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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzkappe für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Drehstromgenerator, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
WO 2010/069693 A1 wird ein Drehstromgenerator beschrieben, an deren Stirnseite eine Schutzkappe angeordnet ist, welche die verschiedenen Bauteile des Drehstromgenerators vor Umgebungseinflüssen schützt. Die Schutzkappe überdeckt eine Schleifringbaugruppe, über die eine rotorseitige Erregerwicklung mit Erregerstrom versorgt wird. Um die Schleifringbaugruppe ist ein Kühlkörper angeordnet, an dem sich die Schutzkappe axial abstützt. Die Befestigung der Schutzkappe erfolgt über verschiedene, über den Umfang verteilt angeordnete Befestigungsstellen, die als Schnapphaken ausgeführt sein können. Über den Umfang verteil sind mehrere Befestigungsstellen an der Schutzkappe angeordnet.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Schutzkappe für eine elektrische Maschine so auszubilden, dass eine sichere und langlebige Verbindung zwischen Schutzkappe und elektrischer Maschine gegeben ist.
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Diese Ausführung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die Schutzkappe kann axial stirnseitig auf eine elektrische Maschine aufgesetzt werden, um die innen liegenden Bauteile der elektrischen Maschine vor äußeren Einflüssen wie Verschmutzung und Feuchtigkeit zu schützen. Die elektrische Maschine ist beispielsweise als ein Klauenpolläufer ausgebildet, sie kann als Wechselstromgenerator, insbesondere als Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise als Innenläufer ausgebildet und umfasst einen gehäusefest angeordneten Stator sowie einen innen liegenden, umlaufenden Rotor, der Träger einer Erregerspule sein kann. Die Erregerspule wird beispielsweise über Schleifringe mit Strom versorgt. Es werden zum Beispiel dreiphasige oder fünfphasige elektrische Maschinen eingesetzt. Am Stator können sich Stator- bzw. Ständerwicklungen befinden, beispielsweise drei um 120° versetzt angeordnete Wicklungen oder fünf versetzt angeordnete Wicklungen, in denen bei sich drehendem Rotor eine Spannung induziert wird, aus denen vorteilhafterweise über Dioden eine Gleichspannung generiert wird, welche beispielsweise die Batterie im Fahrzeug speist.
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Die Schutzkappe ist über eine Schnappverbindung mit einem statorseitigen Bauteil der elektrischen Maschine verbunden. Bei dem statorseitigen Bauteil handelt es sich beispielsweise um einen Lagerschild, welcher Bestandteil des Gehäuses der elektrischen Maschine ist. Das Gehäuse nimmt zwischen zwei axial beabstandeten Lagerschilden den Stator auf.
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Über die Schnappverbindung kann die Schutzkappe in Achsrichtung der elektrischen Maschine formschlüssig mit einem statorseitigen Bauteil verbunden werden. Die Schnappverbindung kann in einfacher Weise hergestellt werden, indem die Schutzkappe axial auf die Stirnseite der elektrischen Maschine aufgesetzt wird, wobei vorzugsweise durch Eigenspannung ein Schnappverbindungsteil, welches an der Schutzkappe ausgebildet ist, radial in eine formschlüssige Verbindung mit einem zugeordneten, gehäuseseitigen Schnappverbindungsteil gelangt. Beispielsweise ist das Schnappverbindungsteil an der Schutzkappe als Rastlasche mit einer Rastausnehmung ausgebildet, die zur Aufnahme einer gehäuseseitigen Rastnase dient. Es kommen aber auch umgekehrte Ausführungen in Betracht, bei denen das Schnappverbindungsteil an der Schutzkappe eine Rastnase aufweist, beispielsweise in Form eines Schnapphakens, die bzw. der in eine zugeordnete Rastausnehmung an einem Gehäusebauteil eingreift.
