DE2816672C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem schleifringlosen, eigen­ gelagerten Drehstrom-Generator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein bekannter Drehstromgenerator dieser Art (AT-PS 2 35 949) ist so aufgebaut, daß ein aus zwei Lagerschilden aufgebautes umschließendes Gehäuse vorge­ sehen ist, wobei jedes der Lagerschilde ein Läuferwel­ lenlager aufnimmt und lagert. Beide Lagerschilde müssen sehr genau in einem Einlaß zueinander gehalten und aus­ gerichtet sein, wobei der rechte Lagerschild in einem weiteren äußeren Einpaß den außenliegenden Stator und in einem inneren Einpaß den Erregerkern aufnimmt. Eine solche Bauart ist umständlich und schwierig herzustel­ len, vor allem auch deshalb, weil die beiden Wellenla­ ger in verschiedenen Teilen der Maschine angeordnet sind und sich daher die Toleranzen, die zu der Bestim­ mung des Luftspalts führen, auch in einer ungünstigen Richtung summieren können, da es nicht möglich ist, die Lager in einer Einspannung auszudrehen.

In ähnlicher Weise ist ein weiterer bekannter schleif­ ringloser Wechselstrom-Generator (AT-PS 3 30 290) aufge­ baut, dessen drehangetriebener Teil Klauenpole beider Polaritäten aufweist. Die Zähne der Klauenpole sind dabei auf einen nichtmagnetischen Ring aufgeschoben, wofür sie Ausnehmungen aufweisen, in die der nichtmag­ netische Ring über seine ganze Breite eingesetzt ist. Dabei ist ein den nichtmagnetischen Ring überragender Teil eines jeden Klauenpolzahns an diesen Ring angepreßt. Auch hier sind wieder zwei beidseitige Gehäuseteile vor­ gesehen, die den Stator in beidseitigen Einpässen auf­ nehmen und einen Stator-Ringfortsatz zwischen sich ein­ spannen. Je ein Lager der Rotorwelle befindet sich in einem der äußeren topfförmigen Gehäuseschalen.

Schließlich ist es bei einer elektrischen Wechselstrom­ maschine bekannt (AT-PS 2 38 299), den Klauenpolläufer so auszubilden, daß die mit wechselnder Polarität mag­ netisierbaren Klauen in Umfangsrichtung keine wesent­ lich wirksame direkte ferromagnetische Verbindung mit­ einander haben, wobei der Erregerteil über seinen Um­ fang mit gleichpolartig wirkenden Schenkelpolen ausge­ bildet ist, vorzugsweise mit abnehmbaren Polen und um die Polschenkel einzeln angeordneten Erregerspulen.

Bekannt sind ferner Einphasen-Asynchronmotoren mit Kurz­ schlußwicklung und innenliegendem Stator (CH-PS 4 68 739; AT-PS 1 66 388; GB-PS 9 75 660), wobei es bei solchen Mo­ toren auch möglich ist, zur Ermöglichung von zwei Mo­ tordrehzahlen zusätzlich zu einem innenliegenden Stator noch einen außenliegenden Stator anzuordnen mit unter­ schiedlicher Polpaaranzahl. Hierdurch ergibt sich eine besondere Eignung für den Einbau bei Waschmaschinen, mit der einfachen Möglichkeit der Einstellung unter­ schiedlicher Drehzahlen für Waschvorgänge und Schleuder­ vorgänge.

So ist speziell die Zwillingsstatorausführung der GB-PS 9 75 660, Fig. 5, so ausgebildet, daß beidseitig Ventilatorflügel angeordnet sind, die voll innerhalb eines umgebenden Gehäuses liegen, welches auf einer Seite Ventilationsöffnungen sowie Durchbrüche zwischen feststehenden Rippen aufweist. Dabei ist der Motor all­ seitig gekapselt und umfaßt das äußere feste Gehäuse, welches den äußeren Zwillingsstator lagert, während der innere Stator von einem inneren Gehäuse, welches auch die Läuferwelle in zwei axial zueinander getrennten Lagern aufnimmt, gelagert ist. Das innere, den inneren Stator in einem Einpaß aufnehmende Gehäuse dieses bekannten Asynchronmotors trägt nicht zu dessen Erregung bei und ist auch keinen magnetischen Einflüssen unterworfen. Sinnvoll auswertbare Beziehungen zu einem schleifringlosen, eigengelagerten Drehstromgenerator lassen sich auch deshalb nicht herstellen, weil äußeres und inneres Gehäuse unverzichtbar sind, um einerseits den äußeren und andererseits den inneren Stator präzise zueinander und zum Läufer zu lagern.

