DE7831636U1

DE7831636U1 - THREE-PHASE GENERATOR WITHOUT WIRE

Info

Publication number: DE7831636U1
Application number: DE19787831636
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-10-24
Filing date: 1978-10-24
Publication date: 1979-04-05

Description

Dipl. ing. Peter Otte _{7033 Herrenb (Kuppingen)} Dipl. Ing. Peter Otte _{7033 Herrenb (Kuppingen)} Patentanwalt Eifelstraße 7Patent attorney Eifelstrasse 7 Telefon (O 70 32) 31ΘΘ9Telephone (O 70 32) 31ΘΘ9

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ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Schleifringloser DrehstromgeneratorThree-phase generator without slip rings

Stand der Technik,. State of the art,.

Die Erfindung geht aus von einem schleifringlosen Drehstromgenerator nach der Gattung des Hauptanspruchs. Schleifringlose Drehstromgeneratoren sind in Form von Klauenpolgeneratoren mit schleifringloser Erregermaschine sowie als Generator mit schleifringlosem Leitstückläufer bekannt.The invention is based on a three-phase generator without slip rings according to the genre of the main claim. Three-phase generators without slip rings are in the form of claw-pole generators with no slip rings Exciter as well as a generator with no slip ring Guide piece runner known.

Der Drehstromgenerator mit Erregermaschine verfügt anstelle des stets einem gewissen Verschleiß unterliegendem Schleifringteil über eine separate Erregermaschine, die für sich selbst wieder einen kleinen Drehstromgenerator darstellt, bei der aber die Dreiphasenwicklung umläuft und die Erregerwicklung feststeht. Dieser aus der umlaufenden Dreiphasenwicklung der Erregermaschine kommende Strom wird durch Dioden gleichgerichtet und dient zur Speisung der selbst mit umlaufenden Erregerwicklung, die zusammen mit zweiThe three-phase generator with exciter has instead of the slip ring part, which is always subject to a certain amount of wear a separate exciter, which itself is a small three-phase generator, but with the three-phase winding rotates and the excitation winding is established. This coming from the rotating three-phase winding of the exciter Current is rectified by diodes and is used to feed the self-rotating excitation winding, which together with two

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Dipl. Ing. Peter Otfe 7033 Herrenberg (Kuppingen)Dipl. Ing.Peter Otfe 7033 Herrenberg (Kuppingen)

Patentanwalt Eifelstraße 7 Patent attorney Eifelstrasse 7

Telefon (0 70 32) 319 99Telephone (0 70 32) 319 99

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( ( Zusammenfassungsummary

Es wird ein schleifringloser Drehstromgenerator vorgeschlagen, der einen unkomplizierten Aufbau aufweist und weitgehend unter Verwendung von Sejrienteilen hergestellt werden kann. Der Drehstromgenerator umfaßt eine feststehende Stand er wicklung und eine feststehende Erregerwicklung; der Läufer ist gebildet von einem rotierenden , auf der mindestens einseitig im Generatorgehäuse gelagerten Welle sitzenden Innenkern und einem Klauenpolrad. Die Erregerwicklung befindet sich zwischen dem rotierenden Innenkern und der von den Klauen des Klauenpolrads überstrichene Ständer-A three-phase generator without slip rings is proposed, which has an uncomplicated structure and largely under Use of Sejrientteile can be made. The three-phase generator includes a fixed stand he development and a fixed excitation winding; the runner is formed by one rotating inner core seated on at least one side of the generator housing mounted shaft and a claw pole wheel. the The excitation winding is located between the rotating inner core and the stator swept by the claws of the claw pole wheel

( wicklung und bildet einen Luftspalt lediglich mit dem Innenkern und(winding and forms an air gap only with the inner core and

dem angrenzenden Flächenbereich des Klauenpolrades.the adjacent surface area of the claw pole wheel.

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Klauenpolhälften, die sie beidseitig umschließen, auf der angetriebenen Generatorwelle sitzt. Der Regler regelt bei dieser bekannten schleifringlosen Ausführung eines Drehstromgenerators die feststehende Erregerwicklung der mit dem Läufer umlaufenden zusätzlichen Erregermaschine.Claw pole halves, which they enclose on both sides, on the driven one Generator shaft sits. With this known slip ring-free version of a three-phase generator, the controller regulates the stationary one Excitation winding of the additional excitation machine rotating with the rotor.

Ein solcher schleifringloser Drehstromgenerator ist vergleichsweise aufwendig und benötigt eine Vielzahl von Einzelteilen.Such a slip ringless three-phase generator is comparative complex and requires a large number of individual parts.

