WO1991000639A1 - Stromaggregat - Google Patents

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WO1991000639A1
WO1991000639A1 PCT/DE1990/000485 DE9000485W WO9100639A1 WO 1991000639 A1 WO1991000639 A1 WO 1991000639A1 DE 9000485 W DE9000485 W DE 9000485W WO 9100639 A1 WO9100639 A1 WO 9100639A1
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WO
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generator
generator according
ring
rotor
flywheel
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PCT/DE1990/000485
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Inventor
Franz Sinseder
Wilhelm BÜCHL
Original Assignee
Ficht Gmbh
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/52—Motors acting also as generators, e.g. starting motors used as generators for ignition or lighting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
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    • F02B75/222—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement with cylinders in star arrangement
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    • H—ELECTRICITY
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    • 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
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    • F02B2075/1816—Number of cylinders four
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F02B63/042—Rotating electric generators

Definitions

  • the invention relates to a generator according to the preamble of claim 1.
  • the shaft of the rotor of the ring generator is designed as a hollow cylinder and the rotary piston displacement engine of a multi-cylinder Stirling hot gas engine is inserted into the interior of the rotor shaft, the displacements of the piston engine and the combustion chamber of the Stirling hot gas engine are in planes parallel to the plane of the ring generator; see. DE 26 12 909 AI.
  • power generators which have an air-cooled gasoline engine as a piston machine and which comprise an alternating current generator of conventional design, which is directly driven with an axle stub of the crankshaft, and automatic switching for switching on and off and for keeping the speed constant; see. DE-PS 931 791.
  • Such portable power generators are used for off-grid power supply in agriculture, handicrafts, civil engineering and similar areas and replace the previously used, less powerful batteries as Power sources. This means that the usual power-fed tools, devices, light sources can also be used in undeveloped areas.
  • the invention has for its object to improve the known power units and in particular to further develop and design such that they can be used as autonomous power supply units through performance and space-related optimization beyond the previous range of uses and that their use due to the new training becomes economically possible in a simple manner even within vehicles.
  • this object is achieved in that the piston machine is arranged with its axis of rotation substantially perpendicular to the plane of the ring generator.
  • the lifting arms of the piston machine are arranged distributed around the axis of rotation of the rotor.
  • the axes of rotation of the piston machine and rotor are advantageously aligned and at least two displacements of the piston machine are arranged within the annular space parallel to the plane of the ring generator, with a radial engine with piston pairs that are rigidly connected to one another and assigned to one another via associated crank loops being used as the piston machine.
  • a support member arranged at one end of the piston machine with receiving elements for the stator of the ring generator provided in the outer edge region, the rotor of the ring generator being in drive connection with an output shaft of the piston machine via a flywheel.
  • an internal combustion engine is provided as the piston machine, the flywheel mass being a bowl-shaped flywheel which carries the rotor of the ring generator at its free end region.
  • a ring generator is used as a generator, which is rigid or elastic with its rotor
  • the drive connection to the crankshaft of the internal combustion engine is established and its stator is rigidly connected to the support member designed as a housing part in such a way that the rotor and stator are arranged on the outside coaxially with the crankshaft of the internal combustion engine, resulting in a compact, little space taking generator in the form of a disc of relatively low height, which is well balanced due to the symmetrical arrangement of its components.
  • a power generator is able to cover the energy requirements of electrical units which must also be operated when the drive machine is switched off, for a long period of time with considerably lower gasoline consumption than the drive machine of the vehicle.
  • the start-up of the generator can also be carried out immediately without great delay if required, the power generator of the drive machine or a battery being the energy source. e.g. B. that of the vehicle.
  • the compact design is further favored by the design of the internal combustion engine as a two-stroke engine with air cooling and the arrangement of the air delivery devices on the flywheel.
  • a ring generator of the type in question is known from DE 29 43 759 A1, which at least partially encompasses a gas turbine with its inner jacket surface.
  • FIG. 1 shows a section through a first embodiment of the power generator according to the invention with an air-cooled two-stroke engine and rigid coupling of the rotor and crankshaft
  • FIG. 2 shows a section through a second embodiment of the power generator according to the invention with a water-cooled two-stroke engine with a separate starter, and
  • FIG 3 shows a section through a third embodiment of the power generator according to the invention with an air-cooled two-stroke engine and an elastic coupling of the rotor and crankshaft.