Allgemein sind Drehstromgeneratoren verschiedenster Bauart bekannt, beispielsweise für den Bordnetzversorgung von Kraftfahrzeugen, Schiffen, Eisenbahnwagen u.dgl. Sie bestehen zumeist aus einem äußeren stationären Ständerteil mit einer dreiphasigen Ständerwicklung als feststehendem Leitungsteil und einem Läufer, der durch seine Drehung in der Ständerwicklung eine Spannung induziert, die für Gleichstrombordnetze gleichgerichtet wird, wozu üblicherweise sechs in Gleichrichterbrücken­ schaltung angeordnete Leistungsdioden verwendet werden.

In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, anstelle des rotierenden, die einzelnen Magnetpole bildenden Läufers, beispielsweise Klauenpolläufers, mit innerer, ebenfalls rotierender Erregerwicklung einen sogenannten Leitstückläufer zu verwenden. Der Leitstückläufer bil­ det dann das einzige umlaufende Teil des Drehstromgene­ rators; er befindet sich zwischen dem Innenpol mit Erre­ gerwicklung, d.h. dem die Erregerwicklung lagernden Erregerkern, und der äußeren Ständerwicklung. In die­ sem Fall werden für die Stromübertragung auf die Erre­ gerwicklung keine Schleifring/Kohlebürstenanordnungen benötigt. Der Leitstückläufer kann auch hier wieder aus zwei Polhälften mit einer gewünschten Anzahl, beispiels­ weise mit sechs klauenförmigen, ineinandergreifenden Polen bestehen, wobei die Polhälften durch einen Ring aus unmagnetischem Stahl verbunden sind. Eine der Pol­ hälften ist topfförmig ausgebildet und verfügt über einen als Nabe ausgebildeten Boden, mit welcher der Leitstückläufer an der ihn tragenden Welle befestigt ist. Die Welle ist mit Hilfe von zwei Lagern endseitig im Generator gelagert, diese Lager befinden sich dann in beidseitigen, die inneren Generatorteile umschließen­ den und lagernden vorderen und hinteren Gehäuseteilen oder sogenannten Lagerschilden. Die Lagerschilde bilden aufeinander zu gerichtete Einpässe und halten so Teile der stationären Ständerwicklung zwischen sich. Es ist bei dieser bekannten, weiter vorn schon angesprochenen Bauart wesentlich, daß die Einpässe an den beidseitigen Lagerschilden und die korrespondierenden Einpässe an dem dazwischenliegenden Ständerteil zur Vermeidung von Fluchtungsfehlern der Wellenlager für den Leitstückläu­ fer mit entsprechend hoher Präzision ausgeführt sind. Problematisch ist bei einem solchen eigengelagerten Dreh­ stromgenerator, daß für eine gegebene Leistung eine be­ trächtliche Baulänge erforderlich ist und die Luftspalt­ güte von einer Vielzahl von Faktoren abhängt, insbeson­ dere von der Güte der Einpässe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eigen­ gelagerten, schleifringlosen Drehstrom-Generator so auszubilden, daß bei erheblich reduziertem Bauaufwand dennoch Fluchtungsfehler weitgehend ausgeschlossen sind und eine wesentlich geringere Baulänge des Gene­ rators erzielt werden kann.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß einer der normalerweise das äußere Gehäuse bildenden Lagerschilde, nämlich der sogenannte B-Lagerschild völlig entfallen kann, so daß sich schon aus diesem Grunde eine erhebliche Reduzierung im Bauaufwand ergibt. Dabei ist der verbleibende Lagerschild als Topf ausgebildet und trägt den Ständer; gleichzeitig trägt dieser Lagerschild den innenliegenden Erregerkern mittels eines Einpasses, der seinerseits dann mindestens ein Läuferlager aufnimmt. Wegen der verkürzten Baulänge und des Aneinanderrückens der Lager fallen eventuelle Fluchtungs­ fehler bei weitem weniger ins Gewicht, so daß sich die Luftspaltgüte des Generators verbessert.

