DE2816671A1

DE2816671A1 - Elektrischer generator

Info

Publication number: DE2816671A1
Application number: DE19782816671
Authority: DE
Inventors: Georg Binder; Reinhold Wamsler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-04-18
Filing date: 1978-04-18
Publication date: 1979-10-31
Also published as: FR2423905A1; GB2019109A

Description

2816671 Dipl. mg. Peter Otto _{7O33 Herrenberg (Kupplngen)}

Patentanwalt Eife.straße 7

Telefon (O 70 32) 319 99

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Firma

Robert Bosch GmbH

7000 Stuttgart

Elektrischer Generator

Zusammenfassung

Es wird ein elektrischer Generator vorgeschlagen, der dazu dient, eine einwandfrei fluchtende und verbindungsfreie Lagerung der Läuferwelle sicherzustellen; dabei ist ein solcher Generator, vorzugsweise Topf generator ver spannungsfrei und reparaturfreundlich. Der Generator, der vorzugsweise als Drehstromgenerator für die Bordnetzversorgung von Kraftfahrzeugen, Schiffen, Eisenbahnen u. dgl. ausgebildet ist, umfaßt ein zweiteiliges Gehäuse, gebildet von einem A- und einem B-Lagerschild, welches der Lagerung und Aufnahme des Ständerpakets sowie der endseitigen Lager für die drehangetriebene Läuferwelle dient. Das Ständerpaket, welches ein labiles Gebilde aus einer Vielzahl von Lamellen oder aus hochkantgerolltem Band ist, ist nach in-

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nen weggebaut, wobei bei einer ersten Ausführungsform die beiden Gehäuseteile, nämlich das A- und das B-Lagerschild stirnseitig direkt aneinanderliegen und gegenseitig verspannt sind, während das Ständerpaket in einer Bohrung eines der Gehäuseteile angeordnet ist, so daß es selbst keine tragenden und lagernden Aufgaben mehr zu erfüllen braucht.

Bei einer anderen Ausführungsform, ist das Ständerpaket ebenfalls nach innen weggebaut, bildet aber mit einer zusätzlichen äußeren Ummantelung eine Baueinheit. Hierbei ist es lediglich die Ummantelung, die als zusätzliches tragendes Bauteil des Generators in Erscheinung tritt, da an ihr die beiden äußeren Gehäuseteile, nämlich das A- und das B-Lagerschild unter Bildung von Einpassen stirnseitig anliegen und zusammen mit der Ummantelung gegenseitig verspannt sind. Beide Ausführungsformen stellen sicher, daß die Wälzlager für die Läuferwelle einwandfrei senkrecht stehen und Fluchtfehler ausgeschlossen sind.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Generator nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon eine Vielzahl von elektrischen Generatoren, beispielsweise Drehstromgeneratoren für die Bordnetz Versorgung von beweglichen Einheiten bekannt, die üblicherweise so aufgebaut sind, daß eine feststehende dreiphasige Ständerwicklung und ein Läufer oder Rotor vorgesehen sind, auf dessen Welle die Magnetpole mit der Erregerwicklung sowie bei der überwiegenden Zahl der Ausführungen zwei Schleifringe sitzen. Die Läuferwelle ist in zwei

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Lagern gelagert. Die in der Ständerwicklung induzierte Spannung wird von einem Gleichrichter in B rück en schaltung, der sechs Leistungsdioden in Form von drei Plus- und drei Minusdioden umfaßt, gleichgerichtet und der Bordnetzversorgung zugeführt.

In diesem Zusammenhang sind auch Drehstromgeneratoren bekannt, bei denen als rotierendes Teil lediglich ein topfförmiger Läufer auf der Läuferwelle sitzt, während die Erregerwicklung in axialer Angrenzung an ein sogenanntes Polgehäuse feststeht, wobei das Polgehäuse mit einem äußeren Gehäuseteil (A-Lag er schild) verbunden ist. Es ergeben sich bei dieser Ausführungsform drei Luftspalte, nämlich ein erster Luftspalt im Übergang vom Ständerpaket zum äußeren Läuferteil, von diesem zum Polgehäuse und vom Polgehäuse zum inneren Läuferteil, welches nabenförmig auf der Läuferwelle sitzt. Die beiden Wälzlager für die Läuferwelle befinden sich in den beiden endseitigen Gehäudetei-1-en, die im folgenden auch als sogenanntes A-Lagerschild und sogenanntes B-Lagerschild bezeichnet werden. Der äußere Läuferteil kann nach Art eines Leitstückläufers aufgebaut sein und zwei Polhälften umfassen, die mit einer Anzahl klauenförmiger Pole ineinandergreifen. Ein solcher Drehstromgenerator wird als Topfgenerator bezeichnet; dabei sind die beiden Lagerschilder über das Ständerp.iket zentriert und liegen an diesem stirnseitig an, wobei sie über mehrere Schrauben gegeneinander und gegen das Ständerpaket verspannt sind.

