WO2009095119A2 - Electric machine, in particular a three-phase machine with a slip ring rotor - Google Patents

Electric machine, in particular a three-phase machine with a slip ring rotor Download PDF

Info

Publication number
WO2009095119A2
WO2009095119A2 PCT/EP2008/065901 EP2008065901W WO2009095119A2 WO 2009095119 A2 WO2009095119 A2 WO 2009095119A2 EP 2008065901 W EP2008065901 W EP 2008065901W WO 2009095119 A2 WO2009095119 A2 WO 2009095119A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
slip ring
capsule
ring capsule
electrical machine
brush holder
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/065901
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2009095119A3 (en
Inventor
Uwe Wieselow
Martin Paetzold
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2009095119A2 publication Critical patent/WO2009095119A2/en
Publication of WO2009095119A3 publication Critical patent/WO2009095119A3/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H02K5/141Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with slip-rings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/28Cooling of commutators, slip-rings or brushes e.g. by ventilating

Definitions

  • Electric machine in particular three-phase machine with slip ring rotor
  • the invention relates to an electrical machine, in particular a three-phase machine with a slip ring rotor whose slip rings are arranged at the rear end of the rotor shaft, according to the preamble of claim 1.
  • Brush abrasion and the resulting heat during operation of the machine is passed there through a labyrinth between brush holder and cap a metered air flow from the end of the rotor shaft ago axially through the slip ring capsule, which air then exits in the region of the rear engine bearing from the cap to them together with the sucked by a fan cooling air to the stator winding of
  • the slip ring capsule for the slip rings which has to be clipped onto the brush holder, is thereby made simpler, but the air flowing through it is first heated up disadvantageously in the labyrinth.
  • the aim of the present solution is to make the retrofittable encapsulation of the slip rings so that it does not hinder the main cooling air flow and that the very small cooling air flow can reach the slip ring capsule of the slip rings directly and without preheating.
  • the electric machine with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the design and installation of the slip ring capsule at the rear
  • the electric machine without the retrofittable slip ring capsule swirls the sucked in cooling air in the area of the air inlet window of the bearing plate more or less strongly, with the help of the slip ring capsule can also improve the cooling air flow and thus increase the amount of cooling air.
  • the cooling air flow on the outer wall of the slip ring capsule can be optimized in that the outer wall of the slip ring capsule is axially cylindrical in the region of the outer protective cap and widens concavely conically in its region facing the end plate.
  • Air duct at the air outlet of the slip ring capsule is proposed that the bearing plate on the outside of its bearing bore has an annular shoulder on which the slip ring capsule bears frontally and which is provided with a plurality of circumferentially distributed, associated with the interior of the slip ring caps breakthroughs. It is particularly favorable for the air duct when the openings of the shoulder are connected via an axial air gap to the rear bearing of the rotor shaft with the interior of the slip ring capsule. Furthermore, it is advantageous if the openings on the outer side of the shoulder extend at least partially radially outwards beyond the edge of the slip ring capsule. To improve the air outlet in the storage area, it is also advantageous if the conically enlarged end of the
  • Slip ring capsule to the shoulder of the bearing plate has an axial distance. To achieve such a sufficiently large axial distance, it is provided that the slip ring capsule is centered and mounted on its bearing plate end with a collar projecting axially on the inner circumference on the outside of the annular shoulder of the bearing plate.
  • the slip ring capsule reaches with the rear edge of its outer wall to just below the inlet window of the bearing plate.
  • the slip ring capsule has a front open axial recess for receiving the brush holder, - A -
  • the recess is provided at its rear end with a stop for the brush holder which is integrally formed on the circumference of the rear end of the slip ring capsule projecting collar.
  • FIG. 1 shows the rear part of the electric machine according to the invention to the central axis in longitudinal section without slip ring encapsulation
  • FIG. 3 shows the preassembled unit of brush holder and slip ring capsule from FIG. 2 in FIG.
  • FIG. 4 shows the electrical machine according to FIG. 1 with a retrofitted slip ring capsule in longitudinal section
  • Figure 5 shows an outbreak of the bearing plate in the storage area in raumsentaji
  • Figure 6 shows an enlarged view of the storage area of the machine in longitudinal section with the course of the air flow on the outside and inside of the slip ring capsule.
  • FIG. 1 shows in simplified form the rear part of an electric machine 10 in longitudinal section up to the central axis.
  • the machine 10 is designed as an AC
  • Synchronous generator formed with a claw-pole rotor and controlled electrical excitation of the rotor for use in motor vehicles. It has a multi-part metal housing, consisting of a respective end shield on both end faces, of which only the rear end plate 11 is shown.
  • the end shields are cup-shaped with frontal and effetsseitgen air inlet and outlet windows l lc and 1 Id.
  • a stand which consists of a Bleckp 13, which is made in a known manner from a plurality of laminations 12.
  • a three-phase stator winding 14 is used, which is housed in axially parallel to each other, radially inwardly open grooves of the Bleckpes 13.
  • a Claw-pole rotor 15 is arranged and rotatably mounted with its rotor shaft 16 in the bearing plates 11.
  • the claw-pole rotor 15 consists of two claw-pole halves 15a and 15b fastened on the rotor shaft 16, between which a pole core 17 is clamped, which carries an annular excitation winding 18.
  • Each of the two pot-shaped claw pole halves 15a and 15b is made of solid iron and has along the
  • a slip ring pair 20 is arranged to supply power to the field winding 18 that cooperates with two guided in a brush holder 21 carbon brushes.
  • the slip rings 20 are partially embedded in a cylindrical insulating body 22 which is placed on the shaft end 16 a of the machine 10, wherein the connecting conductors of the slip rings 20 are felt in an undetectable manner in the insulating body 22 under the rear ball bearing 23 of the machine, where they with the ends of the exciter winding 18 are contacted.
  • the ball bearing 23 is fixed via a bush 24 made of insulating material in a bearing bore 25 of the bearing plate 11.
  • the bearing plate 11 has on the outside of its bearing bore 25 has an annular shoulder 26 which, with several, on the
  • Circumferentially distributed openings 27 is provided.
  • the output from the stator winding 14 three-phase current is supplied via a rectifier unit 28 to the electrical system of the motor vehicle, the rectifier unit is arranged outside the rear end plate 11. Furthermore, there is a controller which influences the power supply of the field winding 18 such that the rectifier unit 28 of the
  • the controller 29 is summarized in accordance with Figure 3 with the brush holder 21 to form a unit 30 which is bolted to the back of the rear end plate 11.
  • Rectifier unit 28 and brush holder 21 and controller 29 are covered by a protective cap 31 made of insulating material, in turn is attached to the back of the rear end plate 11.
  • the protective cap 31 has distributed over its circumference a plurality of air inlet openings 32, by the fan 19 sucked cooling air for cooling the rectifier unit 28 and the brush holder 21 enters before it reaches the inlet windows l lc of the bearing plate 11.
  • Carbon brushes is not eligible for such uses of the machine 10 is a retrofittable, ventilated encapsulation of the slip rings 20 is required.
  • the encapsulation is designed so that it can be retrofitted without interference with the existing configuration of the rear end plate 11 and the brush holder 21 and the outer cap 31 in case of need on the machine in the simplest possible way. Furthermore, it must be ensured by a sufficient ventilation of the slip ring space that the brush abrasion is removed and the humidity forms a Rothmann skin called lubricating film on the tread of carbon brushes.
  • Figures 2 to 6 show such a retrofittable encapsulation of the slip rings
  • FIG. 2 shows a slip ring capsule 40, which is required for this purpose and made of plastic, in a three-dimensional representation. It has a front capsule opening 41 and an axial recess 42 for receiving the brush holder 21. It also has a smooth outer wall 43 which is axially cylindrical at its front, the protective cap 31 of the machine 10 facing region 43 a and in their the End shield 11 facing rear portion 43b concave conically expanded.
  • the slip ring capsule 40 also has at its bearing-side end an axially projecting collar 44, which is located in the region of the inner wall 45 of the slip ring cap 40. At the collar 44, an axial stop 46 is further formed for the brush holder 21.
  • FIG. 2 shows the slip ring capsule 40 from FIG. 2 in longitudinal section 40.
  • the brush holder 21 is provided at its lower end on both sides with one shoulder 21a, so that the slip ring capsule 40 with its axial recess 42 of is pushed back to its stop 46 on the brush holder 21.
  • the shoulders 21a of the brush holder 21 bear on the inner wall 45 of the slip ring capsule 40.
  • the assembly 30 with the slip ring capsule 40 can now be mounted on the electric machine 10 of Figure 1 by the brush holder 21 is screwed together with the controller 29 on the back of the rear end plate 11.
  • FIG. 4 shows the electric machine 10 from FIG. 1 with the now retrofitted ventilated slip ring encapsulation.
  • the slip ring capsule 40 is in the field of
  • FIG. 5 shows, in a three-dimensional representation, an outbreak of the bearing plate 11 in the region of its bearing point.
  • the slip ring cap 40 is at its rear, end plate side with its axially projecting collar 44 on the Outside of the
  • End portion 43 b of the slip ring cap 40 to the shoulder 26 of the bearing bore 25 on the bearing plate 11 has an axial distance which forms an annular gap 47.
  • FIG. 6 shows a detail from FIG. 4 with the encapsulation of the slip rings 20 on an enlarged scale.
  • Cooling air flow in the slip ring capsule 40 shown by arrows.
  • the broad arrows 48 form the main cooling air flow, which enters via the radially inner air inlet openings 32 of the cap 31 at the rear of the machine and flows without turbulence along the smooth outer wall 43 of the slip ring cap 40 to the inlet windows l lc of the bearing plate 11, where the cooling air then from the fan
  • a dosage of the aeration flow 49 in the interior of the slip ring capsule 40 can optionally be changed by changing the distance 50 of the slip ring capsule 40 to the protective cap 31 of the machine or the axial distance 47 of the rear edge 43c of the slip ring capsule 40 to the bearing plate 11.
  • the air pressure gradient along the outer wall 43 of the slip ring capsule 40 can also be influenced, for example by flattening the rear conical region 43b of the outer wall 43 of the slip ring capsule 40.
  • slip ring encapsulation is generally applicable to electric machines with a slip ring rotor and thus not limited to machines with claw snubber.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