Vorteilhaft ist ferner, daß beide Läuferlager in den stationären Erregerkern verlegt sind, so daß es möglich ist, diese in einer Aufspannung ohne jeden Mittenversatz herzustellen. Auch hierdurch entfallen Fluchtungsfehler.

Dabei ist es auch möglich, den Drehstrom-Generator in einer sogenannten Flanschausführung auszubilden, bei der der als Topf ausgebildete, verbleibende Lagerschild über einen Einpaß verfügt und als Flansch dazu dient, den Generator am Motor oder Getriebe des zugeordneten Maschinenelements zu befestigen. Bei einer solchen Flansch­ ausführung ist die Ölschmierung des Generators vom Ge­ triebe oder Motor her auf einfache Weise möglich. Beson­ ders vorteilhaft ist schließlich die gute Kühlung der Gleichrichter, die im Kühlwind des Lüfterrades liegen, welches unmittelbar an dem verbleibenden Läuferwellen­ stummel oder am außenliegenden Nabenteil des Leitstück­ läufers befestigt ist.

Schließlich ist es möglich, anstelle des Lüfters für die Eigenbelüftung bei einer weiteren Ausführungsform ein Motorkühlgebläserad zu verwenden, wenn der Generator beispielsweise direkt an einen entsprechend ausgebilde­ ten Motor angeflanscht ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Drehstromgenerators möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Querschnittdarstellung eines eigengelagerten Generators ohne B-Lagerschild.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Bevor auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel entspre­ chend der Zeichnung näher eingegangen wird, wird darauf hingewiesen, daß sich der Drehstrom-Generator seiner Grundkonzeption nach zur Anwendung bei beliebigen elek­ trischen Maschinen eignet, bei denen ein rotierender und mittels endseitiger Lager an stationären Gehäuse­ teilen gehaltener Läufer vorhanden ist, der topfförmig, beispielsweise als Leitstückläufer einen stationären Innenpol umfaßt. Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht demnach darin, beide Läuferlager in den Erreger­ kern zu verlegen. Dadurch erübrigt sich einer der end­ seitigen Lagerschilde, nämlich der sogenannte B-Lager­ schild und der Generator wird kürzer, wobei dann der Lüfter, der ein Blech- oder Gußteil sein kann, zur Kühlung des Generators lediglich am Läufer oder an einem Läuferwellenstummel befestigt wird.

Der in der Zeichnung gezeigte eigengelagerte Drehstrom­ generator ist mit 1 bezeichnet; er verfügt über ein einziges äußeres Gehauseteil oder einen A-Lagerschild 2, wel­ cher topfförmig ausgebildet ist mit einem Nabenteil 3 und einer umfassenden, in etwa zylindrischen Wandung 4.

Bei einer Ausführungsform kann der Topfboden 3 als Ein­ paß dienen, d.h. er verfügt über eine Paßschulter 5, die zur Befestigung des Generators 1 an einem beliebigen fremden Maschinenteil 6 dient, welches beispielsweise ein Getriebe-, Motor- oder Turbinengehäuse sein kann oder ein sonstiges beliebiges Bauteil, welches über eine ent­ sprechende Paßringschulter 7 verfügt. Die Befestigung erfolgt dann mit Hilfe von Schraubbolzen, von denen einer bei 8 dargestellt ist. Handelt es sich bei dem fremden Maschinenteil 6 unmittelbar um ein Getriebe- oder Motor­ gehäuse mit entsprechendem Ölumlauf, dann kann noch eine Dichtung 9 vorgesehen sein.

Der bei dem dargestellten Generator 1 verwendete Leit­ stückläufer 10 verfügt über mindestens eine Polhälfte, die topfförmig ausgebildet ist und so einen als Nabe 11 dienenden Boden aufweist. Die Gestaltung des äußeren Teils 12 des Leitstückläufers, mit welchem dieser den Innenpol oder Erregerkern 13 umfaßt, kann beliebig sein und braucht nicht weiter erläutert zu werden. Der äußere Teil ist auf jeden Fall so beschaffen, daß sich bei Drehung des Läufers 10 ein wechselnder Magnetfluß in der Drehstromständerwicklung 14 zur Induzierung der üblicher­ weise dreiphasigen Wechselspannung ergibt.

