DE2757482A1 - Synchron-impulsgenerator, vorzugsweise fuer elektronische zuendung - Google Patents

Description

• Synchron-Impulsgenerator, vorzugsweise für
• elektronische Zündung Die Erfindung betrifft einen Synchron-Impulsgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bei den gegenwärtigen Synchron-Impulsgeneratoren mit elektronischer Zündung weisen Stator und Rotor technologisch ungenau oder unwirtschaftlich herstellbare, komplizierte Polschuhe auf, deren Form und Abmessungen bei Serienherstellung schwierig innerhalb der zur fehlerfreien Funktion nötigen Toleranzen einzuhalten sind. Manche Anwendungen von Synchron-Impulsgeneratoren erfordern nämlich die verschiedensten Verlaufsabwandlungen von Synchron-Ausgangsimpulsen, und jede solche Abwandlung erfordert wiederum teuere Sonder-Werkzeuge und -Geräte zu deren Herstellung.
• Statoren bestehender Synchron-Impulsgeneratoren haben in der Regel die Form von am inneren Umfang mit radialen, gegeneinander um gleiche Distanzwinkel verschobenen Polschuhen versehenen Scheiben. Die Sicherung solcher Polschuhe und Arretierung in gegenseitiger äquidistanter Lage erfordert eine verhältnismäßig aufwendige Kapselung. Enthält ein solcher Stator eine Wicklung, wird dessen Herstellung durch die nötige Imprägnierung und Befestigung der Wicklung zwischen den mit den vorerwähnten Polschuhen versehenen Scheiben kompliziert.
• Nach einer anderen bestehenden Bauart weist der Stator gegenüber dem Rotor auf seiner einen Seite in Längsachsenrichtung einen magnetischen Spalt konstanter Breite und auf seiner anderen Seite in Längsachsenrichtung Pol schuhe auf. Eine solche Anordnung ist gleichfalls schwer herstellbar; darüber hinaus wirkt sich hier der Einfluß einer möglichen Axialschwingung des Rotors in bezug auf den Stator dadurch aus, daß die Axialschwingungen das Ausgangssignal des Generators modulieren.
• Rotoren von herkömmlichen Synchron-Impulsgeneratoren haben in der Regel die Form von an den Stirnen eines Zylinder-Dauermagneten anliegenden und mit radialen Vorsprüngen bzw. Ausnehmungen versehenen Scheiben. Für manche geforderten Verläufe von Synchron-Ausgangs impulsen sind solche Vorsprünge, falls die Außenmaße des Synchron-Impulsgenerators minimal sein sollen, schwer herstellbar.
• Die Rotorplatten pflegen in manchen Fällen außerhalb des Polschuhbereichs entlang ihres Umfangs in Radialrichtung beträchtlich enger zu sein, so daß bei relativ hoher Rotordrehzahl, wenn die Amplitude der Ausgangsimpulse zunimmt, große Phasenfehler des Signals dann auftreten, wenn der von diesen Impulsen zu steuernde Stromkreis bei konstantem Vergleichspegel von ihm - zwecks Auswertung der Phase von Synchronimpulsen - einen qualitativ großen Bereich von Rotordrehzahlen bei gleichzeitiger Erfüllung der Forderung umfassen soll, daß beim Anwachsen der Rotordrehzahl die Phase des Synchron-Ausgangsimpulses von einer bestimmten Rotordrehzahl an nur einen sehr geringen Anstieg erfahren darf.
