DE3144063A1 - Drehstromgenerator fuer das bordnetz eines fahrzeuges - Google Patents

Description

• Drehstromgenerator für das Bordnetz eines Fahrzeuges
• Die Erfindung betrifft einen Drehstr.omgenerator für das Bordnetz eines Fahrzeuges, insbesondere eines Sraftfahrzeuges, mit einem feststehenden Ständerblechpaket auf diesem angeordneten Drehstromwicklungen und mit einem mit der Generatorwelle umlaufenden, mehrere Klauenpolpaare sufweisenden und als Kraftlinienleitstück ausgebildeten Rotor und mit einer feststehenden Erregerwicklung zur Erzeugung eines über das Kraftlinienleitstück geführten, die Drehstromwcklngen induzierenden Magnetfeldes und mit zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten Wälzlagern für den rotierend antreibbaren Rotor.
• Aus der DE-OS 29 35 929 ist ein schleifringloser Drehstromgenerator dieser Art bekannt, bei welchem die das Kraftlinienleitstück tragende Generatorwelle über ein erstes Kugellager in einem antriebs nahen Lagerschild gelagert ist, während das antrieosferne zweite Kugellager in einem zweiten Lagerschild gelagert ist, welcher topfförmig ausgebildet ist, wobei das Ständerblechpaket unter radialer und axialer Verspannung in diesem zweiten Lagerschild befestigt ist. Bei dieser bekannten Bauart ist der zwischen dem Kraftlinienleitstück und dem das zweite Kugellager aufnehmenden Bodenstück des zweiten Lagerschildes verbleibende, verhältnismäßig große axiale Hohlraum zur Aufnahme von Laststromdioden ausgenützt, über welche der zur Ladung einer Starterbatterie dienende Laststrom des Generators geführt ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen schleifringlosen und daher wartungsfreien Generator zu schaffen, welcher eine extrem kurze Bauweise erlaubt und daher beispielsweise im Kupplungsgehäuse einer zum Antrieb des Fahrzeugs dienenden Brennkraftmaschine oder zwischen deren Motorblock und einer zum Antrieb der Nebenaggregate dienenden Riemenscheibe untergebracht werden kann Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die im kerazeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vorgesehen. Die erfindungsgemäße Eigenlagerung des Rotors erlaubt Ausführungsformen des Generators mit günstigen Luftspaltlängen zwischen dem feststehenden Erreger system einerseits und dem Kraftlinienleitstück andererseits sowie zwischen dem Kraftlinienleitstück und dem Ständerblechpaket. Durch die Verwendung einer elastischen Kupplung zwischen dem eingelagerten Rotor und der Antriebswelle, die häufig in Gleitlagern gelagert ist, läßt sich der abnutzungsbedingte Mittenversatz der Generatorwelle und der Antriebswelle im Laufe einer Motorlebensdauer auffangen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit dem nachstehend beschriebenen, in der Zeichnung in verschiedenen Varianten dargestellten Ausführungsbeispiel eines Drehstromgenerators. Diese verschiedenen Varianten sind in den Figuren 1 bis 4 jeweils in einem axialen Halbschnitt dargestellt. Gleiche oder gleicrwirkende Teile der verschiedenen Ausführungsvarianten sind in Figur 1 bis 4 jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• Gleichrichter und Regler sind nicht dargestellt, da sie als Wegbauteile jeweils an für die Kühlung besonders günstigen Stellen im Motorraum angebracht werden. Die dargestellten Drehstromgeneratoren sind zum Antrieb durch eine Brennkraftmaschine eines im übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt, wobei vorgesehen ist, daß der Generator jeweils an eine bei 10 angedeutete Wand der Brennkraftmaschine bzw. des Kupplungs- oder Getriebegehäuses angebaut ist und durch einen aus der Wand 10 vorstehenden Wellenstumpf bzw. Welle 11 angetrieben wird.
• Im einzelnen hat jeder der Generatoren ein ringförmiges Ständerblechpaket 12, das drei über den Umfang des Ständerblechpakets gleichmäßig verteilt angeordnete Drehstromwicklungen 13 trägt. Mit geringem radialen Luftspalt ist innerhalb der Bohrung 14 das Ständerblechpaket 12 ein als Rotor ausgebildetes Kraftlinienleitstück 15 vorgesehen, das in seiner Umfangsrichtung mehrere, jeweils entgegengesetzt polarisierte Klauenpole 16 aufweist, die untereinander durch einen nicht magnetischen Ring 17 zu einem zylindrischen Polkranz verbunden sind.
