DE2550287A1 - RINGLESS ELECTRIC MACHINE - Google Patents
RINGLESS ELECTRIC MACHINEInfo
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Description
R. 2 9 60
8.10.1975 Chr/SmR. 2 9 60
October 8, 1975 Chr / Sm
Anlage zurAttachment to
Patent- undPatent and
Gebrauchsmuster-HilfsanmeldungUtility model auxiliary registration
Schleifringlose elektrische MaschineElectric machine without slip rings
Die Erfindung bezieht sich auf eine schleifringlose elektrische Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon vor mehr als einem Jahrzehnt versucht worden, schleifringlose Synchron-Maschinen zu konstruieren, bei denen die Erregerwicklung nahe dem Zentrum der Maschine in der Mitte des Ständers befestigt ist und die verkürzte Klauenpole aufweist.The invention relates to an electrical machine without slip rings according to the preamble of the main claim. It's nice More than a decade ago attempts were made to construct synchronous machines without slip rings, in which the field winding is fixed near the center of the machine in the center of the stand and has the shortened claw poles.
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Das Verkürzen der Klauenpole ist bei diesen Maschinen deshalb erforderlich, weil die Erregerwicklung beispielsweise über eine Mittel-Lamelle am Stator befestigt ist und die Zuführung der Erregerleistung über Leiter erfolgen muß, die an dieser Mittel-Lamelle angebracht sind. Zur Erläuterung sei darauf hingewiesen, daß bei den heute üblichen Klauenpol-Gener-atoren die Erregerwicklung in einem Läufer enthalten ist, dessen Klauen abwechselnd ineinandergreifen und bei dem die Erregerleistung über Schleifringe zugeführt wird. Die oben erwähnten, früheren Entwicklungen von schleifringlosen Synchron-Maschinen mit verkürzten Klauenpolen wurden unter anderem deshalb nicht weiterentwickelt, weil die Befestigung der Erregerwicklung den Anforderungen im modernen Kraftfahrzeugwesen nicht genügen konnte.The shortening of the claw poles is necessary in these machines because the excitation winding, for example, has a Central lamella is attached to the stator and the excitation power must be supplied via conductors attached to this central lamella are appropriate. For explanation it should be pointed out that with the claw pole generators that are common today Excitation winding is contained in a rotor, whose claws interlock alternately and in which the excitation power is fed via slip rings. The earlier developments of slip ringless synchronous machines with shortened Claw poles were not further developed, among other things, because the attachment of the excitation winding meets the requirements could not suffice in modern motor vehicles.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, insbesondere als schleifringloser Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge sowohl allen Belastungen im oft rauhen Betrieb Stand zu halten als auch in einer großen Serie ohne spürbare Toleranzschwankungen gefertigt werden zu können.The electrical machine according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage over in particular as a slip ring-free three-phase generator for motor vehicles both for all loads in the often rough operation To be able to withstand the stand as well as to be able to be manufactured in a large series without noticeable tolerance fluctuations.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch genannten elektrischen Maschine möglich. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist besonders vorteilhaft, daß bereits vorhandene serienmäßige Statoren verwendet werden können. Bei. anderen Ausführungsbeispielen läßt sich das Erregersystem mit nur einem zusätzlichen Teil am Stator befestigen. Besonders interessant sind die Ausführungsbeispiele, die das Ergebnis einer gezielten Entwicklung einer schleifringlosen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs sind.The features listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the main claim mentioned electrical machine possible. In some embodiments it is particularly advantageous that already existing standard stators can be used. At. The excitation system can be used in other exemplary embodiments only attach one additional part to the stator. Particularly interesting are the embodiments that show the result a targeted development of a slip ring-less machine according to the category of the main claim.
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Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung in Verbindung mit der zugehörigen Beschreibung besehrieben und erläutert.Details of the invention are in connection with the drawing described and explained with the associated description.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen schleifringlosen elektrischen Maschine.Figure 1 shows a first embodiment of an inventive slip ringless electric machine.