• Nach einer anderen bestehenden Bauart sind die Rotorplatten entlang ihres Umfangs in Axialrichtung erheblich verengt, um den verlangten Verlauf der Synchron-Ausgangsimpulse zu erzielen, was gleichfalls in der beanspruchten Genauigkeit herstellungstechnisch nur sehr schwierig zu verwirklichen ist.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, unter Beseitigung der oben angeführten Nachteile einen Synchron-Impulsgenerator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein geeigneter Verlauf der Synchron-Ausgangsimpulse durch einfachen Umbau der Form der einzulegenden Statorpolschuhe und Rotorpole in Baukastenanordnung möglich ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
• Vorteile des erfindungsgemäßen Synchron-Impulsgenerators sind ein verhältnismäßig geringer Raumbedarf (Einbauraum) und einfacher Aufbau, der eine Baukastenmontage und somit eine einsatzbereite Verwendbarkeit des Generators mit Synchron-Ausgangsimpulsen unterschiedlichen Verlaufs sowie die Anwendung von genau durch übliche Massenproduktionstechnologie herstellbaren Formen der Rotorpole und der Statorpolschuhe ermöglicht.
• Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Impulsgenerator die leichte und genaue Arretierung der gegenseitigen Winkellagen der Rotorpole und der Statorpolschuhe unter Verwendung einfacher Mittel und mit geringem Aufwand vorteilhaft. So kann z. B. der Spulenkörper aus einer Kunststoffmasse geeigneter Eigenschaften in einem einzigen Arbeitsgang gepreßt werden. Ein anderer Vorteil liegt im geringen Querschnitt der Wicklung der Spule, deren Körper knapp in den Statormantel eingelegt ist, so daß sie zugleich vor äußeren Einflüssen geschützt wird und keine spezielle Imprägnierung erfordert. Die Spulenstirnseiten brauchen nur mit Löchern für elektrische Leitungen versehen sein. Bei einer geraden Anzahl von symmetrisch am Umfang angeordneten Rotorpolen und Statorpolschuhen wird bei geeigneter axialer Überdeckung dieser Pole und Polschuhe der Einfluß eventueller axialer-und radialer Vibrationen des Rotors in bezug auf den Stator auf ein Minimum herabgesetzt. Ferner besteht ein Vorteil darin, daß magnetische Streuflüsse des Stators sehr gering sind, so daß die Feldstärke des Dauermagneten voll nutzbar ist.
• Der erfindungsgemäße Synchron-Impulsgenerator eignet sich für alle Anwendungen, die in genauen Winkellagen der Welle des Synchron-Impulsgenerators erregte Synchronimpulse unterschiedlichen Verlaufs erfordern.
• Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Impulsgenerators werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 vereinfacht die prinzipielle Anordnung des Stators des Generators; Fig. 2 den Stator des Generators in Axialschnitt und und Grundriß; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Statormantels; Fig. 4 den Rotor des Generators in Axialschnitt und Grundriß; Fig. 5 eine Ansicht der Rotorplatte; Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Rotorpols; und Fig. 7 die Rotorplatte mit radialen Vorsprüngen in Seitenansicht und Grundriß.
• Fig. 1 zeigt eine Wicklung 111 einer Spule 11, wobei die Wicklung 111 von einem mit seinen Enden zwei Polschuhe eines Stators 14 bildenden Bügel 13 umschlungen ist. Der Bügel 13 ist zum Schließen des magnetischen Kreises des Rotors des Generators bestimmt.
• In Fig. 2 ist ein ringförmiger Spulenkörper 112 der Spule 11 mit der Wicklung 111 dargestellt. Der Spulenkörper 112 ist an seiner Außenoberfläche mit einer Raumnut 1121 versehen. Im Stirnflächenbereich des Spulenkörpers 112 verläuft die Raumnut 1121 in Radialrichtung.
• Am äußeren Umfang des Spulenkörpers 112 verläuft die Raumnut dann in Axialrichtung und ist durch eine zum Lagern der Spulenwicklung 111 bestimmte Umfangsnut unterbrochen.
• Tiefe und Breite der Raumnut des Spulenkörpers 112 sollten vorzugsweise so gewählt werden, daß sowohl die Umfangs als auch die Radiallage der in Richtung zur Achse des Stators 14 in seine Raumnuten 1121 hineingeschobenen Bügel 13 arretiert werden können. Die Spule 11 mit den Bügeln 13 wird durch Einschieben in den Statormantel 12 eingelegt. Auf seiner Stirnfläche weist der Statormantel 12 einen Ansatz zum Arretieren der Axiallage der Spule 11 auf. Der Bügel 13 ist baukastenartig aus dünnen flachen Klemmelementen 131 zusammengesetzt.