Dieses Ständerpaket ist jedoch ein labiles Gebilde, denn es besteht aus einer Vielzahl von Lamellen oder wird aus hochkantgerolltem Band oder in sonstiger Weise hergestellt; es gibt daher beim Anziehen der

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Schrauben unterschiedlich nach und kann eine Schräg stellung der Lagerschilder zueinander bewirken. De'mentsprechend steht dann der in die Naben der Lager schilder eingeschobene Außenring der Wälzlager für die Läuferwellenlagerung schräg zu seinem auf der Läuferwelle sitzenden Innenring. Ähnliches ergibt sich bei Fluchtfehlern der Lagernaben, wenn eines der Lagerschilder zum anderen außermittig verzogen wird. In beiden Fällen wird das Wälzlager laut, es kann bei Rollen-und Nadellagern zu Kantenlauf und zu frühzeitigem Ausfall kommen. Außerdem leidet hierdurch die Luftspaltgüte des Topfgenerators.

Nachteilig ist allgemein bei einem solchen Aufbau, daß sich für die Zentrierung der stirnseitig am Ständerpaket anliegenden Lager schilder zwei Einpasse ergeben, die entsprechend genau ausgebildet sein müssen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße elektrische Generator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Läuferwelle ohne Fluchtfehler und ohne Schrägstellung ihrer Wälzlager einwandfrei gelagert ist und Schrägstellungen oder Verspannungen der Lagerschilder zueinander, die auf die Labilität des Ständerpakets zurückzuführen sind, ausgeschlossen sind.

Besonders vorteilhaft ist weiterhin, daß sich der nach erfinderischen Maßnahmen ausgebildete Drehstromgenerator, beispielsweise Topfgenerator, verspannungsfrei montieren läßt und besonders reparaturfreundlich ist, da sich bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine leichte

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Zugänglichkeit zu dem Gleichrichterbereich ergibt, der zwischen dein B-Lagerschild und dem Ständer-Rotorbereich angeordnet ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Drehstromgenerators möglich. Besonders vorteilhaft ist, wenn das Ständerpaket mit einer äußeren Ummantelung umgeben ist und mit dieser eine Baueinheit bildet, wobei dann die Ummantelung als absolut starres Zwischenstück zwischen den beiden Lager schildern angeordnet ist, die gegen diese stirnseitig hart verspannt sind. Man erzielt auf diese Weise die gleiche bevorzugte Positionierung und Lagerung des Ständerpakets durch die endseitigen Lagerschilder des Topfgenerators und sichert sich gleichzeitig einen einwandfreien und komplikationsfreien Zugang zum Gleichrichterbereich, wobei anschließend der ummantelte Ständer als Baueinheit ohne Schwierigkeiten abgehoben werden kann, ohne daß es zu den Nacht·---ilein kommK ,die" auf die Labilität des Standerpakets zurückzufuhren sind.

Z eichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Topf generators in einer Ouer Schnittdarstellung, auf den. die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft anzuwenden ist, und Fig. 2 eine alternative Ausführungsform, bei der die übliche Labilität des Ständerpakets durch eine starre Ummantelung beseitigt ist.

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Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auf beliebige Ausführungsformen von elektrischen Generatoren, beispielsweise Drehstromgeneratoren anwendbar ist, bei denen das Ständerpaket zwischen zwei endseitigen Lagerschilden oder Gehäuseteilen, die mehr oder weniger stark topfförmig ausgebildet sind, gehalten ist.

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, daß dieses Ständerpaket, um durch seine Labilität nicht beim Verspannen der Lagerschilder deren Schräg stellung zu bewirken, aus der lagernden und tragenden Funktion zwischen den Lager schildern herausgenommen wird und nach innen verlegt wird, wobei dann entweder die Lagerschilder direkt stirnseitig aneinanderliegen und hart verspannt werden können oder ein zusätzliches starres Zwischenteil mit den zugeordneten Stirnseiten der Lager schilder Einpasse bildet und das Ständerpaket an der inneren Bohrung des Zwischenteils befestigt oder in diese eingepaßt ist. Dieses Zwischenteil bildet dann bezüglich des Ständerpakets eine Ummantelung für dieses und kann als Baueinheit mit diesem, beispielsweise auch als Ersatzteil, ausgebildet sein.

