DE8911295U1 - Three-phase generator for vehicles - Google Patents
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Description
R. 22946
["■ 19.9.1989 Ws/HmR.22946
["■ 19.9.1989 Ws/Hm
i^ehstroRTeneratcr fUr rahrsei- 2
Stand Oivr Techniki^ ehstroRTeneratcr for rahrs- 2
Stand Oivr Technology
Die Erfindung geht aus von einem Drehstromgenerator für Fahrzeuge mit einem Kiauen^olanker nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention is based on a three-phase generator for vehicles with a Kiauen^ol armature according to the preamble of the main claim.
j '. „. Aus der DE-OS 30 12 634 ist bereits ein Drehstromgenerator für g Kraftfahrzeuge bekannt, der einen Klauenpolanker aufweist, dessen j '. „. From DE-OS 30 12 634 a three-phase generator for motor vehicles is already known, which has a claw pole armature, the
: Erregerwicklung über eine gekapselte Schleifringanordnung miitcels: Excitation winding via an encapsulated slip ring arrangement with
:; folgt dabei durch eine Kunststoffhülse, die an einer stirnseitig im:; follows through a plastic sleeve, which is attached to a front side in the
" angeformt ist. Diese Baueinheit trägt außerdem einen Spannungsregler " This unit also carries a voltage regulator
raum umfassende Kunststoffhülse i*t dort mit einer Öffnung zur Aufnahme des Bürstenhalters versehen. Die stirnseitigen Enden der Kunststoffhülse sind in labyrinthartige Dichtungsringe aufgenommen, ' von denen einer an der Stirnseite des Klauenpolankers und der andereThe plastic sleeve which encompasses the space is provided with an opening for receiving the brush holder. The front ends of the plastic sleeve are accommodated in labyrinth-like sealing rings, one of which is attached to the front side of the claw pole armature and the other
an der Stirnseite des das bürstenseitige Ende der Ankerwelle aufnehmenden Lagerschildes angebracht ist.is attached to the front side of the bearing plate that accommodates the brush-side end of the armature shaft.
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Aus der DE-OS 33 00 494 ist ferner bekannt, den bürstenseitigen Lagerschild mit dem Bürstenhalter und der Gleichrichter-Baueinheit als integrales Bauteil zur Aufnahme des bürstenseitigen Ankerlagers sowie des Spannungsreglers einsfclic!;:.ij a"S Kunststoff herzustellen. Die den Schleifringraum umgebende Kunststoffhülse ist hier ebenfalls Bestandteil dos LagerSchildes, wobei das Lager in eine stirnseitig geschlossene Lagerbohrung eingesetzt ist und das ankerseitige Stirnende der Kunststoffhülse bis auf einen kleinen Luftspalt bis an die Stirnseite des Klauenpolankers reicht.From DE-OS 33 00 494 it is also known to manufacture the brush-side bearing shield with the brush holder and the rectifier assembly as an integral component for accommodating the brush-side armature bearing and the voltage regulator from plastic. The plastic sleeve surrounding the slip ring space is also a component of the bearing shield, with the bearing being inserted into a bearing bore that is closed at the front and the armature-side front end of the plastic sleeve reaching up to the front of the claw-pole armature, with a small air gap.
Die bekannten Lösungen bieten zwar einen ausreichenden Schutz des Schleifringraumes gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit. Sie haben jedoch den Nachteil, daß die Schleifringe isoliert auf der Ankerwelle aufgesetzt sind und dadurch einen relativ großer; Durchmesser und damit eine relativ hohe Abnutzung durch entsprechend große Umfangsgeschwindigkeiten an den Kohlebürsten ergeben. Um dies zu vermeiden, ist es aus der DE-OS 30 19 118 bekannt, die Schleifringanordnung hinter dem bürstenseitigen Lager der Maschine unmittelbar am Ende der Ankerwelle anzubringen.The known solutions do offer sufficient protection of the slip ring space against the ingress of dirt and moisture. However, they have the disadvantage that the slip rings are mounted in an isolated manner on the armature shaft and therefore have a relatively large diameter and thus result in relatively high wear on the carbon brushes due to correspondingly high peripheral speeds. In order to avoid this, it is known from DE-OS 30 19 118 to mount the slip ring arrangement behind the brush-side bearing of the machine directly at the end of the armature shaft.