• Fig. 3 zeigt den Statormantel 12, der mit Arretierelementen 121 in Form einer Ausnehmung zum Arretieren der Spule 11 gegen Drehung im Statormantel 12 mittels eines in die vorerwähnte Ausnehmung hineinragenden Teiles des Bügels 13 versehen ist.
• Fig. 4 zeigt einen Rotor 2 des Generators, auf dessen Welle 21 ein Arretierelement 22 des Rotors 2 aufgesetzt ist, das einen Mitnehmer für dünne scheibenförmige Rotorplatten 24 bildet, zwischen denen ein Ring-Dauermagnet 23 mit axialorientierten Polen auf dem Arretierelement 22 des Rotors 2 vorgesehen ist. Die Rotorplatte 24 nimmt die Rotorpole 25 mit, die mindestens durch einen gegen die Rotorpole 25 bzw. auch die Rotorplatte 24 gedrückten Arretierkörper 26 in Radial- und Axialrichtung arretierbar sind. Die Arretierkörper 26 werden z. B. am Arretierelement 22 des Rotors 2 festgehalten.
• Fig. 5 zeigt die Rotorplatte 24, die in ihrer Mitte ein Arretierprofil 241 zu ihrem Arretieren mittels eines Arretierelements 22 des Rotors 2 in nicht verdrehbarer und konzentrischer Lage in bezug auf die Achse der Welle 21 aufweist. Ferner besitzt die Rotorplatte 24 mindestens ein Arretierelement 242 - z. B. in Form eines radialen Schlitzes -zum Einlegen des Rotorpoles 25 und zu dessen Arretieren in nicht verdrehbarer Lage auf der Achse der Welle 21. Die Rotorplatte 24 kann aus mehreren dünneren Blechen zusammengesetzt oder einstückig gefertigt sein.
• Fig. 6 zeigt einen Rotorpol 25, der z. B. zwecks Erzielung verschiedener technologisch schwierig herzustellender Formen aus mehreren dünnen Blechen 251 zusammengesetzt ist.
• Fig. 7 stellt eine Rotorplatte 24 mit unmittelbar den Rotorpol 25 bildenden Radialvorsprungen 243 dar.
• Dabei ist der äußere Umfang der Rotorplatte 24 außerhalb des Bereiches der Radialvorsprunge 243 als Rotationsfläche gestaltet. Wie bei der Ausführungsform in Fig. 5 weist die Rotorplatte 24 ein Arretierprofil 241 zu ihrem Arretieren auf der Welle 21 auf. Die Rotorplatte 24 besteht aus einem Paket dünner Bleche 244.
• Die Arbeitsweise des Synchron-Impulsgenerators besteht darin, daß nur in derjenigen Winkellage der Rotorwelle 21, in der sich die Flächen der Rotorpole und der Statorpolschuhe mittels Radialspalten einander nähern oder voneinander entfernen, eine größere Änderung des magnetischen Flusses in dem durch den Rotor und den Stator des Generators gebildeten und durch den Rotor-Dauermagneten erregten magnetischen Kreis erfolgt. Durch diese Anderung wird in der Spulenwicklung ein Synchron-Ausgangsimpuls induziert.