In Figur la enthält ein Stator 11 einzelne Statorlamellen 12 und eine Statorwicklung 13; "von den bei einen* Drehstromgenerator erforderlichen Zuleitungen ist in Figur la nur eine Zuleitung 15 eingezeichnet. In Figur la ist weiter ein Gehäuse su sehen, an dem ein erster Ring 17 befestigt ist. Das Gehäuse 16 weist Entlüftungslöcher 18 auf. Das Gehäuse 16 nimmt eine unten erwähnte Erregerwicklung auf. Im Stator 11 ist awischen den Statorlamellen 12 ein zweiter Ring 19 vorgesehen4 dessen innerer Durchmesser etwas größer ist als der innere Durchmesser - am Umfang der Statorzähne gemessenen - Statorlamellen 12. Zweckmäßigerweise hat der erste Ring 1? Stege 21. Diese Stege ragen in die Nut, die durch den Unterschied der Durchmesser des zweiten Ringes 19 und der Statorlamellen 12 gebildet wird.In Figure la, a stator 11 contains individual stator laminations 12 and a stator winding 13; "Of the supply lines required for a three-phase generator, only one supply line 15 is shown in FIG. 1a. In FIG . a below-mentioned field winding on the stator 11 is awischen the stator discs 12 a second ring 19 provided 4 whose inner diameter is slightly larger than the inner diameter - measured at the circumference of the stator teeth - stator laminations 12. Conveniently, the first ring 1 webs 21?. These webs protrude into the groove which is formed by the difference in the diameter of the second ring 19 and the stator laminations 12.
In Figur 2 ist der Werdegang der Montage des Gehäuses 16 innerhalb des Stators 11 gezeigt. Man siehta daß der erste Ring mit den Stegen 21 zunächst nicht in einer radialen Ebene verläuft, sondern tellerförmig gebogen ist. Durch die tellerförmige Ausbildung kann das Gehäuse 16 mit dem ersten Ring 1? in den freien Raum innerhalb des Stators 11 eingeschoben werden. Durch geeignete Werkzeuge wird der erste Ring 17 mit den Stegen 21 dann flach gedrückt und somit aufgerichtet, bei diesem Yorgsng drücken sich die Stege 21 in die erwähnte Nut gegen den zweiten Ring IQ. Durch diese Maßnahme ist eine stabile mechanische Verbindung zwischen dem Gehäuse 16 und dem Stator Il gewährleistet.FIG. 2 shows the development of the assembly of the housing 16 within the stator 11. One sees a that the first ring with the webs 21 not initially extends in a radial plane, but is curved plate-shaped. Due to the plate-shaped design, the housing 16 with the first ring 1? be inserted into the free space within the stator 11. Using suitable tools, the first ring 17 with the webs 21 is then pressed flat and thus erected; in this Yorgsng the webs 21 press into the mentioned groove against the second ring IQ. This measure creates a stable mechanical connection between the housing 16 and the stator II guaranteed.
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In Figur 3 Ist ein Querschnitt durch ein erstes Äusführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschine gezeigt. lüer ist - "■ jetzt die Erregerwicklung 22 mit ihren Zuführungsdrähten 23 zu erkennen. Die Zuführungsdrähte 23 sind zweckmäßigerweise in einer in Figur 1 erkennbaren Nut 24 des ersten Ringes 17 und einer entsprechenden Mut 25 des Ständers 11 untergebrachtIn Figure 3 is a cross section through a first embodiment the machine according to the invention shown. lüer is - "■ Now the excitation winding 22 with its lead wires 23 can be seen. The lead wires 23 are expedient in a groove 24 of the first ring 17 that can be seen in FIG and a corresponding courage 25 of the stand 11 is housed
Figur 4 zeigt ein zweites Äusführungsbeispiel der erfindungsgemäßen schleifringlosen elektrischen Maschine mit einer ¥ariante. Wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der erste Ring 17 am Gehäuse 16 befestigt. M«n ist ein dritter Ming 26 vorgesehen, der als Träger für den ersten Ring 17 dient. Der dritte Ring 26 weist Stege 27 -"auf", außerdem sin'd Locher 28 zum Befestigen des ersten Ringes 17 zu erkennen.Figure 4 shows a second embodiment of the invention slip ringless electrical machine with a ¥ ariante. As in the embodiment of Figure 1 is the first ring 17 attached to housing 16. M «n is a third Ming 26 is provided as a carrier for the first ring 17 serves. The third ring 26 has webs 27 - "on", also sin'd Hole 28 for attaching the first ring 17 can be seen.
