DE4135207A1

DE4135207A1 - ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: DE4135207A1
Application number: DE19914135207
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Dr Olbertz; Istvan Dipl Ing Ragaly; Uwe Dipl Ing Dr Kirberg; Jaroslav Dipl Ing Moravek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1991-10-25
Publication date: 1993-04-29
Also published as: ES2040666A2; ES2040666R; GB9222307D0; GB2260862A; ES2040666B1; GB2260862B

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine, vorzugsweise Drehstromgenerator, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention is based on an electrical machine, preferably Three-phase generator, according to the preamble of claim 1.

Bei den bekannten Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge in Klauenpolausführung ist die Ständerwicklung des Generators in den Nuten eines aus Blechlamellen geschichteten Blechpaketes angeordnet. Die magnetische Durchflutung wird dabei durch die Erregerwicklung des Klauenpolläufers erzeugt, wobei der Magnetfluß an den Klauenpolen der einen Klauenpolscheibe austritt, über den Arbeitsluftspalt das Ständerblechpaket durchdringt und sodann über den Arbeitsluftspalt an den Klauenpolen der anderen Klauenpolscheibe wieder eintritt. Durch das umlaufende Klauenpolsystem wird in den Ständerwicklungen durch den dabei auftretenden Wechselfluß die elektromotorische Kraft induziert. Die Schichtung der Blechlamellen des Blechpaketes gemäß DE 37 04 157 bewirkt dabei eine Begrenzung der Wirbelstromverluste im Ständer der Maschine. Bekannt ist ferner, die Wirbelstromverluste durch Aufbringen einer Isolierschicht auf die Blechlamellen weiter zu reduzieren mit dem Nachteil eines zusätzlichen Arbeits- und Materialaufwandes und mit dem konstruktiven Nachteil, daß die Baulänge des Blechpaketes dadurch in unerwünschtem Ausmaß zunimmt, was eine entsprechend breitere Ausführung des Klauenpolläufers zur Folge hätte.In the known three-phase generators for motor vehicles in claw-pole design is the stator winding of the generator in the slots a laminated core stacked from laminations. The Magnetic flooding is caused by the excitation winding of the Claw pole rotor generated, the magnetic flux at the claw poles which exits a claw pole disc, over the working air gap Stand sheet metal package penetrates and then over the working air gap re-enters the claw poles of the other claw pole disc. Due to the circumferential claw pole system in the stator windings due to the alternating flow that occurs, the electromotive force induced. The layering of the laminations according to the laminated core DE 37 04 157 limits the eddy current losses in the stand of the machine. It is also known that the eddy current losses by applying an insulating layer on the sheet metal fins to reduce with the disadvantage of an additional labor and Material expenditure and with the structural disadvantage that the The length of the laminated core increases to an undesirable extent, which is a correspondingly wider version of the claw bollard Episode.

Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, durch gezielte Maß nahmen mit begrenztem Aufwand die Wirbelstromverluste bei den be kannten Maschinen dieser Art möglichst wirkungsvoll herabzusetzen.The present invention is aimed at, by targeted measure took the eddy current losses with the be known machines of this type as effectively as possible.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Blechpaketes mit den kennzeich nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß mit nur relativ wenig Isolation, d. h. mit entsprechend geringem zusätzlichem Aufwand von Arbeit und Material bei Generatoren in Klauenpolausfüh rung in dem Blechpaket die Ausbildungsmöglichkeit von durch Ra dial- und Tangentialflußkomponenten verursachten axialen Wirbelströ men reduziert und damit eine deutliche Verminderung der Wirbelstrom verluste erzielt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Baulänge des Blechpaketes durch Verwendung voneinander isolierter Blechlamellen in einem begrenzten Bereich nur unerheblich zunimmt, so daß eine Änderung der Baulänge des Klauenpolläufers nicht erfor derlich ist.The inventive design of the laminated core with the characteristics nenden features of claim 1 has the advantage that with only relatively little isolation, d. H. with correspondingly little additional Effort of work and material for generators in claw pole design In the sheet metal package, the training opportunity of through Ra dial and tangential flow components caused axial eddy currents reduced and thus a significant reduction in eddy current losses are achieved. Another advantage is that the Overall length of the laminated core by using insulated from each other Sheet metal fins only increase insignificantly in a limited area, so that a change in the length of the claw pole rotor is not necessary is such.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentan spruch 1 angegebenen Merkmale.The measures listed in the subclaims result advantageous developments and improvements in the patent pronounced 1 characteristics.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing represents and explained in more detail in the following description. It demonstrate

