DE9300667U1 - Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator - Google Patents

Description

R. 25852
18.1.1993 Ws

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 30

Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator

Stand der Technik:

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, Drehstromgeneratoren der gattungsgemäßen Art, beispielsweise bei der Bordnetzversorgung in Kraftfahrzeugen, aufgrund ihrer großen Wartungsfreundlichkeit, das heißt mit wenig Verschleißteilen, einzusetzen.

Der Generator erregt sich dabei durch eine feststehende, auf dem Innenpol sitzende Erregerwicklung. Das Erregerfeld magnetisiert dann die wechselweise angeordneten rotierenden Klauen des Klauenpolläufer systems, auch Leitstückläufer genannt. Hierbei kommt das Prinzip zum Tragen, daß die um den Innenpol gewickelte Feldspule den gesamten Magnetfluß erregt und diesen über einen Luftspalt dem Klauenpollaufersystem zuleitet. Die rotierenden Klauen müssen dabei zueinander magnetisch isoliert, jedoch mechanisch verbunden angeordnet sein.

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So ist bereits in der DE-OS 25 48 314 vorgeschlagen worden, die Klauen der Polringe durch einen unmagnetischen Ring miteinander zu verbinden. Hierbei ist jedoch nachteilig, daß die Klauenspitzen der miteinander verbundenen Klauen in axialer Richtung über den Verbindungsring hinausragen. Damit kann nicht ausgeschlossen werden, daß bei den, bei dem gattungsgemäßen Generator auftretenden, hohen Drehzahlen ein Durchbiegen der Klauenspitzen nach außen sicher vermieden wird. Dies würde innerhalb kurzer Zeit zu einer Zerstörung des gesamten Generators führen.

Weiterhin ist mit dem dort beschriebenen Verbindungsring eine Querschnittsveränderung der Klauen in einem Bereich gegeben, in dem eigentlich viel Eisen benötigt wird, um die magnetischen Spannungsabfälle so klein wie möglich zu halten.

Weiterhin ist in derselben Druckschrift vorgeschlagen worden, die Klauenspitzen einer Polradhälfte über unmagnetische Zwischenstücke mit Ausnehmungen der zweiten Polradhälfte an radial sich erstreckenden Berührungsflächen zu verbinden. Hierbei ist jedoch nachteilig, daß neben dem komplizierten Fertigungsaufwand durch die radial zueinander verlaufenden Flächen eine ungenügende Schleuderfestigkeit des gesamten Klauenpolläufer gegeben ist, da die Verbindungsflächen zwischen den unmagnetischen, ringsegmentartig ausgeführten Zwischenstücken und den Klauen begrenzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei

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der durch mechanisch hoch beanspruchbare Verbindungen zwischen den Klauenpolleitstückläuferhälften und den unmagnetischen Verbindungsmitteln eine sehr hohe Schleuderfestigkeit erreicht wird.

Vorteile der Erfindung:

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Es hat sich gezeigt, daß wenn die unmagnetischen Verbindungsmittel zwischen, in radialer Richtung schräg angeordnete, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende Flanken der Polringe eingesetzt werden, eine deutlich höhere Schleuderfestigkeit des gesamten Drehstromgenerators erreicht werden kann.

Dies wird vorteilhafterweise insbesondere dadurch erreicht, daß sich für die Verbindung zwischen den unmagnetischen Verbindungsmitteln und den Berührungsflächen der Polringe eine deutlich größere Berührungsfläche ergibt und damit über entsprechend längere Lötstellen bzw. Schweißnähte eine insgesamt größere Festigkeit der Verbindung erreicht werden kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die unmagnetischen Verbindungsmittel über einen ringförmigen Steg miteinander verbunden sind, wobei die unmagnetischen Verbindungsmittel und der Steg vorzugsweise einstückig, insbesondere als mäanderförmig gefaltetes Band, ausgebildet sind.

Hierdurch ist in sehr vorteilhafter Weise möglich, für alle in Achsrichtung des Klauenpolläufersystems angeordnete Klauen die unmagnetisehen Verbindungsmittel in sehr einfacher Weise aus einem Band herzustellen.