Dadurch ergibt sich jedoch der Nach.eil, daß die am Ende der Ankerwelle angeordnete Schleifringanordnung mehr als bisher im Betrieb Feuchtigkeit und Schmutz ausgesetzt wäre und folglich noch konsequenter durch eine Kapselung davor zu schützen ist.However, this results in the disadvantage that the slip ring arrangement arranged at the end of the armature shaft would be exposed to moisture and dirt more than before during operation and therefore needs to be protected against this even more consistently by encapsulation.
Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, eine zuverlässige Kaoselung in möglichst einfacher und damit kostungünstiger Weise bei Generatoren vorzusehen, deren Schleifringe hinter dem bürstenseitigen Ankerlager am Ende der Ankerwelle angeordnet sind.The aim of the present invention is to provide reliable oscillation in the simplest and thus most cost-effective manner possible for generators whose slip rings are arranged behind the brush-side armature bearing at the end of the armature shaft.
Die erfindungsgemäß«) Lösung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die topfförmig ausgebildete Isolierstoffbuchse die Schleifringanordnung am Ende der Anksrwelle vollständig abschließt, so daß von außen keine Feuchtigkeit bis zurThe solution according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the pot-shaped insulating bushing completely seals the slip ring arrangement at the end of the drive shaft, so that no moisture can reach the
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Schleifringanordnung vordringen kann. Durch die Belüftungsöffnung bzw. Belüftungsöffnungen an dem anderen, vor der Lageretelle des Ankers liegenden Ende der Kunststoffhülse wird außerdem in vorteilhafter Weise die an den Kohlebürsten und Schleifringen durch Bürstenfeuer oder Reibung entstehende Wärme zuverlässig abgeführt. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß durch diese Lösung keine zusätzliche Einzelteile erforderlich sind und außerdem läßt sich auf diese Weise eine großseriengerechte Montagefolge einhalten.slip ring arrangement. The ventilation opening or openings on the other end of the plastic sleeve, which is in front of the bearing point of the armature, also advantageously reliably dissipate the heat generated on the carbon brushes and slip rings by brush fire or friction. Another advantage is that this solution does not require any additional individual parts and also enables an assembly sequence suitable for large-scale production.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale. Dabei ist besonders vorteilhaft, die Kunststoffhülse vor der Lagerstelle des Ankeri *it mehreren, am Umfang verteilten Durchbrüchen zu versehen, die bis in einen angeformten Kragen reichen, der das Ankerlager abdeckt und eine gute Lngerbelüftung bewirkt, um die Kugellager-Temperatur nicht zu erhöhen.The measures listed in the subclaims result in advantageous further developments and improvements of the features specified in the main claim. It is particularly advantageous to provide the plastic sleeve in front of the bearing point of the armature with several openings distributed around the circumference, which extend into a molded collar that covers the armature bearing and ensures good long-term ventilation in order not to increase the ball bearing temperature.
Zeichnungdrawing
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Drehstromgenerator und eine den Schleifringraum kapselnde Kunststoffhülse in einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 die Kunststoffhülse des Drehstromgenerators aus Figur 1 im Längsschnitt und Figur 3 die Kunststoffhülse in der Vorderansicht. Figur 4 und 5 zeigen als zweites Ausführungsbeispiel eine an einer Abdeckkappe des Drehstromgenerators angeformte Kunststoffhülse und die Figuren 6 und 7 zeigen als drittes Ausführungsbeispiel eine an einer Anschlußplatte der Gleichrichter-Baueinheit des Drehstromgenerators angeformte Kunststoffhülse. Figur 8 zeigt das lagerseitige Ende der Kunststoffhülse, abgedeckt durch eine an der Lagerstelle befestigte Ringwand, Figur 9 zeigt eine Kunststoffhülse mit einem Dichtungskragen an der Bürstenhalteraufnahme und Figur 10 einen Schnitt X-X aus Figur 9.Several embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Figure 1 shows a longitudinal section through a three-phase generator and a plastic sleeve encapsulating the slip ring space in a first embodiment, Figure 2 shows the plastic sleeve of the three-phase generator from Figure 1 in longitudinal section and Figure 3 shows the plastic sleeve in front view. Figures 4 and 5 show a second embodiment of a plastic sleeve molded onto a cover cap of the three-phase generator and Figures 6 and 7 show a third embodiment of a plastic sleeve molded onto a connection plate of the rectifier assembly of the three-phase generator. Figure 8 shows the bearing-side end of the plastic sleeve, covered by a ring wall attached to the bearing point, Figure 9 shows a plastic sleeve with a sealing collar on the brush holder receptacle and Figure 10 shows a section X-X from Figure 9.