Die Stege 27 sind entweder mit Fortsätzen 29 (Figur 4a> oder nit Sicken 31 (Figur 4b) versehen. Der dritte Ring 26 wird am Stator befestigt, indem man entweder den dritten Ring 26 an den Stator 11 anschweißt - dazu- dienen die Fortsätze 29 - ' oder indem man den dritten Ring 26 am Stator 11 anklebt. Zum besseren Festhalten des dritten■Ringes 26 am Stator 11 während des Klebevorganges sind die Sicken 31 vorgesehen: nach dem Einbringen des dritten Ringes 26 an die vorgesehene Stelle innerhalb des Hohlraumes des Stators 11 werden die Sicken plangedrückt und damit der dritte Ring 26 gegen den Stator 11 verstemmt.The webs 27 are either with extensions 29 (Figure 4a> or provided with beads 31 (FIG. 4b). The third ring 26 is on Stator attached by either the third ring 26 on the stator 11 is welded on - the projections 29 serve this purpose - or by gluing the third ring 26 to the stator 11. For better retention of the third ring 26 on the stator 11 During the gluing process, the beads 31 are provided: after the introduction of the third ring 26 on the intended Place within the cavity of the stator 11, the beads are pressed flat and thus the third ring 26 against the Stator 11 caulked.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist-in Figur 5 dargestellt. Wenigstens eine der Statorlamellen 12 - sweckmäßigerweise sind es zwei Statorlamellen - weist einen verkürzten Statorzahn 32 auf. In den Hohlraum, der durch die beiden benachbarten unverkürzten Statorzähne 33* die Statorwicklung 14 und den verkürzten Statorzahn 32 (oder die verkürzten Statorzähne) gebildet wird, greift ein Plättchen 34 ein. Das Plättchen 34 weist zweckmäßigerweise eine Sicke 35 und das schonAnother embodiment is shown in FIG. At least one of the stator lamellas 12 - generally there are two stator lamellas - has a shortened stator tooth 32. A plate 34 engages in the cavity which is formed by the two adjacent unshortened stator teeth 33 *, the stator winding 14 and the shortened stator tooth 32 (or the shortened stator teeth). The plate 34 expediently has a bead 35 and that already
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- g -- g - R- £ a SR- £ a S
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erwähnte Befestigungsloch 28 (Figur 5c) auf. Bei der Montage der erfindungsgemäßen Maschine werden die Plättchen 34 in die vorgesehenen Ausnehmungen im Stator 11 eingeschoben und dann das Gehäuse 16 mit dem ersten Ring 17 an den Plättchen 34 befestigt. mentioned fastening hole 28 (Figure 5c). When assembling the machine according to the invention, the plates 34 are in the provided recesses in the stator 11 and then the housing 16 is attached to the plate 34 with the first ring 17.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist ein vierter Ring 36 vorgesehen, der mit Hilfe von Stiften 37 am Stator 11 befestigt ist. Die Stifte 37 sind von der Generatorachse her durch zugehörige Ausnehmungen 38 im vierten Ring 36.in entsprechende Ausnehmungen 39 in Statorlamellen 12 eingeschlagen.In the exemplary embodiment according to FIG. 6, a fourth ring 36 is provided which is fastened to the stator 11 with the aid of pins 37 is. The pins 37 are from the generator axis through associated recesses 38 in the fourth ring 36.in corresponding Recesses 39 driven into stator laminations 12.
In den Figuren 6 e und 6f ist gezeigt, wie die Stifte 37 auch vom Generatorumfang her in den vierten Ring 36 eingeschlagen sein können.In FIGS. 6 e and 6 f it is shown how the pins 37 also hammered into the fourth ring 36 from the generator circumference could be.