  • a piston machine designated overall by the reference symbol BKM, designed as an internal combustion engine, and a current generator overall designated by the reference number STG in the form of a so-called ring generator are arranged coaxially with one another, the rotor 2 or 135 and the stator 3 or 103 of the ring generator comprise the piston machine on the outside.
  • the piston engine as an internal combustion engine is a four-cylinder radial engine in either an air-cooled or a water-cooled version of the.
  • Two-stroke design in which the first pair of cylinders forming the displacements for the working pistons, of which only one cylinder 5 or 105 is shown in section in the drawing, is arranged axially opposite one another, while the second cylinder pair, not shown, is also offset axially opposite by 90 degrees is arranged to the drawing level.
  • the working pistons moving in the displacements of the cylinders, of which only the working piston 6 is also shown, are rigidly attached to piston rods, of which only the piston rod 7 assigned to the working piston 6 is also shown.
  • the piston rods are each firmly connected in pairs to adjacent crank loop frames 10 and 11, each of which includes a straight-line link 12 and 13, the longitudinal axes of which are offset from one another by 90 degrees.
  • a sliding block 15 which is rotatably mounted on a crank pin of a crank drive 17 with its crankshaft 18.
  • the crankcase 23, which seals the cylinder spaces 21 with respect to the crank loop space 22, is used. This construction is described and illustrated, for example, in DE-OS 34 47 663 and 36 04 137.
  • the crank loop housing 23 sits rigidly on a bowl-like housing part 25 or 125 serving as a supporting element, which e.g. is releasably connected to a part of a vehicle, not shown, by means of a screw connection 26 as an elastic support or connecting means.
  • a screw connection 26 as an elastic support or connecting means.
  • the support member z. B. also be connected to feet, not shown, so that it can also be used outside of vehicles.
  • the bowl-like housing part 25 serving as the supporting member carries the stator 3, here a permanent magnet of the ring generator, on the inside of its wall 29 comprising the cylinder heads 8 of the internal combustion engine, while the outer wall merges into a support flange 30.
  • a flywheel is fastened by means of a connecting flange 32 in the form of a housing part 35 which is also bowl-shaped in cross-section, the free end region of which lies coaxially with the wall 29 in the form of a wall 36 8th
  • Stator 3 associated, here wound rotor 2 of the ring generator.
  • the area of the housing part 35 adjacent to the rotor 2 is provided with air conveying devices in that this area is designed as an impeller 38, through which the cooling air sucked in via the ventilation ribs 25a of the housing 25 and passing over the cylinders 5 is pressed radially outward and thereby between the stator 3 and the wall 29 carrying this and a cover 47 which is made of sound-absorbing material.
  • the piston machine BKR with its axis of rotation A (see FIG. 1) is arranged essentially perpendicular to the plane E of the ring generator STG and the displacements of the cylinders 5 and 105 of the piston machine are about the axis of rotation of the rotor 2. which corresponds to the axis of rotation A, distributed.
  • the axes of rotation of the piston machine and the rotor of the ring generator are aligned and at least two cylinders of the piston machine are arranged within the annular space and parallel to the plane of the ring generator.
  • the rotor 2 is guided past the inner lateral surface of the stator 3
  • the rotor 102 of the ring generator is guided past the outer lateral surface of the stator 103 and is arranged on the inside of the flywheel 135.
  • contact elements 40 are arranged in appropriately shaped pockets, which are of course dispensed with in the case of a brushless design.
  • the intake ducts 43 communicating with a ring line 42 and the outlet ducts 44 also communicating with a ring line (not shown) and the spark plugs 45 used for ignition are mentioned.
  • the housing part 25 serving as a supporting element can be provided with cooling ribs 29 on its outer surface. The necessary carburetor is not shown because it is not part of the invention.
  • a separate starter 57 is provided, which is arranged in the cylinder star of the internal combustion engine BKM between two adjacent cylinders 5 parallel to the main piston engine axis (axis of rotation A).
  • the flywheel of the rotor of the ring generator STG designated by the reference number 135, is constructed in three parts and comprises the parts 135.1, 135.2 and 135.3 which are firmly connected to one another.
  • the flywheel 135 is arranged via a ball bearing 60 sealed on both sides on an extension 123 of the crankcase 23 and connected to the hub 61 of the crankshaft 18 via an elastic coupling 62, for which purpose rivet connections 64 and 65 are used.
