DE2726218A1 - Wechselstrommaschine - Google Patents

Description

FORD-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, OTTOPLATZ 2, 5 KÖLN-DEUTZ UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON, SOUTHAMPTON (GROSSBRITANNIEN)

Wechselstrommaschine

Die Erfindung betrifft eine Wechselstrommaschine mit Klauenrotor, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen. Bei diesen nach ihrem grundsätzlichen Aufbau beispielsweise aus den GB-PS'en 934 425 und 1 113 426 bekannten Wechselstrommaschinen kommt es häufig vor, daß bei bestimmten Drehzahlen des Rotors ein ziemlich schrilles bis weinerliches Geräusch auftritt, das besonders dann äußerst stark und entsprechend störend ist, wenn größere Strömungen abgenommen werden. Eigenartig dabei ist, daß diese Geräusche nicht generell bei allen Wechselstrommaschinen jeder beliebigen Konstruktion auftreten, während lediglich feststeht, daß ein

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ursächlicher Zusammenhang mit dem Schwingungsverhalten der Klauen des Rotors besteht.

Zur Unterdrückung dieser Geräusche ist nach der GB-PS 1 240 805 vorgesehen, die Klauen des Rotors durch einen eingesetzten Dämpfungsring nach außen vorzuspannen. Das Vorsehen eines solchen besonderen Dämpfungsringes ergibt eine entsprechend aufwendigere Konstruktion der Wechselstrommaschine und 1st in der Wirksamkeit gegenüber der Geräuschunterdrtlckung davon abhängig, wie gleichmäßig der Dämpfungsring alle oder zumindest die Mehrheit der Klauen vorspannt. Eine solche weitgehend gleichmäßige Vorspannung der Mehrheit der Klauen ist unter Berücksichtigung der üblichen Fertigungstoleranzen nur äußerst schwierig zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen Wechselstromaaschine mit einfacheren Mitteln eine Unterdrückung dieser störenden Geräusche zu erreichen. Dabei wird von der neu gatcnnenen Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß die mehr singenden Geräusche aus dem Schwingungsverhalten des Rotors durch kleinere Wellen relativ hoher Frequenz erzeugt werden, die sich in den zur Aufnahme einer geteilten Wicklung vorgesehenen axialen Schlitzen des Stators bilden und sich mit dem wechselnden Stromfluß überlagern, der bei der Drehung des Rotors in Erscheinung tritt. Diese kleineren Wellen höherer Frequenz sind also praktisch auf den Wechsel des Kraftflußmusters zurückzufuhren, das an dem Rotor auftritt und durch die Längsachlitze des Stators erzeugt wird.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß wenigstens eine Mehrzahl der axialen Schlitze mit jeweils eine· die zugeordnete Wicklung an der jeweiligen Schlitzöffnung überdeckenden magnetischen Körper versehen ist. Durch solche magnetischen Körper wird folglich erreicht, daß das ursächlich auf die Längsschlitze des Stators zurückzuführende Kraftflußmuster, das an dem Rotor auftritt, weltreichend geglättet bzw. ausgeglichen wird, indem die erwähnten kleineren Wellen höherer Frequenz entsprechend weitrel-

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chend unterdrückt werden. Folglich kommt es auch nicht zu einer störenden Geräuschbildung bzw. eine evtl. doch auftretende Geräuschbildung ist dann aufgrund dieser Maßnahme so weitreichend gedämpft, daß sie praktisch nicht wahrnehmbar ist.

Weitere zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen erfaßt.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Wechselstrommaschine nach der Erfindung und

Fig. 2 eine Teilansicht des Stators dieser Maschine.

Die Wechselstrommaschine umfaßt ein aus zwei miteinander verschraubten Teilen 12 und 13 bestehendes Gehäuse, das mittels eines Ständers 116 beispielsweise an den Zylinderblock einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge anflanschbar ist. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 12 und 13 ist ein Stator 14 festgeklemmt, der die konzentrisch angeordnete Rotorwelle 18 umgibt, die in dem Gehäuse über die beiden Lager 21 und 22 drehbar abgestützt ist und beispielsweise über einen Riementrieb mit der auf der Rotorwelle 18 angeordneten Riemenscheibe 115 von der Brennkraftmaschine angetrieben wird.

Auf der Rotorwelle 18 ist weiterhin der eigentliche Rotor angeordnet, der aus zwei etwa topfförmig ausgebildeten Rotorteilen 24 und 25 besteht, an denen miteinander fingerartig in Eingriff stehende Klauen 26 ausgebildet sind. Zwischen den beiden Rotorteilen 24 und 25 1st die Feldwicklung 19 des Rotors angeordnet, die mittels zur Magnetisierung der Klauen 26 angeordneter Schleifringe 27 und 28 mit elektrischem Strom versorgt wird. Durch die Schleifringe 27, 28 sind die Klauen 26 der beiden Rotorteile 24 und 25 abwechselnd

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als Nord- und Südpole magnetisiert, so daß bei der Drehung der Rotorwelle 18 in der Wicklung 16 des Stators 14 entsprechende Teilströme erzeugt werden.