Der topfförmige verbleibende Lagerschild 2 trägt das Ständerpaket 15, welches an einer Schulter 16 der inneren Ringwandung 4 des Lagerschilds 2 anliegt, gehalten von einer bei 30 dargestellten Verschraubung.

Der Leitstückläufer 10 sitzt mit seiner Nabe 11 auf der Läuferwelle 17; er kann beispielsweise auf diese aufgekeilt oer sonstwie befestigt sein. Die Läuferwelle 17 erstreckt sich durch die innere Bohrung 18 des stationären Erregerkerns 13 und ist mittels zweier Lager 19 und 20 im Erregerkern gelagert.

Der Erregerkern 13, der seinerseits noch die mit 21 bezeichnete Erregerwicklung lagert, sitzt in einer Paßbohrung 22 der Lagerschildnabe 3. Dieser so gebildete Einpaß dient sowohl zur axialen als auch radialen Lagerung und Sicherung des Erregerkerns 13 und verfügt daher bevorzugt über eine größere axiale Erstreckung, d.h. der bei 22 dargestellte Einpaß ist so ausgebildet, daß sich der zugeordnete innere Ringflansch 23 am Erregerkern 13 durch die gesamte Paßbohrung 22 erstreckt.

Man erkennt, daß der Erregerkern 13 beide Lager 19 und 20 für die Läuferwelle 17 aufnimmt, die daher fluchtend und ohne Mittenversatz angeordnet werden können.

Der Antrieb der Läuferwelle 17 kann von der in der Zeich­ nung äußeren Seite, also im Bereich der Nabe 11 des Läu­ fers 10 erfolgen, erfolgt aber bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel bevorzugt von der Seite des fremden Maschinenteils 6 aus; daher endet die Läuferwelle 17 an dieser Stelle in einem Wellenstummel 17 a, an welchem in geeigneter Weise ein Antriebsrad 24 befestigt ist. Bei diesem Antriebsrad kann es sich um eine Keilriemenscheibe handeln, bevorzugt erfolgt der Antrieb aber formschlüssig, so daß das Antriebsrad 24 als Zahnrad ausgebildet ist. In diesem Fall ist der eigengelagerte Generator als soge­ nannter Flanschgenerator ausgeführt, wie er auch in der Zeichnung dargestellt ist, und die Ölschmierung des Ge­ nerators erfolgt von dem Getriebe oder Motor her, an welchem er, wie gezeigt, angeflanscht ist. Für den Öl­ transport vom äußeren, bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel als Rollenlager ausgebildeten Lager 19 ist eine Ölleitung 25 mit Querbohrung 26 vorgesehen; die Abdichtung nach außen erfolgt mit Hilfe eines üblichen geeigneten Dichtrings 27.

In einer Variante der dargestellten Ausführungsform ist es möglich, einen solcherart ausgebildeten, eigengela­ gerten Generator gleichzeitig als Lagerung für ein Motor­ kühlgebläserad zu verwenden, welches dann anstelle des in der Zeichnung dargestellten Lüfterrads 28 an der Nabe 11 des Läufers 10 befestigt und in geeigneter Weise ausge­ bildet ist. Die Möglichkeit der unmittelbaren Befesti­ gung des Lüfters 28 auf dem Läufer ist ohnehin von erheb­ lichem Vorteil, denn es ergibt sich so eine sehr günstige Eigenbelüftung des Generators, bei dem die Luftzufuhr entsprechend den Pfeilen A über Lüftungsbohrungen 29 im Lagerschild 2 erfolgt. Die Kühlluft durchströmt dann die zu kühlenden Generatorteile, insbesondere die Ständer­ wicklung und wird entsprechend den Pfeilen B von den Lüfterflügeln des Lüfterrads 28 wieder abgeführt.

