DE10313970B4 - Rotor für hohe Drehzahlen und große Ausgangsleistung - Google Patents

Rotor für hohe Drehzahlen und große Ausgangsleistung Download PDF

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Abstract

Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10), die aufweist:
ein hinteres Polstück (34), das einen Basisbereich (58) und eine Vielzahl von Fingerbereichen (60) umfasst, wobei jeder der Fingerbereiche (60) des hinteren Pols (34) jeweils eine Fingerspitze (62) aufweist;
eine Vielzahl von Fingerspalten (64), die durch die Anordnung der Vielzahl von Fingerbereichen (60) des hinteren Pols (34) gebildet sind;
ein vorderes Polstück (32), das einen Basisbereich (50) und eine Vielzahl von Fingerbereichen (52) umfasst, wobei jeder der Fingerbereiche (52) des vorderen Pols (32) jeweils eine Fingerspitze (54) aufweist;
eine Vielzahl von Fingerspalten (56), die durch die Anordnung der Vielzahl von Fingerbereichen (52) des vorderen Pols (32) gebildet sind; und
Verbindungselemente (70),
dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Vielzahl vorgesehenen Verbindungselementen (70) einen Verbindungskopfbereich (72) und einen Verbindungsbasisbereich (74) aufweisen, dass die Vielzahl der Verbin dungselemente (70) in den Fingerspalten (56, 64) angeordnet ist, dass die Vielzahl der Verbindungselemente...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Rotorbaugruppe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Rotorbaugruppe ist aus EP 4 651 494 A2 oder aus GB 2 368 977 A bekannt.
  • Wechselstromgeneratoren werden in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen eingesetzt, unter anderem in Kraftfahrzeugen. Bei einem häufig in Kraftfahrzeugen eingesetzten Wechselstromgeneratortyp wird das Magnetfeld durch einen Rotor eines Lundell-Wechselstromgenerators erzeugt. Allerdings wird dieser herkömmliche Rotortyp von Wechselstromgeneratoren aktuellen Anforderungen der Automobilindustrie nach einer erhöhten elektrischen Leistung, einer verbesserten Leistungsdichte und einer höheren Drehzahl der Wechselstromgeneratoren nicht gerecht.
  • Der Grund für diese Einschränkung besteht in den üblicherweise eingesetzten Verfahren zur Erhöhung der elektrischen Leistung von Lundell-Wechselstromgeneratoren. Bei einem dieser Verfahren wird die Drehzahl des Rotors erhöht, da sich die Leistung des Wechselstromgenerators mit steigender Rotordrehzahl erhöht. Um eine höhere Rotordrehzahl zu erzielen, wird in der Regel die Größe der Riemenscheibe am Wechselstromgenerator reduziert, so dass das Größenverhältnis zwischen der Riemenscheibe der Kurbelwelle und der Riemenscheibe des Wechselstromgenerators vergrößert wird. Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Erhöhung der elektrischen Leistung besteht in einer Verkleinerung des Luftspalts zwischen dem Außendurchmesser des Rotors und dem Innendurchmesser des Stators. Dieses Verfahren kann allerdings zu einer Begrenzung der Rotordrehzahl führen.
  • Die auf den Rotor wirkenden Zentrifugalkräfte verursachen eine Biegung oder Ablenkung der Polfinger in Richtung des Stators, so dass der Luftspalt geschlossen wird. Die Polfinger werden durch die Zentrifugalkräfte nach außen abgelenkt, bis sie den Innendurchmesser des Statorkern berühren, was zu einem sofortigen Wechselstromgeneratorausfall führt. In 2 wird gezeigt, wie die Finger eines Pols mit zunehmender Drehzahl gebogen werden. Aufgrund der freitragenden Konstruktion werden die Polfinger unter dem Einfluss sowohl der Zentrifugalkraft als auch der magnetischen Anziehung zwischen der Außenseite des Rotors und der Innenseite des Stators nach außen gebogen. Deshalb muss bei reduziertem Luftspalt die Drehzahl begrenzt werden, um zu verhindern, dass die Finger in den Stator eingreifen. Somit sind die Drehzahl des Rotors und der Luftspalt bei einer herkömmlichen Lundell-Konstruktion entgegengesetzt wirkende Faktoren.