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Der in Figur 1 im Längsschnitt dargestellte Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge besteht int wesentlichen aus einem Ständer 10 in Form eines geschichteten Blechpaketes, der eine dreiphasige Ständerwicklung 11 trägt und an dem zwei Gehäudeschalen 12 und 13 mittels Schrauben 14 festgeschraubt sind. Die Gehäuseschalen 12, 13 bilden stirnseitig Lagerschilde 15, 16, in denen auf der Antriebsseite &lgr; ein relativ großes Antriebslager 17 und auf der Bürstenseite B ein schwächeres Schleifringlager 18 eingesetzt ist. Int Ständer 10 ist ein Klauenpolläufer 19 drehbar angeordnet, der aus zwei Klauenpolscheiben 20, 21 und einem dazwischen eingeklemmten Flußleitstück 22 besteht, auf den eine Erregerwicklung 23 aufgesetzt ist. Der Klauenpolläufer 19 ist auf eine Läuferwelle 24 aufgepreßt, die in den beiden Lagern 17 und 18 aufgenommen ist und am antriebsseitigen Ende A einen Gewindeansatz 25 zur Befestigung einer Antriebsscheibe aufweist. Auf der Läuferwelle 24 ist beidseitig des Klauenpolläufer jeweils eine Lüfterscheibe 26, 27 zur Abführung von Verlustwärme des Drehstromgenerators befestigt. Am bürstenseitigen Ende B der Läuferwelle 24 ist eine Schleifringanordnung aus zwei mit Abstand nebeneinanderliegenden Schleifringen 26, 29 vorgesehen, die voneinander und von der Läuferwelle 14 auf dieser isoliert befestigt sind und über nicht dargestellte in der Läuferwelle 24 isoliert geführte Leiter mit Anschlüssen 30 verbunden sind, die zur Stromversorgung der Erregerwicklung mit deren Leitungsenden 31 kontaktiert sind. Am Lagerschild 16 der bürstenseitigen Gehäuseschale 13 ist außen eine nicht näher dargestellte Gleichrichter-Baueinheit 32 durch Schrauben 33 befestigt und außerdem ein Bürstenhalter 34 mit den nicht dargestellten Kohlebürsten für die Schleifringe 28. 29 sowie ein Spannungsregler 35 angebracht und verschaltet ist. Diese Baueinheit 32 wird schließlich noch von einer topfförmigen Abdeckkappe 36 eingefaßt, die ebenfalls an der bürstenseitigen Gehäuseschale 13 befestigt wird und die elektrischen Anschlüsse 37 des Generators aufnimmt· The three-phase generator for motor vehicles shown in longitudinal section in Figure 1 essentially consists of a stator 10 in the form of a layered laminated core, which carries a three-phase stator winding 11 and to which two housing shells 12 and 13 are screwed using screws 14. The housing shells 12, 13 form bearing shields 15, 16 on the front side, in which a relatively large drive bearing 17 is inserted on the drive side λ and a weaker slip ring bearing 18 is inserted on the brush side B. A claw pole rotor 19 is rotatably arranged in the stator 10, which consists of two claw pole disks 20, 21 and a flux guide piece 22 clamped between them, onto which an excitation winding 23 is placed. The claw pole rotor 19 is pressed onto a rotor shaft 24, which is accommodated in the two bearings 17 and 18 and has a threaded projection 25 at the drive-side end A for fastening a drive disk. A fan disk 26, 27 is fastened to the rotor shaft 24 on both sides of the claw pole rotor to dissipate the waste heat of the three-phase generator. A slip ring arrangement of two spaced-apart slip rings 26, 29 is provided at the brush-side end B of the rotor shaft 24, which are fastened to the rotor shaft 14 insulated from one another and from the latter and are connected to terminals 30 via conductors (not shown) which are guided insulated in the rotor shaft 24, which are contacted with the line ends 31 of the excitation winding to supply power to the excitation winding. A rectifier assembly 32 (not shown in detail) is attached to the outside of the bearing plate 16 of the brush-side housing shell 13 by means of screws 33, and a brush holder 34 with the carbon brushes (not shown) for the slip rings 28. 29 and a voltage regulator 35 is also attached and connected. This assembly 32 is finally enclosed by a pot-shaped cover cap 36, which is also attached to the brush-side housing shell 13 and accommodates the electrical connections 37 of the generator.
