RU2197635C2

RU2197635C2 - Starter-generator

Info

Publication number: RU2197635C2
Application number: RU2000125449/06A
Authority: RU
Inventors: В.В. Кашканов
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2000-10-09
Filing date: 2000-10-09
Publication date: 2003-01-27

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: invention relates to starter-generator plants of vehicles powered by internal combustion engines. Proposed starter-generator comprises inverted noncontact electric machine whose stator is rigidly connected with housing of internal combustion engine through first structural member, and ring-shaped rotor secured inside space of second structural member from side of larger diameter is rigidly connected with seat surface of antifriction bearing. Second structural member is made rectangular in section, with-out side of first structural member, and it is connected with crankshaft of internal combustion engine through third structural member and with inner seat surface of antifriction bearing, outer seat surface of said bearing being rigidly connected with stator of electric machine. Third structural member is made in form of disk rigidly connected with outer side surface of second structural member and is provided with several fastening holes in central part for mechanically coupling second structural member with end face surface of nose of internal combustion engine shaft by means of fasteners with damping spacers. EFFECT: optimization of utilization of overall power of electric machine owing to decrease of air gap value. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стартер-генераторным устройствам транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to electrical engineering, namely to starter-generator devices of vehicles with internal combustion engines (ICE).

Известно устройство (европейский патент 0406182 В1, кл. F 02 N 11/04, 1992 г. ), в котором используется бесконтактная электрическая машина для запуска ДВС и для заряда бортовой аккумуляторной батареи, т.е. она выполняет функции стартера и генератора. A device is known (European patent 0406182 B1, class F 02 N 11/04, 1992), in which a contactless electric machine is used to start the internal combustion engine and to charge an onboard battery, i.e. It serves as a starter and generator.

Недостатком этого устройства является наличие дифференциального редуктора, через который ротор машины соединяется с ДВС, что приводит к существенному усложнению и удорожанию упомянутого устройства. The disadvantage of this device is the presence of a differential gearbox through which the rotor of the machine is connected to the internal combustion engine, which leads to a significant complication and cost of said device.

Известно так же устройство (см. [1]), в котором бесконтактная обращенная электрическая машина используется в качестве стартер-генератора, ротор которого закреплен непосредственно на коленчатом валу ДВС, что позволяет существенно упростить конструкцию за счет исключения редуктора. A device is also known (see [1]), in which a non-contact reversed electric machine is used as a starter-generator, the rotor of which is mounted directly on the ICE crankshaft, which can significantly simplify the design by eliminating the gearbox.

Недостатком этого устройства является необходимость существенного завышения величины воздушного зазора машины ввиду наличия радиальных и аксиальных биений коленчатого вала ДВС, обусловленных технологическими допусками его изготовления. The disadvantage of this device is the need for a significant overestimation of the air gap of the machine due to the presence of radial and axial beats of the ICE crankshaft, due to the technological tolerances of its manufacture.

Наиболее близким техническим решением является устройство (заявка Франции 2786136, кл. F 02 N 11/00, 2000 г.), в котором бесконтактная обращенная электрическая машина, использующаяся в качестве стартер-генератора, имеет статор, жестко соединенный с корпусом ДВС через первый конструктивный элемент и ротор, который через второй конструктивный элемент жестко соединен с поверхностью подшипника качения, а через третий конструктивный элемент - с коленчатым валом ДВС. The closest technical solution is the device (French application 2786136, class F 02 N 11/00, 2000), in which the non-contact reversed electric machine used as a starter-generator has a stator rigidly connected to the ICE body through the first structural an element and a rotor, which is rigidly connected through the second structural element to the surface of the rolling bearing, and through the third structural element, to the ICE crankshaft.

Недостатком этого устройства является относительная конструктивная сложность сопряжения ротора с коленчатым валом ДВС и необходимость существенной доработки носка коленчатого вала. The disadvantage of this device is the relative structural complexity of pairing the rotor with the ICE crankshaft and the need for significant refinement of the toe of the crankshaft.