  • a separate starter 57 is also provided in this embodiment, which is arranged in the cylinder star of the internal combustion engine BKM between two adjacent cylinders 5 parallel to the main piston engine axis (axis of rotation A).
  • the starter 57 with its pinion 58 engages in the internal toothing of a starter ring gear 59, which is arranged between the parts 135.1 and 135.2.
  • the part 135.3 has an ignition magnet 63 on its remote outer edge, to which an ignition coil 148 is assigned.
  • the part 135.1 of the flywheel 135 is also provided with air delivery devices, that is, it is designed as an impeller.
  • the cylinders 53 of the internal combustion engine BKM2 are also surrounded by a cooling jacket 150, which has a coolant inlet 151 designed as an annular channel with a feed 54 at the lowest point of the cylinders 50 and a coolant drain 55 at the highest point leads to an annular channel 56. Since the coolant supply can be connected to the cooling circuit of the vehicle engine when the generator is designed as an additional power source for a vehicle, a special coolant pump is not necessary here.
  • the described embodiments each represent a power unit in the form of an easy-to-use disk, the diameter of which is approximately 322 mm and the height of which is approximately 150 mm; this complete power unit has a power generator that delivers about 1 KW of electrical power with an engine power of about 2 KW.
  • a pane can be easily connected to a vehicle, for example.
  • all power-consuming units of a vehicle, in particular a motor vehicle can be 1 1
  • the ring generator STG can be provided with two separate windings for generating different electrical voltages, one of which can also be switched as a motor winding (starting motor).
  • starting motor a motor winding
  • the ring generator STG is designed as an electric start motor for the internal combustion engine BKM switchable.

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Abstract

Der Stromversorgung, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen, dienendes Stromaggregat, dessen drehzahlgeregelte Verbrennungskraftmaschine (BKM) als luft- oder flüssigkeitsgekühlter Sternmotor mit einem mit dem Rotor (2) des Stromgenerators (STG) fest verbundenen Gebläserad (38) ausgebildet ist und dessen starr mit der Kurbelwelle (18) verbundene Rotor (2) des Stromgenerators (STG) und dessen mit einem die Verbrennungskraftmaschine (BKM) tragenden Gehäuseteil (25) starr verbundene Stator (3) koaxial zur Kurbelwelle (18), die Verbrennungskraftmaschine (BKM) aussen umfassend, angeordnet sind.

Description

Stromaggregat
Die Erfindung betrifft ein Stromaggregat gemäß dem Oberbe¬ griff des Patentanspruchs 1.
Bei einem bekannten Stromaggregat dieser Art ist die Welle des Rotors des Ringgenerators als Hohlzylinder ausgebildet und ist das Rotationskolben-Verdrängertriebwerk eines Mehrzylinder-Stirling-Heißgasmotors in den Innenraum der Rotorwelle ein-gefügt, wobei die Hubräume der Kolbenmaschine und die Brennkammer des Stirling-Heißgas otors sich in zur Ebene des Ringgenerators parallelen Ebenen befinden; vgl. DE 26 12 909 AI.
Es sind auch kleinbauende Stromaggregate als Stromerzeuger bekannt, die als Kolbenmaschine einen luftgekühlten Benzinmo¬ tor aufweisen und einen mit einem Achsstummel der Kurbelwelle direkt angetriebenen Wechselstromgenerator üblicher Bauweise sowie eine Schaltautomatik für das Ein- und Ausschalten sowie zur Konstanthaltung der Drehzahl umfassen; vgl. DE-PS 931 791.
Solche tragbaren Stromerzeuger dienen der netzunabhängigen Stromversorgung in der Landwirtschaft, im Handwerk, im Hoch- und Tiefbau und in ähnlichen Bereichen und ersetzen die ehemals benutzten, wenig leistungsstarken Batterien als Stromquellen. Damit können die üblichen stromgespeisten Werkzeuge, Geräte, Lichtquellen u.a. auch in unerschlossenem Gelände eingesetzt werden.
