DE69929487T2

DE69929487T2 - Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge mit Vorrichtung zur Spielbeseitigung von Zwischenpol-Magneten

Info

Publication number: DE69929487T2
Application number: DE69929487T
Authority: DE
Inventors: Paul Armiroli; Jean-Philippe Badey; Denis Gravat
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1999-09-25
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2019-09-26
Also published as: BR9904404A; EP0991162B1; US6897597B1; ES2255213T3; KR20000028728A; JP4253087B2; FR2784248B1; KR100622202B1; FR2784248A1; BR9904404B1; DE69929487D1; EP0991162A1; JP2000134888A

Description

Die Erfindung betrifft Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge.
Aus der EP-0 762 617 A1 ist ein Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge bekannt mit Polteilen, die Pole in Form von ineinander verzahnten Klauen aufweisen, und Zwischenpol-Permanentmagneten, die zwischen den benachbarten Klauen eingefügt sind. Die Magnete verringern die Magnetflussverluste und tragen dazu bei, den Magnetfluss zu verstärken. Wenn die Fertigungstoleranzen der Teile im Hinblick auf eine Kostenreduzierung relativ groß ausfallen, kann es vorkommen, dass ein Zwischenpolmagnet unter der Einwirkung der Fliehkräfte und der beträchtlichen Erhitzungen, die durch die mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Drehung des Läufers verursacht werden (Öffnung der Polhörner), beschädigt wird.
Aus der EP0425 132 A1 ist außerdem ein Wechselstromgenerator bekannt, der ineinander verzahnte Pole und wenigstens einen Magneten umfasst, wobei die Pole profilierte Nuten zur Aufnahme des Magneten aufweisen und wobei das Profil jedes Austreten des Magneten aus den Nuten in einer zur Achse senkrechten Ebene verhindert. Die US 4,747,913 offenbart schließlich eine Leiste, die zwischen einer Fläche des Magneten und einer Nut eingefügt ist.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wechselstromgenerator bereitzustellen, der die Befestigung der Magnete ermöglicht, wobei er gleichzeitig die Möglichkeit schaffen soll, die Gefahr einer Beschädigung des Magneten ohne die Notwendigkeit von besonders geringen Fertigungstoleranzen einzuschränken und die Verformungen zu dämpfen und die Spiele auszugleichen.
Im Hinblick auf die Erfüllung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge vorgesehen, umfassend zwei Polteile, die ineinander verzahnte Pole aufweisen, und einen Magneten, wobei die Pole Nuten aufweisen, die entlang einer Achse profiliert sind und den Magneten aufnehmen, wobei das Profil jedes Austreten des Magneten aus den Nuten in einer zur Achse senkrechten Ebene verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass er eine zwischen einer Fläche des Magneten und wenigstens einer der Nuten eingefügte Leiste umfasst, wobei die Leiste aus einem Werkstoff ausgeführt ist, der weniger hart als der Magnet ist, und dass er eine zwischen der Leiste und dem Magneten eingefügte Klebstoffschicht umfasst, die biegsamer als der Magnet ist.
Aufgrund ihrer Biegsamkeit beseitigt die Leiste daher die durch die Fertigungstoleranzen bedingten Spiele, wobei sie die Verformungen der Teile aufnimmt, die durch die Erhitzungen und die Beanspruchungen bedingt sind, die durch die hohen Drehzahlen erzeugt werden. Dadurch verringert sich die Gefahr einer Beschädigung des Magneten.
Die Leiste ist vorteilhafterweise zwischen dem Magneten und jeder der Nuten eingefügt.
Die Leiste sorgt daher in jeder Nut für einen Spielausgleich entlang einer zur Welle des Läufers radialen Achse.
Die Leiste bedeckt vorteilhafterweise eine Umfangsfläche des Magneten.
Die Anordnung des Magneten in den Nuten bleibt daher symmetrisch bezogen auf eine Längsmittelebene des Zwischenpolraums auf halbem Abstand von den Polen. Dadurch bleibt die Symmetrie des Magnetfeldes erhalten.
Die Umfangsfläche verläuft vorteilhafterweise in Gegenrichtung zu einer Welle des Wechselstromgenerators.
Dadurch stellt sich bevorzugt eine Positionierung des Magneten möglichst nahe am Luftspalt ein.
Der Wechselstromgenerator umfasst vorteilhafterweise zwei Leisten, die zwischen gegenüberliegenden Flächen des Magneten und wenigstens einer der Nuten eingefügt sind.
Der Magnet umfasst vorteilhafterweise zwei getrennte Teile, die durch eine Schicht aus einem Material, das biegsamer als der Magnet ist, miteinander verbunden sind.