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Drehstromgenerator mit Klauenpolläufer und Fig. 1 shows a longitudinal section through a three-phase generator with claw pole rotor and

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch das Blechpaket des Generators mit isolierten Mittellamellen. Fig. 2 shows an enlarged cross section through the laminated core of the generator with insulated central fins.

Description of the embodiment

In Fig. 1 ist die obere Hälfte eines mit 10 bezeichneten Drehstrom generators für ein Kraftfahrzeug im Längsschnitt dargestellt. Der Generator 10 besteht in bekannter Weise aus einem Klauenpolläufer 11, dessen Antriebswelle 12 mit zwei Kugellagern 13 in zwei Gehäuse hälften 14 aufgenommen ist. Zwischen den Gehäusehälften 14 ist ein Blechpaket 15 durch Schrauben 16 eingespannt, welches eine Dreh strom-Ständerwicklung 17 zur Erzeugung elektrischer Energie trägt. Die Gehäusehälften 14 mit dem Blechpaket 15 und der Ständerwicklung 17 bilden den Ständer 18 des Generators 10, der an der hinteren Stirnseite eine Gleichrichtereinheit 19, einen Regler 20 und eine Schleifring-Bürstenanordnung 21 aufweist, über die eine Erregerwick lung 22 des Klauenpolläufers 11 mit Gleichstrom versorgt wird.In Fig. 1, the upper half of a three-phase generator designated by 10 for a motor vehicle is shown in longitudinal section. The generator 10 consists in a known manner of a claw pole rotor 11 , the drive shaft 12 with two ball bearings 13 in two housing halves 14 is received. Between the housing halves 14 , a laminated core 15 is clamped by screws 16 , which carries a three-phase stator winding 17 for generating electrical energy. The housing halves 14 with the laminated core 15 and the stator winding 17 form the stator 18 of the generator 10 , which has a rectifier unit 19 , a regulator 20 and a slip ring brush arrangement 21 on the rear end face, via which an excitation winding 22 of the claw pole rotor 11 is supplied with direct current is supplied.

Durch die elektrische Erregung bildet sich zwischen den Klauenpolen des Läufers 11 ein Magnetfeld aus, dessen Magnetfluß den in Fig. 1 durch Pfeile angedeuteten Verlauf von den Nord-Klauenpolen durch das Blechpaket 15 zu den Süd-Klauenpolen nimmt. Durch die abwechselnd am Umfang des Klauenpolläufers 11 angeordneten Nord- und Süd-Klauenpole wird in der Ständerwicklung 17 ein Drehstrom erzeugt, sobald der Klauenpolläufer 11 über die Antriebswelle 12 von der Brennkraftma schine des Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Das im Ständer umlau fende Magnetfeld des Klauenpolläufers 11 hat dort hauptsächlich radiale und tangentiale Flußkomponenten, die ihrerseits axiale und tangentiale Wirbelströme verursachen.The electrical excitation forms a magnetic field between the claw poles of the rotor 11 , the magnetic flux of which takes the course indicated by arrows in FIG. 1 from the north claw poles through the laminated core 15 to the south claw poles. By alternately arranged on the circumference of the claw pole rotor 11 north and south claw poles, a three-phase current is generated in the stator winding 17 as soon as the claw pole rotor 11 is driven by the internal combustion engine of the motor vehicle via the drive shaft 12 . The umlau fende magnetic field of the claw pole rotor 11 has mainly radial and tangential flux components, which in turn cause axial and tangential eddy currents.