Im übrigen können die Ringe 17, 39> 26 oder 36 mit Ausnehmungen 4l versehen sein, um eine bessere Verformung zu ermöglichen. Solche Ausnehmungen 4l sind bereits in Figur Ib angedeutet. An dieser Stelle sei noch darauf hingewiesen, daß der erste Ring 17 mit dem Gehäuse 16 selbstverständlich auch - beispielsweise durch einen Ziehvorgang - einstückig ausgebildet -sein kann. Die Ringe 17, 19» 26 oder 36 wie auch die weiter unten noch erwähnte Mittellamelle können beispielsweise aus einem Bandmaterial gestanzt, dann zusammengebogen und schließlich verschweißt sein.In addition, the rings 17 may be provided with recesses 4l 39> 26 or 36 may, in order to allow a better deformation. Such recesses 4l are already indicated in Figure Ib. At this point it should be pointed out that the first ring 17 with the housing 16 can of course also be formed in one piece, for example by a drawing process. The rings 17, 19, 26 or 36 as well as the central lamella mentioned further below can, for example, be punched from a strip material, then bent together and finally welded.
In Figur 7 ist eine interessante Variante des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 6e, 6f dargestellt. Eine Mittellamelle 42 aus magnetisierbarem Material weist Lappen 43 auf. Diese Lappen 43 sind über Verbindungsstege 44 mit den übrigen Teilen der Mittellamelle 42 verbunden. Auf der in Bezug auf die Verbindungsstücke 44 gegenüberliegenden Seite der Lappen 43 sind Zähne 45 vorgesehen. Bei der Herstellung der elektrischen Maschine wird zunächst der Stator 11 einschließlich derIn Figure 7, an interesting variant of the embodiment according to Figures 6e, 6f is shown. A central lamella 42 made of magnetizable material has tabs 43. These tabs 43 are via connecting webs 44 with the rest Parts of the central lamella 42 connected. On the opposite side of the tabs with respect to the connecting pieces 44 43 teeth 45 are provided. In making the electrical Machine is first the stator 11 including the
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Mittellamelle 42 zusammengesetzt. Dann wird die Statorwickiung 14 eingebracht. Nach dem Einbringen der Statorwicklung werden die Zähne 45 in Richtung auf das Statorinnere eingedrückt. Dadurch treten die Lappen 43 am inneren Umfang des Stators zwischen den Statorzähnen 33 heraas. An den so herausgetretenen Lappen 43 wird der erste Ring 17 des Gehäuses befestigt.Central lamella 42 composed. Then the stator winding 14 introduced. After introducing the stator winding the teeth 45 are pressed in towards the inside of the stator. As a result, the tabs 43 occur on the inner circumference of the Stator between the stator teeth 33 heraas. To the so stepped out Tab 43 is attached to the first ring 17 of the housing.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 8 gezeigt. Das Gehäuse 16 und der erste Ring 17 sind - beispielsweise durch einen Ziehvorgang - einstückig ausgebildet. Das Gehäuse 16 weist lappenförmige Fortsätze 46 auf, die - wenn die Erregerwicklung 22 in.das Gehäuse 16 verbracht ist - umgebogen werden und so die Erregerwicklung 22 im Gehäuse 16 festhalten. Außerdem weist das Gehäuse nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 Entlüftungslöcher 47 auf, durch die die Kühlluft streichen kann. Der erste Ring 17 wird durch eine zweckdienliche Formung des Materials realisiert. Der erste Ring 17 ist mit Stegen 48 versehen. Diese Stege 48 weisen im Ausführungsbeispiel nach Figur 8 Fortsätze 49 auf. Bei einer Reihe von Statorlamellen 12 sind Zähne 51 um die Dicke des Bleches, aus dem die Stege 48 gefertigt sind, verkürzt. Die Fortsätze 49 der Stege 48 sind in die Richtung der Generatorachse abgebogen. In die Ausnehmungen, die durch die Verkürzung der Zähne 51 gebildet sind, sind die umgebogenen Fortsätze 49 der Stege eingelegt. Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 8a, 8c und 8d kann auch dahingehend abgewandelt werden, daß alle die Zähne 5I9 die entsprechenden Stegen 48 zugeordnet sind, verkürzt sind.Another embodiment is shown in FIG. The housing 16 and the first ring 17 are formed in one piece, for example by a drawing process. The housing 16 has tab-shaped projections 46 which - when the field winding 22 is placed in the housing 16 - are bent over and thus hold the field winding 22 in the housing 16. In addition, according to the exemplary embodiment according to FIG. 8, the housing has ventilation holes 47 through which the cooling air can pass. The first ring 17 is realized by appropriate shaping of the material. The first ring 17 is provided with webs 48. In the exemplary embodiment according to FIG. 8, these webs 48 have extensions 49. In a row of stator lamellas 12, teeth 51 are shortened by the thickness of the sheet metal from which the webs 48 are made. The extensions 49 of the webs 48 are bent in the direction of the generator axis. The bent extensions 49 of the webs are inserted into the recesses which are formed by the shortening of the teeth 51. The embodiment of Figures 8a, 8c and 8d may also be modified so that all the teeth 5I 9, the corresponding webs are assigned 48, are shortened.