Claims (6)

1. Ansprttche Synchron-Impulsgenerator, vorzugsweise zum Synchronisieren und Steuern des Zündzeitpunktes bei Fremdzündungsmotoren mit elektronischer Zündung, dessen Synchron-Ausgangsimpulse vorzugsweise eine entsprechend der Einstellung des Zündzeitpunktes in bezug auf die Drehzahl der Welle des Fremdzündungsmotors geformte Vorderflanke, eine Amplitude proportional der Drehzahl einer Antriebswelle des Fremdzündungsmotors zum Antreiben des Synchron-Impulsgenerators und eine Hinterflanke mit vorzugsweise steilem Verlauf haben, mit einem Rotor, einem Stator bzw. Generatorgehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (14) des Generators (1) eine aus einem ringförmigen Spulenkörper (112) und einer Wicklung (111) bestehende Spule (11) aufweist, die mit ihrer äußeren Umfangsfläche in den Statormantel (12) hineingeschoben ist, und daß der Spulenkörper (112) mindestens eine an seiner Außenfläche vorgesehene Raumnut (1121) zum baukastenartigen Aufsetzen eines Bügels (13) auf den Spulenkörper (112) besitzt, so daß zwei Polschuhe des Stators (14) von den Enden des Bügels (13) zum Schließen des magnetischen Kreises des Rotors (2) gebildet sind und die Wicklung (111) der Spule (11) vom Bügel (13) umschlungen ist (Fig. 1, 2).
2. 2. Synchron-Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Enden des Bügels (13) gebildeten Polschuhe des Stators (14) aus einem oder mehreren Klemmelementen (131) bestehen, deren Abmessungen und Form dem geforderten Verlauf der Ausgangsimpulse angepaßt sind, und daß die Anzahl der aufgesetzten Bügel (13) kleiner als die Anzahl der Nuten (1121) im Spulenkörper (112) ist (Fig. 2).
3. 3. Synchron-Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Statormantel (12) mindestens ein vorzugsweise als Raumnut, Ausnehmung, Loch, oeffnung oder Vorsprung gebildetes Arretierelement (121) zur Lagearretierung des Spulenkörpers (112) durch einen Teil des Bügels (13) im Statormantel (12) aufweist (Fig. 3).
4. 4. Synchron-Impulsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (14) des Generators zum Einstellen von Phase und Amplitude der Synchron-Ausgangsimpulse im Generatorgehäuse beweglich gelagert ist.
5. 5. Synchron-Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, dessen Rotor eine mit einem als Fläche, Nut, Ausnehmung, Vorsprung oder als spezieller, vorzugsweise auf die Welle aufgesetzter Mitnehmer ausgebildeten Arretierelement versehene Welle aufweist, auf der an der Stelle des Arretierelements ein vorzugsweise ringförmiger Dauermagnet mit entlang der Wellenachse orientierter Polarität aufgesetzt ist, wobei an den axialen Stirnflächen des Dauermagnetendie Rotorplatten so anliegen, daß mindestens eine der Rotorplatten von jeder Seite des Dauermagneten anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorplatte (24) in Form einer dünnen Scheibe, die mittig ein Arretierprofil (241) zum Arretieren der Rotorplatte (24) mittels eines Arretierelements (22) in nicht verdrehbarer, konzentrischer Lage in bezug auf die Welle (21) besitzt, mindestens ein Arretierelement (242) vorzugsweise in Form einer Radialnut oder öffnung in der Rotorplatte (24) zum Einlegen und Arretieren des Rotorpols (25) aufweist, daß der Rotorpol (25) aus mehreren dünnen Blechen verschiedener Abmessungen zur Ausbildung einer geeigneten Form und Abmessung des Endes des Rotorpols (25) in Baukastenart besteht, und daß die Rotorplatte (24) auf der vom Dauermagneten (23> abgekehrten Seite axial zur Rotordrehachse mindestens an einem Arretierkörper (26) zur radialen und axialen Arretierung des Rotorpols (25) in bezug auf die Rotorplatte (24) anliegt (Fig. 4 - 6).
6. 6. Synchron-Impulsgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorplatte (24) mindestens einen unmittelbar den Rotorpol (25) bildenden Radialvorsprung (243) aufweist, daß die äußere Umfangsfläche der Rotorplatte (24) außerhalb des Bereichs des Radialvorsprungs (243) eine Rotationsfläche um die Rotordrehachse ist, und daß die Rotorplatte (24) aus einem Paket dünner Bleche (244) besteht (Fig. 7).