  • Es sind einige Verfahren zur Erhöhung der Drehzahl bei Verkleinerung des Luftspalts bekannt. Eines dieser Verfahren besteht in einer Verstärkung der Finger. Eine Verstärkung der Finger kann durch einen dickeren Fingerquerschnitt erzielt werden. Dieses Verfahren kann allerdings dazu führen, dass weniger Raum für die Erregerwicklungen verfügbar ist, so dass die Feldstärke verringert wird. Da die maximale Feldstärke des Rotors proportional zum Raum der Erregerwicklungen ist, führt eine Verstärkung des Fingerquerschnitts zu einer geringeren Feldstärke und zu einer niedrigeren elektrischen Leistung des Wechselstromgenerators. Darüber hinaus wird durch dickere Finger der Luftspalt zwischen gegenüberliegenden magnetischen Polen verringert, was zu einem erhöhten Streufluss und zu einer niedrigeren elektrischen Leistungsfähigkeit führt. Aus diesen Gründen ist eine Verstärkung des Fingerquerschnitts häufig kein zufrieden stellendes Verfahren zur Erhöhung der Leistung von Wechselstromgeneratoren.
  • Bei einem alternativen Ansatz wird versucht, die Biegung der Finger bei hohen Drehzahlen zurück zu halten, indem Bänder um den Außendurchmesser des Rotors gespannt werden. Da diese Bänder in der Regel im Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator angeordnet sind, muss jedoch der Luftspalt vergrößert werden, was zu einer Verringerung der Leistung des Wechselstromgenerators führt. Dies ist häufig der Fall, und zwar unabhängig davon, ob die Bänder um den Außendurchmesser gewickelt oder in Nuten platziert werden. Da die Bänder im Betrieb Finger beider Polstücke berühren (also Finger entgegengesetzter Polarität), muss das Band aus einem nicht magnetischen Material bestehen. Somit stellen die durch die Bänder eingenommenen Bereiche des Luftspalts effektiv zusätzliche Luftspalte dar. Wenn die Bänder magnetisch wären, würden sie einen direkten Streupfad für den Magnetfluss bilden und zu einem magnetischen Kurzschluss zwischen den zwei Polen führen.
  • Normalerweise werden für solche Bänder Materialien wie Edelstahl, Faserverstärkte Verbundwerkstoffe und Aluminium eingesetzt. Edelstahl und faserverstärkte Verbundwerkstoffe sind teure und unter Umständen schwierig zu verarbeitende Materialien. Bänder aus Aluminium müssen besonders groß ausgebildet sein, um der mechanischen Belastung durch die Finger standzuhalten. Die größeren Abmessungen der Aluminiumbänder führen zu einer Vergrößerung des durch die nicht magnetischen Bänder eingenommenen Luftspalts und können zu einer niedrigen Leistung führen. Darüber hinaus kann die Rotationsträgheit der Rotorbaugruppe durch die um den Außendurchmesser des Rotors gewickelten Bänder erheblich erhöht werden, und zwar unabhängig vom verwendeten Bandmaterial. Die Rotationsträgheit führt häufig zu einer Einschränkung des Größenverhältnisses zwischen der Riemenscheibe der Kurbelwelle und der Riemenscheibe des Generators, da anderenfalls ein zu starker Riemenschlupf auftreten kann. Außerdem werden die Finger und Bänder bei hohen Drehzahlen trotzdem abgelenkt, so dass ein relativ großer Luftspalt erforderlich ist.
  • Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Lundell-Wechselstromgeneratoren besteht darin, dass die Finger im Betrieb stark schwingen. Die Schwingungsamplitude der Finger wird durch magnetische Kräfte angeregt, die auf die Fingerflächen und auf die Enden der Statorzähne wirken. Diese Anziehungskraft kann bei Erreichen einer Eigenfrequenz dazu führen, dass der Rotor vibriert und unerwünschte Geräusche verursacht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Rotor einer Wechselstromgeneratorbaugruppe anzugeben, der verbesserte Eigenschaften bei der Anwendung höheren Drehzahlen und einen möglichst kleinen Luftspalt aufweist und bei dem möglichst wenig durch eine Schwingung der Finger verursachte Geräusche auftreten.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist eine Rotorbaugruppe eines Wechselstromgenerators vorgesehen, die folgende Merkmale aufweist: ein hinteres Polstück mit einem Basisbereich und einer Vielzahl von Fingerbereichen, wobei jeder der Fingerbereiche des hinteren Pols jeweils eine Fingerspitze des hinteren Pols aufweist;
    eine Vielzahl von Fingerspalten des hinteren Pols, die durch die Anordnung der Vielzahl der Fingerbereiche des hinteren Pols ausgebildet werden;
    ein vorderes Polstück mit einem Basisbereich und einer Vielzahl von Finger bereichen, wobei jeder der Fingerbereiche des vorderen Pols jeweils eine Fingerspitze des vorderen Pols aufweist;
    eine Vielzahl von Fingerspalten des vorderen Pols, die durch die Anordnung der Vielzahl der Fingerbereiche des vorderen Pols ausgebildet werden; und
    eine Vielzahl von Verbindungselementen, die einen Verbindungskopfbereich und einen Verbindungsbasisbereich umfassen, wobei die Vielzahl von Verbindungselementen in den Fingerspalten zwischen den Fingern positioniert sind, und wobei die Vielzahl von Verbindungselementen die Fingerspitzen des vorderen Pols mit dem Basisbereich des hinteren Pols und die Fingerspitzen des hinteren Pols mit dem Basisbereich des vorderen Pols verbinden;
    wobei die Fingerbereiche des hinteren Pols in den Fingerspalten des vorderen Pols positioniert sind, und wobei die Fingerbereiche des vorderen Pols in den Fingerspalten des hinteren Pols positioniert sind. Auf diese Weise wird die durch Zentrifugalkräfte verursachte Ablenkung der Fingerspitzen verringert.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie aus den beigefügten Zeichnungen und den aufgeführten Patentansprüchen ersichtlich.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Wechselstromgeneratorbaugruppe;
  • 2 eine Darstellung der Ablenkung eines Polstücks nach dem Stand der Technik, dass bei unterschiedlichen Drehzahlen gebogen ist;
  • 3 eine erfindungsgemäße Rotorbaugruppe eines Wechselstromge nerators;
  • 3A einen Querschnitt eines Details der in 3 gezeigten Ausführungsform der Rotorbaugruppe;
  • 3B eine alternative Ausführungsform des Rotors eines Wechselstromgenerators aus 3;
  • 3C einen Querschnitt eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Rotorbaugruppe;
  • 3D einen Querschnitt eines Ausschnitts einer alternativen erfindungsgemäßen Rotorbaugruppe;
  • 4A ein Verbindungselement mit relativ komplexer Form für eine erfindungsgemäße Rotorbaugruppe eines Wechselstromgenerators; und
  • 4B ein Verbindungselement mit einfacher Form für eine erfindungsgemäße Rotorbaugruppe;
  • 5 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Rotorbaugruppe eines Wechselstromgenerators mit einem Verbindungselement.
  • 1 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Wechselstromgeneratorbaugruppe 10. Die Wechselstromgeneratorbaugruppe 10 ist zur Illustration abgebildet, wobei darauf hingewiesen wird, dass sich die vorliegende Erfindung auf eine Vielzahl von Wechselstromgeneratoren anwenden lässt.
  • Die Wechselstromgeneratorbaugruppe 10 umfasst ein vorderes Gehäuse 12, ein hinteres Gehäuse 14 und einen Stator 16. Die Wechselstromgeneratorbaugruppe 10 umfasst darüber hinaus vordere Lager 18, hintere Lager 20 und Bürsten 22. Die Wechselstromgeneratorbaugruppe 10 kann außerdem eine Generatorriemenscheibe 24 aufweisen, die mit einer Riemenscheibe einer Kurbelwelle (nicht abgebildet) verbunden ist. Diese Komponenten und ihre Funktionen sind im Stand der Technik bekannt. Die genannten Komponenten umgeben bzw. nehmen die Rotorbaugruppe 30 des Wechselstromge nerators 10 in sich auf.
