EP1516413A1 - Verfahren und anordnung zur montage einer stromerzeugereinheit - Google Patents

Verfahren und anordnung zur montage einer stromerzeugereinheit

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Publication number
EP1516413A1
EP1516413A1 EP03740229A EP03740229A EP1516413A1 EP 1516413 A1 EP1516413 A1 EP 1516413A1 EP 03740229 A EP03740229 A EP 03740229A EP 03740229 A EP03740229 A EP 03740229A EP 1516413 A1 EP1516413 A1 EP 1516413A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
centering
rotor
stator
generator
bolts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03740229A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ernst Hatz
Franz Moser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Original Assignee
Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG filed Critical Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Publication of EP1516413A1 publication Critical patent/EP1516413A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/16—Centering rotors within the stator; Balancing rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1815—Rotary generators structurally associated with reciprocating piston engines

Definitions

  • the present invention relates to a method and arrangement for assembling a power generator unit comprising a generator and a reciprocating piston internal combustion engine as the drive. It relates in particular to the centering of an inner stator arranged with an air gap within an outer rotor.
  • Power generator units consisting of generator and driving reciprocating internal combustion engine, and their assembly are known.
  • DE 100 10 248 AI from the same applicant describes a power generator of this type with a stationary armature winding and permanent magnets arranged in the rotor to excite the generator, the rotor as the external rotor forming the flywheel of the diesel engine and the stator carrying the armature winding and being arranged within the rotor , Furthermore, the rotor is attached to a fan wheel, which in turn is flanged to the crankshaft of the drive motor.
  • the stator is constructed as iron sheet metal packet, which carries the armature winding and, by means of bolted * guided through bores in its sheet metal packet together, the laminated core exciting stator screws with an inner ring of an outflow side provided generator housing cover.
  • the rotor is designed as a laminated iron package, which carries the permanent magnets for generating a rotating magnetic field, and is screwed several times to the circumference of the fan wheel by means of tensioning screws guided through holes in its laminated core and tightening the laminated core.
  • the rotor is fastened to the fan wheel by the clamping screws, which in turn is flanged to the crankshaft of the drive motor.
  • the generator housing is attached to a motor-side connection housing using fastening screws.
  • the stator is attached to the housing cover of the generator housing using stator screws. Finally, the housing cover is placed on the generator housing and fastened there using screw bolts.
  • stator Since the stator is only positioned indirectly within the rotor, the stator can only be centered indirectly in the rotor.
  • the centering of the stator therefore depends on the following assembly tolerances: assembly tolerance when attaching the rotor to the fan wheel, assembly tolerance when attaching the generator housing to the motor-side connection housing, which in turn was already installed with an assembly tolerance on the fan wheel or crankshaft, assembly tolerance when attaching the stator to the housing cover and assembly tolerance when attaching the housing cover to the generator housing.
  • the object of the present invention is to overcome the disadvantages of the indirect centering of the stator within the rotor known in the prior art. According to a proposal of the invention, this object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are given by the features of the dependent claims.
  • a method for assembling a power generator unit comprising a generator and a reciprocating piston internal combustion engine as a drive, in particular for centering an inner stator arranged with an air gap within an outer rotor, is specified, which comprises the following step: First, the outer rotor of the generator is attached to the drive motor and connected to the drive system of the drive motor; This can be done, for example, in such a way that the rotor is connected to a fan wheel, which in turn is fastened on the end face to a crankshaft of the drive motor.
  • centering bolts offset in the circumferential direction are inserted into centering grooves provided in the rotor / stator for partial reception, seen in the radial direction, of centering bolts bridging the air gap.
  • the centering grooves are thus shaped in such a way that a centering pin inserted into a centering groove has a portion protruding from the centering groove in the radial direction.
  • stator is then centered within the rotor, the stator being inserted within the rotor along the centering bolts. If both the rotor and the stator have centering grooves, when the stator is centered, a centering bolt that has already been inserted into a centering groove of the rotor or stator is inserted into a centering groove of the rotor or stator that is opposite across the air gap.
