DE4439494C1

DE4439494C1 - Driven-rotor alternator e.g. for motor vehicle

Info

Publication number: DE4439494C1
Application number: DE19944439494
Authority: DE
Inventors: Mario Rossi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2014-10-26

Abstract

A three-phase generator i.e. alternator has separate coils for the stator winding whose cores are not linked magnetically. The cores have salient pole faces of at least twice the width of the rotor poles, the rotor being a bar magnet. The cores are radially oriented and at 120 degrees to each other, but at the outer end, they may be bent back by at least 90 degrees, to form peripheral legs. The cores and pole faces are made of soft (magnetic) iron.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehstromgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-GM 91 15 316).The invention relates to a three-phase generator according to the Preamble of claim 1 (DE-GM 91 15 316).

Der Rotor eines solchen Drehstromgenerators wird in an sich bekannter Weise angetrieben, sei es durch Wasser kraft oder Dampfkraft. Drehstromgeneratoren werden bevor zugt eingesetzt zur Deckung des Verbrauchs elektrischer Energie in modernen Kraftfahrzeugen; hierbei wird der Rotor von der Motorwelle her angetrieben.The rotor of such a three-phase generator is in on driven in a known manner, be it by water power or steam power. Three-phase generators are coming up trains used to cover the consumption of electrical Energy in modern motor vehicles; here the Rotor driven by the motor shaft.

Üblicherweise sind die in den Induktionsspulen des Dreh stromgenerators angeordneten Spulenkerne auf ihrer dem Rotor abgewandten Seite miteinander verbunden.Usually they are in the induction coils of the rotary current generator arranged coil cores on their the Connected side facing away from the rotor.

Das DE-GM 91 15 316 zeigt einen Gurtaufroller für Sicher heitsgurte in Kraftfahrzeugen mit einer Gurtspule und einem Gurtstraffer, dessen pyrotechnischer Antrieb über einen Sensor mittels eines elektrischen Zünders auslösbar ist, wobei die Gurtspule mit dem Rotor und das Gehäuse des Gurtaufrollers mit dem Stator eines Stromerzeugers gekoppelt ist, dessen Anschlüsse mit einem Stromsammler verbunden sind, und der Rotor des Stromerzeugers die Form einer flachen Scheibe hat, auf der sternförmig mehrere Permanentmagnete angeordnet sind, während der Stator des Stromerzeugers ebenfalls eine flache Scheibe, insbesonde re eine Ringscheibe, mit gleichachsiger Anordnung zum Rotor ist, auf der sternförmig mehrere Spulen angeordnet sind, die zumindest in der skizzenhaften Darstellung der Druckschrift auf ihrer dem Rotor abgewandten Seite nicht durch ein Joch miteinander verbunden sind.DE-GM 91 15 316 shows a belt retractor for safety seat belts in motor vehicles with a belt spool and a belt tensioner, the pyrotechnic drive over trigger a sensor by means of an electrical detonator is, the belt reel with the rotor and the housing of the belt retractor with the stator of a power generator is coupled, the connections with a current collector are connected, and the rotor of the generator shape has a flat disc on which several have a star shape Permanent magnets are arranged while the stator of the Power generator also a flat disc, in particular re an washer, with coaxial arrangement for Rotor is arranged on the star-shaped several coils are, at least in the sketchy representation of the Not on their side facing the rotor are connected by a yoke.

Die US-PS 5,233,251 zeigt einen nicht gattungsgemäßen Elek tromotor, bei dem Spulenkerne der Statorspulen nicht magnetisch miteinander verbunden sind. Die US-PS 4 849 646 zeigt eine Trillerpfeife mit einem in ihr umlaufenden magnetischen Stab sowie einer diagonal ausgebildeten Spule zur Erzeugung von Strom beim Pfeifen.The US-PS 5,233,251 shows a non-generic Elek motor, not in the coil cores of the stator coils are magnetically connected. U.S. Patent 4,849,646 shows a whistle with one running around it magnetic rod and a diagonally trained one Coil for generating electricity when whistling.

