DE1588988C3

DE1588988C3 - Wechselstromgenerator für Direktachsanbau

Info

Publication number: DE1588988C3
Application number: DE1967A0056675
Authority: DE
Inventors: Hansruedi Wettingen Bill (Schweiz); Viktor Sao Paulo Zumsteg (Brasilien)
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1967-07-19
Filing date: 1967-09-04
Publication date: 1979-01-25
Also published as: BE718177A; FR1574979A; ES356229A1; GB1168236A; NL6809952A; AT281908B; DE1588988A1; CH460146A; SE352491B; NO121965B; DE1588988B2; DE6607949U

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechselstromgenerator für den direkten Anbau an eine antreibende Welle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Zugbeleuchtungsgeneratoren für Direktachsanbau in verschiedenen Ausführungsformen und insbesondere derartige in Klauenpolart ausgebildete Generatoren bekannt Bei den bekannten Klauenpolgeneratoren wird der Rotor über ein Einfach- oder Mehrfach-Stirngetriebe oder auch ein Winkelgetriebe von der Wagenachse angetrieben. Durch die sich hieraus ergebende exzentrische bzw. winklige Anordnung entsteht insbesondere bei großem Übersetzungsverhältnis ein großer Platzbedarf und/oder eine große Ausladung des Generatorschwerpunktes. Die große Ausladung hat vor allem den Nachteil, daß infolge des Hebelarmes die Achsbüchse in unerwünschter Weise zusätzlich dynamisch beansprucht wird (Brown Boveri Mitteilungen Sept/Okt 1965, S. 779-783; DE-GM 19 53 271).

Es ist weiterhin ein Wechselstromgenerator in Klauenpolart für den direkten Achsanbau bekanntgeworden, bei dem der Klauenpolrotor, antreibende Welle und Getriebe koaxial zueinander angeordnet sind (US-PS 31 83 387). Das dort vorgesehene Planetengetriebe ist als selbständige Baueinheit an den Generator angeflanscht, wodurch sich eine vergleichsweise große Baulänge und erhebliche Lagerbeanspruchungen ergeben.

Aus der DE-AS 11 69 023 ist ferner eine Stromerzeugungsanlage mit einem Verbrennungsmotor und einem von diesem über ein als Umlaufgetriebe ausgebildetes Vorgelege angetriebenen Generator bekannt, wobei durch die Hohlwelle des Generators die Antriebsverbindung hindurchgeführt ist Auch diese bekannte Anordnung weist infolge der getrennten Bauweise von Getriebe und Generator eine erhebliche Baulänge auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wechselstromgenerator für den direkten Anbau an eine antreibende Welle zu schaffen, der sich durch extrem kurze Baulänge und minimale Lagerbeanspruchungen auszeichnet

Diese Aufgabe wird bei einem Wechselstromgenerator der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil das Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Durch die konstruktive Zusammenfassung von Getriebe und eigentlichem Generatorteil ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau und eine wesentliche Entlastung des nichtantriebsseitigen Lagers. Weiterhin ermöglicht es die erfindungsgemäße Anordnung, das Übersetzungsverhältnis innerhalb weiter Grenzen frei zu wählen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel im Längsschnitt zeigt, erläutert

Eine Hohlachse 1 eines Eisenbahnwagens ist über ein Rollenlager 2 in einer Achsbüchse 3 gelagert Anstelle eines üblicherweise vorgesehenen Deckels ist an das offene Ende der Achsbüchse 3 einen Lagerschild 4 über ein elastisches Zwischenglied 5 angeschraubt, das beispielsweise aus Gummi besteht

Der Lagerschild 4 ist mit einem zur Wagenachse 1 koaxialen Hohlachsstummel 6 versehen, der am Lagerschild fest angebracht ist In der Bohrung des Hohlachsstummels 6 ist ein Nadellager 7 für eine über eine schematisch dargestellte elastische Kupplung 8 mit der Wagenachse 1 koaxial verbundene Welle 9 angeordnet, deren Wellenende 10 über die Hohlachsstummels 6 hinaus nach außen ragt