Es muß aber nicht die gesamte Oberfläche des Statorzahnes verkürzt werden, es kann vielmehr auch lediglich eine Nut 52 in den betreffenden Statorzähnen 53 vorgesehen sein. Die Stege weisen dann entsprechend schmalere Fortsätze 54 auf.But it does not have to shorten the entire surface of the stator tooth Rather, only one groove 52 can be provided in the relevant stator teeth 53. The bridges then have correspondingly narrower extensions 54.
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In Figur 10 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem eine spezielle Mittellaraelle 54 vorgesehen ist. Ähnlich wie das Ausführungsbeispiel nach Figur 6 weist das Ausführungsbeispiel nach Figur 10 verkürzte Zähne 55 auf. Der erste Ring 17, der wieder mit Entlüftungslöchern 47 versehen sein und einstückig mit dem Gehäuse 16 ausgebildet sein kann, weist Stege 56 auf. Diese Stege sind zunächst - ähnlich wie schon in Figur dargestellt - tellerförmig schräggestellt. Bei der Montage der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine werden die Stege 56 aufgerichtet und gegen die Mittellamelle 54 verstemmt. In Figur 10b ist gezeigt, wie das Gehäuse l6 zweiteilig ausgebildet sein kann. Der erste Ring 17 steht dann vorteilhafterweise aus zwei Teilen 17a und 17b, die beim Aufrichten zusammengepreßt und zweckmäßigerweise verschweißt werden.In FIG. 10, an exemplary embodiment is shown in which a special central eyelet 54 is provided. Similar to that The exemplary embodiment according to FIG. 6 has the exemplary embodiment according to FIG. 10 shortened teeth 55. The first ring 17, which can again be provided with ventilation holes 47 and can be formed in one piece with the housing 16, has webs 56 on. These webs are initially inclined in the shape of a plate, similar to that already shown in the figure. When assembling the According to the electrical machine according to the invention, the webs 56 are erected and caulked against the central lamella 54. In Figure 10b shows how the housing 16 can be designed in two parts. The first ring 17 is then advantageously of two parts 17a and 17b, which are pressed together when erecting and are expediently welded.
In Figur 11 ist ein ähnliches Ausführungsbeispiel gezeigt, dabei ist das Gehäuse l6 jedoch einteilig ausgebildet. Die sonstigen Merkmale und Vorgänge bei der Herstellung sind ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 10.In Figure 11 a similar embodiment is shown, but the housing 16 is formed in one piece. the Other features and processes during manufacture are similar to those in the exemplary embodiment according to FIG. 10.
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Claims (22)
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---|---|---|---|---|
US7915783B2 (en) | 2007-04-16 | 2011-03-29 | Encho Nikolov Popov | Brushless alternator with claw pole rotor |
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- 1975-11-08 DE DE19752550287 patent/DE2550287A1/en active Pending
-
1976
- 1976-11-08 FR FR7633653A patent/FR2331185A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7915783B2 (en) | 2007-04-16 | 2011-03-29 | Encho Nikolov Popov | Brushless alternator with claw pole rotor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2331185A1 (en) | 1977-06-03 |
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