Nachteilig ist, daß zum Antrieb eines bekannten Dreh stromgenerators, insbesondere bei Beginn des Betriebs, eine erhebliche Antriebskraft und Leistung notwendig ist, die den Wirkungsgrad des Generators reduziert, bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise zu einem erhöhten Kraft stoffverbrauch führt.The disadvantage is that to drive a known rotation current generator, especially at the start of operation, a significant driving force and performance is necessary which reduces the efficiency of the generator at one Motor vehicle, for example, to an increased force leads to material consumption.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drehstromgenerator der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß er einen besseren Wirkungsgrad aufweist.The invention is therefore based on the object Three-phase generator of the generic type in this regard evolve that he has better efficiency having.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Drehstromgenerator durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Es hat sich herausgestellt, daß durch die erfindungsgemäßen Merkmale bei einem ansonsten in gleicher Weise ausgestalteten Drehstromgenerator mit gegenüber dem Stand der Technik getrennten Spulenkernen eine gleiche Spannung erreichbar ist und die zum Antrieb des Rotors erforderliche An triebsleistung um 15 bis 20% reduziert werden kann.According to the invention, the stated task is carried out by a Generic three-phase generator by the character nenden features of claim 1 solved. It has emphasized that by the features of the invention in an otherwise configured in the same way Three-phase generator with compared to the prior art separate coil cores can achieve the same voltage and the drive required to drive the rotor drive power can be reduced by 15 to 20%.

Auch wenn die Spulenkerne die Induktionsspulen überragend ausgebildet sind, so wird bei Erzielung geringerer An triebsleistung für den Rotor und gleicher Spannung zu sätzlich eine Reduktion des erforderlichen Eisenmaterials um bis zu 30% erreicht.Even if the coil cores are superior to the induction coils are trained, so when achieving less An drive power for the rotor and the same voltage additional reduction of the required iron material achieved by up to 30%.

Während grundsätzlich die die Induktionsspulen überragen den Abschnitte der Spulenkerne fluchtend mit diesen bzw. gestreckt ausgebildet sein können, wird zur Reduzierung des radialen Platzbedarfs des Drehstromgenerators in bevorzugter Weise vorgeschlagen, daß die die Induktions spulen überragenden Abschnitte der Spulenkerne zu den Achsen der Induktionsspulen abgewinkelt sind, wobei insbesondere die Abschnitte gleichsinnig abgewinkelt sind. Die Abwinkelung liegt üblicherweise bei 90°, kann aber zur weitergehenden Reduzierung auch mehr als 90° betragen.While basically protrude above the induction coils the sections of the coil cores in alignment with these or stretched can be used for reduction the radial space requirement of the alternator in preferably suggested that the induction coil protruding sections of the coil cores to the Axes of the induction coils are angled, whereby especially the sections angled in the same direction are. The angle is usually 90 °, can but for further reduction also more than 90 ° be.

Die Spulenkerne und ihre überragenden Abschnitte können in üblicher Weise aus Weicheisen bestehen; sie können aus zwei miteinander verbundenen Teilen gebildet sein oder aber einstückig ausgestaltet sein. Der Rotor kann ein Stabmagnet oder ein Elektromagnet sein.The coil cores and their protruding sections can consist of soft iron in the usual way; they can out two interconnected parts may be formed or but be designed in one piece. The rotor can be a Bar magnet or an electromagnet.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschrei bung, in der Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Drehstromgenerators unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:Further advantages and features of the invention result from the claims and from the following description exercise, in the embodiments of the invention Three-phase generator with reference to the drawing in individual are explained. It shows:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Drehstromgenerators in schematischer Darstellung; Figure 1 shows a first embodiment of the three-phase generator according to the invention in a schematic representation.

Fig. 2 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehstromgenerators in schematischer Darstellung. Fig. 2 shows another embodiment of the three-phase generator according to the invention in a schematic representation.