  • stator is attached to the generator housing in a centered position.
  • stator can be attached to a housing cover to be attached to the generator housing.
  • the generator housing is in turn installed before or after the stator is attached to a motor-side connection housing.
  • centering bolts must be removed from the air gap. This can be done, for example, in that the centering bolts are pulled out of the generator through holes arranged in the housing cover.
  • centering pins are in a special shape, namely in the form of a cylinder part cut along the cylinder axis with a flat cut surface, there is the possibility of rotating the centering pins until they no longer have any portions protruding from a centering groove in the radial direction.
  • the prerequisite here is that a centering pin can find complete space in a centering groove, i. H. the flat cut surface in such an initially cylindrical centering pin must be positioned within the cylinder in such a way that the maximum vertical distance of a circumferential point from the cut surface is less than or equal to the depth of a centering groove.
  • the centering bolt should then be fixed in this position by a suitable restraint system, which can be done, for example, by a spring.
  • the stator is centered directly in the rotor in an extremely advantageous manner. Any assembly tolerances when assembling the rotor or other components, which play a role in the centering of the stator known in the prior art, are irrelevant here.
  • This arrangement comprises a power generator unit consisting of a generator and a reciprocating piston internal combustion engine as a drive, in particular a synchronous generator and a diesel engine, and centering pins provided for centering the stator within the rotor.
  • the generator has an outer rotor built on the drive motor and an inner stator attached to the generator housing.
  • the arrangement according to the invention is characterized in that the rotor or stator is provided on its circumferential surface adjacent to the air gap with at least two axially extending centering grooves which are open towards the air gap and in which a centering pin, as seen in the radial direction, is partially accommodated, and that on the Centering pin is centered on the other circumferential surface.
  • the centering grooves are thus shaped such that the centering bolts have portions protruding radially from the centering grooves.
  • both circumferential surfaces are provided with centering grooves, in which the centering bolts are partially received.
  • the rotor can be attached to a fan wheel, which in turn is attached to a crankshaft of the drive motor on the end face.
  • the rotor can also be designed, for example, as a laminated iron package which carries the permanent magnets for generating a rotating magnetic field and is screwed several times to the circumference of the fan wheel by means of tensioning screws guided through bores in its laminated core and tightening the laminated core.
  • the stator can be designed as a laminated iron package, which carries the armature winding, and is screwed to an inner ring of a generator housing cover provided on the outflow side by means of stator screws guided through bores in its laminated core and tightening the laminated core.
  • FIG. 1 is an axial section through a motor / generator unit according to section I-I of FIG. 2,
  • FIG. 2 is a view of the stator and the rotor of the motor generator unit according to section II-II of FIG. 1,
  • the electrical machine forming a power generator shown in FIGS. 1 and 2 relates to a unit comprising a drive motor and a synchronous generator.
  • the preferred drive motor is a diesel engine, of which only the connection-side end of its crankshaft 1 is shown in dashed lines.
  • a fan wheel 2 is attached to the front side of the crankshaft 1 by means of screws 3.
  • the fan wheel 2 has blades 4 for sucking in an air flow according to arrow L and for generating an air flow according to arrow S1 for engine cooling and arrow S2 for generator cooling.
  • a motor-side connection housing 5 encloses the space in which the fan wheel 2 is accommodated radially outwards; it is open to the engine and has on its opposite side an annular flange 6 with threaded holes for screwing in fastening screws 7 for the connection of the cylindrical generator housing 8, in which it is clamped flat on both end faces.
  • the fastening screws 7 are arranged on the inside of the generator housing 8 distributed over the circumference and span the entire length of the housing.
  • a generator housing cover 9 is provided, to which the stator 11 of the generator is attached.
  • stator screws 17 which are screwed through bores in the laminated core via spacer sleeves 20, are sufficient for fastening the stator.
  • the winding phases of the three-phase winding 28 of the generator are received in corresponding cutouts 38 in the laminated core of the stator 11.