Die zweite bekannte Ausführungsform eines schleifringlosen Genera-The second known embodiment of a slip ringless generator

tors mit Leitstückläufer verfügt weder über ein eigenes Lager noch über eine separate Erregermaschine. Bei dieser Ausführungsform sitzt die Erregerwicklung als feststehende Baukomponente auf einem ebenfalls feststehenden Innenpol im Zentrum des Generators. Die Ständerwicklung befindet sich außen. Zwischen dem Innenpol und dem Ständer dreht sich der Leitstückläufer, der aus zwei Polhälften mit einer vorgegebenen Anzahl von klauenförmigen, ineinandergreifenden Polen besteht. Die Polhälften sind durch einen Ring aus unmagnetitors with guide piece rotor has neither its own warehouse nor via a separate exciter. In this embodiment the excitation winding sits as a fixed component on a fixed inner pole in the center of the generator. the The stator winding is on the outside. The guide piece rotor, which consists of two pole halves, rotates between the inner pole and the stator a predetermined number of claw-shaped, interlocking poles. The pole halves are made of nonmagnetic by a ring

schem Stahl verbunden. Eine topfförmig ausgebildete Polhälfte ver-( ) fügt über einen nabenförmigen Boden, an welchem der Leitstückläufer auf der Schneckenwelle eines Getriebes befestigt ist, an welchefti der gesamte Generator angeflanscht ist. Der Generator mit Leitstückläufer verfügt über keine eigenen Lager; er erregt sich durch den feststehenden Innenpol, dessen Feld durch den Vorerregerstrom zunächst verstärkt wird. Das Erregerfeld magnetisiert den umlaufenden Leitstückläufer, dessen schwankender Magnetfluß in der Drehstromstäixderwicklung die dreiphasige Wechselspannung hervorruft, die dann in bekannter Weise durch Dioden gleichgerichtet wird. Einconnected with steel. A pot-shaped pole half ( ) adds a hub-shaped base, on which the guide piece rotor is attached to the worm shaft of a gear, to whichfti the entire generator is flanged on. The generator with guide piece rotor does not have its own bearings; he gets excited by the fixed inner pole, the field of which is initially strengthened by the pre-excitation current. The excitation field magnetizes the rotating one Leitstückläufer, whose fluctuating magnetic flux in the three-phase static winding the three-phase alternating voltage, which is then rectified in a known manner by means of diodes. A

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solcher Generator mit schleifringlosem Leitstückläufer ist nur für spezielle Anwendungsfälle verwendbar, beispielsweise für die Speisung von Eisenbahn-Lichtanlagen und verfügt im Grunde über keine eigene Welle für die Läuferlagerung.Such a generator with slip ring-less guide rotor is only for special applications can be used, for example for the supply of railway lighting systems and basically does not have its own shaft for the rotor bearing.

Advantages of the invention

Der erfindungsgemäße schleifringlose Drehstromgenerator mit denThe slip ringless three-phase generator according to the invention with the

*-* kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber * - * characterizing features of the main claim has on the other hand

j den Vorteil, daß sich ein besonders einfacher, aber wegen der feh-j has the advantage that a particularly simple, but

lenden Schleifringe im wesentlichen praktisch wartungsfreier Dreh-loin slip rings essentially practically maintenance-free rotary

: stromgenerator ergibt, der einwandfrei drehzahlfest ist und weitge-: power generator results, which is flawlessly speed-resistant and largely

hend unter Verwendung von Serienteilen hergestellt ist. Der erfindungsgemäße Drehstromgenerator ist einfach aufgebaut und basiertis made using serial parts. The inventive Three-phase generator is simple in structure and based

wie die bekannten schleifringlosen Generatoren auf dem Grundprinzip von Fluß s chwankung sma s chinen. Er verfügt über einen hohen Wirkungsgrad, da sich für den Magnetfluß von der feststehenden Erregerwicklung auf den Läufer eine sehr große verfügbare Fläche ergibt. Die Zentrierung zwischen Läufer mit Innenkern einerseits zur feststehenden Erregerwicklung und zur feststehenden Ständerwicklung andererseits ist einfach, da der erfindungsgemäße Drehstromgenerator über eine eigene, bevorzugt beidseitig im Generatorgehäuse gelagerte Welle verfügt.like the well-known slip ringless generators based on the basic principle Flux fluctuations sma s chinen. It has a high degree of efficiency because it takes care of the magnetic flux from the stationary excitation winding results in a very large available area on the runner. The centering between runners with inner core on the one hand to fixed excitation winding and to the fixed stator winding on the other hand is simple because the alternator according to the invention has its own shaft, preferably mounted on both sides in the generator housing.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Drehstromgenerators möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Further developments and improvements of the three-phase generator specified in the main claim are possible.