Der erfindungsgemäße Drehstromgenerator weist in bekann ter Weise drei Induktionsspulen L1, L2, L3 auf, die um einen zwischen ihnen drehbaren Rotor 1 gleich verteilt, d. h. jeweils um einen Winkel von 120° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Der Rotor 1 kann ein Stabmagnet oder aber auch ein Elektromagnet sein, der in bekannter Weise angetrieben wird, sei es durch Dampfkraft, Wasser kraft oder in einem Kraftfahrzeug vom Kraftfahrzeugmotor her.The three-phase generator according to the invention has, in a known manner, three induction coils L1, L2, L3, which are equally distributed around a rotor 1 which can be rotated between them, that is to say they are offset from one another by an angle of 120 °. The rotor 1 can be a bar magnet or an electromagnet that is driven in a known manner, be it by steam, water or in a motor vehicle from the motor vehicle engine.

Die Induktionsspulen L1 bis L3 umgeben Spulenkerne K1, K2, K3, die an ihrem dem Rotor zugewandten Ende mit Polschuhen P1, P2, P3 ausgebildet sind, deren Stirnsei ten teilkreisförmige Kontur aufweisen, die an den vom Rotor beim Umlauf eingenommenen Raum angepaßt sind.The induction coils L1 to L3 surround coil cores K1, K2, K3, the end facing the rotor with Pole shoes P1, P2, P3 are formed, the end face th part-circular contour that on the Rotor are taken up in the space taken up in circulation.

Die Spulenkerne K1, K2, K3 überragen auf der dem Rotor 1 abgewandten Seite der Induktionsspulen L1 bis L3 diesel ben durch Kernabschnitte 2, 3, 4 (Fig. 1) bzw. 5, 6, 7 (Fig. 2). Die Spulenkerne K1 bis K3 sind nicht, wie dies bekanntermaßen der Fall ist, miteinander auf ihrer dem Rotor 1 abgewandten Seite verbunden. Das heißt, daß die Enden nicht magnetisch miteinander verbunden sind. Selbstverständlich kann der Raum zwischen den Kernen mit nicht-magnetischem Material, also beispielsweise einem Dielektrikum, ausgefüllt bzw. verbunden sein. Die Ab schnitte 2 bis 4 bzw. 5 bis 7 überragen die Länge der Induktionsspulen um etwa 150%.The coil cores K1, K2, K3 protrude on the side of the induction coils L1 to L3 facing away from the rotor 1 by core sections 2 , 3 , 4 ( FIG. 1) and 5 , 6 , 7 ( FIG. 2). As is known to be the case, the coil cores K1 to K3 are not connected to one another on their side facing away from the rotor 1 . This means that the ends are not magnetically connected to one another. Of course, the space between the cores can be filled or connected with non-magnetic material, for example a dielectric. From sections 2 to 4 or 5 to 7 exceed the length of the induction coils by about 150%.

Bei der Ausgestaltung der Fig. 1 fluchten die Abschnitte 2 bis 4 mit der Achse der entsprechenden Induktionsspulen L1 bis L3 bzw. der Spulenkerne K1 bis K3, während bei der Ausgestaltung der Fig. 2 die Abschnitte 5 bis 7 gegenüber den Achsen der Induktionsspulen L1 bis L3 bzw. den in diesen befindlichen Teilen der Spulenkerne K1 bis K3 abgewinkelt sind, und zwar im dargestellten Ausführungs beispiel um 90° gleichsinnig. Sie sind hier entgegen dem Uhrzeigersinn abgewinkelt; sie können auch in Richtung des Uhrzeigersinnes abgewinkelt sein. Darüber hinaus können sie auch in anderer Weise als um 90° zur Achse der Induktionsspulen L1 bis L3 abgewinkelt sein, beispiels weise noch stärker, als dies in Fig. 2 gezeigt ist; hierdurch wird der für den erfindungsgemäßen Drehstromge nerator erforderliche Raum noch weiter reduziert, als er durch die rechtwinklige Abwinklung der Fig. 2 schon gegenüber der Ausgestaltung der Fig. 1 reduziert wird.In the embodiment of Fig. 1, the sections 2 are aligned to 4 with the axis of the respective inductors L1 to L3 and the coil cores K1 to K3, while in the embodiment of Fig. 2, the portions 5 to 7 with respect to the axes of the inductors L1 to L3 or the parts of the coil cores K1 to K3 located in these are angled, specifically in the illustrated embodiment by 90 ° in the same direction. You are angled counterclockwise here; they can also be angled in a clockwise direction. In addition, they can also be angled in a manner other than 90 ° to the axis of the induction coils L1 to L3, for example even more than is shown in FIG. 2; as a result, the space required for the three-phase generator according to the invention is reduced even further than it is already reduced by the right-angled bend of FIG. 2 compared to the embodiment of FIG. 1.