The invention relates to an electric machine (10) with a slip ring rotor (15), the slip rings (20) of which cooperate with the carbon brushes of a brush holder (21) that is fixed to the exterior of a rear end shield (11) and is covered by a protective cap (31), said slip rings (20) being enclosed by a ventilated slip ring capsule (40) that is placed on the brush holder. To ventilate and humidify the slip rings (20) in measured doses, the slip ring capsule (40) should be fixed to the electric machine (10) in such a way that the front capsule opening (41) lies behind the protective cap (31) at a short distance (50) from the latter to allow air to enter and the outer wall (43) should be smooth, thus permitting the incoming cooling air to flow without turbulence along the outer wall (43) to the air inlet windows (11c) of the end shield (11) to create an air pressure drop in the slip ring capsule (40).

Description

Elektrische Maschine, insbesondere Drehstrommaschine mit Schleifringläufer Electric machine, in particular three-phase machine with slip ring rotor
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere eine Drehstrommaschine mit einem Schleifringläufer, dessen Schleifringe am hinteren Ende der Läuferwelle angeordnet sind, nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electrical machine, in particular a three-phase machine with a slip ring rotor whose slip rings are arranged at the rear end of the rotor shaft, according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Eine derartige elektrische Maschine ist bereits aus der Druckschrift DE 199 50 126 Al bekannt. Dort werden die Schleifringe am hinteren Läuferwellenende von einer nachrüstbaren Schleifringkapsel umgeben, die bei ihrer Montage auf den Bürstenhalter der Maschine aufgeklipst wird und stirnseitig verschlossen ist. Zur Beseitigung desSuch an electric machine is already known from the publication DE 199 50 126 Al. There, the slip rings are surrounded at the rear rotor shaft end of a retrofittable slip ring capsule, which is clipped in its mounting on the brush holder of the machine and is closed at the front. To eliminate the
Bürstenabriebes und der dort entstehenden Wärme im Betrieb der Maschine wird dort über ein Labyrinth zwischen Bürstenhalter und Schutzkappe ein dosierter Luftstrom vom Ende der Läuferwelle her axial durch die Schleifringkapsel hindurch geleitet, wobei diese Luft sodann im Bereich des hinteren Maschinenlagers aus der Schutzkappe austritt, um sie gemeinsam mit der von einem Lüfter angesaugten Kühlluft zur Statorwicklung derBrush abrasion and the resulting heat during operation of the machine is passed there through a labyrinth between brush holder and cap a metered air flow from the end of the rotor shaft ago axially through the slip ring capsule, which air then exits in the region of the rear engine bearing from the cap to them together with the sucked by a fan cooling air to the stator winding of
Maschine zu befördern. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass der sehr kleine Kühlluftstrom in der Schleifringkapsel des Schleifringsystems bereits im Labyrinthsystem durch die Temperatur des Bürstenhalters erwärmt wird und daher relativ trocken ist. Dies führt bei hohen Belastungen der Maschine, wie sie als Drehstromgenerator in Kraftfahrzeugen häufig auftreten, zur Verringerung des Schmierfilmes zwischen den Schleifringen und ihren Kohlebürsten (Rothmannhaut). Damit steigt bei zunehmenden Temperaturen der Bürstenverschleiß. Nachteilig ist ferner, dass im Bereich des Bürstenhalters und der Schleifringkapsel die dort einströmende Kühlluft verwirbelt wird, bevor sie durch Lufteinlassfenster des hinteren Lagerschildes zum Lüfter gelangt, wodurch der Kühlluftdurchsatz der Maschine beeinträchtigt wird.To transport the machine. However, this solution has the disadvantage that the very small flow of cooling air in the slip ring capsule of the slip ring system is already heated in the labyrinth system by the temperature of the brush holder and is therefore relatively dry. This results in high loads on the machine, as they often occur as three-phase alternator in motor vehicles, to reduce the Lubricating film between the slip rings and their carbon brushes (Rothmann skin). As a result, brush wear increases with increasing temperatures. A further disadvantage is that in the area of the brush holder and the slip ring capsule, the cooling air flowing in is swirled before it reaches the fan through the air inlet window of the rear bearing plate, whereby the cooling air flow rate of the machine is impaired.
Diese Nachteile ergeben sich mehr oder weniger auch bei einer weiteren, aus der Druckschrift US 6,664,699 B2 bekannten Ausführungsform einer Schleifringkapselung, bei welcher das Zentrum einer Schutzkappe zusammen mit den Bürstenhalter ein Labyrinth für die Zuführung eines sehr kleinen Luftstromes zum Schleifringraum bildet.These disadvantages are more or less apparent in a further embodiment of a slip ring encapsulation known from the publication US Pat. No. 6,664,699 B2, in which the center of a protective cap together with the brush holder forms a labyrinth for supplying a very small air flow to the slip ring space.
Die auf den Bürstenhalter auf zu klipsende Schleifringkapsel für die Schleifringe ist dadurch zwar einfacher gestaltet, dennoch wird die dort durchströmende Luft zunächst im Labyrinth in nachteiliger Weise aufgewärmt.The slip ring capsule for the slip rings, which has to be clipped onto the brush holder, is thereby made simpler, but the air flowing through it is first heated up disadvantageously in the labyrinth.
Da in Abhängigkeit vom Einsatz und vom Einbauort der elektrischen Maschine gegebenenfalls auf eine Kapselung der Schleifringe verzichtet werden kann, ist es aus Kostengründen sinnvoll, wenn der hintere Lagebereich der Maschine mit dem Bürstenhalter, den Schleifringen und der Schutzkappe für eine Gleichrichter-Baueinheit, derart konfiguriert ist, dass im Bedarfsfall eine Schleifringkapsel für die Schleifringe nachrüstbar ist.Since it may be possible to dispense with an encapsulation of the slip rings depending on the application and the installation location of the electrical machine, it makes sense for reasons of cost if the rear position range of the machine with the brush holder, the slip rings and the protective cap for a rectifier unit configured in such a way is that, if necessary, a slip ring capsule for the slip rings can be retrofitted.
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, die nachrüstbare Kapselung der Schleifringe so zu gestalten, dass sie den Hauptkühlluftstrom nicht behindert und dass der sehr kleine Kühlluftstrom direkt und ohne Vorwärmung zur Schleifringkapsel der Schleifringe gelangen kann.The aim of the present solution is to make the retrofittable encapsulation of the slip rings so that it does not hinder the main cooling air flow and that the very small cooling air flow can reach the slip ring capsule of the slip rings directly and without preheating.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die Gestaltung und Anbringung der Schleifringkapsel am hinterenThe electric machine with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the design and installation of the slip ring capsule at the rear