  • Die Rotorbaugruppe 30 des Wechselstromgenerators umfasst ein vorderes Polstück 32 und ein hinteres Polstück 34, die eine um einen isolierenden Spulenkern oder Spulenkörper 38 gewickelte Erregerspule 36 aufnehmen. Die Erregerspule 36 ist in der Regel mit mindestens einem Schleifring 40 elektrisch verbunden. Eine Welle 42 kann in die Mittenbohrungen der Polstücke 32, 34 eingepasst werden, die einen mechanischen Verschluss zum Zusammenhalten der Polstücke 32, 34 bereitstellt und eine Drehachse bildet, um die sich die Polstücke 32, 34 drehen. Über den Schleifring 40 wird eine elektrische Verbindung mit den Bürsten 22 des Wechselstromgenerators hergestellt. Die beschriebene Rotorbaugruppe 30 eines Wechselstromgenerators ist aus dem Stand der Technik bekannt.
  • 2 zeigt einen Querschnitt eines Polstücks 132 nach dem Stand der Technik. Ein Polstück 132 besteht in der Regel aus einem Basisbereich 150 und Vielzahl von Fingerbereichen 152. Bei zunehmender Drehzahl des Polstücks 132 im Wechselstromgenerator werden die Fingerspitzen 154 von einer statischen Position 156' in Richtung einer abgelenkten Position 158 nach außen gebogen. Diese Biegung oder Ablenkung kann dazu führen, dass der Luftspalt 44 (siehe 1), der zwischen dem Stator 16 und dem Polstück 132 angeordnet ist, überbrückt wird. Da die abgelenkte Position 158 abhängig von der Drehzahl der Polstücke 132 ist, musste bei einem Wechselstromgenerator nach dem Stand der Technik häufig eine Verringerung der Drehzahl oder eine Vergrößerung des Luftspalts 44 vorgenommen werden, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Wechselstromgenerators zu gewährleisten.
  • Die vorliegende Erfindung bietet gegenüber bekannten Konstruktionen den Vorteil, dass diese unerwünschte Biegung oder Ablenkung verringert wird. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Rotorbaugruppe 30 eines Wechselstromgenerators. Die Rotorbaugruppe 30 umfasst ein vorderes Polstück 32, das aus einem Basisbereich 50 und einer Vielzahl von Fingerbereichen 52 besteht, wobei die Fingerbereiche 52 jeweils eine Fingerspitze 54 aufweisen. Die Vielzahl der Fingerbereiche 52 des vorderen Pols ist so angeordnet, dass eine Vielzahl von Fingerspalten 56 zwischen den Fingerbereichen 52 des vorderen Pols gebildet wird. Die Rotorbaugruppe 30 umfasst darüber hinaus ein hinteres Polstück 34. Das hintere Polstück 34 besteht aus einem Basisbereich 58 (siehe 3A) und einer Vielzahl von Fingerbereichen 60 des hinteren Pols, wobei die Fingerbereiche 60 des hinteren Pols jeweils eine Fingerspitze 62 aufweisen. Die Vielzahl der Fingerbereiche 60 des hinteren Pols ist so angeordnet, dass eine Vielzahl von Fingerspalten 64 zwischen den Fingerbereichen 60 des hinteren Pols gebildet werden.
  • Das hintere Polstück 34 und das vordere Polstück 32 sind so montiert, dass die Fingerbereiche 60 des hinteren Pols 34 innerhalb der Fingerspalten 56 zwischen den Fingerbereichen 52 des vorderen Pols positioniert sind und die Fingerbereiche 52 des vorderen Pols innerhalb der Fingerspalten 64 zwischen den Fingerbereichen 60 des hinteren Pols angeordnet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass das vordere Polstück 32, das hintere Polstück 34 und die zugehörigen Komponenten mit einer Vielzahl von Herstellungsverfahren hergestellt werden können. In einem Ausführungsbeispiel können sie geschmiedet, in einem anderen Ausführungsbeispiel können sie gestanzt werden. Verfahren für die weitere Bearbeitung, beispielsweise die Bearbeitung der Fingerspitzen, werden ebenfalls berücksichtigt.