Der Stator 14 ist aus einzelnen Ringblechen geschichtet und weist eine Anzahl gleichmäßig verteilter axialer Schlitze 23 auf, in welche die mithin entsprechend geteilte Wicklung 16 eingesetzt ist. Jeder einzelne Schlitz 23 ist mit einer Papierlage 43 ausgekleidet, durch welche die einzelnen Statorbleche isoliert werden und damit ein Kurzschluß

zwischen den Statorblechen verhindert wird. An Jeder verengten Schlitzöffnung ist ein keilförmig ausgebildeter magnetischer Körper 11 zur Uberdeckung der zugeordneten Wicklung vorgesehen, der auf die Schlitzöffnung begrenzenden Schultern 44 aufliegt und damit gleichzeitig eine Haltefunktion gegenüber der zugeordneten Wicklung ausübt.

Die magnetischen Körper 31 sind vorzugsweise aus Epoxyharz gebildete Formkörper, in welche magnetische Stoffe, wie insbesondere ein ferromagnetisches Pulver, eingebettet sind. Alternativ dazu können die magnetischen Körper auch aus einzelnen Drähten bestehen, die wiederum vorzugsweise mittels eines Epoxyharzes in der bevorzugten Keilform zusammengehalten werden. Sofern gemäß einer weiteren Alternative diese magnetischen Körper aus Weichelsen bestehen, ist es indessen erforderlich, eine Beschichtung mit einem nichtleitenden Material vorzusehen, um damit eine KurzSchlußbildung unter den einzelnen Statorblechen zu verhindern. Die magnetischen Körper 11 erfüllen damit neben der vorerwähnten Haltefunktion

den hauptsächlichen Zweck, die durch die Statorschlitze bei der Drehung des Rotors verursachten Schwankungen des elektrischen Feldes weitreichend zu glätten bzw. auszugleichen, so daß damit auch die Kräfte entsprechend gedämpft werden, welche sonst Schwingungen des Rotors hervorrufen. Damit wird aber erreicht, daß jede sonst auftretende Geräuschbildung so weitgehend unterdrückt wird, daß kein störender Eindruck mehr ent-

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steht. Für diese Wirkung der magnetischen Körper 11 ist dabei noch von Bedeutung, daß sie insbesondere die kleineren Wellen höchster Frequenz in den Längsschlitzen des Stators unterdrücken, deren Auftreten etwa damit erklärt werden kann, daß bei der Drehung des Rotors jede einzelne Klaue ein sich etwa sinusförmig änderndes Magnetfeld ausbildet, das entgegen der Drehrichtung des Rotors wirkt und etwa eine Wellenlänge umfaßt, die etwa dem Abstand von vier Zähnen 45 des Stators 14 entspricht. Die axialen Schlitze 23 des Stators verursachen indessen lokale Schwankungen dieses magnetischen Feldes, welche durch die Klauen 26 des Rotors in Form dieser kleineren Wellen höchster Frequenz erfaßt werden, wobei jede einzelne Welle sich radial und über den Umfang des Rotors ausdehnende Komponenten umfaßt, die eben bei einer bestimmten Drehzahl des Rotors bestimmte Resonanzschwingungen ergeben, welche die Ursache für die störende Geräuschbildung sind. Diese Resonanzschwingungen werden aber durch die magnetischen Körper unterdrückt.

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Claims (4)

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1. Wechselstrommaschine mit einem Klauenrotor und mit einem mit inneren axialen Schlitzen zur Aufnahme einer geteilten Wicklung versehenen geschichteten Stator, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Mehrzahl der axialen Schlitze (23) mit jeweils einem die zugeordnete Wicklung (16) an der jeweiligen Schlitzöffnung (31) überdeckenden magnetischen Körper (11) versehen 1st.

2. V/echselstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die magnetischen Körper (11) etwa keilförmig zum Verspannen der zugeordneten Wicklung (16) gegen den Grund des zugeordneten Schlitzes (23) ausgebildet sind.

3. V/echselstrommaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die magnetischen Körper (11) aus einem mit magnetischen Stoffen, insbesondere einem ferroraagnetischen Pulver, getränkten Harz, insbesondere einem Epoxyharz, bestehen.

4. Wechselstrommaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die magnetischen Körper (11) aus einem mit einer elektrischen Isolierschicht überzogenen Weicheisen bestehen.

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