Lagerschild der Maschine eine Verwirbelung der Kühlluft an den Lufteinlassfenstern des Lagerschildes vermieden wird, so dass sich dort ein Unterdruckgebiet ausbildet, durch das ohne Eingriff in die bestehende Konfiguration des hinteren Lagerschildes durch eine Saugwirkung vor der Lagerstelle das Schleifringsystem ausreichend belüftet und befeuchtet wird. Durch die vordere Kapselöffnung kann die Kühlluft nunmehr ohne Vorwärmung direkt zu den Schleifringen gelangen und so eine ausreichende Befeuchtung der Bürstenlauffläche gewährleisten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Schleifringkapsel durch ihre einfache Gestaltung kostengünstig herstellbar und montierbar ist. Da die elektrische Maschine ohne die nachrüstbare Schleifringkapsel die angesaugte Kühlluft im Bereich der Lufteinlassfenster des Lagerschildes mehr oder weniger stark verwirbelt, lässt sich mit Hilfe der Schleifringkapsel auch noch die Kühlluftführung verbessern und so die Kühlluftmenge vergrößern.Bearing shield of the machine, a turbulence of the cooling air is avoided at the air inlet windows of the bearing plate, so that there forms a negative pressure area through which without intervention in the existing configuration of the rear bearing plate by a suction effect in front of the bearing the slip ring system is sufficiently ventilated and moistened. Through the front capsule opening, the cooling air can now without Preheat reach directly to the slip rings and ensure adequate humidification of the brush surface. Another advantage is that the slip ring capsule is inexpensive to manufacture and assemble due to their simple design. Since the electric machine without the retrofittable slip ring capsule swirls the sucked in cooling air in the area of the air inlet window of the bearing plate more or less strongly, with the help of the slip ring capsule can also improve the cooling air flow and thus increase the amount of cooling air.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.The measures listed in the dependent claims, advantageous refinements and developments of the features specified in claim 1.
So lässt sich die Kühlluftströmung an der Außenwand der Schleifringkapsel dadurch optimieren, dass die Außenwandung der Schleifringkapsel im Bereich der äußeren Schutzkappe axial zylindrisch ausgebildet ist und in ihrem dem Lagerschild zugewandten Bereich sich konkav konisch erweitert. Zur Ausbildung einer strömungsgünstigenThus, the cooling air flow on the outer wall of the slip ring capsule can be optimized in that the outer wall of the slip ring capsule is axially cylindrical in the region of the outer protective cap and widens concavely conically in its region facing the end plate. To form a streamlined
Luftführung am Luftaustritt der Schleifringkapsel wird vorgeschlagen, dass der Lagerschild an der Außenseite seiner Lagerbohrung eine ringförmige Schulter aufweist, an der die Schleifringkapsel stirnseitig anliegt und die mit mehreren über den Umfang verteilten, mit dem Innenraum der Schleifringkapsel verbundenen Durchbrüchen versehen ist. Dabei ist es für die Luftführung besonders günstig, wenn die Durchbrüche der Schulter über einen axialen Luftspalt zum hinteren Lager der Läuferwelle mit dem Innenraum der Schleifringkapsel verbunden sind. Des Weiteren ist vorteilhaft, wenn die Durchbrüche an der Außenseite der Schulter zumindest teilweise radial nach außen über den Rand der Schleifringkapsel hinaus reichen. Zur Verbesserung des Luftaustritts im Lagerbereich ist es ferner vorteilhaft, wenn der konisch erweitere Endbereich derAir duct at the air outlet of the slip ring capsule is proposed that the bearing plate on the outside of its bearing bore has an annular shoulder on which the slip ring capsule bears frontally and which is provided with a plurality of circumferentially distributed, associated with the interior of the slip ring caps breakthroughs. It is particularly favorable for the air duct when the openings of the shoulder are connected via an axial air gap to the rear bearing of the rotor shaft with the interior of the slip ring capsule. Furthermore, it is advantageous if the openings on the outer side of the shoulder extend at least partially radially outwards beyond the edge of the slip ring capsule. To improve the air outlet in the storage area, it is also advantageous if the conically enlarged end of the
Schleifringkapsel zur Schulter des Lagerschildes einen axialen Abstand hat. Zur Erzielung eines solchen, ausreichend großen axialen Abstandes ist vorgesehen, dass die Schleifringkapsel an ihrem lagerschildseitigen Ende mit einem am Innenumfang axial vorstehenden Kragen auf der Außenseite der ringförmigen Schulter des Lagerschildes zentriert und aufgesetzt ist.Slip ring capsule to the shoulder of the bearing plate has an axial distance. To achieve such a sufficiently large axial distance, it is provided that the slip ring capsule is centered and mounted on its bearing plate end with a collar projecting axially on the inner circumference on the outside of the annular shoulder of the bearing plate.
Für eine gute Kühlluftführung ist es ferner zweckmäßig, wenn die Schleifringkapsel mit dem hinteren Rand ihrer Außenwandung bis dicht unterhalb der Einlassfenster des Lagerschildes reicht. Für eine einfache und zuverlässige Montage hat die Schleifringkapsel eine vorn offene axiale Aussparung zur Aufnahme des Bürstenhalters, - A -For a good cooling air flow, it is also expedient if the slip ring capsule reaches with the rear edge of its outer wall to just below the inlet window of the bearing plate. For a simple and reliable assembly, the slip ring capsule has a front open axial recess for receiving the brush holder, - A -
wobei die Aussparung an ihrem hinteren Ende mit einem Anschlag für den Bürstenhalter versehen ist der am Umfang des am hinteren Ende der Schleifringkapsel axial vorstehenden Kragen angeformt ist.wherein the recess is provided at its rear end with a stop for the brush holder which is integrally formed on the circumference of the rear end of the slip ring capsule projecting collar.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to FIGS. Show it:
Figur 1 den hinteren Teil der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine bis zur Mittelachse im Längsschnitt ohne Schleifringkapselung,1 shows the rear part of the electric machine according to the invention to the central axis in longitudinal section without slip ring encapsulation,
Figur 2 eine nachrüstbare Schleifringkapsel für die Maschine nach Figur 1 in raumbildlicher Darstellung,2 shows a retrofittable slip ring capsule for the machine of Figure 1 in a three-dimensional view,
Figur 3 die vormontierte Einheit aus Bürstenhalter und Schleifringkapsel aus Figur 2 imFIG. 3 shows the preassembled unit of brush holder and slip ring capsule from FIG. 2 in FIG
Ausbruch und raumbildlicher Darstellung; Figur 4 zeigt die elektrische Maschine nach Figur 1 mit nachgerüsteter Schleifringkapsel im Längsschnitt,Outbreak and spatial representation; FIG. 4 shows the electrical machine according to FIG. 1 with a retrofitted slip ring capsule in longitudinal section,
Figur 5 zeigt einen Ausbruch des Lagerschildes im Lagerbereich in raumbildlicherFigure 5 shows an outbreak of the bearing plate in the storage area in raumbildlicher
Darstellung undPresentation and
Figur 6 zeigt in vergrößerter Darstellung den Lagerbereich der Maschine im Längsschnitt mit dem Verlauf der Luftströmung an der Außen- und Innenseite der Schleifringkapsel.Figure 6 shows an enlarged view of the storage area of the machine in longitudinal section with the course of the air flow on the outside and inside of the slip ring capsule.
Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention
Figur 1 zeigt in vereinfachter Form den hinteren Teil einer elektrischen Maschine 10 im Längsschnitt bis zur Mittelachse. Die Maschine 10 ist als Wechselstrom-FIG. 1 shows in simplified form the rear part of an electric machine 10 in longitudinal section up to the central axis. The machine 10 is designed as an AC