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Mit dem Herstellen der Schnappverbindung zwischen Schutzkappe und elektrischer Maschine wirkt eine axiale Haltekraft auf die Schutzkappe. Die axiale Haltekraft wird über das Schnappverbindungsteil an der Schutzkappe, welches sich vorzugsweise in Achsrichtung erstreckt, auf die weiteren Abschnitte der Schutzkappe übertragen, insbesondere auf einen scheibenförmigen Boden der Schutzkappe, in den gegebenenfalls Ausnehmungen eingebracht sein können.
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Um die Schutzkappe stabil auszubilden und zu verhindern, dass die auf die Schutzkappe wirkenden Haltekräfte, welche von der Schnappverbindung ausgehen, zu einer Schädigung der Schutzkappe führen, sind in die Schutzkappe radial verlaufende Haltestreben eingebracht, an deren radialem Ende jeweils ein Schnappverbindungsteil angeordnet ist. Die Schutzkappe weist zumindest zwei Schnappverbindungsteile als Bestandteil der Schnappverbindung auf, welche vorzugsweise an diametral gegenüberliegenden Seiten der Schutzkappe angeordnet sind. Jedes Schnappverbindungsteil befindet sich am radial außen liegenden Ende einer Haltestrebe, so dass die axialen Zugkräfte, welche von dem Schnappverbindungsteil auf die Schutzkappe ausgeübt werden, über die Haltestreben in eine radial verlaufende Kraft an der Schutzkappe umgelenkt werden. Auf diese Weise ist es möglich, von einem ersten Schnappverbindungsteil an der Schutzkappe eine axiale Haltekraft in eine Radialkraft umzulenken, die über eine oder mehrere Haltestreben bis zu einem Schnappverbindungsteil auf der zumindest annähernd diametral gegenüberliegenden Seite der Schutzkappe geleitet wird, wobei an diesem Schnappverbindungsteil ebenfalls eine axiale Haltekraft wirkt. Die Haltestreben verbinden somit die zumindest annähernd gegenüberliegenden Schnappverbindungsteile und bewirken eine Umlenkung von der Axialkraft in die Radialkraft im Boden der Schutzkappe.
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Die Kräfte werden zumindest überwiegend von den Haltestreben in Radialrichtung durch die Schutzkappe geleitet. Weitere Abschnitte der Schutzkappe sind somit teilweise oder vollständig von den Haltekräften entlastet, so dass auch die Gefahr reduziert ist, dass derartige weitere Abschnitte der Schutzkappe von den Kräften eine Schädigung erfahren. Es ist insbesondere gewährleistet, dass beispielsweise Wandabschnitte, die Ausnehmungen im Boden der Schutzkappe begrenzen und zusätzlich zu den Haltestreben angeordnet sind, teilweise oder weitgehend von den Haltekräften befreit sind, so dass an diesen Stellen keine oder nur reduzierte Kräfte wie beispielsweise Kerbwirkungen entstehen können. Auch ein in Umfangsrichtung verlaufender Wandabschnitt der Schutzkappe, der ring- bzw. zylinderförmig an der Schutzkappenaußenseite verläuft, ist teilweise oder weitgehend von den Haltekräften befreit. An dem zylinderförmigen Wandabschnitt befinden sich die Schnappverbindungsteile auf Seiten der Schutzkappe.
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Gemäß bevorzugter Ausführung sind zwei oder mehr Schnappverbindungsteile an der Schutzkappe angeordnet, beispielsweise ein ganzzahliges Vielfaches von zwei. Zumindest zwei Schnappverbindungsteile befinden sich annähernd oder genau an diametral gegenüberliegenden Seiten der Schutzkappe. Vorteilhafterweise schließen die Haltestreben zumindest annähernd diametral gegenüberliegender Schnappverbindungsteile einen Winkel von maximal 180° und vorzugsweise von mindestens 150° zueinander ein. Hierdurch ist die zumindest annähernd gegenüberliegende Positionierung der Schnappverbindungsteile gewährleistet.