• Zentrisch zum Rotor 15 ist eine Erregerwicklung 18 auf den zylindrischen Teil 19 eines Erregersystems aus ferromagnetischem Material 20 aufgewickelt, das an seiner der Gehäusewand 10 zugekehrten Stirnseite eine Lolhallte 21 aufweist. Das aus weichmagnetischem wissen gedrehte Vrregersystem 20 ist von einem aus Leichtmetall gegossenen Träger 22 umschlossen, der napfförmig ausgebildet ist und an seiner Außenwand 23 einen Einpaß 24 für das Ständerblechpaket 12 aufweist. Die Umfangsfläche 25 der Polhälfte 21 steht mit geringem radialen Luftspalt den jeweils gleichnamigen Klauenpolen 16 gegenüber, über welche sie die bei 26 angedeuteten Feldlinien des von der Erregerspule 18 erzeugten elektromagnetischen Feldes über das Ständerblechpaket 12 schließen, wenn in der für die Figur 1 zugrundegelegten Weise angenommen wird, daß in der Pölhälfte 21 beispielsweise ein elektromagnetischer Nordpol erzeugt wird. Der Rückschluß der Feldlinien erfolgt über die entgegengesetzt gepolten Klauenpole 16 des Rotors 15, der an seiner Innenfläche 27 der zweiten Polhälfte 28 des Erregersystems gegenübersteht, welcher an der, der Gehäusewand 10 abgewandten Seite der Erregerwicklung 18 auf die Hülse 19 aufgepreßt ist und der Innenfläche 27 mit geringem axialem Abstand gegenübersteht.
• Die angestrebte kurze, in Richtung der Drehachse AA des Leitstückrotors 15 gemessene Baulänge des Generators ergibt sich dadurch, daß die als Kugellager ausgeSildeten Wälzlager 35 und 36 des Leitstückrotors 15 innerhalb der beiden an die stirnseitig vorstehenden Wickelköpfe 13 der Drehstromwicklungen angelegten, senkrecht zur Drehachse AA verlaufenden Begrenzungsebenen 37 und 38 liegen. Diese Begrenzungsebenen sind in Figur 1 mit verstärkten, unterbrochenen Linien angedeutet. Wie sich aus Figur 1 leicht ersehen läßt, bestimmt daher praktisch die axiale Ausladung der Drehstromwicklungen 13 und ihrer Wickelköpfe die Baulänge des Generators.
• Die äußeren Kugellagerringe 41 und 42 sitzen in Bohrungen 43 und 44 der Nabe 45 des Leichtmetallträgers 22. Die Innenringe 33 und 34 der Wälzlager 35 und 36 befinden sich auf der anderen Mantelfläche der als Hohlwelle ausgebildeten Nabe 31 des Leitstückrotors. Die Befestigung des Generators erfolgt durch mehrere Befestigungsschrauben 46, die zwischen dem Erregersystem 20 und den kußenringen 41 und 42 der Kugellager angeordnet sind, und die das Gehäuse 22 gegen einen sich an der Gehäusewand 10 abstützenden Distanzring 47 anpressen.
• Die Kühlung des Generators erfolgt durch einen Radiallüfter, dessen aus Blech gebogene Lüfterschaufeln 51, auf ler Stirnfläche des Rotors 15 verteilt auf diesen aufgesetzt sind und die durch die Bohrung im Zentrum der ringförmigen Lüfterhaube 57 angesaugte Luft 52- über die, über das Ständerblechpaket vorstehenden Wickelköpfe der Drehstromwicklung 13 hinwegbläst. Die Kühlluft tritt durch mehrere Kühiluftöffnungen 56 im Gehäuseaußenteil 23 bzw. durch mehrere Kühlluftöffnungen 58 in der ringförmigen Lüfterhaube 57 aus. Die Lüfterhaube 57 wird durch eine rundumlaufende Einschnürung, die in eine Nut des Jehãuseaußenteils 23 einrastet, gehalten.
• Bei den Ausführungsformen nach Figur 1, 2 und 4 ist zwischen der Nabe 31 des Rotors 15 und der Generatorantriebswelle 11 eine nicht näher dargestellte elsstische Kupplung 60 vorgesehen.
• Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich im wesentlichen dadurch, daß zwei axialwirkende Simmerringe 66 und 67 vorgesehen sind, von denen der Simmerring 66 in die Längsbohrung 68 der sbe 31 eingepreßt ist, während der zweite Simmerring 67 in die den außenring L2 des Kugellagers 36 aufnehmende Bohrung 44 eingesetzt ist.