Um einerseits die Wirbelstromverluste axialer Wirbelströme in den aus einer Vielzahl von Blechlamellen 23 gemäß Fig. 2 geschichteten Blechpaket 15 möglichst gering zu halten und andererseits durch ent sprechende, an sich bekannte Isolationsmaßnahmen den Aufwand sowie eine Vergrößerung von Abmessungen des Generators 10 in Grenzen zu halten, ist zwischen den Blechlamellen 23 nur im mittleren Bereich des Blechpaketes 15 eine Isolierschicht 24 angeordnet. Die axialen Wirbelströme können sich dann nur begrenzt in den beiden voneinander isolierten Blechpakethälften ausbilden.In order on the one hand to keep the eddy current losses of axial eddy currents in the laminated core 15 layered from a multiplicity of laminations 23 as shown in FIG. 2 as low as possible and on the other hand to limit the effort and an increase in dimensions of the generator 10 by appropriate insulation measures known per se, an insulating layer 24 is arranged between the laminations 23 only in the central region of the laminated core 15 . The axial eddy currents can then only form to a limited extent in the two halves of the laminated core that are insulated from one another.

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß die Isolationsschicht 24 nur an den Mittellamellen 23a angebracht ist, die ohnehin separat angefertigt werden, da sie am Außenumfang des Blechpaketes 15 mit Befestigungs augen für die Schrauben 16 sowie mit einem Übermaß zum Zentrieren des Blechpaketes 15 an den Gehäusehälften 14 versehen sind. Die Mit tellamellen 23a haben eine beidseitige Isolationsbeschichtung 24.From Fig. 2 it can be seen that the insulation layer 24 is only attached to the central fins 23 a, which are made separately anyway, since they on the outer circumference of the laminated core 15 with fastening eyes for the screws 16 and with an excess for centering the laminated core 15 the housing halves 14 are provided. With tellamellen 23 a have an insulation coating 24 on both sides.

Als Isolationsschicht 24 ist sowohl ein wärmebeständiger Lack, ein Papier oder eine Oxidschicht an der Oberfläche der Lamellen 23a geeignet. Eine deutliche Verminderung der Wirbelstromverluste läßt sich bereits erzielen, wenn die mittleren Blechlamellen auf etwa 10% der Blechpaketdicke voneinander elektrisch isoliert werden. Die restlichen Blechlamellen 23 sind isolationsfrei. Durch die Isola tionsbeschichtung der Mittellamellen 23a, die gegebenenfalls nur auf einer Lamellenseite vorzusehen ist, wird das Blechpaket nur gering fügig dicker, so daß Konstruktionsänderungen am Klauenpolläufer 11 bzw. an den Gehäusehälften 14 nicht erforderlich sind. Je nach Dicke des Blechpaketes kann dieses zur Begrenzung der vom Klauenpolläufer verursachten axialen Wirbelströme ggf. durch weitere Isolations schichten noch mehrfach elektrisch unterteilt werden.A heat-resistant lacquer, a paper or an oxide layer on the surface of the lamella 23 a is suitable as the insulation layer 24 . A significant reduction in the eddy current losses can already be achieved if the middle sheet metal lamellae are electrically insulated from one another to approximately 10% of the sheet metal packet thickness. The remaining sheet metal fins 23 are insulation-free. Due to the insulation coating of the central lamellae 23 a, which may only be provided on one lamella side, the laminated core is only slightly thicker, so that design changes to the claw pole rotor 11 or to the housing halves 14 are not required. Depending on the thickness of the laminated core, this can be electrically subdivided several times by further insulation layers to limit the axial eddy currents caused by the claw pole rotor.

Claims

1. Electrical machine, preferably a three-phase generator, with a rotor in claw-pole design and with a stand, the stan derwick are arranged in the slots of a laminated sheet metal laminate, characterized in that the laminations len ( 23 ) are layered uninsulated, whereby Limiting axial eddy currents, the laminated core ( 15 ) is electrically divided by at least one insulation layer ( 24 ) between two adjacent laminated plates ( 23 ).

2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the sheet metal fins ( 23 ) in the outer regions of the stator plate package ( 15 ) are uninsulated and in the central region ( 23 a) by an insulation layer ( 24 ) are electrically insulated from one another.

3. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the central fins ( 23 a) of the laminated core ( 15 ) have an insulation coating on at least one side.

4. Electrical machine according to claim 3, characterized in that the projecting on the outer circumference with mounting lugs ( 23 a) of the laminated core ( 15 ) have an insulation coating on both sides.