Die Zahl der Verbraucher elektrischer Energie hat auch in Kraftfahrzeugen insbesondere im letzten Jahrzehnt sehr stark zugenommen. Die Vergrößerung des Handhabungskαmforts, wie elektrische Betät.igung der Sitze, der Fahrzeugscheiben, des Schiebedaches und anderer Bauteile, die Verbesserung der Sicherheit, wie leistungsstärkere Beleuchtung, Scheiben- und Spiegelbeheizung, elektronische Fehleraπzeige, ABS, ASR, die erhöhten Anforderungen an leistungsfähigere Heizungs- und Klimaanlagen und die Ausstattung sowohl ziviler als auch militärischer Sonderfahrzeuge mit leistungsstarken elektrischen Verbrauchern verlangen die Zurverfügungstellung großer elektrischer Energiemengen, zumal diese Verbraucher auch bei stehendem Fahrzeug betrieben werden müssen. Um die Batterie nicht zu überlasten oder gar leerzufahren, muß in der Regel der Antriebsmσtor des Kraftfahrzeuges betrieben werden, was über einen längeren Zeitraum hinweg weder aus Kosten- noch aus Umweltschutzgründen akzeptabel ist, zumal die Leistung der Antriebsmaschinen von Kraftfahrzeugen erheblich zugenommen hat.
Es besteht daher ein großer Bedarf an einer Verbesserung der Stromaggregate für die netzunabhängige Stromversorgung, insbesondere auch für die Stromversorgung von Fahrzeugen aller Art.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Stromaggregate zu verbessern und insbesondere auch derart weiterzubilden und zu gestalten, daß sie als autonome Stromversorgungsaggregate durch leistungs- und bauraumbezo- gene Optimierung über das bisherige Einsatzspektrum hinaus vielseitig einsetzbar sind und daß aufgrund der neuen Ausbildung deren Anwendung in einfacher Weise auch innerhalb von Fahrzeugen wirtschaftlich möglich wird. Ausgehend von einem Stromaggregat der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolbenmaschine mit ihrer Drehachse im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Ringgenerators angeordnet ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Hubrätrme der Kolbenmaschine um die Drehachse des Rotors verteilt angeordnet.
Vorteilhafterweise sind die Drehachsen von Kolbenmaschine und Rotor fluchtend und wenigstens zwei Hubräume der Kolbenma¬ schine innerhalb des Ringraumes parallel zur Ebene des Ringgenerators angeordnet, wobei als Kolbenmaschine ein Sternmotor mit über zugeordnete Kurbelschleifen starr miteinander verbundenen, einander gegenüberliegenden Kolben¬ paaren verwendet ist.
Besonders vorteilhaft ist die Anordnung eines an einem Ende der Kolbenmaschine zentriert angeordneten Tragorgans mit im äußeren Randbereich vorgesehenen Aufnahmeelementen für den Stator des Ringgenerators, wobei der Rotor des Ringgenerators über eine Schwungmasse mit einer Abtriebswelle der Kolbenma¬ schine in Antriebsverbindung steht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist als Kolbenma¬ schine eine Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei die Schwungmasse ein schüsselartig gestaltetes Schwungrad ist, das an seinem freien Endbereich den Rotor des Ringgenerators trägt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unter¬ ansprüchen.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Stromaggregates in der Weise, daß als Stromgenerator ein Ringgenerator verwendet ist, der mit seinem Rotor in starrer oder elastischer Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraft¬ maschine steht und mit seinem Stator starr mit dem die V^rbrennungskraftmaschine als Gehäuseteil ausgebildeten Tragorgan derart verbunden ist, daß Rotor und Stator koaxial zur Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine außen umfassend angeordnet sind, entsteht ein kompaktes, wenig Raum ein¬ nehmendes Stromaggregat in Form einer Scheibe relativ geringer Höhe, das infolge der symmetrischen Anordnung seiner Bauteile gut ausgewuchtet ist. Ein solches Stromaggregat ist auch bei dessen Anwendung in einem Fahrzeug in der Lage, bei wesentlich geringerem Benzinverbrauch als die Antriebs¬ maschine des Fahrzeuges über lange Zeiträume den Energiebe¬ darf von elektrischen Aggregaten, die auch bei abgestellter Antriebsmaschine betrieben werden müssen, zu decken.
Durch die umschaltbare Ausbildung des Ringgenerators in einer ersten Ausführungsform der Erfindung als asynchroner Start¬ motor für die anzutreibende Brennkraftmaschine ist auch das Inbetriebnehmen des Stromaggregates bei Bedarf unverzüglich ohne großen Zeitverzug möglich, wobei hierbei als Energie¬ quelle der Stromgenerator der Antriebsmaschine oder aber eine Batterie, z. B. die des Fahrzeuges dient.
Entsprechendes gilt für eine weitere Ausführungsform mit einem gesonderten Anlasser, dessen Ritzel mit einem mit dem den Rotor tragenden Schwungrad starr verbundenen, innenlie¬ genden Zahnkranz in Eingriff steht.