Synchrongenerator mit einem Klauenpolläufer und geregelter elektrischer Erregung des Läufers zum Einsatz in Kraftfahrzeugen ausgebildet. Sie hat ein mehrteiliges Metallgehäuse, bestehend aus je einem Lagerschild an beiden Stirnseiten, von denen lediglich das hintere Lagerschild 11 dargestellt ist. Die Lagerschilde sind topfförmig ausgebildet mit stirn- und umfangseitgen Lufteinlass- und auslassfenstern l lc und 1 Id.Synchronous generator formed with a claw-pole rotor and controlled electrical excitation of the rotor for use in motor vehicles. It has a multi-part metal housing, consisting of a respective end shield on both end faces, of which only the rear end plate 11 is shown. The end shields are cup-shaped with frontal and Umfangsseitgen air inlet and outlet windows l lc and 1 Id.
Zwischen den beiden Lagerschilden 11 ist ein Ständer befestigt, der aus einem Bleckpaket 13 besteht, das in bekannter Weise aus einer Vielzahl von Blechlamellen 12 hergestellt ist. In dem Bleckpaket 13 ist eine dreiphasige Ständerwicklung 14 eingesetzt, welche in axial zueinander parallel verlaufende, radial nach innen offene Nuten des Bleckpaketes 13 untergebracht ist. Innerhalb des zylindrischen Bleckpaketes 13 ist ein Klauenpolläufer 15 angeordnet und mit seiner Läuferwelle 16 in den Lagerschilden 11 drehbar gelagert. Der Klauenpolläufer 15 besteht aus zwei auf der Läuferwelle 16 befestigten Klauenpolhälften 15a und 15b, zwischen denen ein Polkern 17 eingespannt ist, der eine ringförmige Erregerwicklung 18 trägt. Jede der beiden topfförmigen Klauenpolhälften 15a undl5b ist aus massivem Eisen hergestellt und weist entlang desBetween the two end shields 11, a stand is attached, which consists of a Bleckpaket 13, which is made in a known manner from a plurality of laminations 12. In the Bleckpaket 13, a three-phase stator winding 14 is used, which is housed in axially parallel to each other, radially inwardly open grooves of the Bleckpaketes 13. Within the cylindrical Bleckpaketes 13 is a Claw-pole rotor 15 is arranged and rotatably mounted with its rotor shaft 16 in the bearing plates 11. The claw-pole rotor 15 consists of two claw-pole halves 15a and 15b fastened on the rotor shaft 16, between which a pole core 17 is clamped, which carries an annular excitation winding 18. Each of the two pot-shaped claw pole halves 15a and 15b is made of solid iron and has along the
Umfangs eine Vielzahl von sich in Achsrichtung erstreckenden Klauen 15c auf, die in Umfangsrichtung mit gleichmäßiger Winkelteilung voneinander beabstandet ineinander greifen. Die Klauen 15c überdecken dabei wechselseitig die Erregerwicklung 18 und bilden am Läuferumfang abwechselnde Süd- und Nordpole aus. An den außen liegenden Stirnseiten der beiden Klauenpolhälften 15 a und 15b ist jeweils ein Lüfter 19 befestigt, der im Betrieb der Maschine die erforderliche Kühlluft über die Einlassfenster 11c des Lagerschildes 11 ansaugt. Der angesaugte Kühlluftstrom wird dabei vom Lüfter 19 radial nach außen zur Ständerwicklung 14 transportiert, deren stirnseitig am Bleckpaket 13 ausgebildeten ringförmigen Wickelköpfe unmittelbar im radialen Kühlluftstrom liegen. Die erwärmte Kühlluft tritt danach durch die Auslassfenster 1 Id des Lagerschildes 11 wieder aus. Am hinteren freien Wellenende 16a ist zur Stromversorgung der Erregerwicklung 18 ein Schleifringpaar 20 angeordnet, dass mit zwei in einem Bürstenhalter 21 geführten Kohlebürsten zusammen wirkt. Die Schleifringe 20 sind teilweise in einen zylindrischen Isolierkörper 22 eingebettet, der auf das Wellenende 16a der Maschine 10 aufgesetzt ist, wobei die Anschlussleiter der Schleifringe 20 in nicht erkennbarer Weise im Isolierkörper 22 eingebettet unter dem hinteren Kugellager 23 der Maschine hindurchgefühlt werden, wo sie mit den Enden de Erregerwicklung 18 kontaktiert sind. Das Kugellager 23 ist dabei über eine Buchse 24 aus Isolierstoff in einer Lagerbohrung 25 des Lagerschildes 11 fixiert. Das Lagerschild 11 weist an der Außenseite seiner Lagerbohrung 25 eine Ringschulter 26 auf, die mit mehreren, über denCircumference to a plurality of axially extending claws 15 c, which engage in the circumferential direction with a uniform angular pitch spaced from each other. The claws 15c overlap mutually the excitation winding 18 and form the rotor circumference alternating south and north poles. On the outer end faces of the two claw pole halves 15 a and 15 b, a fan 19 is attached in each case, which sucks the required cooling air through the inlet window 11 c of the bearing plate 11 during operation of the machine. The sucked cooling air flow is thereby transported by the fan 19 radially outward to the stator winding 14, the front side of the Bleckpaket 13 formed annular winding heads are located directly in the radial flow of cooling air. The heated cooling air then exits through the outlet window 1 Id of the bearing plate 11 again. At the rear free shaft end 16a, a slip ring pair 20 is arranged to supply power to the field winding 18 that cooperates with two guided in a brush holder 21 carbon brushes. The slip rings 20 are partially embedded in a cylindrical insulating body 22 which is placed on the shaft end 16 a of the machine 10, wherein the connecting conductors of the slip rings 20 are felt in an undetectable manner in the insulating body 22 under the rear ball bearing 23 of the machine, where they with the ends of the exciter winding 18 are contacted. The ball bearing 23 is fixed via a bush 24 made of insulating material in a bearing bore 25 of the bearing plate 11. The bearing plate 11 has on the outside of its bearing bore 25 has an annular shoulder 26 which, with several, on the
Umfang verteilten Durchbrüchen 27 versehen ist. Der von der Ständerwicklung 14 abgegebene Drehstrom wird über eine Gleichrichtereinheit 28 dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs zugeführt, wobei die Gleichrichtereinheit außen am hinteren Lagerschild 11 angeordnet ist. Ferner befindet sich dort ein Regler, der die Stromversorgung der Erregerwicklung 18 derart beeinflusst, dass die von der Gleichrichtereinheit 28 demCircumferentially distributed openings 27 is provided. The output from the stator winding 14 three-phase current is supplied via a rectifier unit 28 to the electrical system of the motor vehicle, the rectifier unit is arranged outside the rear end plate 11. Furthermore, there is a controller which influences the power supply of the field winding 18 such that the rectifier unit 28 of the
Bordnetz des Kraftfahrzeugs zugeführte Spannung unabhängig von der Drehzahl und Last der Maschine konstant gehalten wird. Dabei ist der Regler 29 gemäß Figur 3 mit dem Bürstenhalter 21 zu einer Baueinheit 30 zusammen gefasst, die an der Rückseite des hinteren Lagerschildes 11 festgeschraubt ist. Gleichrichtereinheit 28 sowie Bürstenhalter 21 und Regler 29 sind von einer Schutzkappe 31 aus Isolierstoff abgedeckt, die ihrerseits auf der Rückseite des hinteren Lagerschildes 11 befestigt ist. Die Schutzkappe 31 hat über ihren Umfang verteilt eine Vielzahl von Lufteintrittsöffnungen 32, durch die vom Lüfter 19 angesaugte Kühlluft zur Kühlung der Gleichrichtereinheit 28 und des Bürstenhalters 21 eintritt, bevor sie zu den Einlassfenstern l lc des Lagerschildes 11 gelangt.Vehicle electrical system supplied voltage is kept constant regardless of the speed and load of the machine. In this case, the controller 29 is summarized in accordance with Figure 3 with the brush holder 21 to form a unit 30 which is bolted to the back of the rear end plate 11. Rectifier unit 28 and brush holder 21 and controller 29 are covered by a protective cap 31 made of insulating material, in turn is attached to the back of the rear end plate 11. The protective cap 31 has distributed over its circumference a plurality of air inlet openings 32, by the fan 19 sucked cooling air for cooling the rectifier unit 28 and the brush holder 21 enters before it reaches the inlet windows l lc of the bearing plate 11.