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Zur "euchtigkeits- und schmutzdichten Kapselung des Schleifringraumes 38 ist eine in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Kunststoffhülse 39 vorgesehen, die eine Öffnung 40 zur Aufnahme des Bürstenhalters 34 aufweist, welche durch einen Dichtring 41 am unteren Ende des Bürstenhalters 34 nach außen abgedichtet wird. Die Kunststoffhülse 39 ist an ihrem äußeren Ende 39a geschlossen, so daß sie topfförmig die hinter dem Schleifringlager 18 auf dem freien Ende der Läuferwelle 24 angeordneten Schleifringe 28, 29 umgibt. Zur schmutz- und feuchtigkeitsfreien Belüftung der Schleifringe 28, 29 ist die Kunststoffhülse 39 an ihrem inneren Ende 39b vor dem Schleifringlager 18 der Läuferwelle 24 mit drei am Umfang gleichmäßig verteilten Durchbrächen 42 versehen. Ferner ist das lagerseitige Ende 39b der Kunststoffhülse 39 als Lagerpaßring 43 ausgebildet, der in die Lagerbohrung der Gehäuseschale 12 drehfest einsetzbar ist und den Außenring des Schleifringlagers 18 aufnimmt. Durch den Lagerpaßring 43 ist das Schleifringlager 18 nach außen hin durch eine Ringwand 44 abgedeckt, wobei die Durchbrüche 42 der Kunststoffhülse 39 zur Lagerbelüftung bis in diese Ringwand 44 reichen.For the "damp and dirt-tight encapsulation of the slip ring space 38, a plastic sleeve 39 shown in Figures 1 to 3 is provided, which has an opening 40 for receiving the brush holder 34, which is sealed to the outside by a sealing ring 41 at the lower end of the brush holder 34. The plastic sleeve 39 is closed at its outer end 39a so that it surrounds the slip rings 28, 29 arranged behind the slip ring bearing 18 on the free end of the rotor shaft 24 in a pot-shaped manner. For dirt and moisture-free ventilation of the slip rings 28, 29, the plastic sleeve 39 is provided with three openings 42 evenly distributed around the circumference at its inner end 39b in front of the slip ring bearing 18 of the rotor shaft 24. Furthermore, the bearing-side end 39b of the plastic sleeve 39 is designed as a bearing fitting ring 43, which fits into the bearing bore of the housing shell 12. can be used in a rotationally fixed manner and accommodates the outer ring of the slip ring bearing 18. The bearing fitting ring 43 covers the slip ring bearing 18 on the outside by an annular wall 44, whereby the openings 42 of the plastic sleeve 39 for bearing ventilation extend into this annular wall 44.
uUu^D^einoScu Küüacstüiihulae ist in Fiyüi 4 üiiu S daiycatcl1t, dit.-in Figur 1 dargestellte Abdeckkappe 36, welche die Gleichrichter-Baueinheit 32, den Bürstenhalter 34 und den Spannungsregler 35 abdeckt, ist hier als Abdeckkappe 36a in der Weise ausgestaltet, daß dort eine Kunststoffhülse 45 zur Kapselung des Schleifringraumes an der Innenseite der Abdeckkappe 36a angeformt ist. Die Abdeckkappe 36a hat als Öffnung für die Aufnahme des Bürstenhalters eine vorn offene Ausnehmung 46, da die Abdeckkappe 36a als letztes Teil beim Zusammenbau des Drehstromgenerators auf die schleifrinqseitiae Gehäuseschale 13 aufgesetzt wird. Eine Abdichtung der Ausnehmung 46 der Kunststoffhülse 45 erfolgt auch hier durch einen entsprechend gestalteten Dichtring am Bürstenhalter des Drehstromgenerators.The cooling element housing is shown in Fig. 4. The cover cap 36 shown in Figure 1, which covers the rectifier assembly 32, the brush holder 34 and the voltage regulator 35, is designed here as a cover cap 36a in such a way that a plastic sleeve 45 for encapsulating the slip ring space is formed on the inside of the cover cap 36a. The cover cap 36a has a recess 46 open at the front as an opening for receiving the brush holder, since the cover cap 36a is the last part to be placed on the slip ring side housing shell 13 when assembling the three-phase generator. The recess 46 of the plastic sleeve 45 is also sealed here by a suitably designed sealing ring on the brush holder of the three-phase generator.