Durch die Verwendung einer Breπnkraft aschine in Form eines Sternmotors mit über zugeordnete Kirrbelschleifen starr miteinander verbundenen, einander gegenüberliegenden Kolbenpaaren, bei denen also die Kolbenbewegungen über Kurbelschleifen in eine Drehbewegung umgeformt werden, wird eine besonders große Packungsdichte und nahezu vollständige Schwingungsfreiheit erreicht, insbesondere dann, wenn auch der Rotor elastisch mit der Kurbelwelle der Verbrennungs¬ kraftmaschine verbunden ist. Bei der Ausführungsform mit elastischer Antriebsverbindung zwischen Rotor und Kurbelwelle wird trotz der Kurbelschleifen eine nahezu schwingungsfreie Lagerung des Rotors erreicht, zumal hier Kurbelgehäuse, Stator und Grundplatte in einem starren Verbund stehen, was sich schwingungstechnisch günstig auswirkt.
Die kompakte Bauweise wird darüber hinaus durch die Aus¬ bildung der Verbrennungskraftmaschine als Zweitaktmotor mit Luftkühlung und die Anordnung der Luftfördereinrichtungen am Schwungrad begünstigt.
Durch die Anordnung von zwei gesonderten Wicklungen am Ringgenerator zur Erzeugung unterschiedlicher elektrischer Spannungen, von denen eine der Wicklungen zusätzlich als Motorwicklung (Startmotor) schaltbar ist, wird eine optimale Stromversorgung insbesondere von Fahrzeugen erreicht.
Aus der DE 29 43 759 A1 ist zwar ein Ringgenerator der hier in Frage stehenden Art bekannt, der mit seiner Innenmantel¬ fläche eine Gasturbine zumindest teilweise umfaßt.
Da dort jedoch eine stationäre Großanlage zur elektrischen Energiegewinnung aus Kohle dargestellt und beschrieben ist, kann diese Druckschrift keine Informationen zur Ausbildung eines Stromgenerators der hier in Frage stehenden Art geben, zumal die dort gezeigte in der Ebene eines Ringgenerators angeordnete Wärmekraftmaschine über ein Fundament des tragenden Teils mit dem Stator in Verbindung steht.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand dreier in der Zeichnung mehr oder minder schematisch, teilweise im Schnitt darge¬ stellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen
Figur 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungs¬ form des erfindungsgemäßen Stromaggregates mit einem luftgekühlten Zweitaktmotor und starrer Kupplung von Rotor und Kurbelwelle,
Figur 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungs¬ form des erfindungsgemäßen Stromaggregates mit einem wassergekühlten Zweitaktmotor mit getrenntem Anlasser, und
Figur 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführung¬ form des erfindungsgemäßen Stromaggregates mit einem luftgekühlten Zweitaktmotor und elastischer Kupplung von Rotor und Kurbelwelle.
Wie die Figuren 1 bis 3 zeigen, sind eine insgesamt mit dem Bezugzeichen BKM bezeichnete, als Brennkraftmaschine ausgebildete Kolbenmaschine und ein insgesamt mit dem Bezugzeichen STG bezeichneter Stromgenerator in Form eines sogenannten Ringgenerators koaxial zueinander angeordnet, wobei der Rotor 2 bzw. 135 und der Stator 3 bzw. 103 des Ringgenerators die Kolbenmaschine außen umfassen.
Die Kolbenmaschine als Brennkraftmaschine ist ein Vierzylin¬ der-Sternmotor entweder in luftgekühlter oder in wasserge¬ kühlter Ausführung der. Zweitaktbauweise, bei der das erste, die Hubräume für die Arbeitskolben bildende Zylinderpaar, von dem in der Zeichnung lediglich ein Zylinder 5 bzw. 105 im Schnitt gezeigt ist, achsgleich gegenüberliegend angeordnet ist, während das zweite nicht dargestellte Zylinderpaar ebenfalls achsgleich gegenüberliegend um 90 Grad versetzt zur Zeichenebene angeordnet ist. Die sich in den Hubräumen der Zylinder bewegenden Arbeitskol¬ ben, von denen ebenfalls lediglich der Arbeitskolben 6 gezeigt ist, sind auf Kolbenstangen starr befestigt, von denen ebenfalls nur die dem Arbeitskolben 6 zugeordnete Kolbenstange 7 gezeigt ist. Die Kolbenstangen sind jeweils paarweise mit benachbarten Kurbelschleifenrahmen 10 und 11 fest verbunden, die jeweils eine gradlinige Kulisse 12 und 13 einschließen, deren Längsachsen um 90 Grad gegeneinander versetzt sind. In jeder Kulisse befindet sich ein Gleitstein 15 , der auf einem Kurbelzapfen eines Kurbelabtriebs 17 mit seiner Kurbelwelle 18 drehbar gelagert ist. Hierzu dient das die Zylinderräume 21 gegenüber dem Kurbelschleifenraum 22 abdichtende Kurbelschleifengehäuse 23. Diese Bauweise ist beispielsweise in den DE-OS 34 47 663 und 36 04 137 näher beschrieben und dargestellt.