Im normalen Einsatz der elektrischen Maschine 10 wird diese als Drehstromgenerator im Motorraum von Kraftfahrzeugen so angeordnet, dass sie ohne besonderen Schutz der Schleifringe 20 und der damit zusammen wirkenden Kohlebürsten betrieben wird. Solche offenen Systeme benötigen daher keine besondere Belüftung beziehungsweiseIn normal use of the electric machine 10, this is arranged as an alternator in the engine compartment of motor vehicles so that it is operated without special protection of the slip rings 20 and the co-operating carbon brushes. Such open systems therefore require no special ventilation or
Befeuchtung der Kohlebürsten. Bei Einbauorten mit starker Belastung durch Schmutz, Wasser und Öl besteht jedoch für offene Schleifringsysteme die Gefahr von Einschleifungen mit starkem Abrieb sowie die Gefahr klemmender Bürsten. Da eine vollständige Kapselung der Schleifringe 20 wegen zu starker Erwärmung und damit unzureichender Luftfeuchte mit der Folge einer unzureichenden Schmierung derHumidification of carbon brushes. However, for installation sites subject to heavy contamination by dirt, water and oil, open slip ring systems are subject to the risk of severe abrasion and the risk of jamming brushes. Since a complete encapsulation of the slip rings 20 due to excessive heating and thus insufficient humidity with the result of insufficient lubrication of the
Kohlebürsten nicht in Betracht kommt, ist für derartige Einsätze der Maschine 10 eine nachrüstbare, belüftete Kapselung der Schleifringe 20 erforderlich. Die Kapselung ist dabei so auszubilden, dass sie ohne Eingriff in die bestehende Konfiguration des hinteren Lagerschildes 11 und des Bürstenhalters 21 sowie der äußeren Schutzkappe 31 im Bedarfsfalle an der Maschine auf möglichst einfache Weise nachrüstbar ist. Ferner ist durch eine ausreichende Belüftung des Schleifringraumes zu gewährleisten, dass der Bürstenabrieb entfernt sowie durch die Luftfeuchtigkeit ein als Rothmannhaut bezeichneter Schmierfilm an der Lauffläche der Kohlebürsten gebildet wird.Carbon brushes is not eligible for such uses of the machine 10 is a retrofittable, ventilated encapsulation of the slip rings 20 is required. The encapsulation is designed so that it can be retrofitted without interference with the existing configuration of the rear end plate 11 and the brush holder 21 and the outer cap 31 in case of need on the machine in the simplest possible way. Furthermore, it must be ensured by a sufficient ventilation of the slip ring space that the brush abrasion is removed and the humidity forms a Rothmann skin called lubricating film on the tread of carbon brushes.
Die Figuren 2 bis 6 zeigen eine solche nachrüstbare Kapselung der Schleifringe sowie dieFigures 2 to 6 show such a retrofittable encapsulation of the slip rings and the
Funktion ihrer dosierten Belüftung. Dabei zeigt Figur 2 eine dafür benötigte, aus Kunststoff hergestellte Schleifringkapsel 40 in raumbildlicher Darstellung. Sie hat eine vordere Kapselöffnung 41 sowie eine axiale Aussparung 42 zur Aufnahme des Bürstenhalters 21. Sie hat ferner eine glatte Außenwand 43, die an ihrem vorderen, der Schutzkappe 31 der Maschine 10 zugewandten Bereich 43 a axial zylindrisch ausgebildet ist und die sich in ihrem dem Lagerschild 11 zugewandten hinteren Bereich 43b konkav konisch erweitert. Die Schleifringkapsel 40 hat ferner an ihrem lagerschildseitigen Ende einen axial vorstehenden Kragen 44, der sich im Bereich der Innenwandung 45 der Schleifringkapsel 40 befindet. Am Kragen 44 ist ferner ein axialer Anschlag 46 für den Bürstenhalter 21 ausgebildet. Zur Nachrüstung der elektrischen Maschine 10 aus Figur 1 mit einer Kapselung der Schleifringe 20 wird zunächst die Schleifringkapsel 40 aus Figur 2 am Bürstenhalter 21 vormontiert. Figur 3 zeigt die Baueinheit 30 aus dem Bürstenhalter 21 und dem Regler 29 mit der im Längsschnitt dargestellten Schleifringkapsel 40. Dabei ist der Bürstenhalter 21 an seinem unteren Ende beidseitig mit je einer Schulter 21a versehen, so dass die Schleifringkapsel 40 mit ihrer axialen Aussparung 42 von hinten bis zu ihrem Anschlag 46 auf den Bürstenhalter 21 aufgeschoben wird. Dabei liegen die Schultern 21a des Bürstenhalters 21 an der Innenwandung 45 der Schleifringkapsel 40 an. Die Baueinheit 30 mit der Schleifringkapsel 40 kann nun an der elektrischen Maschine 10 aus Figur 1 montiert werden, indem der Bürstenhalter 21 zusammen mit dem Regler 29 an der Rückseite des hinteren Lagerschildes 11 angeschraubt wird.Function of their metered ventilation. FIG. 2 shows a slip ring capsule 40, which is required for this purpose and made of plastic, in a three-dimensional representation. It has a front capsule opening 41 and an axial recess 42 for receiving the brush holder 21. It also has a smooth outer wall 43 which is axially cylindrical at its front, the protective cap 31 of the machine 10 facing region 43 a and in their the End shield 11 facing rear portion 43b concave conically expanded. The slip ring capsule 40 also has at its bearing-side end an axially projecting collar 44, which is located in the region of the inner wall 45 of the slip ring cap 40. At the collar 44, an axial stop 46 is further formed for the brush holder 21. To retrofit the electric machine 10 from FIG. 1 with an encapsulation of the slip rings 20, the slip ring capsule 40 from FIG. 2 is first preassembled on the brush holder 21. Figure 3 shows the assembly 30 of the brush holder 21 and the controller 29 with the slip ring capsule shown in longitudinal section 40. The brush holder 21 is provided at its lower end on both sides with one shoulder 21a, so that the slip ring capsule 40 with its axial recess 42 of is pushed back to its stop 46 on the brush holder 21. The shoulders 21a of the brush holder 21 bear on the inner wall 45 of the slip ring capsule 40. The assembly 30 with the slip ring capsule 40 can now be mounted on the electric machine 10 of Figure 1 by the brush holder 21 is screwed together with the controller 29 on the back of the rear end plate 11.
Figur 4 zeigt die elektrische Maschine 10 aus Figur 1 mit der nunmehr nachgerüsteten belüfteten Schleifringkapselung. Die Schleifringkapsel 40 ist dabei im Bereich derFIG. 4 shows the electric machine 10 from FIG. 1 with the now retrofitted ventilated slip ring encapsulation. The slip ring capsule 40 is in the field of
Lagerbohrung 25 des hinteren Lagerschildes 11 befestigt und dort nunmehr die Schleifringe 20 umgibt. Ihre vordere, am Ende der Läuferwelle 16a befindliche Kapselöffnung 41 liegt dort mit geringem Abstand 50 von zum Beispiel 2 mm hinter der Schutzkappe 31 der Maschine.Fixed bearing bore 25 of the rear end plate 11 and there now surrounds the slip rings 20. Her front, located at the end of the rotor shaft 16a capsule opening 41 is there at a small distance 50 of, for example, 2 mm behind the protective cap 31 of the machine.
Figur 5 zeigt in raumbildlicher Darstellung einen Ausbruch des Lagerschildes 11 im Bereich ihrer Lagerstelle. Dort erkennt man die Einlassfenster 1 Ic für die Kühlluft sowie die Ringschulter 26 an der Außenseite der Lagerbohrung 25 mit den über den Umfang verteilten Durchbrüchen 27. Gemäß Figur 4 ist die Schleifringkapsel 40 an ihren hinteren, lagerschildseitigen Ende mit ihrem axial vorstehenden Kragen 44 auf der Außenseite derFIG. 5 shows, in a three-dimensional representation, an outbreak of the bearing plate 11 in the region of its bearing point. There, one recognizes the inlet window 1 Ic for the cooling air and the annular shoulder 26 on the outside of the bearing bore 25 with the circumferentially distributed apertures 27. According to Figure 4, the slip ring cap 40 is at its rear, end plate side with its axially projecting collar 44 on the Outside of the