Hierdurch ergeben sich sehr große fertigungstechnische Vorteile, da eine spanende Bearbeitung einzelner Teile nicht mehr notwendig ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich in den, in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 im Schnitt einen Generator mit einem
Klauenpolleitstuckläufersystem;

Figur 2 eine Draufsicht auf die Klauenspitzen
einer Polradhälfte;

Figur 3 einen Längsschnitt durch einen
Leitstückläufer;

Figur 4 einen Längsschnitt durch einen weiteren
Leitstückläufer und

Figur 5 in einer perspektivischen Teilansicht ein
unmagnetisches Verbindungsmittel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele:

Der in Figur 1 gezeigte Drehstromgenerator 10 weist einen in seiner Grundstruktur bekannten Aufbau auf und besteht aus einem antriebsseitigen Lagerschild 12 und einem, der Antriebsseite abgewandten Lagerschild 14. Die Lagerschilde 12 und 14 halten einen Stator 16, in dem die Statorwicklung 18 eingezogen ist. Die Lagerschilde 12 und 14 besitzen jeweils eine Läuferwellenlagerung 20, durch die eine Welle 22 geführt ist. Die Welle 22 trägt einen Kern 24 sowie ein Polrad 26. Das Polrad 26 besteht aus einem, Klauen 28 aufweisenden Polring 30 als erste Polradhälfte. Die Klauen 28 besitzen an ihren Klauenspitzen 32 eine in radialer Richtung schräg verlaufende Fläche 34. Dem ersten Polring 30 ist ein zweiter, Klauen 36 aufweisender Polring 38 als zweite Polradhälfte zugeordnet. Der zweite Polring 38 besitzt an seinen Klauenwurzeln 40 in etwa parallel zu den schrägen Flächen 34 der Klauen 28 verlaufende schräge Flächen 42. Zwischen den schrägen Flächen 34 und 42 ist ein, aus unmagnetischem Material bestehendes Verbindungsstück 44 angeordnet.

Auf weitere Einzelheiten des Drehstromgenerators 10 soll an dieser Stelle nicht weiter eingegangen werden, da sie nicht erfindungswesentlich sind.

In Figur 2 ist eine Draufsicht aus Richtung des Pfeiles in Figur 1 auf die Klauenspitzen 32 des Polrings 30 gezeigt. In der in Figur 2 gezeigten Draufsicht auf den Polring 30 wird deutlich, daß der Polring 30 über seinen Umfang eine Vielzahl von Klauen 28 aufweist. Die Klauen 28 sind beabstandet

zueinander angeordnet und weisen an ihren Klauenspitzen 32 jeweils die schräge Fläche 34 auf. Zwischen zwei, jeweils benachbart angeordneten Klauen 28 befindet sich die Klauenwurzel 40', die jeweils die schräge Fläche 42· aufweist. In der, in Figur 1 gezeigten Gesamtübersicht greift nunmehr der zweite Polring 38 mit seinen Klauenspitzen 32· in die, durch die Klauen 28 des ersten Polrings 30 gebildeten Zwischenräume ein, so daß sich im montierten Zustand jeweils die schrägen Flächen 34 der Klauenspitzen 32 des ersten Polrings 30 den schrägen Flächen 42 der Klauenwurzeln 40 des zweiten Polrings 38 und die schrägen Flächen 42' der Klauenwurzeln 40' des ersten Polrings 30 den schrägen Flächen 34' der Klauenspitzen 32 · des zweiten Polrings 38 gegenüberliegen. Die schrägen Flächen 34 und 42 bzw. 34' und 42' sind dabei so angelegt, daß diese parallel zueinander in radialer Richtung vom Innendurchmesser axial schräg zum Außendurchmesser verlaufend angeordnet sind. Zwischen den schrägen Flächen 34 und 42 bzw. 34' und 42' ist jeweils ein, hier in Figur 2 nicht dargestelltes, unmagnetisches Verbindungsstück 44 angeordnet .

Anhand der in Figur 3 gezeigten Schnittdarstellung entlang der Linie A-A¹ aus Figur 2 bei vollständig montierten Polringen 30 und 38 wird die Verbindungsstelle im Detail näher erläutert. Dort ist der Polring 30 mit seiner in eine Klauenspitze 32 auslaufenden Klaue 28 gezeigt. Dem Polring 30 gegenüber liegt der Polring 38, der—hier verdeckt gezeichnet^· ebenfalls eine in eine Klauenspitze 32' auslaufende Klaue 36 aufweist.