Das Kurbelschleifengehäuse 23 sitzt starr auf einem als Tragorgan dienenden schüsselartigen Gehäuseteil 25 bzw. 125, das z.B. mittels einer Schraubverbindung 26 als elastisches Abstütz- oder Verbindungsmittel mit einem Teil eines hier nicht dargestellten Fahrzeuges lösbar verbunden ist. über diese Verbindungsmittel kann das Tragorgan z. B. auch mit nicht dargestellten Füßen verbunden sein, um es auch außerhalb von Fahrzeugen verwenden zu können.
Nach der Ausführungsform gemäß Figur 1 trägt das als Tragorgan dienende schüsselartige Gehäuseteil 25 an der Innenseite seiner die Zylinderköpfe 8 der Brennkraftmaschine umfassenden Wandung 29 den Stator 3, hier ein Permanentmagnet des Ringgenerators, während die Außenwandung in einen Stützflansch 30 übergeht.
Auf dem dem Gehäuseteil 25 abgewandten Ende der Kurbelwelle 18 ist mittels eines Anschlußflansches 32 eine Schwungmasse in Form eines ebenfalls im Querschnitt schüsselartigen Gehäuseteils 35 befestigt, dessen koaxial zur Wandung 29 liegender freier Endbereich in Form einer Wandung 36 den dem 8
Stator 3 zugeordneten, hier gewickelten Rotor 2 des Ringgenerators trägt. Der dem Rotor 2 benachbarte Bereich des Gehäuseteils 35 ist mit Luftfördereinrichtungen versehen, indem dieser Bereich als Gebläserad 38 ausgebildet ist, durch das die über die Lüftungsrippen 25a des Gehäuses 25 angesaugte und über die Zylinder 5 streichende Kühlluft radial nach außen gedrückt und dabei zwischen Stator 3 und der diesen tragenden Wandung 29 und einer Abdeckhaube 47 geführt wird, die aus schalldämmendem Material besteht.
Infolge des Überdruckes im Innenraum der Anordnung bedarf es keiner besonderen Abdichtung des Spaltes zwischen Rotor und Stator des Ringgenertors STG.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist die Kolbenmaschine BKR mit ihrer Drehachse A (vgl. Figur 1) im wesentlichen senkrecht zur Ebene E des Ringgenerators STG angeordnet und sind die Hubräume der Zylinder 5 bzw. 105 der Kolbenmaschine um die Drehachse des Rotors 2, die der Drehachse A ent¬ spricht, verteilt angeordnet. Hierbei fluchten die Drehachsen von Kolbenmaschine und Rotor des Ringgenerators und sind wenigstens zwei Zylinder der Kolbenmaschine innerhalb des Ringraumes und parallel zur Ebene des Ringgenerators angeordnet. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 ist der Rotor 2 an der Innenmantelfläche des Stators 3 vorbeigeführt, während bei der Ausführungsform nach Figur 3 der Rotor 102 des Ringgenerators an der Außenmantelfläche des Stators 103 vorbeigeführt und an der Innenseite der Schwungmasse 135 angeordnet ist.