Ringschulter 26 des Lagerschildes 11 zentriert aufgesetzt. Die Durchbrüche 27 sind dabei über die Lagerbohrung 25 mit dem Innenraum der Schleifringkapsel 40 verbunden, indem die Ringschulter 26 an der Außenseite der Lagerbohrung 25 zum hinteren Kugellager 23 der Läuferwelle 16 einen axialen Luftspalt 46 freilässt. Zur Erzielung einer dosierten Belüftung des Schleifringraumes ist ferner vorgesehen, dass der konisch erweiterteRing shoulder 26 of the bearing plate 11 centered placed. The openings 27 are connected via the bearing bore 25 with the interior of the slip ring cap 40 by the annular shoulder 26 on the outside of the bearing bore 25 to the rear ball bearing 23 of the rotor shaft 16 16 leaves an axial air gap. To achieve a metered ventilation of the slip ring space is further provided that the flared
Endbereich 43b der Schleifringkapsel 40 zur Schulter 26 der Lagerbohrung 25 am Lagerschild 11 einen axialen Abstand hat, der einen Ringspalt 47 bildet.End portion 43 b of the slip ring cap 40 to the shoulder 26 of the bearing bore 25 on the bearing plate 11 has an axial distance which forms an annular gap 47.
In Figur 6 ist ein Ausschnitt aus Figur 4 mit der Kapselung der Schleifringe 20 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Dort ist der bei laufender Maschine auftretende Kühlluftstrom im Bereich der Schleifringkapsel 40 durch Pfeile dargestellt. Die breiten Pfeile 48 bilden den Hauptkühlluftstrom, der über die radial innen liegenden Lufteintrittsöffnungen 32 der Schutzkappe 31 an der Rückseite der Maschine eintritt und der ohne Verwirbelung entlang der glatten Außenwandung 43 der Schleifringkapsel 40 zu den Einlassfenstern l lc des Lagerschildes 11 strömt, wo die Kühlluft sodann vom LüfterFIG. 6 shows a detail from FIG. 4 with the encapsulation of the slip rings 20 on an enlarged scale. There is the occurring while the machine is running Cooling air flow in the slip ring capsule 40 shown by arrows. The broad arrows 48 form the main cooling air flow, which enters via the radially inner air inlet openings 32 of the cap 31 at the rear of the machine and flows without turbulence along the smooth outer wall 43 of the slip ring cap 40 to the inlet windows l lc of the bearing plate 11, where the cooling air then from the fan
19 erfasst und radial nach außen gedrückt wird. Dabei wird außen an der Schleifringkapsel 40 im Bereich des Ringspaltes 47 zum Lagerschild 11 ein Luftdruckgefälle im Innenraum der Schleifringkapsel 40 erzeugt, durch das ein kleiner dosierten Luftstrom unmittelbar hinter der Schutzkappe 31 vom Hauptluftstrom 48 abzweigt. Dieser durch schmale Pfeile 49 gekennzeichnete Belüftungsstrom gelangt durch den geringen Abstand 50 der Schleifringkapsel 40 zur Schutzkappe 31 in die vordere Kapselöffnung 41. Über die Schleifringe 20 hinweg gelangt dieser Belüftungsstrom 49 am hinteren Ende der Schleifringkapsel 40 bis zum Kugellager 23. Er gelangt von dort durch den Luftspalt 47 des Kugellagers 23 zur Ringschulter 26 der Lagerbohrung 25 und durch die Durchbrüche 27 in den Ringspalt 47 zwischen der19 is detected and pressed radially outward. In this case, outside of the slip ring capsule 40 in the region of the annular gap 47 to the bearing plate 11 an air pressure gradient in the interior of the slip ring cap 40 is generated by a small metered air flow branches off immediately behind the cap 31 from the main air stream 48. This characterized by narrow arrows 49 aeration flow passes through the small distance 50 of the slip ring cap 40 to the cap 31 in the front capsule opening 41. About the slip rings 20 away this ventilation stream 49 reaches the rear end of the slip ring cap 40 to the ball bearing 23. He passes from there the air gap 47 of the ball bearing 23 to the annular shoulder 26 of the bearing bore 25 and through the openings 27 in the annular gap 47 between the
Ringschulter 26 und der Schleifringkapsel 40. Da die Schleifringkapsel 40 mit dem hinteren Rand 43c ihrer Außenwandung 43 bis dicht unterhalb der Einlassfenster l lc des Lagerschildes 11 reicht, wird dort der Belüftungsstrom 49 der Schleifringkapsel 40 vom Hauptluftstrom 48 ohne Verwirbelung mitgenommen.Ring shoulder 26 and the slip ring capsule 40. Since the slip ring capsule 40 with the rear edge 43c of its outer wall 43 extends to just below the inlet window l lc of the bearing plate 11, where the ventilation flow 49 of the slip ring cap 40 is entrained by the main air stream 48 without turbulence.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, da die Dimensionierung der Schleifringkapsel 40 sowohl von der Baugröße der Maschine als auch von deren Einsatzbedingungen abhängig ist. Eine Dosierung des Belüftungsstromes 49 im Innenraum der Schleifringkapsel 40 lässt sich gegebenenfalls dadurch verändern, dass der Abstand 50 der Schleifringkapsel 40 zur Schutzkappe 31 der Maschine beziehungsweise der axiale Abstand 47 des hinteren Randes 43c der Schleifringkapsel 40 zum Lagerschild 11 verändert wird. Des Weiteren kann zur Dosierung des Belüftungsstromes 49 in der Schleifringkapsel 40 auch das Luftdruckgefälle entlang der Außenwandung 43 der Schleifringkapsel 40 beeinflusst werden, indem beispielsweise der hintere konische Bereich 43b der Außenwandung 43 der Schleifringkapsel 40 abgeflacht wird. Sollten durch Fertigungstoleranzen an der Schleifringkapsel 40 Leckströme auftreten, welche die Belüftung und Befeuchtung der Schleifringe und Kohlebürsten beeinträchtigen könnten, können diese durch eine Dichtung zwischen Bürstenhalter 21 und Schleifringkapsel 40 beziehungsweise zwischen dem axialen Kragen 44 der Schleifringkapsel 40 und der Ringschulter 26 an der Lagerbohrung 25 des Lagerschildes 11 zuverlässig unterbunden werden. Die erfindungsgemäße Schleifringkapselung ist generell für elektrische Maschinen mit einem Schleifringläufer anwendbar und somit nicht auf Maschinen mit Klauenpolläufer beschränkt. The invention is not limited to the illustrated embodiment, since the dimensioning of the slip ring capsule 40 depends both on the size of the machine as well as their operating conditions. A dosage of the aeration flow 49 in the interior of the slip ring capsule 40 can optionally be changed by changing the distance 50 of the slip ring capsule 40 to the protective cap 31 of the machine or the axial distance 47 of the rear edge 43c of the slip ring capsule 40 to the bearing plate 11. Furthermore, for metering the aeration flow 49 in the slip ring capsule 40, the air pressure gradient along the outer wall 43 of the slip ring capsule 40 can also be influenced, for example by flattening the rear conical region 43b of the outer wall 43 of the slip ring capsule 40. Should leakage currents occur due to manufacturing tolerances on the slip ring capsule, which could impair the ventilation and humidification of the slip rings and carbon brushes, these can be provided by a seal between the brush holder 21 and the slip ring capsule 40 or between the axial collar 44 of the slip ring capsule 40 and the annular shoulder 26 on the bearing bore 25 of the end shield 11 reliably be prevented. The slip ring encapsulation according to the invention is generally applicable to electric machines with a slip ring rotor and thus not limited to machines with claw snubber.