Dadurch, daß die Spulenkerne K1 bis K3 nicht miteinander verbunden, damit nicht kurzgeschlossen sind, wird die zum Antrieb des Rotors erforderliche Antriebskraft um 15 bis 20% gegenüber der bei herkömmlichen Drehstromgeneratoren entsprechenden Auslegung erniedrigt. Allerdings würde, wenn die Spulenkerne K1 bis K3 nicht mit den überragenden Abschnitten 2 bis 4 bzw. 5 bis 7 versehen werden, eben falls die erzeugte Spannung um ca. 30% reduziert; wenn die Abschnitte 2 bis 4 bzw. 5 bis 7 die Induktionsspulen L1 bis L3 um 50% überragen, so ergeben sich mit den Spannungen von Drehstromgeneratoren mit herkömmlich geschlossenen Spulenkernen vergleichbare Spannungen, ohne daß allerdings bei den erfindungsgemäßen Drehstromgenera toren die zum Antrieb des Rotors erforderliche Kraft gegenüber dem vorgenannten Wert erhöht wird; sie bleibt vielmehr gegenüber herkömmlichen Drehstromgeneratoren um 15 bis 20% bei nun gleichen erzielbaren Spannungswerten erniedrigt.Because the coil cores K1 to K3 are not connected to one another, so that they are not short-circuited, the driving force required to drive the rotor is reduced by 15 to 20% compared to the design corresponding to conventional three-phase generators. However, if the coil cores K1 to K3 were not provided with the projecting sections 2 to 4 or 5 to 7 , the voltage generated would be reduced by approximately 30%; if the sections 2 to 4 or 5 to 7 protrude the induction coils L1 to L3 by 50%, the voltages of three-phase generators with conventionally closed coil cores result in comparable voltages, but without the gates required to drive the rotor in the three-phase generators according to the invention Force is increased compared to the aforementioned value; rather, it remains reduced by 15 to 20% compared to conventional three-phase generators with the same achievable voltage values.

Claims

1. three-phase generator with a driven rotor and three surrounding induction coils, each having a coil core, characterized in that the coil cores (K1, K2, K3) are not magnetically connected to one another and that the coil cores (K1, K2, K3) protrude the induction coils (L1, L2, L3) by at least 100% on the side facing away from the rotor ( 1 ) by means of projecting sections ( 2 , 3 , 4 ; 5 , 6 , 7 ).

2. Generator according to claim 1, characterized in that the protruding portions ( 2 , 3 , 4 ; 5 , 6 , 7 ) of the coil cores (K1, K2, K3) are formed stretched.

3. Generator according to claim 1, characterized in that the induction coils (L1, L2, L3) project beyond the sections ( 2 , 3 , 4 ; 5 , 6 , 7 ) of the coil cores (K1, K2, K3) to the axes of the Induction coils (L1, L2, L3) are angled.

4. Generator according to claim 3, characterized in that the sections ( 2 , 3 , 4 ; 5 , 6 , 7 ) are angled in the same direction.

5. Generator according to claim 3 or 4, characterized in that the sections ( 5 , 6 , 7 ) are angled by 90 ° to the axes of the induction coils (L1, L2, L3).

6. Generator according to claim 2 or 3, characterized in that the sections ( 5 , 6 , 7 ) are angled by more than 90 ° with respect to the axes of the induction coils (L1, L2, L3).

7. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the coil cores (K1, K2, K3) and their projecting sections ( 2 , 3 , 4 ; 5 , 6 , 7 ) consist of soft iron.

8. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 1 ) is a bar magnet.

9. Generator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor ( 1 ) is an electromagnet.

10. Generator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the coil cores (K1, K2, K3), the induction coils (L1, L2, L3) on the side facing away from the rotor ( 1 ) by projecting sections ( 2 , 3 , 4 ; 5 , 6 , 7 ) by about 150%.