In der dargestellten Ausführung nach Figur 1 mit sogenannten Bürsten zwecks Kommutierung des erzeugten Wechselstromes sind in entsprechend geformten Taschen 39 Kontaktelemente 40 angeordnet, die bei einer bürstenlosen Ausbildung selbst¬ verständlich entfallen. Lediglicr der Vollständigkeit halber seien die mit einer Ringleitung 42 kommunizierenden Ansaugkanäle 43 und die eben¬ falls mit einer nicht dargestellten Ringleitung kommunzie- renden Auslaßkanäle 44 sowie die der Zündung dienenden Zünd¬ kerzen 45 erwähnt. Als Zündung dient eine nicht dargestellte kontaktlose Magnetzündung in bekannter Bauart, die über einen Flansch am Kurbelschlaufengehäuse angeordnet ist. Schließlich sei erwähnt, daß das als Tragorgand dienende Gehäuseteil 25 an seiner Außenmantelfläche mit Kühlrippen 29 versehen sein kann. Der notwendige Vergaser ist, da nicht zur Erfindung gehörend, nicht dargestellt.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist ein getrennter Anlasser 57 vorgesehen, der im Zylinderstern der Brennkraftmaschine BKM zwischen zwei benachbarten Zylindern 5 parallel zur Kolbenmaschinen-Hauptachse (Drehachse A) gehäusefest angeordnet ist.
Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist die mit der Bezugsziffer 135 bezeichnete Schwungmasse des Rotors des Ringgenerators STG dreiteilig ausgebildet und umfaßt die miteinander fest verbundenen Teile 135.1, 135.2 und 135.3. Die Schwungmasse 135 ist über ein beidseitig abgedichtetes Kugellager 60 auf einem Fortsatz 123 des Kurbelgehäuses 23 angeordnet und über eine elastische Kupplung 62 mit der Nabe 61 der Kurbelwelle 18 verbunden, wozu Nietverbindungen 64 und 65 dienen.
Ferner ist auch bei dieser Ausführungsform ein getrennter Anlasser 57 vorgesehen, der im Zylinderstern der Brennkraft¬ maschine BKM zwischen zwei benachbarten Zylindern 5 parallel zur Kolbenmaschinen-Hauptachse (Drehachse A) gehäusefest angeordnet ist. Der Anlasser 57 mit seinem Zahnritzel 58 greift in die Innenverzahnung eines Anlasser-Zahnkranzes 59 ein, der zwischen den Teilen 135.1 und 135.2 angeordnet ist. Das Teil 135.3 trägt an seinem abgewandten Außenrand einen Zündmagneten 63, dem eine Zündspule 148 zugeordnet ist. Infolge der hohen Umfangsgeschwindigkeit des auf einer großen Kreisbahn umlaufenden Zündmagneten ist eine sichere Zündfunkenerzeugung gewährleistet.
Das Teil 135.1 der Schwungmasse 135 ist ebenfalls mit Luft¬ fördereinrichtungen versehen, also als Gebläserad ausgebil¬ det.
In der dritten Ausführungsform nach Figur 3 sind ferner die Zylinder 53 der Brennkraftmaschine BKM2 von einem Kühlmantel 150 umgeben, der einen als Ringkanal ausgebildeten Kühlmittelzulauf 151 mit einer Zuführung 54 an der tiefsten Stelle der Zylinder 50 und an der höchsten Stelle einen Kühlmittelabfluß 55 aufweist, der zu einem Ringkanal 56 führt. Da bei einer Ausbildung des Stromaggregates als Zusatzstromquelle für ein Fahrzeug der Kühlmittelzulauf an den Kühlkreislauf des Fahrzeugmotors angeschlossen werden kann, erübrigt sich hier eine besondere Kühlmittelpumpe.
Alle übrigen Bauteile - mit Ausnahme der bereits beschriebe¬ nen unterschiedlichen Anordnung von Stator und Rotor des Ringgenerators - entsprechen den vorstehend beschriebenen Bauteilen gemäß der Ausführungsform nach Figur 1.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, stellen die beschrie¬ benen Ausführungsformen jeweils ein Stromaggregat in Form einer leicht zu handhabenden Scheibe dar, deren Durchmesser etwa 322 mm und deren Höhe etwa 150 mm beträgt; dieses vollständige Stromaggregat weist einen Stromgenerator auf, der etwa 1 KW elektrische Leistung bei einer Motorleistung von etwa 2 KW abgibt. Eine solche Scheibe ist z.B. leicht mit einem Fahrzeug verbindbar. Mit der elektrischen Leistung dieses Stromaggregates können alle stromverbrauchenden Aggregate eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeu- 1 1
ges unabhängig von dem mit der Antriebsmaschine gekoppelten Stromgenerator und der damit verbundenen Batterie über beliebig lange Betriebszeiten gespeist werden.