  • Die Rotorbaugruppe 30 des Wechselstromgenerators umfasst darüber hinaus eine Vielzahl von Verbindungselementen 70 (siehe 4A und 4B). Die Verbindungselemente 70 sind in den Fingerspalten 56, 64 positioniert und verbinden die Fingerspitzen 54 des vorderen Pols mit dem Basisbereich 58 des hinteren Pols und die Fingerspitzen 62 des hinteren Pols mit dem Basisbereich 50 des vorderen Pols. Die Verbindungselemente 70 werden vor zugsweise aus einem nicht magnetischen Material gefertigt. Für diese nicht magnetischen Verbindungselemente 70 kann eine Vielzahl von Materialien und Formen verwendet werden. Beispiele für geeignete Materialien sind Aluminium, Edelstahl oder Kohlefasermaterialien, wobei diese Aufzählung keine Einschränkung der geeigneten Materialien darstellt. Die Verbindungselemente 70 gewährleisten eine robuste und stabile Verbindung zwischen den Fingerspitzen 52, 64 und den Basisbereichen 50, 58 der Pole. Die Verbindungselemente 70 können in einer Vielzahl von Formen und Konfigurationen gefertigt und auf verschiedene Arten an den Polstücken 32, 34 angebracht werden.
  • In einer Ausführungsform können die Verbindungselemente 70 mit einem Verbindungskopfbereich 72 und einem Verbindungsbasisbereich 74 geformt werden. Die Form kann von einfach (4B) bis relativ komplex (4A) variieren. In der in den 3A und 4A gezeigten Ausführungsform umfasst der Kopfbereich 72 des Verbindungselements eine Führungsbohrung 76. Die Führungsbohrung 76 und die entsprechende Fingerspitze 54, 62 der Pole können so geformt werden, dass die Fingerspitzen 54, 62 im Verbindungselement 70 gegenseitig einrasten, so dass die Fingerspitzen 54, 62 der Pole in dem Verbindungselement 70 gesichert sind. In einer anderen Ausführungsform kann der Verbindungskopfbereich 72 einfach an die Fingerspitzen 54, 62 der Pole geschweißt werden (siehe 3B und 4B). Obwohl nur zwei Verfahren zum Sichern des Verbindungskopfbereichs 72 an den Fingerspitzen 54, 62 der Pole beschrieben wurden, wird jedoch darauf hingewiesen, dass für den Fachmann eine Vielzahl von Verfahren, einschließlich der Verwendung von Epoxyd, offensichtlich sind.
  • Der Verbindungsbasisbereich 74 kann ebenfalls auf verschiedene Arten an den Basisbereichen 50, 58 der Pole gesichert werden. In der in den 3A und 3B gezeigten Ausführungsform wird der Verbindungsbasisbereich 74 an den entsprechende Basisbereich 50, 58 geschweißt. In der in 5 ge zeigten Ausführungsform ist der Verbindungsbasisbereich 74 mit einem Schlüsselbereich 78 geformt, der in eine Basisaussparung 80 in dem entsprechenden Basisbereich 50, 58 passt. Wenn Aussparungen 80 verwendet werden, kann das die Aussparungen 80 umgebende Material über dem Schlüsselbereich 78 tiefgezogen werden, um den Verbindungsbasisbereich 74 zu sichern (siehe 3D). Bei Verwendung der Führungsbohrung 76 können die Fingerspitzen 54, 56 über der Führungsbohrung 76 tiefgezogen werden, um das Verbindungselement 70 zusätzlich zu sichern. Diese Konfiguration ermöglicht ein sicheres, schnelles und einfaches Montageverfahren. Obwohl wiederum nur zwei Verfahren zum Sichern des Verbindungselements 70 an den Basisbereichen 50, 58 der Pole beschrieben wurden, wird darauf hingewiesen, dass für einen Fachmann eine Vielzahl von Verfahren offensichtlich ist. In einer anderen Ausführungsform kann der Verbindungskopfbereich 72 mit einer Führungsbohrung 76 gesichert werden und der Verbindungsbasisbereich 74 mit einer Basisaussparung 80 (siehe 3D). Darüber hinaus schließt die Verwendung einer Führungsbohrung 76 oder einer Basisaussparung 80 den zusätzlichen Einsatz anderer Sicherungsverfahren, wie Schweißen oder Giessen von Epoxydharz nicht aus.