Auf diese Weise ergibt sich zusätzlich ein Ausgleich der Spiele und eine Dämpfung der Verformungen in einer Richtung, die von der Richtung des Spielausgleichs im Zusammenhang mit der Leiste verschieden sein kann.
Das Material ist vorteilhafterweise mit dem Klebstoff identisch, der die Leiste mit dem Magneten verbindet.
Das Profil jeder Nut ist vorteilhafterweise "U"-förmig ausgebildet.
Das Profil jeder Nut ist vorteilhafterweise "V"-förmig ausgebildet, wobei das "V"-Profil einen Schenkel hat, der örtlich parallel zu einer Umfangsfläche der Pole verläuft.
Das "V" weist vorteilhafterweise zwei Schenkel auf, wobei der parallele Schenkel näher an einer Welle des Wechselstromgenerators liegt als der andere Schenkel.
Der Wechselstromgenerator umfasst vorteilhafterweise mehrere Magnete, wobei wenigstens zwei bzw. eine Mehrzahl, vorzugsweise eine Gesamtheit der Magnete mit jeweiligen Leisten verbunden ist.
Die Leisten der jeweiligen Magnete sind unabhängig voneinander.
Die Leisten können somit getrennt und nacheinander eingebaut werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsarten, die als Beispiele ohne einschränkende Wirkung angeführt werden. In den beigefügten Zeichnungen zeigen im einzelnen:
1 eine im Aufriss ausgeführte Teilansicht eines Läufers eines erfindungsgemäßen Wechselstromgenerators;
2 eine im Schnitt entlang der Linie II-II ausgeführte Teilansicht des Läufers von 1; und
die 3, 4 und 5 ähnliche Ansichten wie 2 zur Veranschaulichung anderer Ausführungsarten.
In der ersten Ausführungsart ist der erfindungsgemäße elektrische Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge dazu bestimmt, durch Wasser gekühlt zu werden, wobei er in an sich bekannter Weise in das System des Kühlkreislaufs des Fahrzeugs integriert ist. Der Wechselstromgenerator kann dazu beispielsweise in Reihe oder parallel mit dem Heizradiator für den Fahrgastraum eingebaut sein. Alternativ dazu kann es sich um einen Wechselstromgenerator mit Innenbelüftung handeln.
Der Wechselstromgenerator umfasst einen Ständer und einen Läufer 2 mit einer Welle mit der Achse 4, bei denen es sich um eine, beispielsweise aus der EP-0- 762 617, an sich bekannte herkömmliche Ausführung handelt, abgesehen von den Polen und den Zwischenpolmagneten. Der Läufer umfasst zwei Polteile 6, die jeweils eine Platte 8 in Form einer Scheibe enthalten, die koaxial an der Welle angebracht ist. Die beiden Platten 8 erstrecken sich deckungsgleich und parallel zueinander.
Jedes Polteil 6 umfasst insgesamt flach und dreieckig ausgeführte klauenförmige Pole 10, die sich von der Platte 8 aus in Richtung der anderen Platte erstrecken. Die Pole der Polteile sind ineinander verzahnt, so dass sich die Spitze jedes Pols 10 sehr nahe an der Platte 8 des anderen Polteils erstreckt.
Die beiden Polteile 6 sind dem magnetischen Nord- bzw. Südpol zugeordnet. Jeder Pol 10 weist zwei Umfangsflächen, und zwar eine konvexe Außenfläche 12 und eine konkave Innenfläche 14, sowie zwei ebene Seitenflächen 16 auf, die zwei der Seiten des Dreiecks bilden und an die Umfangsflächen angrenzen. Die Seitenflächen 16 der Pole 10 erstrecken sich einander gegenüber und zueinander beabstandet. Eine derartige Anordnung ist an sich bekannt.
In der vorliegenden Ausführungsart weist jede Seitenfläche 16 eine Nut 18 oder Auskehlung mit "U"-förmigem Profil auf, wobei die Nut eine Achse 21 hat, die sich entlang einer Längsrichtung der Seitenfläche 16 erstreckt. Die Auskehlung 18 weist einen flachen Boden und zwei zu diesem senkrechte Flanken auf.
Der Läufer umfasst Permanentmagnete 20, die hier insgesamt quaderförmig ausgeführt sind, wobei sie insbesondere ein zu einer Längsrichtung des Magneten senkrechtes Rechteckprofil aufweisen. Jeder Magnet 20 ist zwischen den Seitenflächen 16 zweier Pole 10 aufgenommen, wobei sich seine Seitenflächen 22 in den Auskehlungen 18 mit eventueller Einfügung eine Klebstoffschicht am Boden der Auskehlungen befinden.
Jeder Magnet 20 ist entlang einer Richtung Nord-Süd-gepolt, die sich von einer zur anderen seiner Seitenflächen 22 erstreckt.
Jedes Paar einander gegenüberliegender Nuten 18 definiert eine Aufnahme für einen Magneten 20, wobei das Profil der Nuten verhindert, dass der Magnet in einer zu einer Achse 21 der Nuten senkrechten Ebene austreten kann, nachdem die Pole 10 ineinander verzahnt sind. Um einen Magneten in seine Aufnahme einzusetzen oder ihn daraus zu entnehmen, kann man ihn beispielsweise parallel zur Achse 21 der Nuten bis zum axialen Ende der Aufnahme verschieben.