• In der Ausführungsform nach Figur 3 unterscheidet sich der Generator im wesentlichen nur dadurch, daß anstelle einer elastischen Kupplung zwischen der Generatorantriebswelle 11 und der Nabe 3i ein Planetengetriebe 70 vorgesehen ist, dessen Hohlrad 71 mit der Antriebswelle 11 drehfest verbunden ist und über mehrere mit ihm in Eingriff befindliche Planetenräder 72 ein auf der Rotornabe 31 sitzendes Sonnenrad 73 antreiben. Die Momentenübertragung vom Sonnenrad 73 auf die Nabe 31 kann über eine Keilwellenverzahnung 74 wie in Figur 3 dargestellt oder über eine nicht wiedergegebene Nut-Feder-Verbindung erfolgen.
• Sowohl bei der Ausführungsform nach Figur 2 als auch nach Figur 3 können die beiden Kugellager 35 und 36 in.den Schmierölkreislauf der Antriebs-Brennkraftmaschine einbezogen.
• Die Ausführungsvariante nach Figur 4 bringt fertigungtechnische Vereinfachungen, da bei dieser Ausführungsform alle konzentrisch zueinander liegenden Durchmesser bei Rotor und ruhendem Generatorteil in jeweils einer Einspannung des Werkstückes ausgeführt werden können.

Claims (9)

1. Ansprüche 9 rehstromgenerator für das Bordnetz eines Fahrzeugs, insbesondere Kraft fahrzeuges, mit einem feststehenden ständerblechPaket. auf diesem angeordneten Drehstromwicklungen und mit einer feststehenden Erregerwicklung zur Erzeugung eines über ein Kraftlinienleitstück geführten, die Drehstromwicklungen induzierenden Magnetfeldes und einem als Kraftlinienleitstück mit Klauenpolen ausgebildeten Rotor, der eine Hohlwelle (31) aufweist, durch die die Antriebswelle (11) des Generators hindurchführt, und auf deren äußeren Mantelfläche Wälzlager angeordnet sind, so daß sie innerhalb der beiden an die stirnseitig vorstehenden Wickelköpfe (17) der Drehstromwicklung angelegten, senkrecht zur Drehachse AA verlaufenden Begrenzungsebenen (37; 38) liegen und deren Außenringe (41, 42) sich in der Nabe (45) des Gehäuses (22) abstützen.
2. 2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff hergestellt und um den ruhenden Teil des ferromagnetischen Erregersystems C20) herumgegossen ist, dessen Kern (19) als Träger für die Erregerwicklung (led) dient.
3. 3. Generator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pol (21) des Erregersystems (20) eine bereits zylindrische Oberfläche (25) aufweist, die der inneren zylinderförmigen Oberfläche des Kraft linienleitstücks-(15) unter einer Hälfte des Klauenpolsystems (16) mit kleinem radialen Luftspalt gegenübersteht.
4. 4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pol.(21) und das Kraftlinienleitstück (15) zur Vergrößerung der Luftspaltfläche Verlängerungen in Form von Kegelstümpfen, die sich mit kleinem Luftspalt gegenüberstehen, aufweisen.
5. 5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen zwischen dem zweiten ruhenden Pol (28) des Errgersystems (20) und dem Rotor (15) die Form von flachen parallel zueinander verlaufenden Kegelstümpfen aufweisen.
6. 6.~Gener.ator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bohrung der Hohlwelle (31) und der Generatorantriebswelle (11) eine kraftschlüssige Kupplung (60) insbesondere eine elastische Kupplung, vorzugsweise eine Wellbandkupplung vorgesehen ist.
7. 7. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hohlwelle (31) des Rotors (15) und der Generatorantriebswelle (11) eine Getriebestufe, insbesondere ein Planetengetriebe (70, 71, 72, 73, 74) angeordnet ist.
8. 8. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung der Hohlwelle (31) des Rotors (15) ein Simmerring (66) angeordnet ist, dessen Dichtlippe sich elastisch gegen die Generatorantriebswelle (11) und ein zweiter Simmerring (67), der neben dem Walzlager (36) in der Nabe (45) angeordnet ist und dessen Dichtlippe sich elastisch gegen die Hohlwelle (31) abstützt.
9. 9. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der von der Erregerwicklung (18) abgekehrten Außenseite des Rotors (15) mehrere radial und axial ausladende Lüfterflügel (51) angeordnet sind.