  • Durch Verwendung nicht magnetischer Verbindungselemente 70 werden die Fingerspitzen 54, 62 der Pole zurück gehalten, so dass die Ablenkung verringert wird. Mit den Verbindungselementen 70 wird eine höhere Stabilität erzielt als bei herkömmlichen Lundell-Konstruktionen oder bei Lundell-Konstruktionen mit Bändern, da die meiste mechanische Belastung an den Verbindungselementen 70 dehnbar ist. Bei Konstruktionen mit Bändern sind diese häufig bereits im Ruhezustand einer Biegungsbelastung ausgesetzt und weisen deshalb während des Betriebes nicht den gleichen Widerstand gegen Ablenkung auf. Es wird darauf hingewiesen, dass die Verbindungselemente 70 nicht wie in der in 3 gezeigten Ausführungsform senkrecht zu den Fingerspitzen 54, 62 und den Basisbereichen 50, 58 montiert werden müssen. Die Verbindungselemente 70 können vielmehr auch in einer winkligen Position 82 montiert werden, wie in den 5 und 3C gezeigt wird, so dass die Aussparung 80 (5) ohne Einsatz teurer Fertigungsverfahren verwendet werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung kann außerdem Kostenvorteile gegenüber Rotorbaugruppen mit Bändern bzw. Ringen bieten. Bei Rotorbaugruppen mit Bändern bzw. Ringen kann eine hohe Biegefestigkeit häufig nur durch Verwendung von Bändern mit relativ großen Querschnittsflächen erzielt werden. Die Verbindungselemente 70 hingegen sind relativ kurze Elemente, die mit einer Vielzahl von Verfahren gefertigt werden können, unter anderem mit kostengünstigen und einfachen Stanzverfahren. Im Vergleich zu den Zurückhalteverfahren aus dem Stand der Technik können die Verbindungselemente 70 darüber hinaus einen engeren Toleranzbereich ermöglichen.
  • Des Weiteren wird mit den Verbindungselementen 70 eine geringere Rotationsträgheit erzielt als mit vielen Bandkonstruktionen aus dem Stand der Technik, da die Verbindungselemente 70 einerseits in der Regel eine geringere Masse aufweisen als die Bänder und da sie andererseits in Richtung der Drehachse der Rotorbaugruppe 30 des Wechselstromgenerators montiert sind. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Schwingungsamplitude der Finger verringert wird, die durch die Erregung der Fingerspitzen 54, 62 der Pole durch das Magnetfeld verursacht wird. Werden diese Erregungen nicht überwacht, kann es dazu führen, dass die Rotorbaugruppe 30 bei Erreichen einer Eigenfrequenz vibriert und unerwünschte Geräusche verursacht. Diese Geräusche können bei der vorliegenden Erfindung verringert werden, wodurch die Notwendigkeit für eine erfindungsgemäße Wechselstromgeneratorkonstruktion weiter erhöht wird.
  • Eine Ausführungsform nach der herkömmlichen Lundell-Konstruktion, eine Lundell-Konstruktion mit Bändern sowie eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurden zu Vergleichszwecken eingehend analysiert. Die herkömmliche Lundell-Konstruktion weist einen statischen Luftspalt 44 von 0,3 mm auf, wobei bei einer Drehzahl von 20000 bis 25000 U/min die Fingerspitzen um 0,2 mm gebogen werden, so dass ein resultierender Luftspalt 44 von 0,1 mm verbleibt. Die Lundell-Konstruktion mit Bändern weist einen statischen Luftspalt 44 von 0,2 mm auf, wobei bei einer Drehzahl von 20000 bis 25000 U/min die Fingerspitzen um 0,1 mm gebogen werden, so dass ein resultierender Luftspalt 44 von 0,1 mm verbleibt. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hingegen weist einen statischen Luftspalt 44 von 0,1 mm auf, und bei einer Drehzahl von 20000 bis 25000 U/min werden die Fingerspitzen um 0,05 mm gebogen, so dass ein resultierender Luftspalt 44 von 0,05 mm verbleibt. Somit wurde in wenigstens einer Testreihe ermittelt, dass mit der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung von 50 % gegenüber den getesteten bekannten Konstruktionen nach dem Stand der Technik erzielt wird. Die genannten Ergebnisse werden in illustrativer Weise angegeben und sind nicht im Sinne einer Einschränkung der Erfindung zu verstehen.