Der Läufer 2 umfasst für jeden Magneten 20 eine Leiste 24 oder ein Plättchen aus einem Werkstoff, der weniger hart und biegsamer als der Werkstoff des Magneten ist. Hier handelt es sich um Glasfasern, die in einen vorimprägnierten Kunststoff eingelassen sind. Die Leiste 24 ist rechteckig flach und hat die gleichen Abmessungen und die gleiche Form wie die äußere Umfangsfläche 25 des Magneten 20, den sie mit ihren deckungsgleichen Kanten bedeckt. Zwischen dem Magneten 20 und der Leiste 24 ist eine Schicht 26 aus einem Klebstoff eingefügt, der biegsamer als der Magnet 20 ist. Die Leiste 24 und die Klebstoffschicht 26 erstrecken sich jeweils in den beiden Nuten 18, wobei sie zwischen der äußeren Umfangsfläche 25 des Magneten und einer der Flanken der Nut 18 eingefügt sind. Die äußere Umfangsfläche 25 des Magneten verläuft in Gegenrichtung zur Welle des Läufers, im Gegensatz zur inneren Umfangsfläche 27 des Magneten, die zu dieser Welle hin verläuft.
Dank der Biegsamkeit der Leiste 24 und der Klebstoffschicht 26 ergibt sich entlang einer zur Achse 4 des Läufers radialen Richtung ein Ausgleich der durch die Fertigungstoleranzen bedingten Spiele. Wenn der Läufer mit hohen Drehzahlen läuft, werden außerdem die Verformun gen der Teile gedämpft, die auf die durch die Drehung des Läufers bedingten Beanspruchungen und Erhitzungen zurückzuführen sind.
Zum Einbau kann an jedem Magneten 20 die Leiste 24 verklebt werden, woraufhin die so gebildete Baueinheit in ihre Aufnahme eingesetzt wird.
Alternativ dazu kann jeder Magnet 20 in seine Aufnahme 20 eingesetzt werden, woraufhin die Leiste 24 in die Aufnahme eingelegt und dabei am Magneten verklebt wird.
In der Ausführungsart von 3 umfasst der Läufer darüber hinaus zu jedem Magneten 20 eine zweite Leiste 24, welche die innere Umfangsfläche 27 des Magneten 20 unter Einfügung einer Klebstoffschicht 26 bedeckt, wobei Leiste und Klebstoffschicht ähnlich wie die von 2 ausgeführt sind.
In der Ausführungsart von 4 umfasst der Magnet nur eine Leiste 24 wie in 2. Diesmal enthält der Magnet 20 zwei getrennte Magnetteile 28, die durch eine Schicht 30 aus einem Material, das biegsamer als der Magnet ist, miteinander verbunden sind. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Silikonkleber handeln, der vorteilhafterweise Eisen enthält, um einen besseren Magnetfluss durch die Klebstoffschicht 30 hindurch zu gewährleisten. Die beiden Magnetteile 38 haben jeweils eine Quaderform und sind in bezug auf ihre Form und ihre Abmessungen identisch untereinander ausgeführt. Die Schicht 30 erstreckt sich in einer Längsmittelebene des Magneten, jeweils in halbem Abstand von jedem der beiden Pole 10, senkrecht zur Polungsrichtung des Magneten und parallel zur Achse 21 der Nuten.
Diese Unterteilung des Magneten in zwei Teile 28 sorgt ebenfalls für eine Beseitigung der Spiele und einen Ausgleich der Verformungen, aber in einer Richtung, die nicht parallel, hier senkrecht, zu der mit der Leiste 24 verbundenen Richtung verläuft.
In der Ausführungsart von 5 ist der Magnet 20 ähnlich wie der Magnet von 2 ausgeführt, wobei aber die Leiste 24 seine innere Umfangsfläche 27 und nicht seine äußere Umfangsfläche bedeckt.
Die Nuten 18 haben diesmal ein "V"-Profil mit zwei zueinander geneigten Schenkeln 33. Derjenige 33 der beiden Schenkel, der sich am nächsten an der Achse 4 des Läufers befindet, verläuft örtlich parallel zu den Umfangsflächen 12, 14 der Pole. Die Leiste 24 ist zwischen dem Magneten 20 und der durch diesen Schenkel 33 des Profils definierten Flanke der Nut eingefügt. Der Magnet 20 hat ein trapezförmiges Profil. Die größere 27 der beiden Seiten 25, 27 des Trapezes, die parallel zueinander verlaufen, erstreckt sich gegen die Flanken 33 der Nuten 18, die sich am nächsten an der Welle des Läufers befinden. Die beiden anderen Seiten 22 des Trapezes befinden sich in Oberflächenkontakt mit den anderen Flanken der Nuten 18.
Obwohl dies weniger vorteilhaft ist, kann sich die Leiste 24 in einer dieser Ausführungsarten zwischen einer Seitenfläche 22 des Magneten 20 und einem der Pole 10 erstrecken.
Die Leiste 24 kann aus zwei entlang einer Mittellinie getrennten Teilen bestehen, die zueinander beabstandet und jeweils in einer der Nuten 18 aufgenommen sind.
Die Klebstoffschicht 26, 30 ist vorteilhafterweise die gleiche wie die zwischen den Auskehlungen 18 und den Seitenflächen 22 der Magnete eingefügte Schicht.