Bei der Anwendung des Stromaggregates als Zusatrstromquelle für ein Fahrzeug kann der Ringgenerator STG mit zwei gesonderten Wicklungen zur Erzeugung unterschiedlicher elektrischer Spannungen versehen sein, von denen eine der Wicklungen zusätzlich als Motorwicklung (Startmotor) schaltbar ist. Hierbei ist die Anordnung so. getroffen, daß der Ringgenerator STG als elektrischer Startmotor für die Brennkraftmaschine BKM umschaltbar ausgebildet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Stromaggregat, bestehend aus einer Kolbenmaschine und einem Ringgenerator, wobei die Hubräume der Kolbenma¬ schine zur Drehachse des Rotors des Ringgenerators benachbart angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenmaschine (BKR) mit ihrer Drehachse im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Ringgenerators (STG) angeordnet ist.
2. Stromaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Hubräume (Zylinder 5, 105) der Kolbenma¬ schine (BKR) um die Drehachse des Rotors (2) verteilt angeordnet sind.
3. Stromaggregat nach den Ansprüche 1 und 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Drehachsen von Kolbenmaschine (BKR) und Rotor (2) fluchtend und wenigstens zwei Hubräume (Zylinder 5) der Kolbenmaschine (BKR) inner¬ halb des Ringraumes parallel zur Ebene des Ringgene¬ rators (STG) angeordnet sind.
4. Stromaggregat nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß als Kolbenmaschine (BKM) ein Stern¬ motor mit über zugeordnete Kurbelschleifen (10, 11) starr miteinander verbundenen, einander gegenüberlie¬ genden Kolbenpaaren (6) verwendet ist.
5. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,- daß der Stator (3) des Ringgenerators (STG) mit der Kolbenmaschine (BKR) in Verbindung steht.
6. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekenn¬ zeichnet durch ein an einem Ende der Kolbenmaschine (BKR) zentriert angeordnetes Tragorgan (Gehäuseteil 25) mit im äußeren Randbereich vorgesehenen Aufnahme- elementen (Wandung 29) für den Stator (3) des Ringge¬ nerators (STG).
7. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) des Ringgenerators (STG) über eine Schwungmasse (35) mit einer Abtriebs¬ welle (18) der Kolbenmaschine (BKR) in Antriebsver¬ bindung steht.
8. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Kolbenmaschine (BKR) eine Brennkraftmaschine vorgesehen ist und daß die Schwungmasse (35) ein schüsselartig gestaltetes Schwungrad ist, das an seinem freien Endbereich den Rotor (2) des Ringgenerators (STG) trägt.
9. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (102) des Ringgenera¬ tors an der Außenmantelfläche des Stators (103) vor¬ beigeführt und an der Innenseite des Schwungrades (135) angeordnet ist.
10. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (35) mit Luftför¬ dereinrichtungen (38) versehen ist.
11. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringgenerator (STG) als elek¬ trischer Startmotor für die Brennkraftmaschine (BKM) umschaltbar ausgebildet ist.
12. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkraftmaschine (BKM) ein Anlasser (57) zugeordnet ist, dessen Ritzel (49) in einen mit dem Schwungrad (35) verbundenen Zahnkranz (51) eingreift.
13. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 10 und 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stromaggre¬ gat (STG) eine Abdeckhaube (47) aus schalldä mendem Material zugeordnet ist und daß an dem Tragorgan (25) elastisch, nachgiebige Abstützmittel (26) angeordnet sind.
14. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (Gehäuseteil 135) mehrteilig ausgebildet ist, wobei ein mit dem Anlas¬ ser (57) in Eingriff stehender Zahnkranz (51) zwi¬ schen zwei Schwungradteilen eingespannt angeordnet ist.
15. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (35) in seinem freien Endbereich einen Zündmagneten (63) trägt, dem eine an dem Tragorgan (25) befestigte Zündspule (148) zugeordnet ist.
16. Stromaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringgenerator (STG) zwei ge¬ sonderte Wicklungen zur Erzeugung unterschiedlicher elektrischer Spannungen aufweist, von denen eine der Wicklungen zusätzlich als Motorwicklung (Startmotor) schaltbar ist.
17. Stromgenerator nach den Ansprüchen 1 bis 16, gekenn¬ zeichnet durch seine Verwendung als Stromquelle für ein Fahrzeug, wobei das Tragorgan (25) des Stromag¬ gregates Verbindungsmittel (26) zum Verbinden mit dem Fahrzeug aufweist.
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