- fi - R. 22946- fi - R. 22946
Die Kunststoffhülse zur Kapselung des Schleifringraumes kann als weiteres Ausführungsbeispiel auch mit der Gleichrichter-Baueinheit 32 zusammengefaßt werden. Figur 6 zeigt eine derartige weitergebildet e Gleichrichter-Baueinheit 32a, bei der eine erfindungsgemäße Kunststoffhülse 47 an der Innenbohrung 48 einer Anschlußplatte 32a der Gleichrichter-Baueinheit 32 angeformt ist. Wie Figur 7 in einem Längsschnitt A-A aus Figur 6 des mittleren Bereiches der Anschlußplatte 32a dieser Gleichrichter-Baueinheit 32 mit der Kunststoffhülse 47 zeigt/ ist auch hier eine abzudichtende Öffnung 49 zur Aufnahme des Bürstenhalters vorgesehen. Beim Zusammenbau des Drehstromgenerators wird die Gleichrichter-Baueinheit 32 - wie Figur 1 zeigt - außen vor der schleifringseitigen Lagerstelle des Klauenpolläufers 19 angeordnet und an der bürstenseitigen Gehäuseschale 13 des Generators befestigt.The plastic sleeve for encapsulating the slip ring space can also be combined with the rectifier assembly 32 as a further embodiment. Figure 6 shows such a further developed rectifier assembly 32a, in which a plastic sleeve 47 according to the invention is molded onto the inner bore 48 of a connection plate 32a of the rectifier assembly 32. As Figure 7 shows in a longitudinal section A-A from Figure 6 of the middle area of the connection plate 32a of this rectifier assembly 32 with the plastic sleeve 47, an opening 49 to be sealed is also provided here for receiving the brush holder. When assembling the three-phase generator, the rectifier assembly 32 - as Figure 1 shows - is arranged outside in front of the slip ring-side bearing point of the claw pole rotor 19 and fastened to the brush-side housing shell 13 of the generator.
Figur 8 zeigt einen Querschnitt durch die schleifringseitige Lagerstelle bei der Abkapselung des Schleifringraumes .nit einer Kunststoffhülse gemäß der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 4 bis 7. Dort endet die Kunststoffhülse 47 unter Beibehaltung eines Ringluftspaltes vor dem schleifringseitigen Lager der Läuferweile 24, wobei dieser Ringluftspalt 50 von einer umlaufenden Lippe 51 eines Lage paßringes 52 abgedeckt ist. Die Lippe 51 reicht dabei bis über das Ende 47a der Isolierstoffhülse 47.Figure 8 shows a cross section through the slip ring-side bearing point when encapsulating the slip ring space with a plastic sleeve according to the embodiments according to Figures 4 to 7. There, the plastic sleeve 47 ends while maintaining an annular air gap in front of the slip ring-side bearing of the rotor shaft 24, whereby this annular air gap 50 is covered by a circumferential lip 51 of a position fitting ring 52. The lip 51 extends beyond the end 47a of the insulating sleeve 47.
Eine verbesserte Abdichtung der Kunststoffhülse as &tgr;&igr; : dürstenhalteraufnahme ist gemäß Figur 9 und 10 dadurch möglich, daß die Aufnahmeöffnung 40 noch mit einem nach außen gerichteten Kragen 53 versehen ist. Auf den Haad 54 des Kragens 53 wird sin Dichtriag 55 von außen aufgesetzt, so daß er den Rand 54 ringsum einfaßt. Auf der Irrenseite hat der Dichtring 55 eine Dichtleiste 56, die sich beim Einsetzen des Bürstenhalters 34 in den Kragen 53 der Kunststoffhülse 39 an diesen fest anlegt.An improved seal of the plastic sleeve as the brush holder receptacle is possible according to Figures 9 and 10 in that the receptacle opening 40 is also provided with an outwardly directed collar 53. A sealing ring 55 is placed on the head 54 of the collar 53 from the outside so that it surrounds the edge 54 all around. On the wrong side, the sealing ring 55 has a sealing strip 56 which fits tightly against the collar 53 of the plastic sleeve 39 when the brush holder 34 is inserted into the latter.
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