Claims

Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge, umfassend zwei Polteile (6), die ineinander verzahnte Pole (10) aufweisen, und wenigstens einen Magneten (20), wobei die Pole Nuten (18) aufweisen, die entlang einer Achse (21) profiliert sind und den Magneten aufnehmen, wobei das Profil jedes Austreten des Magneten aus den Nuten in einer zur Achse (21) senkrechten Ebene verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass er eine zwischen einer Fläche (25, 27) des Magneten und wenigstens einer der Nuten (18) eingefügte Leiste (24) umfasst, wobei die Leiste aus einem Werkstoff ausgeführt ist, der weniger hart als der Magnet ist, und dass er eine zwischen der Leiste (24) und dem Magneten (20) eingefügte Schicht aus einem Klebstoff (26) umfasst, der biegsamer als der Magnet (20) ist.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (24) zwischen dem Magneten (20) und jeder der Nuten (18) eingefügt ist.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (24) eine Umfangsfläche (25, 27) des Magneten bedeckt.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche (25) in Gegenrichtung zu einer Welle des Wechselstromgenerators ausgerichtet ist.
Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Leisten (24) umfasst, die zwischen jeweils gegenüberliegenden Flächen (25, 27) des Magneten (20) und wenigstens einer der Nuten (18) eingefügt sind.
Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil jeder Nut (18) "U"-förmig ausgebildet ist.
Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil jeder Nut (18) "V"-förmig ausgebildet ist, wobei das "V"-förmige Profil einen Schenkel (33) aufweist, der örtlich parallel zu eine Umfangsfläche (12, 14) der Pole (10) verläuft.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das "V"-förmige Profil zwei Schenkel (30) aufweist, wobei der besagte parallele Schenkel (33) näher an einer Welle des Wechselstromgenerators liegt als der andere Schenkel.
Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (20) zwei getrennte Teile (28) umfasst, die durch eine Schicht aus einem Material (30) miteinander verbunden sind, das biegsamer als der Magnet ist.
Wechselstromgenerator nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (30) mit dem Klebstoff (26) identisch ist.
Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Magnete (20) umfasst, wobei wenigstens zwei der Magnete mit jeweiligen Leisten (24) verbunden sind.
Wechselstromgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der Magnete (20), vorzugsweise eine Gesamtheit der Magnete, mit jeweiligen Leisten (24) verbunden sind.
Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leisten (24) der jeweiligen Magnete (20) unabhängig voneinander sind.