  • the stator 11 is surrounded by the rotor 29, which is likewise constructed from a laminated core which is clamped together by means of clamping screws 30 which are screwed into corresponding threaded bores in the fan wheel 2 with a threaded end 31 on the motor side. Support sleeves 32 pushed onto the tensioning screws 30 are clamped between the fan wheel and the associated side of the rotor 29.
  • the rotor 29 is thus connected in a rotationally fixed manner to the fan wheel 2. On its inner circumference, it forms a narrow, approximately 2 mm wide air gap 33 with respect to the stator 11.
  • the rotor 29 has, in the axial direction, continuous pockets which run approximately circularly within two segments and into which magnetic elements 35 are inserted from both sides in the present example, as can be seen from FIG. 2, two rows of ten magnet elements 35 arranged next to one another per pole, which are responsible for the magnetic excitation of the generator.
  • the view according to FIG. 2 shows the rotor 29 which is fastened to the fan wheel 2 with four clamping screws 30.
  • polygonal cutouts are provided on the inner circumference of the rotor 29, which form open pockets in which magnetic elements 35 are inserted into the two poles.
  • the contour of the laminated core forming the rotor 29 can be seen, but also that of the laminated core forming the stator, which cutouts 38 for receiving the winding wires.
  • centering grooves 39 with a cross-sectional profile in the form of a pitch circle are left out in the rotor 29 on the inner circumference of the rotor for centering the stator 11.
  • centering grooves 41 are recessed in the outer circumference of the stator, which are also shaped with a cross-sectional profile in the form of a (here interrupted) partial circle.
  • the air gap is between the centering grooves.
  • a centering pin 40 inserted into the centering grooves 39, 41 of the rotor and stator bridges the air gap 33.
  • the rotor 29 is first attached to the fan wheel 2 of the drive motor. Then two cylindrically shaped centering bolts are inserted into the centering grooves 39 of the rotor. Since the centering grooves of the rotor 29 are shaped in the form of a pitch circle, they do not completely encompass the centering bolts in the radial direction, so that part of the centering bolts projects radially out of the centering grooves. Subsequently, the stator 11 is inserted into the rotor along the portions of the centering bolts which protrude from the centering grooves 39 of the rotor and are positioned at the same distance from the rotor around the outer circumference, ie inside the rotor 29. trated.
  • the inner circumferential surface of the rotor 29 and the outer circumferential surface of the stator 11 lie against the center pin 40.
  • the stator 11 is then screwed to the housing cover 9 in a centered position, and the housing cover 9 is fastened to the generator housing 8. Finally, the centering pins 40 are removed from the generator through holes 42 in the housing cover 9.
  • the relative position of the rotor and stator can be exchanged symmetrically, i. H. the rotor can be designed as an inner rotor and the stator as an outer stator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnung zur Montage einer Stromerzeugereinheit aus einem Generator und einem Hubkolbenverbrennungsmotor als Antrieb, insbesondere zur Zentrierung eines mit einem Luftspalt innerhalb eines Aussenrotors angeordneten Innenstators, welches Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Anbauen des Aussenrotors an den Antriebsmotor und Verbinden mit dessen Antriebssystem; Einfügen von wenigstens zwei in Umfangsrichtung versetzten Zentrierbolzen in im Rotor/Stator zur, in radialer Richtung gesehen, teilweisen Aufnahme von den Luftspalt überbrückenden Zentrierbolzen vorgesehene Zentriernuten; Zentrieren des Stators im Rotor durch Einfügen des Stators längs der Zentrierbolzen innerhalb des Rotors; Befestigen des Stators am Generatorgehäuse und Befestigen des Generatorgehäuses an einem Anschlussgehäuse des Antriebsmotors; Entfernen der Zentrierbolzen aus dem Luftspalt.

Description

Verfahren und Anordnung zur Montage einer Stromerzeugereinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnung zur Montage einer Stromerzeugereinheit aus Generator und Hubkolbenverbrennungsmotor als Antrieb. Sie betrifft insbesondere die Zentrierung eines mit einem Luftspalt innerhalb eines Außenrotors angeordneten Innenstators.