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Z eichnungDrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im Querschnitt in im wesentlichen schematischer, hauptsächlich den Ständerwicklungs-, Erregerwicklungs- und Läuferbereich darstellender Form eine Teildarstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. The drawing shows in cross section in an essentially schematic, mainly the stator winding, excitation winding and rotor area representative form a partial representation of the preferred Embodiment.

Description of the examples of the invention

Der Grundgedanke vorliegen ^q~r Erfindung besteht darin, den Läufer einer schleifringlosen Lichtmaschine bzw. eines Drehstromgenerators als Klauenpolrad auszuführen und mit einem zugeordneten Innenkern auf der angetriebenen Generatorwelle zu lagern, wobei die feststehende Erregerwicklung, der so der geregelte Erregerstrom ohne Schwierigkeiten zugeführt werden kann, mit dem Innenkern und dem angrenzenden Teil des Klauenpolrads einen Luftspalt bildet. Ein weiterer Luftspalt bildet sich zwischen der jeweiligen Klaue des Klauen-„ polrads und der Ständerwicklung, wodurch die Fluß Schwankungen bewirkt werden, die zur Induzierung des Dreiphasen-Wechselstroms in der Ständerwicklung führen.The basic idea present ^q ~ r invention is to run the rotor of a slip-ring-less alternator or an alternator as Klauenpolrad and stored with an associated inner core on the generator driven shaft, said fixed excitation winding, the so the regulated excitation current may be supplied without difficulty, forms an air gap with the inner core and the adjacent part of the claw pole wheel. Another air gap is formed between the respective claw of the claw "pole wheel" and the stator winding, which causes the flux fluctuations which lead to the induction of the three-phase alternating current in the stator winding.

Inder Hg.ist mit 1 die Welle des erfindungsgemäßen Drehstromgenerators bezeichnet, die in Lagern 2 und 3 beidseitiger Lagerschilde 4 und 5 des Drehstromgenerators gelagert ist. Die Lagerschilde verfügen außen über sich aufeinander zu erstreckende Ringflansche 4a, 5a, die, gegebenenfalls unter Zwischenfügung eines weiteren Ringflansches oder Teilzylinders 6 zusammengespannt sind, und zwarIn the Hg.is with 1 the shaft of the three-phase generator according to the invention referred to, which is mounted in bearings 2 and 3 bilateral end shields 4 and 5 of the alternator. The end shields have on the outside of one another extending annular flanges 4a, 5a, which, if necessary with the interposition of a further Ring flange or part cylinder 6 are clamped together, namely

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mit Hilfe von über den Umfang verteilt angeordneten, mit 7 bezeichneten Spannschrauben.with the help of distributed over the circumference, designated with 7 Turnbuckles.

Die äußeren Ringflansche 4a, 5a sowie der Teilzylinder 6 nehmen den Ständerteil 8 des Drehstromgenerators mit Ständerwicklung 9 auf und lagern diesen, desgleichen ist an den Lagerschilden in nicht näher bezeichneter Weise eine Stirnscheibe oder ein Halteteil 10 gelagert, welches die feststehende Erregerwicklung 11 mit ihrem zugeordneten, aus magnetischem Material bestehenden Bett 12 trägt. Der Läufer 13 besteht aus einem Klauenpolrad 14, welches auf der Welle 1 sitzt und angrenzend an einen massiven Innenkern 15 angeordnet ist. Das Klauenpolrad 14, dessen Aufbau für sich gesehen bekannt ist und aus einem Nabenteil mit äußeren klauenartig ausgebildeten Polen besteht, rotiert mit dem Innenkern 15 und überträgt so den von der Erregerwicklung 11 ausgehenden Magnetfluß in Form von durch die einzelnen Klauen bewirkten Fluß Schwankungen auf die Erregerwicklung 9. Wie in der Zeichnung dargestellt, bilden sich zwei Luftspalte, nämlich ein Luftspalt A zwischen den Klauen des Klauenpolrads 14 und der Ständerwicklung sowie ein Luftspalt B zwischen der Erregerwicklung bzw. ihrem bettartigen Trägerteil 12 und dem angrenzenden Innenkern 15 sowie dem Seitenbereich des Klauenpolrads, der gebildet ist von dessen Nabe. Es ergibt sich bezüglich des Luftspaltes B eine praktische Umfassung der Erregerwicklung von zwei Seiten, was zur Verringerung von Verlusten beiträgt. The outer ring flanges 4a, 5a and the partial cylinder 6 take the stator part 8 of the three-phase generator with stator winding 9 on and store this, likewise a face plate or a holding part 10 is mounted on the end shields in a manner not specified, which carries the stationary excitation winding 11 with its associated bed 12 made of magnetic material. The rotor 13 consists of a claw pole wheel 14, which sits on the shaft 1 and is arranged adjacent to a solid inner core 15 is. The claw pole wheel 14, the structure of which is known per se, and consists of a hub part with outer claw-like designs Pole consists, rotates with the inner core 15 and thus transmits the magnetic flux emanating from the excitation winding 11 in the form caused by the individual claw flux fluctuations on the excitation winding 9. As shown in the drawing, form two air gaps, namely an air gap A between the claws of the claw pole wheel 14 and the stator winding and an air gap B. between the excitation winding or its bed-like support part 12 and the adjacent inner core 15 and the side area of the Klauenpolrads, which is formed by its hub. With regard to the air gap B, the field winding is practically enclosed from two sides, which helps reduce losses.