Решение технической задачи направлено на оптимизацию использования габаритной мощности электрической машины за счет снижения величины воздушного зазора и упрощение конструкции. The solution to the technical problem is aimed at optimizing the use of the overall power of the electric machine by reducing the size of the air gap and simplifying the design.

Для решения поставленной технической задачи стартер-генератор, содержащий обращенную бесконтактную электрическую машину, статор которой через первый конструктивный элемент жестко соединен с корпусом ДВС, а кольцеобразный ротор, закрепленный внутри полости второго конструктивного элемента со стороны большего диаметра, жестко соединен с посадочной поверхностью подшипника качения, при этом второй конструктивный элемент соединен с коленчатым валом ДВС через третий конструктивный элемент, второй конструктивный элемент выполнен с прямоугольным сечением, боковая поверхность его со стороны первого конструктивного элемента отсутствует, при этом второй конструктивный элемент жестко соединен с внутренней посадочной поверхностью подшипника качения, а внешняя посадочная поверхность этого подшипника жестко соединена со статором электрической машины. Третий конструктивный элемент выполнен в виде диска, жестко соединенного с внешней боковой поверхностью второго конструктивного элемента и имеющего в центральной части несколько крепежных отверстий для осуществления кинематической связи второго конструктивного элемента с торцевой поверхностью носка коленчатого вала ДВС с помощью крепежных элементов с демпфирующими проставками. To solve the technical problem, a starter-generator containing a reversed non-contact electric machine, the stator of which is rigidly connected to the ICE body through the first structural element, and the ring-shaped rotor mounted inside the cavity of the second structural element from the larger diameter side, is rigidly connected to the seating surface of the rolling bearing, the second structural element is connected to the ICE crankshaft through the third structural element, the second structural element is made directly coal section, its side surface from the first component is missing, said second structural member fixedly connected to the inner seating surface of the rolling bearing, and the outer seating surface of the bearing is rigidly connected to the stator of the electrical machine. The third structural element is made in the form of a disk rigidly connected to the outer side surface of the second structural element and having several mounting holes in the central part for kinematically connecting the second structural element with the end surface of the toe of the ICE crankshaft using fasteners with damping spacers.

На чертеже изображен эскиз одного из возможных вариантов конструктивного исполнения патентуемого стартер-генератора. The drawing shows a sketch of one of the possible options for the design of the patented starter generator.

Стартер-генератор содержит обращенную бесконтактную электрическую машину, статор 1 которой через первый конструктивный элемент 2 жестко соединен с корпусом ДВС, а ротор 3 через второй конструктивный элемент 4, образованный телами вращения, жестко соединен с внутренней посадочной поверхностью подшипника 5 качения, внешняя посадочная поверхность подшипника 5 жестко соединена со статором 1 электрической машины, при этом второй конструктивный элемент 4 соединен с коленчатым валом 6 ДВС через третий конструктивный элемент 7, допускающий радиальные и аксиальные биения коленчатого вала 6 в пределах технологических допусков изготовления ДВС. The starter-generator contains a reversed non-contact electric machine, the stator 1 of which is rigidly connected to the ICE body through the first structural element 2, and the rotor 3 is rigidly connected to the inner bearing surface of the rolling bearing 5 through the second structural element 4, formed by the rotation bodies, the outer bearing surface of the bearing 5 is rigidly connected to the stator 1 of the electric machine, while the second structural element 4 is connected to the crankshaft 6 of the internal combustion engine through the third structural element 7, allowing nye and axial runout of the crankshaft 6 within ICE technology manufacturing tolerances.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

При запитывании током обмоток статора 1 электромагнитное поле через воздушный зазор взаимодействует с ротором 3, в результате чего между статором 1 и ротором 3 возникает вращающий момент. Так как статор 1 жестко соединен с корпусом ДВС, то ротор 3 начинает вращаться относительно статора 1, раскручивая тем самым коленчатый вал 6 относительно корпуса ДВС. При достижении оборотов холостого хода ДВС заводится и стартер-генератор переводится в генераторный режим работы. When current is applied to the stator windings 1, the electromagnetic field interacts with the rotor 3 through the air gap, as a result of which a torque occurs between the stator 1 and the rotor 3. Since the stator 1 is rigidly connected to the engine body, the rotor 3 begins to rotate relative to the stator 1, thereby unwinding the crankshaft 6 relative to the engine body. When the engine reaches idle speed, the engine starts and the starter-generator is switched to the generator operating mode.