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Über den Umfang verteilt sind beispielsweise sechs Schnappverbindungsteile an der Schutzkappe angeordnet, wobei jedem Schnappverbindungsteil eine radial verlaufende Haltestrebe zugeordnet ist. Sofern zwei Schnappverbindungsteile genau diametral gegenüberliegend im außen liegenden Randbereich der Schutzkappe angeordnet sind, können diese über eine gemeinsame, durchgehend ausgebildete Haltestrebe miteinander verbunden sein, welche sich über die gesamte radiale Breite der Schutzkappe erstreckt.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind die Haltestreben und die mit den Haltestreben verbundenen Schnappverbindungsteile einteilig mit der Schutzkappe ausgebildet. Es ist insbesondere zweckmäßig, dass die Schutzkappe als ein Kunststoffbauteil ausgeführt ist, welches gegebenenfalls im Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt werden kann.
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Die mit der Schutzkappe versehene elektrische Maschine weist, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, benachbart zu einer Stirnseite eine Isolationsplatte auf, mit der die Schutzkappe über die Schnappverbindung verbunden ist. An der Isolationsplatte sind vorteilhafterweise Schnappverbindungsteile angeordnet, gegebenenfalls einteilig ausgebildet, welche in den formschlüssigen Eingriff mit den Schnappverbindungsteilen an der Schutzkappe zu bringen sind. Beispielsweise befinden sich an der radial außen liegenden Seite der Isolationsplatte Rastnasen, welche radial nach außen gerichtet sind und über die die zugeordneten, als Lasche ausgebildeten Schnappverbindungsteile der Schutzkappe gestülpt werden, wenn die Schutzkappe axial auf die Stirnseite der elektrischen Maschine aufgesetzt wird. Mit dem Aufsetzen können sich die Schnappverbindungsteile an der Schutzkappe radial aufweiten, um die Rastnasen zu übergreifen, wobei in der endgültigen Montageposition die Rastnasen in die zugeordneten Ausnehmungen in den Schnappverbindungsteilen der Schutzkappe einragen und die Schnappverbindungsteile an der Schutzkappe durch ihre Eigenelastizität wieder radial zusammengezogen sind.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung stützt sich die Schutzkappe auf einem statorseitigen Kühlkörper auf. Der Kühlkörper befindet sich an der axial nach außen weisenden Stirnseite der Isolationsplatte. Indem die Schutzkappe an der Isolationsplatte über die Schnappverbindung befestigt ist, wird über die Abstützung auf dem Kühlkörper eine zusätzliche axiale Stützkraft zwischen Kühlkörper und Schutzkappe übertragen. Hierdurch verteilt sich die Stützkraft zwischen den gehäuseseitigen Teilen der elektrischen Maschine und der Schutzkappe auf eine größere Umfangsfläche.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist die Schutzkappe Abdeckungen auf, die Schrauben übergreifen, mit denen Kühlkörper mit einem Lagerschild oder dem Gehäuse der elektrischen Maschine verschraubt sind. Die Abdeckungen sind in Form von Augen ausgeführt, die axial in Richtung der elektrischen Maschine offen ausgebildet sind und die Schrauben übergreifen. Hierbei kann es zweckmäßig sein, dass die Abdeckungen an der Schutzkappe beabstandet zu den Haltestreben angeordnet sind, insbesondere in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, die Schnappverbindungsteile und die Abdeckungen an der Schutzkappe zumindest annähernd mit gleichem radialem Abstand zur Achse der Schutzkappe anzuordnen.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in perspektivischer Ansicht die Stirnseite einer elektrischen Maschine mit einer aufgesetzten Schutzkappe,
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2 einen Schnitt axial durch die elektrische Maschine im Bereich ihrer Stirnseite,
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3 einen weiteren Axialschnitt, jedoch in einer unterschiedlichen Ebene, im Bereich der Stirnseite der elektrischen Maschine,
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4 eine perspektivische Ansicht der Stirnseite der Maschine ohne Schutzkappe.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den Figuren ist jeweils ein stirnseitiger Abschnitt einer elektrischen Maschine 1 dargestellt, die vorzugsweise als ein Drehstromgenerator ausgeführt ist. An der Stirnseite ist eine topfförmige Schutzkappe 2 auf die elektrische Maschine aufgesetzt, die über eine Schnappverbindung mit einer benachbart zur Stirnseite angeordneten, gehäuseseitigen Isolationsplatte 3 der elektrischen Maschine verbunden ist. Die Isolationsplatte 3 ist Träger von über den Umfang verteilt angeordneten Kühlkörpern 4, an der sich die Schutzkappe 2 axial abstützt. Unmittelbar an der Stirnseite der elektrischen Maschine 1 befindet sich ein Kunststoffdeckel 5, der mit den Kühlkörpern 4 verbunden ist und mit diesen eine gemeinsame Baugruppe bildet.