Claims

Ansprüche claims
1. Elektrische Maschine, insbesondere Drehstrommaschine (10), mit Schleifringläufer (15), dessen Schleifringe (20) am hinteren Ende der Läuferwelle (16) angeordnet sind und mit in einem Bürstenhalter (21) geführten Kohlebürsten zusammenwirken, wobei der Bürstenhalter vorzugsweise mit einem Regler (29) und einer Gleichrichtereinheit (28) auf der Außenseite eines hinteren Lagerschildes (11) befestigt ist, und von einer Schutzkappe (31) abgedeckt ist, welche über ihren Umfang verteilt eine Vielzahl von Lufteintrittsöffhungen (32) aufweist, durch die Kühlluft von einem hinter dem mit Einlassfenstern (Hc) versehenen Lagerschild auf der Läuferwelle befestigten Lüfter (19) angesaugt wird und wobei die Schleifringe (20) von einer am Bürstenhalter aufgesetzten1. Electrical machine, in particular three-phase machine (10), with slip ring rotor (15) whose slip rings (20) at the rear end of the rotor shaft (16) are arranged and cooperate with in a brush holder (21) guided carbon brushes, wherein the brush holder preferably with a Regulator (29) and a rectifier unit (28) on the outside of a rear end shield (11) is fixed, and by a protective cap (31) is distributed over its circumference distributed a plurality of Lufteintrittsöffhungen (32), by the cooling air from a fan (19) mounted behind the bearing plate provided with inlet windows (Hc) on the rotor shaft is sucked in and wherein the slip rings (20) are seated on a brush holder
Schleifringkapsel (40) eingefasst sind und von einem Teil der eingesaugten Kühlluft belüftet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifringkapsel (40) an der elektrischen Maschine (10) so befestigt ist, dass eine vordere, am Ende der Läuferwelle (16) befindliche Kapselöffnung (41) zum Lufteintritt mit geringem Abstand (50) hinter der Schutzkappe (31) liegt und dass ihre Außenwandung (43) glatt ausgebildet ist, so dass zur Erzeugung eines Luftdruckgefälles in der Schleifringkapsel (40) die einströmende Kühlluft ohne Verwirbelung entlang der Außenwandung (43) zu den Einlassfenstern (1 Ic) des Lagerschildes (11) zu strömen vermag.Slip ring capsule (40) are enclosed and are ventilated by a portion of the sucked cooling air, characterized in that the slip ring capsule (40) on the electric machine (10) is fixed so that a front, located at the end of the rotor shaft (16) capsule opening ( 41) to the air inlet at a small distance (50) behind the protective cap (31) and that its outer wall (43) is smooth, so that for generating an air pressure gradient in the slip ring capsule (40) the inflowing cooling air without turbulence along the outer wall (43 ) to the inlet windows (1 Ic) of the bearing plate (11) is able to flow.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the
Außenwandung (43) der Schleifringkapsel (40) in ihrem der Schutzkappe (31) zugewandten Bereich (43a) axial zylindrisch ausgebildet ist, der sich in ihrem dem Lagerschild (11) zugewandten Bereich (43b) konisch, vorzugsweise konkav konisch erweitert.Outer wall (43) of the slip ring capsule (40) in its protective cap (31) facing region (43 a) is formed axially cylindrical, in its the bearing plate (11) facing region (43 b) conically, preferably concave conically.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (11) an der Außenseite seiner Lagerbohrung (25) eine Ringschulter (26) aufweist, an der die Schleifringkapsel (40) stirnseitig anliegt und die mit mehreren, über den Umfang verteilten, mit dem Innenraum der Schleifringkapsel (40) verbundenen Durchbrüchen (27) versehen ist. 3. Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that the bearing plate (11) on the outside of its bearing bore (25) has an annular shoulder (26) on which the slip ring capsule (40) abuts the front side and with several, on the Circumference distributed, with the interior of the slip ring cap (40) connected openings (27) is provided.
4. Elektrische Maschine nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbräche (27) der Ringschulter (26) über einen axialen Luftspalt (46) zum hinteren Lager (23) der Läuferwelle (16) mit dem Innenraum der Schleifringkapsel (40) verbunden sind.4. Electrical machine according to spoke 3, characterized in that the openings (27) of the annular shoulder (26) via an axial air gap (46) to the rear bearing (23) of the rotor shaft (16) with the interior of the slip ring capsule (40) are connected ,
5. Elektrische Maschine nach Ansprach 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der konisch erweiterte Endbereich (43b) der Schleifringkapsel (40) zur Ringschulter (26) der Lagerschildes (11) einen axialen Abstand hat, der einen Ringspalt (47) bildet.5. Electrical machine according to spoke 3 or 4, characterized in that the flared end portion (43b) of the slip ring capsule (40) to the annular shoulder (26) of the bearing plate (11) has an axial distance which forms an annular gap (47).
6. Elektrische Maschine nach einem der Anspräche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifringkapsel (40) an ihrem lagerschildseitigen Ende mit einem, am Innenumfang axial vorstehenden Kragen (44) auf der Ringschulter (26) des Lagerschildes (11) zentriert aufgesetzt ist.6. Electrical machine according to one of the claims 3 to 5, characterized in that the slip ring capsule (40) at its bearing-side end with a, on the inner circumference axially projecting collar (44) on the annular shoulder (26) of the bearing plate (11) is placed centered ,
7. Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifringkapsel (40) mit dem hinteren Rand (43c) ihrer Außenwandung (43) bis dicht unterhalb der Einlassfenster (1 Ic) des Lagerschildes (11) reicht.7. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the slip ring capsule (40) with the rear edge (43c) of its outer wall (43) to just below the inlet window (1 Ic) of the bearing plate (11) extends.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifringkapsel (40) eine vorn offene axiale Aussparung (42) zur Aufnahme des Bürstenhalters (21) aufweist, wobei die Aussparung (42) an ihrem hinteren Ende mit einem Anschlag (44a) für den Bürstenhalter (21) versehen ist.8. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the slip ring capsule (40) has a front open axial recess (42) for receiving the brush holder (21), wherein the recess (42) at its rear end with a stop ( 44a) is provided for the brush holder (21).
9. Elektrische Maschine nach Ansprach 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (44a) am Umfang des am hinteren Ende der Schleifringkapsel (40) axial vorstehenden Kragen (44) ausgebildet ist.9. Electrical machine according to spoke 6 and 8, characterized in that the stop (44 a) on the circumference of the rear end of the slip ring capsule (40) axially projecting collar (44) is formed.
10. Elektrische Maschine nach einem der Anspräche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbräche (27) an der Außenseite der Ringschulter (26) zumindest teilweise radial nach außen über den Rand (43c) der Schleifringkapsel (40) hinaus reichen. 10. Electrical machine according to one of the claims 3 to 9, characterized in that the openings (27) on the outside of the annular shoulder (26) extend at least partially radially outwardly beyond the edge (43c) of the slip ring capsule (40) addition.
PCT/EP2008/065901 2008-01-31 2008-11-20 Electric machine, in particular a three-phase machine with a slip ring rotor WO2009095119A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008007076.9 2008-01-31
DE102008007076.9A DE102008007076B4 (en) 2008-01-31 2008-01-31 Electric machine, in particular three-phase machine with slip ring rotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009095119A2 true WO2009095119A2 (en) 2009-08-06
WO2009095119A3 WO2009095119A3 (en) 2009-09-24