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Die Klauenspitzen 32 bzw. 32' besitzen die schrägen Flächen 34 bzw. 34'. Die schrägen Flächen 34 bzw. 34· verlaufen dabei, wie bereits weiter oben erwähnt, in etwa parallel zu, in den Klauenwurzeln 40 bzw. 40' der Polringe 38 bzw. 30 vorgesehenen, ebenfalls schrägen Flächen 42 bzw. 42'. In die sich durch die schrägen Flächen ergebenden Abstände sind die unmagnetischen Verbindungsteile 44 eingebracht. Die Verbindungsteile 44 weisen dabei vorzugsweise eine quaderförmige Gestalt auf und liegen an den schrägen Flächen 34 und 42 bzw. 34' und 42· an. Die mechanische Verbindung zwischen den unmagnetischen Verbindungsteilen 44 und den Polringen 3 0 bzw. 38 erfolgt durch Hartlöten oder durch Schweißen. Hierbei ergibt sich durch die in radialer Richtung schräg verlaufenden Berührungsflächen zwischen den Polringen 30 und 38 sowie den unmagnetischen Verbindungsteilen 44 eine relativ lange Berührungsfläche, so daß bei der Befestigung der Verbindungsteile 44 sich eine im Verhältnis lange Lötstelle bzw. Schweißnaht ergibt. Durch diese verlängerte Lötstelle bzw. Schweißnaht wird die mechanische Belastbarkeit des gesamten Klauenpolläufersystems entscheidend verbessert. Die Beanspruchung durch Fliehkräfte kann dadurch wesentlich verringert werden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der schrägen Flächen ist eine einfache Herstellung der Leitstückläuferhälften möglich. Die zueinander angeordneten schrägen Flächen 34 und 42 bzw. 34' und 42 · können in einfacher Weise durch Kalt- oder Warmverformung an die Lextstückläuferhälften angeprägt werden. Damit entfallen, wie bei den bisherigen unmagnetischen Verbindungsteilen, die aufwendigen Drehbearbeitungen.

Weiterhin ergibt sich durch die nunmehr zu realisierende Ausführung von konstantem Klauenabstand der Klauen 36 und 28 eine Verringerung der Ausbildungsmöglichkeiten von, den Drehstromgenerator 10 insgesamt negativ beeinflussenden magnetischen Streuflüssen.

In Figur 4 ist eine bevorzugte Ausfuhrungsform der unmagnetischen Verbindungsteile 44 gezeigt. Die weiteren Teile der Polringe 30 und 38 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 3 versehen, und bezüglich der Anordnung der einzelnen Teile wird auf die dort erwähnten Zusammenhänge verwiesen.

Im Gegensatz zu der in den vorhergehenden Figuren erwähnten quaderförmigen Ausführung der unmagnetischen Verbindungsteile 44 ist hier gezeigt, daß die unmagnetischen Verbindungsteile 44' durch einen, in Umfangsrichtung des Klauenpolläufers verlaufenden Ring 48 miteinander verbunden sind. Die einteilig ausgeführten unmagnetischen Verbindungsteile 44 · mit dem Ring 48 sind dabei entweder als Stanzteil oder wie Figur 5 näher zeigt, durch ein mäanderförmig gefaltetes Bandmaterial 52 hergestellt. Hierbei wird das Bandmaterial 52 in der Art und Weise gefaltet bzw. gebogen, daß sich der Ring 48 ergibt und an dem Ring 48 entsprechend dem Abstand der Klauen 28 bzw. 36 zueinander nach innen weisende Verbindungsteile 44' angeformt sind. Das gesamte Bandmaterial 52 ist dabei selbstverständlich aus unmagnetischem Material. Nach Falten der Bereiche 53, die die unmagnetischen Verbindungsteile 44' ergeben, werden diese nahe des Überganges zu dem Ring 48 durch einen Schweißpunkt oder eine geprägte Formschlußnut 50 zueinander fixiert.