Stromerzeugereinheiten aus Generator und antreibendem Hubkolbenverbrennungsmotor, sowie deren Montage sind bekannt.
Beispielsweise beschreibt die DE 100 10 248 AI derselben Anmelderin einen Stromerzeuger dieser Art mit einer stationären Ankerwicklung und im Rotor angeordneten Dauermagneten zum Erregen des Generators, wobei der Rotor als Außenläufer das Schwungrad des Dieselmotors bildet und der Stator die Ankerwicklung trägt und innerhalb des Rotors angeordnet ist. Weiterhin ist der Rotor an einem Lüfterrad angebaut, welches seinerseits stirnseitig an der Kurbelwelle des Antriebsmotors angeflanscht ist. Der Stator ist als geblechtes Eisenpaket ausgebildet, welches die Ankerwicklung trägt, und mittels durch Bohrungen in seinem Blechpaket geführte, * das Blechpaket zusammenspannenden Statorschrauben mit einem Innenring eines ab- flussseitig vorgesehenen Generatorgehäusedeckels verschraubt. Der Rotor ist als geblechtes Eisenpaket ausgebildet, welches die Dauermagneten zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfelds trägt, und mittels durch Bohrungen in seinem Blechpaket geführte, das Blechpaket zusammenspannenden Spannschrauben mit dem Lüfterrad mehrfach am Umfang verschraubt. Zur Montage des Stromgenerators wird der Rotor durch die Spannschrauben an dem Lüfterrad befestigt, welches seinerseits stirnseitig an der Kurbelwelle des Antriebsmotors angeflanscht ist. Dann wird das Generatorgehäuse mittels Befestigungsschrauben an einem motorseitigen Anschlussgehäuse angebracht. Um den Stator am Generatorgehäuse zu fixieren, wird der Stator am Gehäusedeckel des Generatorgehäuses mittels Statorschrauben befestigt. Schließlich wird der Gehäusedeckel auf das Generatorgehäuse aufgesetzt und dort mittels Schraubbolzen befestigt.
Da der Stator innerhalb des Rotors nur indirekt positioniert wird, kann der Stator nur mittelbar im Rotor zentriert werden. Die Zentrierung des Stators hängt deshalb von den folgenden Montagetoleranzen ab: Montagetoleranz beim Befestigen des Rotors am Lüfterrad, Montagetoleranz beim Befestigen des Generatorgehäuses am motorseitigen Anschlussgehäuse, welches bereits seinerseits mit einer Montagetoleranz am Lüfterrad bzw. Kurbelwelle montiert wurde, Montagetoleranz beim Befestigen des Stators am Gehäusedeckel und Montagetoleranz beim Befestigen des Gehäusedeckels am Generatorgehäuse. Diese Montagetoleranzen, die sich schlimmstenfalls sogar addieren, erschweren eine zentrierte Montage des Stators erheblich. Eine verbesserte Zentrierung des Stators könnte nur dadurch erreicht werden, dass der Stator unmittelbar am Generatorgehäuse befestigt wird, was zumindest die Montagetoleranzen bei der Befestigung des Stators am Gehäusedeckel und der Befestigung des Gehäusedeckels am Generatorgehäuse vermeiden würde. Merklich Abhilfe kann jedoch nur eine unmittelbare Zentrierung des Stators im Rotor schaffen. Eine genaue Zentrierung des Stators im Rotor mit einem genau eingehaltenen Luftspalt ist jedoch für eine einwandfreie Funktion des Stromerzeugers unerlässlich. Jeder Zündschlag des Hubkolbenverbrennungsmotors verursacht Durchbiegungen der Kurbelwelle, die sich auf das daran angeflanschte Lüfterrad und den daran angebauten Rotor übertragen. Wird der Rotor bei einer solchen Durchbiegung ausgelenkt und schlägt gegen den Stator, ist mit starkem Verschleiß oder gar Funktionsverlust der Stromerzeugereinheit binnen kurzer Zeit zu rechnen. Derartige Rotorauslenkungen lassen sich nicht gänzlich unterbinden, müssen jedoch abgefangen werden. Dies kann mittels eines entsprechend großzügig bemessenen Luftspalts zwischen Rotor und Stator erfolgen, was jedoch einen