspule 9 befindet sich in der Nähe des Schwungrads 5, um zur Stromerzeugung für ein Zündsystem mit dem Induktionsmagnet zusammenzuwirken. An dem Schwungrad kann ein Ventilator 8 für die Motorkühlung vorgesehen sein.
Bei dem vorstehend beschriebenen Anlasser, der einen Motor, ein Getriebe und ein Ritzel aufweist, sind diese Elemente jedoch sämtlich außerhalb des Schwungrads angeordnet und somit ungeschützt gegen eine Beschädigung von außen. Der Anlasser ist kompliziert gebaut und benötigt Platz.
ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
Daher besteht der Wunsch nach einem einfach gebauten Anlasser.
Demzufolge wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Anlasser für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, umfassend: ein an einer Welle des Motors befestigtes Schwungrad; einen relativ zu dem Motor befestigten Träger, wobei zwischen dem Schwungrad und dem Träger ein Raum gebildet ist; und eine Antriebsvorrichtung, die in dem Raum installiert ist, wobei die Antriebsvorrichtung einen an dem Träger befestigten Ständer und einen an dem Schwungrad befestigten Läufer aufweist.
Vorzugsweise umfasst der Anlasser ferner einen Induktionsmagnet, der entweder an dem Ständer oder an dem Läufer befestigt ist, und eine Induktionsspule in der Nähe des Induktionsmagnets, die an dem jeweils anderen von dem Ständer und von dem Läufer befestigt ist.
Vorzugsweise hat das Schwungrad eine Endwand und eine zylindrische Seitenwand, die sich von einer Außenseite der Endwand erstreckt, wobei der Raum zwischen der Endwand, der Seitenwand und dem Träger gebildet ist.
Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Schwungradschaufeln an einer Außenfläche der Endwand des Schwungrads angeordnet.
Vorzugsweise umfasst der Läufer einen Magnet, der an der Innenfläche der Seitenwand des Schwungrads befestigt ist, und der Ständer umfasst eine Wicklung, die dem Läufer des Magnets gegenüberliegt.
Vorzugsweise besteht das Schwungrad aus einem magnetisch nichtleitenden Material, und der Magnet ist über einen Magnetflussring an der Seitenwand des Schwungrads befestigt.
Alternativ hat die Antriebsvorrichtung die Struktur eines Käfigläufer-Induktionsmotors mit einem Läuferkern, der an einer Innenfläche der Seitenwand des Schwungrads befestigt ist, wobei der Läuferkern einen Käfigläufer-Leiter trägt und der Ständer weist eine Wicklung auf, die dem Käfigläufer-Leiter des Läufers gegenüberliegt.
Alternativ umfasst der Läufer einen Läuferkern, der aus einem magnetisch leitenden Material hergestellt und an einer Innenfläche der Seitenwand des Schwungrads befestigt ist, wobei der Läuferkern eine Mehrzahl von Zähnen, die sich von dem Läuferkern nach innen erstrecken, und der Ständer weist eine Wicklung auf, die den Zähnen des Läufers gegenüberliegt.
Alternativ umfasst der Träger eine zylindrische Seitenwand und eine Innenwand, und das Schwungrad umfasst eine Endwand, wobei der Raum zwischen der Endwand sowie Innenwand des Trägers und der Endwand des Schwungrads gebildet ist.
Vorzugsweise umfasst der Ständer einen Magnet, der an der Außenfläche der Innenwand befestigt ist, und der Läufer hat eine Wicklung, die an der Endwand des Schwungrads befestigt ist, wobei die Wicklung zwischen der Seitenwand und der Innenwand des Trägers liegt und dazwischen ein schmaler Spalt gebildet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Abmessungen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
1 ist eine Teilschnittansicht eines Motors und eines Anlassers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine zum Teil abgeschnittene, isometrische Darstellung des Motors und des Anlassers von 1;
3 ist eine Teilschnittansicht eines Motors und eines Anlassers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Teilschnittansicht eines Motors und eines Anlassers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Querschnittdarstellung einer Antriebsvorrichtung, die Teil des Anlassers von 4 ist;
6 ist eine Teilschnittansicht eines Motors und eines Anlassers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt einen Schaltkreis, der verhindert, dass induzierter Strom von dem Anlasser zur Stromquelle fließt; und
8 zeigt einen Motor mit einem üblichen Anlasser.
GEANAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 und 2 zeigen einen Anlasser für einen Motor gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Anlasser umfasst ein Schwungrad 10, das an einer Welle 72 des Motors 70 befestigt ist, und einen Träger 20, der relativ zu dem Motor 70 befestigt ist. Ein Raum 30 ist zwischen dem Schwungrad 10 und dem Träger 20 gebildet. Eine Antriebsvorrichtung ist in dem Raum 30 installiert. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Ständer 40, der an dem Träger 20 befestigt ist, und einen Läufer 50, der an dem Schwungrad 10 befestigt ist.