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Im Anschluß wird das gesamte Bandmaterial kegelstumpf förmig verprägt, so daß bei einem umlaufenden Ring 48 die Bereiche 53 vor dem Zusammenfügen zwischen die schrägen Flächen der Polringe 30 bzw. 38 eingeschoben werden können. Die Verbindung mit dem Polring 38 bzw. 30 erfolgt über Hartlöten oder durch Schweißen. Im Falle des Hartlötens kann das Hartlot in Form von Hartlotfolien zwischen die Schenkel der Verbindungsteile 44' unverlierbar eingelegt werden. Durch die Verwendung des beschriebenen mäanderförmig gefalteten Bandes ist in einfacher Weise möglich, den gesamten Satz unmagnetischer Verbindungsteile 44', der für ein Klauenpol lauf ersystem notwendig ist, ohne aufwendige Bearbeitung, beispielweise Stanzen und/oder Zerspanen, bereitzustellen. Mit dem Abdrehen der Klauenpolflachen wird schließlich der Ring 48 mit zerspant.

Als weiterer wesentlicher Vorteil der beschriebenen Ausführungsbeispiele ergibt sich, daß durch die schräge Anordnung der unmagnetischen Verbindungsteile 44 bzw. 44' die beiden Leitstückläuferhälften sehr vorteilhaft gegeneinander abgestützt und damit zusammengehalten werden.

Durch Steuerung des Anpreßdrucks der beiden Le itstückläuferhälften in axialer Richtung kann über die schrägen Flächen 34 und 42 bzw. 34 · und 42', insbesondere bei einer Schweißverbindung mit geringer Energiezufuhr, durch axiales Stauchen der zwischen den Leitstückläuferhälften eingesetzten unmagnetischen Verbindungsteile 44 bzw. 44' in einfacher Weise ein Toleranzausgleich an den Anlageflächen 34, 42 bzw. 34', 42' geschaffen werden.

Claims (9)

R. 25852 18.1.1993 Ws ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 3 0 nnsprüche

1. Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator, mit einem, in einem Gehäuse befestigten, eine Statorwicklung aufweisenden Stator und mit einem, auf einer Welle gelagerten Klauenpolläufersystem mit einem, als Polradhälfte ausgebildeten, in Klauen auslaufenden ersten Polring und einem, mit dem ersten Polring durch unmagnetische Verbindungsmittel mechanisch verbundenen, in Klauen auslaufenden zweiten Polring als Polradhälfte, sowie einer wellenseitig den Polringen zugeordneten Erregerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die unmagnetischen Verbindungsmittel (44, 44') zwischen, in radialer und axialer Richtung schräg angeordnete, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende Flächen (34, 42, 34', 42') der Polringe (30, 38) eingesetzt sind.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Fläche (34) des Polrings (30) an der Klauenspitze (32) axial schräg von innen nach außen verläuft.

'..S. 25852

3. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Fläche (42) des Polrings (38) an der Klauenwurzel (40) axial schräg von innen nach außen verläuft.

4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unmagnetischen Verbindungsmittel (44) vorzugsweise quaderförmig ausgebildet sind.

5. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polringe (30, 38) eine Vielzahl von Klauenspitzen (32, 32') und Klauenwurzeln (40, 40') besitzen, wobei jeweils eine Klauenspitze (32) des ersten Polrings (30) einer Klauenwurzel (40) des zweiten Polrings (38) und eine Klauenspitze (32·) des zweiten Polrings (38) einer Klauenwurzel (40·) des ersten Polrings (3 0) gegenüberliegt.

6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unmagnetischen Verbindungsmittel (44 ·) über einen Ring (48) miteinander verbunden sind.

7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unmagnetischen Verbindungsmittel (44·) und der Ring (48) aus einem einteiligen Band (52) bestehen.

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8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das einteilige Band (52) ein mäanderförmig gefaltetes Bandmaterial ist, an dem die, die unmagnetischen Verbindungsteile (44·) ergebenden Abschnitte gefaltete Bandabschnitte (53) sind.

9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gefalteten Bandabschnitte (53) durch einen Schweißpunkt und/oder eine Formschlußnut (50) miteinander verbunden sind.