genau zentrierten Stator erfordert. Weicht der Stator nur wenig von der vorgegebenen zentrierten Position ab, kann ein Auftreffen des Rotors auf den Stator bei einer durch Zündschlag ausgelösten Rotorauslenkung nicht mehr ausgeschlossen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der im Stand der Technik bekannten mittelbaren Zentrierung des Stators innerhalb des Rotors zu überwinden. Diese Aufgabe wird nach einem Vorschlag der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche gegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Montage einer Stromerzeugereinheit aus einem Generator und einem Hubkolbenverbrennungsmotor als Antrieb, insbesondere für eine Zentrierung eines mit einem Luftspalt innerhalb eines Außenrotors angeordneten Innenstators angegeben, welches die folgenden Schritt um- fasst : Zunächst wird der Außenrotor des Generators an dem Antriebsmotor befestigt und mit dem Antriebssystem des Antriebsmotors verbunden; dies kann beispielsweise in der Form erfolgen, dass der Rotor mit einem Lüfterrad, welches seinerseits stirnseitig an einer Kurbelwelle des Antriebsmotors befestigt ist, verbunden wird.
Anschließend werden wenigstens zwei in Umfangsrichtung versetzte Zentrierbolzen in im Rotor/Stator zur, in radialer Richtung gesehen, teilweisen Aufnahme von den Luftspalt überbrückenden Zentrierbolzen vorgesehene Zentriernuten eingefügt. Die Zentriernuten sind also so geformt, dass ein in eine Zentriernut eingeführter Zentrierbolzen einen in radialer Richtung aus der Zentriernut ragenden Anteil aufweist.
Dann wird der Stator innerhalb des Rotors zentriert, wobei der Stator innerhalb des Rotors längs der Zentrierbolzen eingefügt wird. Weisen sowohl Rotor als auch Stator Zentriernuten auf, so wird bei der Zentrierung des Stators ein bereits in eine Zentriernut von Rotor oder Stator eingefügter Zentierbolzen in eine über den Luftspalt hinweg gegenüberliegende Zentriernut von Rotor oder Stator eingefügt.
Dann wird der Stator in zentrierter Lage am Generatorgehäuse befestigt. Der Stator kann hierzu an einem am Generatorgehäuse zu befestigenden Gehäusedeckel befestigt werden. Das Generatorgehäuse wird seinerseits vor oder nach der Befestigung des Stators an einem motorseitigen Anschlussgehäuse angebaut.
Schließlich müssen die Zentrierbolzen aus dem Luftspalt entfernt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Zentrierbolzen durch im Gehäusedeckel angeordnete Löcher aus dem Generator heraus gezogen werden.
Liegen die Zentrierstifte in einer besonderen Form vor, nämlich in Form eines längs der Zylinderachse mit einer ebenen Schnittfläche geschnittenen Zylinderteils, besteht die Möglichkeit die Zentrierstifte zu drehen, bis sie keine in radialer Richtung aus einer Zentriernut ragenden Anteile mehr aufweisen. Voraussetzung hierbei ist, dass ein Zentrierbolzen in einer Zentriernut vollständig Platz finden kann, d. h. die ebene Schnittfläche bei einem solchen zunächst zylinder- förmigen Zentrierbolzen uss innerhalb des Zylinders derart positioniert sein, dass der maximale senkrechte Abstand eines Umfangspunkts von der Schnittfläche kleiner oder gleich der Tiefe einer Zentriernut ist. Der Zentrierbolzen sollte anschließend noch durch ein geeignetes Rückhaltesystem in dieser Lage fixiert werden, was beispielsweise durch eine Feder erfolgen kann.
In äußerst vorteilhafter Weise erfolgt erfindungsgemäß also eine unmittelbare Zentrierung des Stators im Rotor. Etwaige Montagetoleranzen bei der Montage des Rotors bzw. anderer Bauteile, welche bei der im Stand der Technik bekannten Zentrierung des Stators eine Rolle spielen, sind hier unbeachtlich.
