DE2845663A1

DE2845663A1 - Elektrische maschine

Info

Publication number: DE2845663A1
Application number: DE19782845663
Authority: DE
Inventors: Walter Hagenlocher; Heinz Hesse; Karl Kleebaur; Christoph Dipl Ing Kugel; Johann Kunz; Werner Lemke; Ruediger Sohnle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-10-20
Filing date: 1978-10-20
Publication date: 1980-05-08

Description

Elektrische Maschine
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruches. Die Maschinenwelle ist im allgemeinen in zwei Kugellagern gelagert, die ihrerseits in das Maschinengehäuse, beispielsweise in ebene oder topfförmige Lagerschilde, eingesetzt sind.
Beim Betrieb erwärmt sich die Maschine, infolgedessen dehnt sich die Maschinenwelle besonders in ihrer Längsrichtung aus. Es ist deshalb nicht möglich, beide Lager starr. im Maschinengehäuse zu verankern. Man hilft sich meist damit, daß man ein Lager als Festlager, also als starr im Maschinengehäuse gelagertes Lager, und das zweite Lager als Loslager, also als ein im Maschinengehäuse längs der Achsenrichtung der Maschinenwelle verschiebbares Lager, ausführt. Die Bohrung für das Loslager neigt nun bei hoher Schüttelbeanspruchung zum Ausschlagen. Diese Verschleißerscheinung tritt besonders häufig bei Drehstromgeneratoren in Kraftfahrzeugen auf. Das Ausschlagen wird verursacht durch das Spiel des Loslagers und durch die Schüttelkräfte.
Ein weiterer Nachteil eines Loslagers ist, daß durch sein Spiel in der Lagerbüchse ein Umlaufen des Außenringes vorkommt, was zu einem Abrieb in der Lagerbüchse führt und das Lagerspiel in nachteiliger Weise erhöht. Um das Gewicht eines Generators möglichst gering zu halten, werden Lagerschilde vorwiegend aus Leichtmetall hergestellt. Durch die geringe mechanische Festigkeit des Leichtmetalles und durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Leichtmetalles, aus dem das Lagerschild hergestellt ist, und dem Stahl, aus dem das Kugellager hergestellt ist, wird die nachteilige Vergrößerung des Lagerspieles noch begünstigt. Schließlich treten beim Betrieb eines Generators, bei dem sich das2>agerspiel schon erhöht hat, unzulässig hohe Laufgeräusche auf.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß beide Lager als Festlager ausgeführt werden können und somit alle die Probleme, die sich aus der Verwendung eines Los lagers ergeben, gar nicht auftreten. Die axialen Kräfte entlang der Maschinenwelle, die durch eine unterschiedliche Längenausdehnung der Gehäuseteile und der Welle entstehen, können von den Kugellagern aufgenommen werden, ohne daß die Lebensdauer beeinträchtigt wird. Über eine definierte Vorspannung der Lagerschilder können die Kugellager axial angestellt, also vorgespannt, werden.
Auch diese Maßnahme trägt zu einer Geräuschminderung bei. Bei der erfindungsgemäßen Maschine können im Handel erhältliche, kostengünstige Kugellager verwendet werden, es sind beispielsweise keine Sonderbreiten erforderlich. Weder bei der Herstellung noch im Service müssen Zusatzteile wie O-Ringe, Kunststoffbüchsen oder Stahlbüchsen zur Verfügung gestellt werden. Schließlich entfallen auch die üblichen zusätzlichen Arbeitsgänge, beispielsweise das Fräsen einer Nut für einen O-Ring und das Einpressen einer Stahlbüchse.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen elektrischen Maschine möglich. Besonders vorteilhaft ist eine scheibenförmige oder eine sternförmige Ausbildung des Lagerschildes, da sich solche Lagerschilde aus Blech oder durch einen Preß- oder Ziehvorgang herstellen lasser. Bei solchen Lagerschilden sind auch öffnungen mit großen Querschnitten für die Belüftung der Maschine möglich. Bei einer sechseckigen Ausführung des Querschnittes des Gehäusemantels läßt sich die Lage der elektrischen Bauteile der Maschine in Bezug auf das Maschinengehäuse in Schritten von 600 nach beiden Seiten verändern und so den Einbauverhältnissen anpassen.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt als Übersichtsskizze einen Querschnitt durch einen Drehstromgenerator, Figur 2 ein scheibenförmiges Lagerschild in der Draufsicht und Figur 3 im Querschnitt, Figur 4 zeigt ein sternförmiges Lagerschild und Figur 5 einen Querschnitt davon.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist der Querschnitt durch einen Drehstromgenerator skizziert. Das Maschinengehäuse dieses Generators umfaßt einen Gehäusemantel 11 mit einem Schwenkarm 12 und einem Haltearm 13. An dem Gehäusemantel 11 ist ein antriebsseitiges erstes Lagerschild 14 und ein zweites Lagerschild 15 befestigt. In den beiden Lagerschilden 14 und 15 sind Lager 16 und 17-eingesetzt, die zur Halterung einer Maschinenwelle 18 dienen. In dem Gehäusemantel 11 ist ein Ständer 19 mit einer Ständerwicklung 21 eingepreßt. Der <änderwicklung 21 ist ein Gleichrichter nachgeschaltet, der in das zweite Lagerschild 15 eingesetzte Gleichrichterdioden 22 umfaßt. Auf dem antriebsseitigen Ende der Maschinenwelle 18 sind ein Lüfterrad 23 und eine Riemenscheibe 24 mit Hilfe einer Mutter 25 befestigt. Die Maschinenwelle 18 trägt einen Läufer mit einem Polkern 26, Polrädern 27 und einer Erregerwicklung 28. Die Enden der Erregerwicklung 28 sind an Schleifringe 29 angeschlossen, die ebenfalls auf die Maschinenwelle 18 aufgesetzt sind.
Mit den Schleifringen 29 stehen Kohlebürsten 31 in Wirkungsverbindung, die in einem Bürstenhalter 32 geführt sind. Der Bürstenhalter 32 ist an einem Spannungsregler 33 befestigt. Die elektrischen Teile der elektrischen Maschine sind durch eine Abdeckhaube 34 vor Schmutz und vor Beschädigungen geschützt. Die Lager 16, 17 sind in Lagerbüchsen 35, 36 eingesetzt, die ein Bestandteil des jeweiligen Lagerschildes 14, 15 sind. Ausnehmungen 37, 38 in den Lagerschilden 14, 15 dienen zur Durchlüftung der Maschine.
Ein erstes Ausführungsbeispiel des zweiten Lagerschildes 15 ist in Figur 2 in einer Draufsicht und in Figur 3 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Vor allem aus Figur 3 ersieht man, daß das Lagerschild scheibenförmig ausgebildet ist. Dadurch wird eine definierte Elastizität in der Richtung der Längsachse der Maschinenwelle 18 ermöglicht. In der Richtung quer zur Längsachse der Maschinenwelle 18 dagegen weist das zweite Lagerschild 15 eine hohe Steifigkeit auf. Diese Steifigkeit wird noch dadurch erhöht, daß die Ränder 39 der Ausnehmungen 38 aufgebördelt snd. Zweckmäßigerweise sind in das zweite Lagerschild 15 Gleichrichterdioden 22 eingesetzt, dadurch kann das zweite Lagerschild 15 gleichzeitig als Kühlkörper beispielsweise für die Minusdioden dienen. Zu diesem Zweck sind in dem zweiten Lagerschild 15 Ausnehmungen 41 zum Einpressen der Gleichrichterdioden 22 vorgesehen. Weitere Ausnehmungen 42 dienen dazu, das zweite Lagerschild 15 am Gehäusemantel 11 zu befestigen, beispielsweise mit Hilfe von Schrauben.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des zweiten Lagerschildes 15 ist in Figur 4 in der Draufsicht und in Figur 5 im Schnitt gezeichnet. Im Gegensatz zum mehr speichenförmigen ersten Ausführungsbeispiel ist das zweite Ausführungsbeispiel mehr sternförmig. Auch beim zweiten Ausführungsbeispiel läßt sich eine definierte Elastizität in der Längsrichtung der Maschinenwelle 18 bei einer hohen Steifigkeit quer zur Längsachse der Maschinenwelle 18 erreichen. Die Ränder 39 der als Ausnehmungen 38 dienenden Zwischenräume zwischen den Strahlen 43 der sternförmigen Ausführung sind wieder aufgebördelt. Zusätzlich zu den Ausnehmungen 42 weist die sternförmige Ausführung noch Ausstülpungen 44 auf, die durch Einprägungen 45 auf der Gegenseite hergestellt werden können. Mit den äußeren Flanken der Ausstülpungen 44 liegt das zweite Ausführungsbeispiel des Lagerschildes 15 an der Innenseite 46 des Gehäusemantels 11 an. Dadurch ist ein einwandfreies Zentrieren des sternförmigen zweiten Lagerschildes 15 in Bezug auf den Gehäusemantel 11 möglich.