Das anstelle des Lüfterrads 28 auf der Nabe 11 bzw. einem nicht dargestellten, hervorstehenden Wellenstum­ mel auf dieser Seite aufgesetzte Motorkühlgebläserad ist dann selbstverständlich von anderer Form und so ausge­ bildet, daß erheblich größere Lüfterleistungen bewältigt werden können, wobei gleichzeitig die Belüftung des Ge­ nerators erfolgt, der in diesem Fall neben der Stromer­ zeugung dazu dient, das Motorkühlgebläserad zu lagern und mit seiner Lüfterwelle einen integralen Bauteil und Verbindungsteil zwischen Motor und Motorkühlgebläserad bildet.

Die kurze Baulänge bei gleicher elektrischer Leistung sichert eine hohe Luftspaltgüte, insbesondere weil die Anzahl der Einpässe für die Lagerteile, die die Wälz­ lager der Läuferwelle tragen, reduziert werden konnten. Durch die kurze Bauart verringert sich auch ein möglicher Fluchtungsfehler erheblich. Infolge des Fehlens von Fluchtfehlern verfügt der Drehstrom-Generator auch über eine erhebliche Laufruhe.

Claims (8)

1. Schleifringloser, eigengelagerter Drehstrom-Generator für Kraftfahrzeuge u.dgl., mit einem Gehäuse, welches die stationäre äußere Ständerwicklung in einem Einpaß lagert, und mit einem topfförmig den inneren statio­ nären Erregerkern mit Erregerwicklung umfassenden, von einer Läuferwelle getragenen Leitstückläufer, wobei der Erregerkern in einem Einpaß des Gehäuses sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Gehäuse ausschließlich von einem einseitigen, auf der anderen Seite den Leitstückläufer (10) freilassenden Lagerschild (A-Lagerschild) gebildet ist, in dessen Einpaß der Erregerkern (13) sitzt, daß
• b) beide Läuferwellenlager (19, 20) von dem einstücki­ gen Erregerkern (13) gebildet sind, daß
• c) der Leitstückläufer (10) hinter dem zweiten Lager (19) auf dem frei nach außen ragenden Wellenstum­ mel der Läuferwelle (17) befestigt ist und daß
• d) das Lüfterrad (28) angrenzend zur freiliegenden Nabe (11) des Leitstückläufers (10) befestigt ist.

2. Drehstrom-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der A-Lagerschild (2) topfförmig aus­ gebildet ist und das Ständerpaket (15) mit Ständer­ wicklung (14) mit einer zylindrischen, inneren Ring­ wandung (4) aufnimmt, in welcher das Ständerpaket (15) an einer Schulter (16) auf Anschlag liegt.

3. Drehstrom-Generator nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Topfboden (3) des A-Lagerschilds (2) einen nach außen gerichteten Einpaß aufweist zur Lagerung des so gebildeten Flanschgenerators an einer zugeordneten Aufnahmeöffnung eines Motor-, Getriebe­ oder Turbinengehäuses.

4. Drehstrom-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das antriebsseitige Läuferwellenlager (20) in etwa in der Radialebene liegt, in welcher sich auch die Einpässe für die Lagerung des A-Lager­ schilds (2) am fremden Maschinenteil (6) und die Lagerung des stationären Erregerkerns (13) im A­ Lagerschild (2) befinden.

5. Drehstrom-Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Lagerung des Leit­ stückläufers (10) am Wellenstummel dienende Nabe (11) gleichzeitig das Lüfterrad (28) trägt.

6. Drehstrom-Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (28) auf dem Endbereich der die Nabe (11) des Leitstückläu­ fers (10) durchsetzenden Läuferwelle (17) gelagert ist, wobei das Lüfterrad (28) gleichzeitig zur Küh­ lung fremder Maschinenteile (6) dient und ein Antriebs­ zahnrad (24) auf einem antriebsseitigen Wellenstummel (17 a) der Läuferwelle (17) angeordnet ist.

7. Drehstrom-Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Erregerkern (13) zur Schmierung des zweiten, von der Aufnahmeöffnung am fremden Maschinenteil (6) abgewandten Läuferlagers (19) Ölleitungen (25, 26) angeordnet sind.

8. Drehstrom-Generator nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Erregerkern (13) und Läufer­ welle (17) eine Dichtung (Simmerring 27) vorgesehen ist.