Ferner wird eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anordnung vorgeschlagen. Diese Anordnung um- fasst eine Stromerzeugereinheit aus einem Generator und einem Hubkolbenverbrennungsmotor als Antrieb, insbesondere aus Synchrongenerator und Dieselmotor, sowie zur Zentrierung des Stators innerhalb des Rotors vorgesehene Zentrierstifte. Der Generator weist einen an den Antriebsmotor gebauten Außenrotor und einen am Generatorgehäuse befestigten Innenstator auf. Der erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor oder Stator an seiner an den Luftspalt angrenzenden Umfangsfläche mit wenigstens zwei zum Luftspalt hin offenen axial verlaufenden Zentriernuten versehen ist, in denen ein Zentrierbolzen, in radialer Richtung gesehen, teilweise aufgenommen ist, und dass auf den Zentrierbolzen die andere Umfangsfläche zentriert aufliegt. Die Zentriernuten sind also derart geformt, dass die Zentrierbolzen radial aus den Zentriernuten ragende Anteile aufweisen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind beide Umfangsflächen mit Zentriernuten versehen, in welchen die Zentrierbolzen teilweise aufgenommen sind.
Der Rotor kann an einem Lüfterrad angebaut sein, welches seinerseits stirnseitig an einer Kurbelwelle des Antriebsmotors befestigt ist. Der Rotor kann ferner beispielsweise als geblechtes Eisenpaket ausgebildet sein, welches die Dauermagneten zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfelds trägt und mittels durch Bohrungen in seinem Blechpaket geführte, das Blechpaket zusammenspannenden Spannschrauben mit dem Lüfterrad mehrfach am Umfang verschraubt ist.
Der Stator kann als geblechtes Eisenpaket ausgebildet sein, welches die Ankerwicklung trägt, und mittels durch Bohrungen in seinem Blechpaket geführte, das Blechpaket zusammenspannende Statorschrauben mit einem Innenring eines abflußseitig vorgesehenen Generatorgehäusedeckels verschraubt ist. Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigen
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Motor-/Generatoreinheit gemäß Schnitt I-I der Fig. 2,
Fig. 2 eine Ansicht auf den Stator und den Rotor der Motorgeneratoreinheit gemäß Schnitt II-II der Fig. 1,
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte einen Stromerzeuger bildende elektrische Maschine betrifft eine Einheit aus einem Antriebsmotor und einem Synchrongenerator. Als Antriebsmotor kommt bevorzugt ein Dieselmotor in Frage von welchem lediglich das anschlussseitige Ende seiner Kurbelwelle 1 strichliert gezeichnet ist. Stirnseitig an der Kurbelwelle 1 ist ein Lüfterrad 2 mittels Schrauben 3 angebaut. Das Lüfterrad 2 besitzt eine Beschaufelung 4 zum Ansaugen eines Luftstroms gemäß Pfeil L und zur Erzeugung eines Luftstroms gemäß Pfeil Sl zur Motorkühlung und Pfeil S2 zur Generatorkühlung.
Ein motorseitiges Anschlussgehäuse 5 umschließt den Raum, in dem das Lüfterrad 2 untergebracht ist, radial nach außen; es ist zum Motor hin offen und besitzt auf seiner gegenüberliegenden Seite einen Ringflansch 6 mit Gewindebohrungen zum Eindrehen von Befestigungsschrauben 7 für den Anschluss des zylindrischen Generatorgehäuses 8, in dem dieses auf beiden Stirnseiten planflächig eingespannt wird. Die Befestigungsschrauben 7 sind an der Innenseite des Generatorgehäuses 8 über den Umfang verteilt angeordnet und durchspannen die gesamte Gehäuselänge. An dem in der Zeichnung linken Ende des Generatorgehäuses 8 ist ein Generatorgehäusedeckel 9 vorgesehen, an dem der Stator 11 des Generators befestigt ist.