Die Außenfläche des Hohlachsstummels 6 trägt ein Kugellager U, über welches ein Klauenpolrad 12 mit Polzacken 13 auf des Hohlachsstummels 6 gelagert ist Zur Aufnahme des Kugellagers 11 weist das Polrad 12 eine als Hohlzylinder ausgebildete Nabe 14 auf. Mit dem Polrad 12 ist ein weiteres Polrad 15 mit Polzacken 16 konzentrisch verbunden, wobei zur Verbindung und Zentrierung der beiden Polräder 12 und 15 eine an den Polrädern beispielsweise durch Schweißen angebrachte, nichtmagnetische Distanzhülse 17 vorgesehen ist

Die Klauenpolräder 12, 15 rotieren innerhalb der

Bohrung eines Stators 18, der an einem am Lagerschild 4 angebrachten Gehäusemantel 19 befestigt ist. Konzentrisch zum Stator 18, der mit einer Wicklung 20 versehen ist, ist eine stationäre Erregerwicklung 21 angeordnet Als Träger für die Erregerwicklung 21 ist ein hohlzylindrischer, aus einem magnetisch leitenden Material bestehender Tragring 22 vorgesehen, der am Lagerschild 4 befestigt ist. Der Tragring 22 bildet in an sich bekannter Weise über entsprechende zylindrische Flächen mit den Polrädern 15,12 je einen Luftspalt 23 bzw. 24, wobei die Luftspalte möglichst kurz sind, jedoch einen möglichst großen Querschnitt aufweisen, um einen kleinen magnetischen Widerstand zu erzielen. Der innere magnetische Schluß zwischen den Klauenpolrädern 12 und 15 verläuft hierbei über die beiden Luftspalte 23, 24 und den Tragring 22, während der äußere Schluß über den Stator 18 verläuft.

Das Klauenpolrad 12 ist mit einem hohlzylindrischen Ansatz 26 versehen, durch dessen Bohrung die Welle 9 geführt ist und dessen Außenmantel als Ritzel 27 ausgebildet ist

Am Gehäusemantel 19 ist mit nicht dargestellten Schraubmitteln ein Gehäusedeckel 29 befestigt, der auf seiner Innenseite über einen hohlzylindrischen Tragring 30 ein festes Zahnrad 31 mit Innenverzahnung trägt 2s Zwischen dem festen Zahnrad 31 und dem Ritzel 27 sind drei mit diesen kämmende Umlaufzahnräder 32 eines Umlaufgetriebes angeordnet Der Antrieb des Umlaufgetriebes erfolgt über drei Stege 33, die als dreiarmiger Stern ausgebildet sind, der in seinem Zentrum mittels eines Schraubbolzens 34 an dem über das Ritzel 27 hinaus nach außen ragenden Wellenende 10 befestigt ist. Jeder Steg 33 ist an seinem Ende mit einem axialen Bolzen 35 versehen, dessen Achse zur Achse des Umlaufzahnrades 32 koaxial ist und der über ein Kugeliager 36 in das Zentrum des Umlaufzahnrades 32 eingreift Die Zähnezahl des festen Zahnrades 31 ist wesentlich größer, z. B. 6mal größer, als diejenige des Ritzels 27, so daß sich vom Antrieb, nämlich der mit der Wagenachse 1 verbundenen Welle 9 bzw. den Stegen 33 zum Abtrieb, nämlich dem Ritzel 27 bzw. dem Polrad 12, ein Übersetzungsverhältnis von 1 :7 im genannten Fall ergibt

Im Gehäusedeckel 29 ist eine durch eine Scheibe 37 von außen verschließbare öffnung 38 vorgesehen, die es erlaubt, den Schraubbolzen 34 von außen zu lösen und damit das beschriebene Umlaufgetriebe zu demontieren. Die Zahnräder 27,31,32 und die Stege 33 befinden sich in einem ölbad, das durch Dichtungselemente 39 gegenüber dem Klauenpolgenerator mit den Polrädern 12 und 15 sowie dem Stator 18 abgedichtet ist.

In der Figur sind die elektrischen Anschlüsse der feststehenden Statorwicklung 20 und Erregerwicklung 21 nicht dargestellt Diese erfolgen in üblicher Weise beispielsweise über seitlich durch den Gehäusemantel 19 geführte Anschlußleitungen, mit welchen im Eisenbahnwagen über Regler und Gleichrichter die Zugbeleuchtung und Akkumulatoren verbunden sind.