magnetische Flußkreis
Der gebildete schließt sich entlang der Pfeile C, also vonmagnetic flux circle
The formed closes along the arrows C, that is from

der Erregerwicklung 11 mit Wicklungsträger 12, Luftspalt B und Innenkern 15 auf die Nabe des Klauenpolrades 14 sowie auch direktthe excitation winding 11 with winding carrier 12, air gap B and inner core 15 on the hub of the claw pole wheel 14 as well as directly

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entlang dem Pfeil C zur Polradnabe, von dort über den Luftspalt A zur Stand er Wicklung 8 und über das mittlere zylindrische Teilstück 6 zum Halteteil 10 und zurück zur Erregerwicklung. Sämtliche dieser Teile bestehen aus magnetisch leitendem Material.along the arrow C to the pole wheel hub, from there over the air gap A to the stand he winding 8 and over the central cylindrical section 6 to the holding part 10 and back to the excitation winding. All of these parts are made of magnetically conductive material.

Der erfindungsgemäße Drehstromgenerator ist drehzahlfest und verfügt, obwohl in schleifringloser Ausführung, über einen kostengünstigen , einfachen Aufbau.The three-phase generator according to the invention is speed-resistant and has although it does not have a slip ring, it has an inexpensive, simple structure.

Claims

»·· · f 1 r» # ■ β • · * ϋ ·· · r t r aiii · if ··· · f Dipl. Ing. Petar Ott Patent attorney 7033 Herrenber9 (Kuppingen) Elfelstrasse 7 Telephone (0 70 32) 319 99 1375 / ot / hn August 29, 1978 ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart CLAIMS

1. Slip-ringless three-phase generator, especially an alternator for moving units, motor vehicles, etc., with a fixed Stand he development and a driven rotor that is in the stator winding is due to an excitation winding end magnetic flux fluctuations induce an electrical voltage, characterized in that the rotor (13) is formed of a claw pole wheel (14) that the claw pole wheel (14) is mounted on the driven one and at least on one side in the generator housing (4, 5) Shaft (1) is seated and that the stator winding (8) is fixed Excitation winding (11) forming an air gap (B) between the rotating claw pole wheel (14) and that of the claws of the claw pole wheel (14) swept stator winding (8) sits.

2. Three-phase generator according to claim 1, characterized in that adjacent to the hub of the Klauenpolrads (14) from a magnetic conductive material existing inner core (15) is arranged and mounted on the generator shaft (1) and that the excitation winding (11) forms a larger part of the air gap (B) to the claw pole wheel (14) with the cylindrical surface of the inner pole.

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3. Three-phase generator according to claim 1 or 2, characterized in that that the generator shaft (1) is held on both sides in bearings (2, 3) by end shields (4, 5) and that a holding part (10) for the exciter winding (11) encompassing and bearing support (12) on inwardly projecting annular flanges (4a, 5a) of the end shields (4, 5) is attached.

4. Three-phase generator according to claim 3, characterized in that the carrier (12) for the field winding (11) has a bed-shaped cutout to accommodate the excitation winding

) and has a radial end face region (12a) adjoining the hub of the claw pole wheel with the formation of a partial air gap.

5. Three-phase generator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the claw pole wheel has a plurality of claw-like poles.