Während über den Umfang verteilt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel acht Befestigungsschrauben 7 vorgesehen sind, genügen zur Befestigung des Stators sechs Statorschrauben 17, welche durch Bohrungen des Blechpakets über Distanzhülsen 20 verschraubt sind. In entsprechenden Ausschnitten 38 des Blechpakets des Stators 11 sind die Wicklungsstränge der Drehstromwicklung 28 des Generators aufgenommen.
Der Stator 11 ist umgeben vom Rotor 29, welcher ebenfalls aus einem Blechpaket aufgebaut ist, welches mittels Spannschrauben 30 zusammengespannt wird, die mit einem motorseitigen Gewindeende 31 in entsprechende Gewindebohrungen des Lüfterrads 2 eingeschraubt sind. Zwischen Lüfterrad und der zugeordneten Seite des Rotors 29 sind auf die Spannschrauben 30 aufgeschobene Stützhülsen 32 eingespannt. Damit ist der Rotor 29 drehfest mit dem Lüfterrad 2 verbunden. An seinem Innenumfang bildet er einen schmalen ca. 2 mm breiten Luftspalt 33 gegenüber dem Stator 11. Außerdem besitzt der Rotor 29 in axialer Rich- tung durchgehende etwa kreisförmig innerhalb zweier Segmente verlaufende Taschen, in welche von beiden Seiten Magnetelemente 35 eingeschoben sind, und zwar im vorliegenden Beispiel, wie man aus Fig. 2 erkennt, je Pol zwei Reihen von jeweils zehn nebeneinander angeordneten Magnetelementen 35, welche für die magnetische Erregung des Generators verantwortlich sind.
Die Ansicht gemäß Fig. 2 zeigt den Rotor 29, der mit vier Spannschrauben 30 am Lüfterrad 2 befestigt ist. Am Innenumfang des Rotors 29 sind polygonartig ausgebildete Ausschnitte vor- gesehen, welche offene Taschen bilden, in denen in die beiden Pole Magnetelemente 35 eingeschoben sind. Im Bereich der Taschen begrenzt die innere Konturlinie 36 des Rotors 29 zusammen mit der äußeren Konturlinie 37 des Stators 11 den schmalen Luftspalt 33. Man erkennt nicht nur die Kontur des den Rotor 29 bildenden Blechpakets, sondern auch diejenige der den Stator bildenden Blechpakete, welche Ausschnitte 38 zur Aufnahme der Wicklungsdrähte aufweisen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind zur Zentrierung des Stators 11 im Rotor 29 am Innenumfang des Rotors Zentriernuten 39 mit einem Querschnittsprofil in Form eines Teilkreises ausgespart. In Gegenüberstellung zu den Zentriernuten 39 des Rotors sind im Außenumfang des Stators Zentriernuten 41 ausgespart, welche ebenso mit einem Querschnittsprofil in Form eines (hier unterbrochenen) Teilkreises geformt sind. Zwischen den Zentriernuten befindet sich der Luftspalt. Ein in die Zentriernuten 39, 41 von Rotor und Stator eingefügter Zentrierbolzen 40 überbrückt den Luftspalt 33.