Der beschriebene Klauenpolgenerator für Direktachsanbau insbesondere an einem Eisenbahnwagen weist gegenüber bekannten Generatoren mehrere Vorteile auf. Infolge der Ausbildung des Übersetzungsgetriebes und des Generators als kompakte Einheit, die zur Wagenachse konzentrisch ist resultiert ein wesentlich geringer Platzbedarf als bei der exzentrischen Anordnung bekannter Generatoren. Die Lagerung des Generator-Rotors auf einem Hohlachsstummels bewirkt eine sehr geringe Ausladung, so daß der Abstand des Generatorschwerpunktes vom Wagenachslager klein wird und somit wegen des kleineren Hebelarmes eine geringere dynamische Beanspruchung der Achsbüchse erzielt wird. Da das auf der äußeren Lagerseite angeordnete Umlaufgetriebe wesentlich leichter als der Klauenpolgenerator ist bewirkt das Getriebe eine nur sehr geringe zusätzliche Beanspruchung der Achsbüchse. Zudem erhöht die Anordnung des Getriebes auf der Außenseite des Generators die Zugänglichkeit zum Getriebe und erlaubt eine einfache Überwachung des Getriebes, das einem größeren Verschleiß unterworfen ist als der Generator.

Die elastische Aufhängung des Stators und die elastische Kupplung zur Verbindung der Wagenachse mit dem Getriebe erlauben es, auch große Beschleunigungskräfte, wie sie an Schienenstößen, Weichen usw. bei hohen Zuggeschwindigkeiten auftreten, aufzufangen.

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Klauenpolgenerators liegt darin, daß bei gleicher Schwerpunktausladung der Rotor einen größeren Durchmesser aufweisen kann, so daß der Generator eine größere Leistung abgeben kann. Ohne zusätzliche Platzbeanspruchung kann auch ein größeres Übersetzungsverhältnis und damit eine höhere Rotordrehzahl erzielt werden.

Von Vorteil ist schließlich, daß der beschriebene Generator im allgemeinen ohne Nacharbeit an der Achse und Achsbüchse eines bestehenden Eisenbahnwagens angebaut werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wechselstromgenerator für den direkten Anbau an eine antreibende Welle mit einem mit dem _s Lagerteil der Welle verbundenen Generatorgehäuse, einem über ein Getriebe angetriebenen Klauenpolrotor und einer zu einem Stator konzentrisch angeordneten ruhenden Erregerwicklung, wobei antreibende Welle, Getriebe und Klauenpolrotor koaxial zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen feststehenden Hohlachsstummel (6) bildet, dessen Außenseite ein Lager (11) für den Klauenpolrotor (12, 15) trägt und in dessen Bohrung eine mit der antreibenden Welle (1) gekuppelte Welle (9) drehbeweglich gelagert ist, an deren Wellenende (10) innerhalb des Gehäuses das Getriebe (31,32,33) angebracht ist

2. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (31, 32, 33) als Umlaufgetriebe ausgebildet ist, das ein festes, innenverzahntes Außenrad (31) und mindestens ein von einem auf dem Wellenende (10) befestigten Steg (33) angetriebenes Umlaufrad (32) aufweist, welches mit dem Außenrad (31) und einem mit dem Klauenpolrotor (12,15) verbundenen und zu diesem koaxialen, außenverzahnten Innenrad (27) kämmt

3. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (9) über eine elastische Kupplung (8) mit der antreibenden Welle (1) verbunden ist

4. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlachsstummel (6) an einem über ein elastisches Glied (5) an einer Lagerbüchse (3) der antreibenden Achse (1) befestigten Lagerschild (4) angebracht ist, der zudem den Stator (18) und einen Tragring (22) für die Erregerwicklung (21) trägt

5. Wechselstromgenerator nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (18) an einem mit dem Lagerschild (4) verbundenen Gehäusemantel (19) angebracht ist, der mit einem das Außenrad (31) des Getriebes tragenden Gehäusedeckel (29) versehen ist

6. Wechselstromgenerator nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (33) am Wellenende (10) mit konzentrisch angeordneten Mitteln, z.B. einem Schraubbolzen (34), befestigt ist, welche durch eine zentrisch im Gehäusedeckel (29) angeordnete, verschließbare öffnung (38) von außen zugänglich sind.