Das Schwungrad 10 hat eine Endwand 12 und eine zylindrische Seitenwand 14, die sich von einer Außenseite der Endwand 12 erstreckt. Die Endwand 12 ist an der Welle 72 des Motors 70 befestigt. Eine Mehrzahl von Schaufeln 16 ist an der Außenfläche der Endwand 12 des Schwungrads 10 angeordnet, um zur Kühlung von Komponenten in der Nähe des Anlassers einen Luftstrom zu erzeugen, wenn sich der Läufer 50 dreht. Der Träger 20 umfasst eine Endwand 22, die an dem Motor 70 befestigt ist, und eine Seitenwand 24, die sich von einer Außenseite der Endwand 22 in Richtung auf die Endwand 12 des Schwungrads 10 erstreckt. Der Raum 30 ist zwischen der Endwand 12, der Seitenwand 14 und der Seitenwand 24 des Trägers 20 gebildet.
Der Ständer 40 umfasst einen Ständerkern 42, der an der Außenfläche der Seitenwand 24 des Trägers 20 befestigt ist, und eine Wicklung 44, die auf den Ständerkern 42 gewickelt ist.
Der Läufer 50 umfasst einen Magnet 52, der an der Innenfläche der Seitenwand 14 des Schwungrads 10 befestigt ist. Der Magnet 52 liegt der Wicklung 44 über einen dazwischen gebildeten, schmalen Luftspalt gegenüber, um eine Drehung des Läufers 50 um den Ständer 40 zu ermöglichen.
Der Anlasser umfasst ferner eine Zündinduktionsspule 60, die an der Innenfläche der Endwand 22 des Trägers 20 installiert ist, und einen Zündinduktionsmagnet 62, der mit der Induktionsspule 60 zusammenwirkt und an der Innenfläche der Endwand 12 des Schwungrads 10 befestigt ist.
Vorzugsweise ist das Schwungrad 10 aus einem magnetisch leitenden Material hergestellt. Alternativ kann das Schwungrad 10 aus einem magnetisch nichtleitenden Material hergestellt sein, wobei ein Magnetflussring, der einen Rückflussweg für den Magnet 52 bildet, an der Innenfläche der Seitenwand des Schwungrads 10 befestigt sein kann und der Magnet 52 an der Innenfläche des Magnetrückflussrings befestigt ist. Der Magnet 52 kann einteilig ausgebildet oder mehrteilig aus einer Anzahl von Permanentmagnetstücken gebildet sein.
Im Betrieb ist die Ständerwicklung 44 stromführend. Der Läufer 50 mit dem Schwungrad 10 wird unter Zusammenwirken zwischen den Ständerwicklungen 44 und dem Läufermagnet 52 gedreht. Folglich wird die Welle 72 des Motors 70 gedreht, und der Induktionsmagnet 62 wird gedreht, um zu bewirken, dass die Induktionsspule 60 Strom für die Zündung des Motors erzeugt. Dadurch wird der Motor gestartet.
Bei vorliegender Erfindung ist der Läufer 50 der Antriebsvorrichtung direkt an dem Schwungrad 10 der Motors 70 befestigt, mit diesem verbunden oder in dieses integriert. Das Getriebe und das Ritzel, die bei dem Anlasser gemäß dem Stand der Technik vorgesehen sind, entfallen. Ferner sind die Antriebsvorrichtung mit dem Magnet 52 und die Wicklung 44 in dem Raum 30 aufgenommen, der zwischen dem Schwungrad 10 und dem Träger 20 gebildet ist. Der Anlasser ist somit gegen eine versehentliche Beschädigung gut geschützt.
In der vorstehenden Ausführungsform liegt der Magnet 52 der Wicklung 44 über einen dazwischen gebildeten, radialen Spalt gegenüber. Alternativ können der Magnet 52 und die Wicklung 44 derart angeordnet sein, dass zwischen ihnen ein axialer Spalt gebildet wird.
3 zeigt einen Anlasser einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Anlasser ist ähnlich wie der Anlasser der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme des Läufers. Dieser Anlasser umfasst einen Käfigläufer-Induktionsmotor. Der Läufer hat eine Käfigläufer-Leiterstruktur 53, die der Ständerwicklung 44 gegenüberliegt. Die Leiterstruktur 53 ist an der Innenfläche der Seitenwand 14 des Schwungrads 10 befestigt. Bei dem Läufer dieser Ausführungsform wird kein Permanentmagnet verwendet, so dass kein Kernverlust entsteht, wenn sich der Motor dreht und der Strom der Ständerwicklung 44 abgeschaltet wird.
Die 4 und 5 zeigen einen Anlasser einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieser Anlasser hat eine SR-(Schaltreluktanz)-Motorstruktur. Der Läufer hat einen Läuferkern 54, der an einer Innenfläche der Seitenwand 14 des Schwungrads 10 befestigt ist. Der Läuferkern 54 umfasst eine Mehrzahl von Zähnen 55, die sich von dem Läuferkern nach innen erstrecken. Die Zähne 55 liegen der Ständerwicklung 44 gegenüber. Bei dem Läufer dieser Ausführungsform ist kein Permanentmagnet vorgesehen, so dass kein Kernverlust entsteht, wenn sich der Motor dreht und der Strom der Ständerwicklung 44 abgeschaltet wird.