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Die Schnappverbindung zwischen der Schutzkappe 2 und der Isolationsplatte 3 ist von Schnappverbindungsteilen 7 an der Schutzkappe 2 und Rastnasen 9 an der Isolationsplatte 3 gebildet. Die Schnappverbindungsteile 7 an der Schutzkappe 2 befinden sich an einer umlaufenden, zylindrischen Wandung im radial außen liegenden Bereich der Schutzkappe 2 und weisen jeweils eine Ausnehmung 8 in einer radial elastisch federnden Lasche auf. Auf Seiten der Isolationsplatte 3 ist das Schnappverbindungsteil durch die Rastnase 9 gebildet, die im montierten Zustand in die Ausnehmung 8 in der federnden Lasche an der Schutzkappe 2 einragt. Über den Umfang verteilt sind insgesamt sechs Schnappverbindungsteile 7 und sechs Rastnasen 9 angeordnet.
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Die Schutzkappe 2 weist im Bereich ihres Bodens, der unmittelbar an der stirnseitigen Platte 5 anliegt, radial verlaufende Haltestreben 6 auf, an deren radial außen liegendem Ende die Schnappverbindungsteile 7 angeordnet sind, welche sich in Achsrichtung erstrecken. Im montierten Zustand werden über die Schnappverbindung Axialkräfte auf die Schutzkappe 2 eingeleitet, welche über die Haltestreben 6 in Radialrichtung umgelenkt werden. An diametral gegenüberliegenden Seiten oder an zumindest annähernd diametral gegenüberliegenden Seiten befinden sich jeweils Schnappverbindungsteile 7, die über Haltestreben 6 radial miteinander verbunden sind. Auf diese Weise ist ein Kräftefluss von einem ersten Schnappverbindungsteil 7 über die Haltestreben 6 zu einem zumindest annähernd diametral gegenüberliegenden, zweiten Schnappverbindungsteil 7 gegeben.
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In der Mitte des Bodens befindet sich ein zentraler Abschnitt 10 der Schutzkappe 2, von dem aus sich die Streben 6 radial nach außen erstrecken. Zwischen jeweils zwei benachbarten Streben 6 liegt in der Schutzkappe 2 eine freie Ausnehmung in Form eines Sektors.
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An der Schutzkappe 2 sind Abdeckungen 11 in Form eines Auges mit einer Ausnehmung ausgebildet, die axial in Richtung der elektrischen Maschine offen ausgebildet sind und Schrauben 12 übergreifen, mit denen die Kühlkörper 4 mit einem Lagerschild oder dem Gehäuse der elektrischen Maschine verschraubt sind. Die Abdeckungen 11 auf der Schutzkappe 2 liegen in Umfangsrichtung versetzt zu den Schnappverbindungsteilen 7. Die offene Stirnseite der als Auge ausgebildeten Abdeckungen 11 an der Schutzkappe 2 liegt axial gegenüber dem laschenförmigen Schnappverbindungsteil 7 zurückversetzt, so dass das laschenförmige Schnappverbindungsteil 7 axial eine größere Erstreckung als die augenförmige Abdeckung 11 aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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