Family

ID=40806728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/065901 WO2009095119A2 (en) 2008-01-31 2008-11-20 Electric machine, in particular a three-phase machine with a slip ring rotor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008007076B4 (en)
WO (1) WO2009095119A2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3009906A1 (en) * 2013-08-26 2015-02-27 Mitsubishi Electric Corp ROTARY ELECTRIC MACHINE WITH INTEGRATED CONTROL ORDER
WO2018029217A1 (en) * 2016-08-12 2018-02-15 Robert Bosch Gmbh Electrical machine unit comprising a slip ring arrangement exposed to an air current
CN110739806A (en) * 2018-07-19 2020-01-31 Seg汽车德国有限公司 Electric machine
CN112953126A (en) * 2021-01-20 2021-06-11 中国长江动力集团有限公司 Universal type turbogenerator collecting ring housing

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013226543A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-18 Robert Bosch Gmbh Electric machine
WO2021033210A1 (en) * 2019-08-22 2021-02-25 Minda Corporation Limited Sealing arrangement in alternator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE853474C (en) * 1951-02-11 1952-10-23 Siemens Ag Electric machine with commutator and built-in fan
US5345132A (en) * 1992-06-23 1994-09-06 Hitachi Automotive Engineering Vehicular alternating current dynamo
US20070052319A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-08 Mitsubishi Electric Corporation Automotive dynamoelectric machine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59169350A (en) * 1983-03-16 1984-09-25 Hitachi Ltd Current collector of vehicular generator
JPS63154042A (en) * 1986-08-29 1988-06-27 Nippon Denso Co Ltd Ac generator for vehicle
JP2590490B2 (en) * 1987-10-12 1997-03-12 日本電装株式会社 AC generator for vehicles
US5296772A (en) * 1993-04-05 1994-03-22 General Motors Corporation Ventilated brush holder
JP3911879B2 (en) 1998-11-02 2007-05-09 株式会社デンソー AC generator for vehicles
US6664699B2 (en) 2000-08-11 2003-12-16 Denso Corporation Rotary electric machine
DE10155221A1 (en) * 2001-11-09 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Electrical machine, in particular three-phase generator for motor vehicles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE853474C (en) * 1951-02-11 1952-10-23 Siemens Ag Electric machine with commutator and built-in fan
US5345132A (en) * 1992-06-23 1994-09-06 Hitachi Automotive Engineering Vehicular alternating current dynamo
US20070052319A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-08 Mitsubishi Electric Corporation Automotive dynamoelectric machine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3009906A1 (en) * 2013-08-26 2015-02-27 Mitsubishi Electric Corp ROTARY ELECTRIC MACHINE WITH INTEGRATED CONTROL ORDER
WO2018029217A1 (en) * 2016-08-12 2018-02-15 Robert Bosch Gmbh Electrical machine unit comprising a slip ring arrangement exposed to an air current
CN110739806A (en) * 2018-07-19 2020-01-31 Seg汽车德国有限公司 Electric machine
CN110739806B (en) * 2018-07-19 2024-06-11 Seg汽车德国有限公司 Electric machine
CN112953126A (en) * 2021-01-20 2021-06-11 中国长江动力集团有限公司 Universal type turbogenerator collecting ring housing
CN112953126B (en) * 2021-01-20 2023-09-08 中国长江动力集团有限公司 Universal collecting ring housing of steam turbine generator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008007076A1 (en) 2009-08-13
DE102008007076B4 (en) 2016-09-22
WO2009095119A3 (en) 2009-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017211135A1 (en) Electric machine and motor vehicle
DE69835123T2 (en) Alternating current generator with improved cooling means, in particular for a motor vehicle
DE102007061597B4 (en) Electric machine with double axial fan
DE102006041984B4 (en) Dynamoelectric vehicle device
DE112016002202B4 (en) Electric rotary machine
DE102008007076B4 (en) Electric machine, in particular three-phase machine with slip ring rotor
DE102015223073A1 (en) Electric motor with cooled rotor shaft
WO2005013459A1 (en) Electric machine with rotor cooling and corresponding cooling method
WO2017162389A1 (en) Electric machine having a cooling device
WO2014019853A2 (en) Active cooling of a motor having an integrated cooling channel
DE102009002953B4 (en) Flywheel, internal combustion engine with flywheel and system of an internal combustion engine and a machine to be driven, use of the system
DE19646617A1 (en) Coolant pump with electrically commutated electric motor e.g. for IC engine
DE2826930C2 (en)
DE102016215428A1 (en) Electric rotary machine
DE102015011863B4 (en) Electric machine
EP2380258B2 (en) Electrical machine, particularly alternating current generator
WO2006089835A1 (en) Electric motor drive
DE102022127717A1 (en) COOLING SYSTEM FOR AN ELECTRICAL MACHINE
EP2873142A1 (en) Electric machine
EP1516109B1 (en) Device for cooling a current generator unit
EP1311051A2 (en) Electric machine, in particular alternator for vehicles
DE2125270A1 (en) Bearing bracket
DE102016107855B4 (en) Side channel blower, in particular for a vehicle heater
DE102013217821A1 (en) Electric machine and method for manufacturing an electric machine
DE102012212157A1 (en) Electric machine e.g. alternating current (AC) generator for motor car, has wall portion arranged at gap edge and extended along rotational axis to partially cover a gap allows drainage of splash water

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08871728

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08871728

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2