Claims

Ansprüche 0Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge, mit einem wenigstens ein Lagerschild umfassenden Maschinengehäuse und einer Maschinenwelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (15) quer zur Längsachse der Maschinenwelle (18) steif, längs der Achse der Maschinenwelle (18) dagegen membranartig elastisch ausgebildet ist.
2. Elektrische Maschine nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (15) im wesentlichen die Form einer ebenen Scheibe hat.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (15) eine Lagerbüchse (36) enthält, die durch einen angemessenen Ausformvorgang aus dem Lagerschild (15) ausgeformt ist.
4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Lagerschild (15) Ausnehmungen (38) für die Belüftung der Maschine vorgesehen sind.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (39) der Ausnehmungen (38) aufgebördelt sind.
6. Maschine nach-einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausformen der Lagerbüchse (36) und gegebenenfalls der Ränder (39) durch einen Tiefziehvorgang bewirkt ist.
7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (15) durch ein Fließpreßverfahren hergestellt ist.
8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (15) durch ein Strangpreßverfahren hergestellt ist.
9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Lagerschild (15) Ausnehmungen (41) zum Einsetzen von Gleichrichterdioden (22) vorgesehen sind.
10. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Gehäusemantel, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (11) einen radialsymmetrisch-sechseckigen Querschnitt aufweist.
11. Maschine. nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (15) scheibenförmig ausgebildet ist und einen radialsymmetrisch-sechseckigen Umfang aufweist.
12. Maschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäusemantel 11 Ausnehmungn zum Befestiges des Lagerschildes (15) in den durch den Querschnitt bestimmten Ecken des Sechseckes vorgesehen sind.
13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (15) sternförmig mit sich vom Lager (17) der Maschinenwelle (18) zum Umfang des Maschinengehäuses (11) in erstreckenden Strahlen (43) ausgebildet ist.
14. Elektrische Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (38) zwischen den Strahlen (43) einen für die Belüftung der Maschine ausreichend großen Querschnitt aufweisen.
15. Maschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (15) drei radialsymmetrisch angeordnete Strahlen (43) umfaßt.
16. Maschine nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an den äußeren Enden der Strahlen (43) Ausstülpungen (44) vorgesehen sind, deren äußere Flanke an der Innenseite (46) des Gehäusemantels (11) anliegt.