Один из возможных примеров конструктивного исполнения предлагаемого устройства. One of the possible examples of the design of the proposed device.

Первый конструктивный элемент выполнен в виде диска, сквозь центральное отверстие которого свободно проходит носок коленчатого вала ДВС, при этом диск жестко соединен со статором и имеет крепежные отверстия по внешнему диаметру, превышающему размеры ротора, для установки на корпусе ДВС. The first structural element is made in the form of a disk, through which the toe of the ICE crankshaft freely passes through the central hole, while the disk is rigidly connected to the stator and has fixing holes with an external diameter exceeding the rotor dimensions for installation on the ICE case.

Второй конструктивный элемент выполнен в виде кольца с прямоугольным сечением, боковая поверхность которого со стороны первого конструктивного элемента отсутствует, а внутри полости со стороны большего диаметра жестко закреплен кольцеобразный ротор. The second structural element is made in the form of a ring with a rectangular cross section, the side surface of which is absent from the side of the first structural element, and an annular rotor is rigidly fixed inside the cavity from the side of the larger diameter.

Третий конструктивный элемент выполнен в виде диска, жестко соединенного с внешней боковой поверхностью второго конструктивного элемента и имеющего в центральной части несколько крепежнных отверстий для осуществления кинематической связи с торцевой поверхностью носка коленчатого вала ДВС с помощью крепежных элементов с демпфирующими проставками. The third structural element is made in the form of a disk rigidly connected to the outer lateral surface of the second structural element and having several fixing holes in the central part for kinematic communication with the end surface of the toe of the ICE crankshaft using fasteners with damping spacers.

Таким образом, за счет того, что величина воздушного зазора между статором 1 и ротором 3 определяется только технологическими возможностями оборудования по производству электрических машин, а не технологическими допусками изготовления ДВС, появляется возможность предельного использования габаритной мощности стартер-генератора, что является очень существенным преимуществом в условиях "зажатости" подкапотного пространства. В то же время, использование в качестве второго конструктивного элемента кольца с прямоугольным сечением, а в качестве третьего конструктивного элемента диска с соответствующими крепежными отверстиями позволяет избежать необходимости доработки носка коленчатого вала и существенно упрощает конструкцию. Thus, due to the fact that the size of the air gap between the stator 1 and rotor 3 is determined only by the technological capabilities of the equipment for the production of electric machines, and not by the technological tolerances for the manufacture of internal combustion engines, it becomes possible to make maximum use of the overall power of the starter-generator, which is a very significant advantage in conditions of "tightness" of the engine compartment. At the same time, the use of a ring with a rectangular section as the second structural element, and as a third structural element of the disk with the corresponding mounting holes, avoids the need to modify the toe of the crankshaft and greatly simplifies the design.

Источники информации
1. "Saft und Kraft,

Xsara Dynalto", журнал Mot, 1998, 7, стр. 10-11.Sources of information
1. "Saft und Kraft,

Xsara Dynalto ", Mot magazine, 1998, 7, pp. 10-11.

Claims

1. A starter-generator, comprising a reversed non-contact electric machine, the stator of which is rigidly connected to the ICE body through the first structural element, and the ring-shaped rotor fixed inside the cavity of the second structural element from the larger diameter side is rigidly connected to the seating surface of the rolling bearing, while the second the structural element is connected to the ICE crankshaft through a third structural element, characterized in that the second structural element is made with a rectangular cross section, more its surface from the side of the first structural element is absent, while the second structural element is rigidly connected to the inner seating surface of the rolling bearing, and the outer seating surface of this bearing is rigidly connected to the stator of the electric machine.

2. The starter-generator according to claim 1, characterized in that the third structural element is made in the form of a disk rigidly connected to the outer side surface of the second structural element and having several fixing holes in the central part for kinematically connecting the second structural element with the end surface of the toe ICE crankshaft using fasteners with damping spacers.