Zur Montage des Stromerzeugereinheit wird zunächst der Rotor 29 am Lüfterrad 2 des Antriebsmotors angebaut. Anschließend werden zwei zylindrisch geformte Zentrierbolzen in die Zentriernuten 39 des Rotors eingeschoben. Da die Zentriernuten des Rotors 29 in Form eines Teilkreises geformt sind, umgreifen sie die Zentrierbolzen in radialer Richtung nicht vollständig, so dass ein Teil der Zentrierbolzen radial aus den Zentriernuten ragt. Anschließend wird der Stator 11 längs der in die Zentriernuten 41 des Stators einzuführenden aus den Zentriernuten 39 des Rotors ragenden Anteile der Zentrierbolzen in den Rotor eingeführt und mit um den Außenumfang gleichen Abstand zum Rotor positioniert, d. h. innerhalb des Rotors 29 zen- triert. Die innere Umfangsflache des Rotors 29 und die äußere Umfangsfläche des Stators 11 liegen hierbei den Zentriebolzen 40 an. Anschließend wird der Stator 11 in zentrierter Lage mit dem Gehäusedeckel 9 verschraubt, und der Gehäusedeckel 9 wird am Generatorgehäuse 8 befestigt. Schließlich werden die Zentrierstifte 40 durch im Gehäusedeckel 9 befindliche Löcher 42 aus dem Generator entfernt.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und beanspruchte Ausführung beschränkt. Insbesondere kann die relative Lage von Rotor und Stator symmetrisch vertauscht werden, d. h. der Rotor kann als Innenrotor und der Stator als Außenstator ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Montage einer Stromerzeugereinheit aus einem Generator und einem Hubkolbenverbrennungsmotor als Antrieb, insbesondere zur Zentrierung eines mit einem Luftspalt innerhalb eines Außenrotors angeordneten Innenstators, welches Verfahren die folgenden Schritte um- fasst :
Anbauen des Außenrotors (29) an den Antriebsmotor und Verbinden mit dessen Antriebssystem;
Einfügen von wenigstens zwei in Umfangsrichtung versetzten Zentrierbolzen (40) in im Rotor/Stator zur, in radialer Richtung gesehen, teilweisen Aufnahme von den Luftspalt (33) überbrückenden Zentrierbolzen (40) vorgesehene Zentriernuten (39; 41) ;
Zentrieren des Stators (11) im Rotor (29) durch Einfügen des Stators (11) längs der Zentrierbolzen (40) innerhalb des Rotors (29) ;
Befestigen des Stators (11) am Generatorgehäuse (8) und Befestigen des Generatorgehäuses an einem Anschlussgehäuse (5) des Antriebsmotors;
Entfernen der Zentrierbolzen (40) aus dem Luftspalt (33) .
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor an ein stirnseitig an einer Kurbelwelle (1) des Antriebsmotors befestigtes Lüfterrad
(2) angebaut wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator an einem am Generatorgehäuse (8) zu befestigenden Gehäusedeckel (9) befestigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierbolzen (40) durch im Gehäusedeckel (9) angeordnete Löcher (42) aus dem Generator entfernt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierbolzen (40) zum Entfernen aus dem Luftspalt (33) gedreht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierbolzen (40) durch im Gehäusedeckel angeordnete Löcher (42) gedreht werden.
7. Anordnung, geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Stromerzeugereinheit aus einem Generator und einem Hubkolbenverbrennungsmotor als Antrieb, insbesondere aus Synchrongenerator und Dieselmotor, wobei der Generator einen an den Antriebsmotor gebauten Außenrotor und einen am Generatorgehäuse befestigten Innenstator aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (29) oder Stator (11) an seiner an den
Luftspalt (33) angrenzenden Umfangsflache mit wenigstens zwei in Umfangsrichtung versetzten, zum Luftspalt hin offenen, axial verlaufenden Zentriernuten (39; 41) versehen ist, in denen ein Zentrierbolzen (40), in radialer Richtung gesehen, teilweise aufgenommen ist, und dass auf den Zentrierbolzen (40) die andere Umfangsfläche zentriert aufliegt.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide Umfangsflachen mit Zentriernuten (39; 41) versehen sind, in welchen die Zentrierbolzen (40) teilweise aufgenommen sind.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (29) an einem an einer Kurbelwelle (1) des Antriebsmotors stirnseitig befestigten Lüfterrad (2) angebaut ist.
10. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (29) als geblechtes Eisenpaket ausgebildet ist, welches die Dauermagneten (35) trägt.
11. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (11) als geblechtes Eisenpaket ausgebildet ist, welches die Ankerwicklung trägt.
12. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriernuten (39; 41) ein Querschnittsprofil in Form eines Teilkreises aufweisen.
13. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierbolzen (40) zylinderförmig sind.
14. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierbolzen (40) in Form eines mit einer ebenen Schnittfläche entlang der Zylinderlängsachse geschnittenen Zylinders vorliegen.
15. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (9) des Generators mit Löchern (42) zum Entfernen/Drehen der Zentrierbolzen (40) versehen ist.
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