Bei dem bevorzugten Ausführung.sbeispiel der Fig. 1 ist ein erstes topfförmiges Gehäuseteil bzw. ein sogenanntes Α-Lager schild 1 vorgesehen, welches über einen Nabenbereich 2 zur Lagerung eines ersten Wälzlagers 3 für die Läuferwelle 4 verfügt. Gleichzeitig kann dieses A-Lagerschild der äußeren Befestigung des in Fig. 1 gezeigten Drehstrom-Topfgenerators dienen, wozu ein radialer Ringflansch 1a vorgesehen ist, der über Befestigungsbohrungen 1b verfügt. Der Antrieb der

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Läuferwelle 4 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel von der Seite des A-LagerSchildes 1 aus; zu diesem Zweck verfügt die Läuferwelle 4 über einen sich über die Radialebene des A-Lagerschildes hinaus erstreckenden Wellenstummel 4a, auf dem bei dem dargestellten Schwenkarmgenerator (eigengelagert) in der. Regel eine Lüfter-Riemenscheibe sitzt.

Dem A-Lagerschild 1 gegenüberliegend befindet sich ein zweites äußeres Gehäuseteil oder B-Lagerschild 5, welches ebenfalls über einen Nabenteil 6 zur Aufnahme des Außenrings 7 des dort angeordneten Wälzlagers 8 für die Läuferwellenlagerung verfügt.

Beide Lagerschilder 1 und 5 verfugen über aufeinanderzu gerichtete, im wesentlichen zylindrische, den Topfaufbau dieser Gehäuseteile vervollständigende Ringwandungen 9 und 10, deren äußere, stirnseitig aneinandergrenzende Randbereiche über unter Bildung einer Schulter axial vor springende Ringflansche 9a bzw. 10a verfügen, die gleichzeitig einen Einpais bilden. Daher ist es möglich, bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Lagerschilder t und 5 direkt und hart gegeneinander zu verspannen, und zwar mit Hilfe üblicher Spannschrauben, von denen eine bei J 1 dargestellt ist.

Von wesentlicher Bedeutung ist bei dieser Ausführungsform, daß das Ständerpaket völlig in eines der beiden Lagerschilder J oder 5 eingeschoben ist und nicht zum Befestigen der Lagerschilder herangezogen wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Standerpaket 12 mit S tänder wicklung 13 in eine Paäbohrung 14 des B-Lager Schilds 5 eingeschoben und nimmt keine sonstigen Lagerungsaufgaben mehr wahr.

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Vervollständigt wird der in Fig. 1 gezeigte Topfgenerator noch durch ein an das Α-Lager schild 1 angeflanschtes Polgehäuse 15 mit angrenzender Erregerwicklung 16 (beide feststehend) wobei die Zuleitungen für die Erregerwicklung 16 bei 17 dargestellt sind; diese Zuleitung 17 durchsetzt das Ständerpaket bei 18 und führt bis zu einem außen am B-Lagerschild 5 befestigten Regler 19, der der Erregerwicklung 16 den jeweils zur Aufrechterhaltung der gewünschten Bordnetzspannung erforderlichen Er reger strom, zuführt. Mit 20 ist der Gleichrichter—bzw. Diodenbereich bezeichnet, der plattenförmig ausgebildet ist und über eine bei 21 gezeigte Zuleitung mit der Ständerwicklung verbunden ist.

Da die beiden äußeren Lagerschilde hart gegeneinander gespannt sind und gespannt werden können, ohne dai3 sich/eine Schräg Stellung der Lagerschilder zueinander ercjelpn würde, -orzielt, nan insbesondere auch wegen des einzigen, von den Stirnseiten der Topfwände 9 und 10 gebildeten Einpaß, eine einwandfreie Vertikalpositionierung der Lagerschilderund ihrer Nabe sowie der in diesen angeordneten Wälzlager 3 und 8 für die Läuferwelle.

Allerdings können sich bei dem in Fig. I dargestellten Ausführungsbeispiel eines über den Ständermantel hart gespannten Topfgenerators im Reparaturfall, d. h. bei der Demontage einige Schwierigkeiten ergeben, weil für einen Gleichrichter- bzw. Diodenwechsel (als häufigster Reparaturfall) zunächst der in das B-Lager schild eingeschobene und in diesem bevorzugt verstiftete oder in dieses eingeschrumpfte Ständer entfernt werden muß. Dies kann zu einem zusätzlichen Aufwand an Zeit und Kosten führen, wenn der Ständer beispielsweise auch noch eingerostet ist.