Die 6 und 7 zeigen einen Anlasser einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Anlasser wird eine kernlose Gleichstrom-Motoranordnung verwendet. Der Träger 20 umfasst eine Seitenwand 24 und eine Innenwand 26. Der Ständer 40 hat einen Magnet 46, der an der Außenfläche der Innenwand 26 befestigt ist. Der Läufer umfasst Läuferwicklungen 56, die an einer Innenfläche der Seitenwand 14 des Schwungrads 10 befestigt sind. Die Wicklungen 56 sind zwischen dem Magnet 46 und der Seitenwand 24 des Trägers 20 angeordnet, wobei dazwischen ein schmaler Luftspalt gebildet wird. Der Motor umfasst ferner einen Kommutator 58, der an der Welle 72 des Motors 70 oder an der Innenfläche der Endwand 12 des Schwungrads befestigt ist und elektrisch mit den Lauferwicklungen 56 verbunden ist. Bürsten 48 sind für einen Gleitkontakt mit dem Kommutator 58 an der Endwand des Trägers 20 installiert, um dadurch Strom von einer Stromquelle zu den Läuferwicklungen 56 zu leiten. Eine Diode kann zwischen der Stromquelle und dem Anlasser vorgesehen sein, um zu verhindern, dass aufgrund der Drehung des Läufers in den Läuferwicklungen 56 erzeugter Strom unbeabsichtigt zur Stromquelle fließt, wie das in 7 schematisch dargestellt ist.
Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, weshalb der Schutzumfang der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche definiert wird.

Claims

Anlasser für einen Verbrennungsmotor, umfassend: ein Schwungrad (10), das an einer Welle (72) des Motors (70) befestigt ist; und eine Antriebsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Träger (20), der relativ zu dem Motor befestigt ist, wobei ein Raum (30) zwischen dem Schwungrad und dem Träger gebildet ist und wobei die Antriebsvorrichtung in dem Raum (30) installiert ist, wobei die Antriebsvorrichtung einen an dem Träger (20) befestigten Ständer und einen an dem Schwungrad (10) befestigten Läufer umfasst.
Anlasser nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Induktionsspule (60), die entweder an dem Läufer oder an dem Ständer befestigt ist, und einen Induktionsmagnet (62), der der Induktionsspule gegenüberliegend angeordnet ist und an dem anderen von dem Läufer und dem Ständer befestigt ist.
Anlasser nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schwungrad (10) eine Endwand (12) und eine zylindrische Seitenwand (14) aufweist, die sich axial von einer Außenseite der Endwand erstreckt, wobei der Raum (30) zwischen der Endwand (12), der Seitenwand (14) und dem Träger (20) gebildet ist.
Anlasser nach Anspruch 3, wobei eine Mehrzahl von Schaufeln (16) an einer Außenfläche der Endwand (12) des Schwungrads (10) angeordnet ist.
Anlasser nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Läufer einen Magnet (52) umfasst, der an einer Innenfläche der Seitenwand (14) des Schwungrads (10) befestigt ist, und wobei der Ständer eine dem Magnet (52) des Läufers gegenüberliegende Wicklung (44) hat.
Anlasser nach Anspruch 5, wobei das Schwungrad (10) aus einem magnetisch nichtleitenden Material hergestellt ist und der Magnet (52) über einen Magnetflussring (51) an der Seitenwand (14) des Schwungrads (10) befestigt ist.
Anlasser nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Antriebsvorrichtung die Struktur eines Käfigläufer-Induktionsmotors hat, mit einem Läuferkern (54) hat, der an einer Innenfläche der Seitenwand (14) des Schwungrads (10) befestigt ist, wobei der Läuferkern einen Käfigläufer-Leiter (53) trägt, wobei und der Ständer eine Wicklung (44) umfasst, die dem Käfigläufer-Leiter (53) des Läufers gegenüberliegt.
Anlasser nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Läufer einen Läuferkern (54) aufweist, der aus einem magnetisch leitenden Material hergestellt ist und an einer Innenfläche der Seitenwand (14) des Schwungrads (10) befestigt ist, wobei der Läuferkern (54) eine Mehrzahl von Zähnen (55) umfasst, die sich von dem Läuferkern nach innen erstrecken, und wobei der Ständer eine den Zähnen (55) des Läufers gegenüberliegende Wicklung (44) umfasst.
Anlasser nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Halterung eine zylindrische Seitenwand (24) und eine zylindrische Innenwand (26) umfasst, und wobei das Schwungrad (10) eine Endwand (12) umfasst, wobei der Raum (30) zwischen der Seitenwand (24) sowie der Innenwand (26) des Trägers (20) und der Endwand (12) des Schwungrads (10) gebildet ist.
Anlasser nach Anspruch 8, wobei der Ständer einen Magnet (46) aufweist, der an der Außenfläche der Innenwand (26) befestigt ist, und wobei der Läufer eine Wicklung (56) umfasst, die an der Endwand (12) des Schwungrads (10) befestigt ist, wobei die Wicklung (56) sich zwischen der Seitenwand (24) und der Innenwand (26) der Halterung (20) befindet, wobei dazwischen einer schmaler Luftspalt gebildet ist.