  • Die Erfindung wurde anhand von verschiedenen Ausführungsformen beschrieben, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Beschreibungen der spezifischen Mechanismen und Verfahren nur dazu dienen, die Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen. Es können zahlreiche Modifikationen an den beschriebenen Verfahren und Konstruktionen vorgenommen werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims (10)

  1. Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10), die aufweist: ein hinteres Polstück (34), das einen Basisbereich (58) und eine Vielzahl von Fingerbereichen (60) umfasst, wobei jeder der Fingerbereiche (60) des hinteren Pols (34) jeweils eine Fingerspitze (62) aufweist; eine Vielzahl von Fingerspalten (64), die durch die Anordnung der Vielzahl von Fingerbereichen (60) des hinteren Pols (34) gebildet sind; ein vorderes Polstück (32), das einen Basisbereich (50) und eine Vielzahl von Fingerbereichen (52) umfasst, wobei jeder der Fingerbereiche (52) des vorderen Pols (32) jeweils eine Fingerspitze (54) aufweist; eine Vielzahl von Fingerspalten (56), die durch die Anordnung der Vielzahl von Fingerbereichen (52) des vorderen Pols (32) gebildet sind; und Verbindungselemente (70), dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Vielzahl vorgesehenen Verbindungselementen (70) einen Verbindungskopfbereich (72) und einen Verbindungsbasisbereich (74) aufweisen, dass die Vielzahl der Verbin dungselemente (70) in den Fingerspalten (56, 64) angeordnet ist, dass die Vielzahl der Verbindungselemente (70) die Fingerspitzen (54) des vorderen Pols (32) mit dem Basisbereich (58) des hinteren Pols (34) und die Fingerspitzen (60) des hinteren Pols (34) mit dem Basisbereich (50) des vorderen Pols (32) verbinden; dass die Fingerbereiche (60) des hinteren Pols (34) in den Fingerspalten (56) des vorderen Pols (32) positioniert sind, und dass die Fingerbereiche (52) des vorderen Pols (32) in den Fingerspalten (64) des hinteren Pols (34) positioniert sind.
  2. Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (70) aus einem nicht magnetischen Material gefertigt sind.
  3. Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente aus Edelstahl gefertigt ist.
  4. Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Vielzahl von Verbindungselementen (70) eine Führungsbohrung (76) aufweist, und dass die Vielzahl von Fingerspitzen (62) des hinteren Pols (34) und die Vielzahl der Fingerspitzen (54) des vorderen Pols (32) in den Führungsbohrungen (76) positioniert sind.
  5. Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende eines Verbindungselements (70) an eine der Fingerspitzen (62) des hinteren Pols (34) und an eine Fingerspitzen (52) des vorderen Pols (32) geschweißt ist.
  6. Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Verbindungselemente (70) an einen Basisbereich (58) des hinteren Pols (34) und an einen Basisbereich (50) des vorderen Pols (32) geschweißt ist.
  7. Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich in den Basisbereichen (58) des hinteren Pols (34) und in den Basisbereichen (50) des vorderen Pols (32) ausgebildete Aussparungen (80) aufweist.
  8. Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (70) senkrecht zu der Vielzahl von Fingerspitzen (62) des hinteren Pols (34) und zu der Vielzahl von Fingerspitzen (52) des vorderen Pols (32) angeordnet sind.
  9. Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (70) in einem Winkel zum Basisbereich (58) des hinteren Pols (34) und zum Basisbereich (50) des vorderen Pols (32) angeordnet sind.
  10. Rotorbaugruppe (30) eines Wechselstromgenerators (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen innerhalb des hinteren Polstücks (34) und des vorderen Polstücks (32) angeordneten Spulenkörper (38); und eine auf den Spulenkörper (38) gewickelte Erregerspule (36) aufweist.
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