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Die vorliegende Erfindung löst daher die ihr zugrundeliegende Aufgabe, eine mögliche Schräg stellung der Lager schilder zueinander beim Verspannen infolge des zwischen beiden angeordneten Ständerpakets zu vermeiden, mittels des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels dadurch, daß bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls der eigentliche Ständer mit Lamellenpaket und Wicklung nach innen weggebaut ist, aber nicht in eine Bohrung in einem der beiden Lager schilder wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. ] eingeschoben ist, sondern hier Teil von einer äußeren Ummantelung 25 ist, die ihrerseits das bisher vom Ständerpaket gebildete Zwischenglied zwischen den beiden, aufeinandergerichteten Stirnrändern der Lagerschilder 1 und 5 bildet und das Ständerpaket in einer inneren Bohrung lagert und hält. Bevorzugt kann das Ständerpaket in dieser inneren Bohrung der Ummantelung 25 auch unlösbar angeordnet sein, da kein Bedarf einer Trennung besteht.·

Daher bildet bei diesem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Ummantelung 25 mit dem inneren Ständer aus Ständerpaket 12* und Ständerwicklung 13' auch bevorzugt eine Baueinheit, aus welcher der Ständer nicht entfernt zu werden braucht.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei die Bezugszeichen von abgewandelten Teilen einen Beistrich oben aufweisen. So kann beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 das in der Zeichnung linke Lagerschild, also das A-Lagerschild 1' identisch zum Lagerschild 1 der Fig. 1 ausgebildet sein; die äußere Ringwandung 10' des B-LagerSchilds 5' ist jedoch verkürzt, so daß beide Ringwandungen 9' und 10' der A- und

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B-Lagerschilder ]' und 5' übliche Formen haben können, zwischen sich aber nicht das Ständerpaket 12' einspannen, sondern, wie schon erwähnt, eine starre Ummantelung 25, die eine zylindrische Ringform aufweist und beidseitig über Einpasse 26 und 27 an den zugeordneten Ringrändern der Topfwandungen 9' und 10' der Lager schilder anliegt. Auch hier sind die beiden Lager schilder 1' und 5' hart gegen die Ummantelung 2 5 verspannt, wobei das eigentliche (labile) Ständerpaket nicht zur Lager schildbefe stigung verwendet wird.

Die Einbettung des Ständers 12', 13' in die Ummantelung 25 erfolgt durch Einschieben und Verstiften, Einschrumpfen und/oder Eingießen, so daß sich die schon erwähnte einheitliche Bauform ergibt.

Im Reparaturfall kann bei diesem Ausführungsbeispiel das A-Lagerschild 1' samt der Erregerfeldwicklung 16 und dem Läufer entfernt werden. Es ist dann möglich, durch die jetzt völlig freie Ständerbohrung die von der Ständerwicklung 13' kommenden Leitungen U, V und W von der Leiterplatte 20 der Gleichrichter abzulöten, wodurch Ständer 12' , 13' einerseits und Gleichrichterbereich 20 andererseits abgetrennt sind.

Der ummantelte Ständer läßt sich dann so wie er ist und ohne daß irgendwelche Spannstifte entfernt werden müssen, ohne daß erwärmt oder ausgepreßt werden muß, ohne Beschädigung vom B-Lager schild 5¹ abheben. Der Weg zum Gleichrichteraustausch ist dann ohne Schwierigkeiten frei, wobei der ummantelte Ständer wieder verwendet werden kann.

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L e ers e i t e

Claims

Dipl. Ing. Peter Otte ₇₀₃₃ Herrenberg (Kuppingen)

Patentanwalt Eifelstraße 7

Telefon (0 70 32) 319 99

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PATENTANSPRÜCHE

Elektrischer Generator, insbesondere Drehstromgenerator für die Bordnetzversorgung von Kraftfahrzeugen, Schiffen, Eisenbahnen α. dgl. , mit einem zweiteiligen Gehäuse, welches das Ständerpaket sowie jeweils endseitig die drehangetriebene Läuferwelle lagert, dadurch gekennzeichnet, daß bei nach innen weggebautem Ständerpaket (12, 13) die beiden Gehäuseteile (A- und B-Lagerschild 1, 5) stirnseitig unter Bildung eines Einpasses direkt aneinander liegen und gegeneinander verspannt sind und daß das Ständerpaket (12, 13) in einer dieses im wesentlichen einschliessenden Bohrung (14) eines der Gehäuseteile (B-Lagerschild 5) angeordnet ist.
2. Elektrischer Generator, insbesondere Drehstromgenerator für die

Bordnetzversorgung von Kraftfahrzeugen, Schiffen, Eisenbahnen u. dgl. , mit einem zweiteiligen Gehäuse, welches das Ständerpaket sowie jeweils endseitig die drehangetriebene Läuferwelle lagert, dadurch gekennzeichnet, daß bei nach innen weggebautem Ständerpaket (12', 13') dieses in einer äußeren umgebenden Ummantelung (25) eingebettet ist unter Bildung einer Baueinheit mit der Ummantelung und daß die Stirnseiten der beiden Gehäuseteile (A- und B-Lager schild 1', 5') unter Bildung von jeweils einem Einpaß (26, 27) an der Ummantelung (25) anliegen und

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mit dieser und gegenseitig verspannt sind.
3. Elektrischer Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (12, 13; 12', 13') in der Innenbohrung (14) oder der Aufnahmebohrung der Ummantelung (25) eingeschoben und verstiftet, eingeschrumpft oder eingegossen ist.

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