DE1941169C2

DE1941169C2 - Stator eines elektrischen Generators

Info

Publication number: DE1941169C2
Application number: DE1941169A
Authority: DE
Inventors: Frank R. Plymouth Mich. Merriam
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1968-10-14
Filing date: 1969-08-13
Publication date: 1982-10-21
Also published as: GB1251574A; CA918733A; FR2020691A1; BE740101A; DE6931992U; US3521096A; DE1941169A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator eines elektrischen Generators, bestehend aus einem Gehäuse, mittels Klemmhalterungen befestigten flachen, quaderförmigen Permanentmagneten und einem Bürstenträger.

Es gibt eine Vielzahl von Vorrichtungen, um Feldmagnete im Generatorgehäuse zu befestigen. Es sind auch bereits vielfach Klemm- und Spannmittel zur Lagesicherung der Magnete und des Bürstenträgers, der die am Kommutator schleifenden Bürsten hält, bekannt geworden. Beispielsweise beschreiben die US-Patente 56 701 und 29 71107 solche Anordnungen von Permanentmagneten in einem Generator. Dort ist weiterhin auch eine funktionsgerechte Lagerung des Bürstenträgers gezeigt. Die bekannten Vorrichtungen und Anordnungen sind jedoch verhältnismäßig umständlich zu montieren. Außerdem wurde bisher bei Verwendung quaderförmiger Permanentmagnete deren magnetisches Feld nur ungenügend genutzt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Stator eines elektrischen Generators der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei optimalen elektrischen Eigenschaften eine einfache und schnelle Montage gestattet.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Permanentmagnete durch die Klemmhalterungen mit flach an ihrer radial äußeren Seite anliegenden ferromagnetischen Verbindungsgliedern zur Rückleitung des magnetischen Flusses zusammengeklemmt und mit dem Bürstenträger zu einer in das Gehäuse einsetzbaren Baueinheit verbunden sind.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Verbindungsglieder Metallbänder mit einem gebogenen, an der Innenwand des Gehäuses anliegenden Mittelteil und geraden, an den Permanentmagneten anliegenden Enden. Der Bürstenträger wird vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet und weist mehrere Schlitze auf, in die an axialen Fortsätzen der rahmenförmigen Klemmhalterung sitzende Haken federnd eingreifen und den Bürstenträger in einer Lage quer zur Rotorachse halten. Der Sitz der gesamten Einheit wird einerseits dadurch sichergestellt, daß die Außenseite des Mittelteils der Verbindungsglieder einen Krümmungsradius aufweist, welcher im wesentlichen dem Radius der inneren Gehäusewandung des Generators gleich ist, und daß vorzugsweise die Enden der Verbindungsglieder nur eine durch Anschläge begrenzte Länge in die Klemmhalterungen einschiebbar sind,

eo andererseits dadurch, daß das Generatorgehäuse im Bereich der Einspannung der Metallbänder axial geteilt ist und beide Gehäuseteile auf der Innenseite mit Anschlagnasen versehen sind, zwischen denen die Metallbänder und/oder die Teile der Klemmhalterung axial einspannbar sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

: 3 4

j- Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen 100 versehen. Damit die in den Rahmen getragenen

elektrischen Generator, Permanentmagnete gegen eine Bewegung von außen

j F i g. 2 einen Querschnitt durch den Generator nach nach innen mit Bezug auf den Rotor gehalten und

t F i g. 1 gemäß der dort eingetragenen Schnittlinie 2-2, gesichert sind, tragen die äußeren Rahmenleisten 84 und

; F i g. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 in F i g. 1, 5 88 s-ch radial nach innen erstreckende Randleisten 102

j F i g. 4 einen Axialschnitt durch Generatorgehäuse bzw. 108. Die mittlere Rahmenleiste 86 ist zu diesem

■ und Stator nach Linie 4-4 in F i g. Z Zwecke mit zwei inneren Randleisten 104 und 106

■ Fig.5 eine Teilansicht in Pfeilrichtung 5-5 in Fig.2, versehea Die Anordnung ist im Beispielsfall so Fig.6 die Klemmhalterung und die an ihr zu getroffen, daß im Rahmen 98 der Magnet 36, im Rahmen

befestigenden Permanentmagnete und Verbindungs- io 100 der Magnet 38. im Rahmen 94 der Magnet 40 und im ] glieder der Generators nach F i g. 1 bis 5 in auseinander- Rahmen 96 der Magnet 42 aufgenommen ist

■: gezogener Darstellung. An jedem der Rahmen befindet sich auf der

f Der insgesamt mit 10 bezeichnete Generator besitzt Außenseite der Querleiste 90 ein Halten 110 und

* zwei tassenförmige Gehäusehälften 12 und 14, deren entgegengerichtet auf der Außenseite der Querleiste 92

jede zylindrische Seitenwände 16 und 18 aufweist Die 15 ein Haken 112. Die Hakennasen 114 der Haken UO und [ gegenüberliegenden Stirnwände 20 und 24 der Gehäu- 11? weisen in axialer Richtung gegeneinander.

^: seteile tragen mit Dauerschmierung versehene Lager 22 Da erfindungsgemäß die Funktion der Klemmhalte-

und 24', in denen die Welle 28 eines Rotors 26 gelagert rung 80,82 auch darin besteht einen Bürstenträger 130 ' ist Der Rotor ist herkömmlicher Konstruktion und zu halten, sind an den Kunststoffteilen in die gleiche

; gliedert sich in eine Ankerwicklung £3 und einen 20 axiale Richtung weisende Fortsätze 116 und 118

! Kommutator 30. Die Gehäuseteile 12 und 14 können in vorgesehen, die an den Querleisten 90 ansetzen und

bekannter Weise mittels Durchsteckschrauben 32 und durch axiale Schlitze 120 und 122 gabelförmig gespalten 34 verbunden sein, die in Fig. 2 im Querschnitt sind. Wie aus Fig.5 und 6 ersichtlich, sitzen an den erscheinen. Enden der durch die Spalte 120 und 122 gebildeten

Das magnetische Feld des Generators wird durch 25 Arme der Fortsätze 116 und 118 in Richtung ' eine Vielzahl flacher Permanentes gnete, nämlich die voneinander wegweisende Haken 124 und 1126.

Magnete 36, 38, 40 und 42, hergestellt Sie haben Der Bürstenträger 130 kann herkömmlicher Bauart

ί vorzugsweise quaderförmige Gestalt und sind mit sein und z. B. zwei mit Bezug auf die Rotorachse

Bezug auf die Generatorachse in radialer Richtung gegenüberliegende Aufnahmebehälter 132 und 134 für magnetisiert wobei jeweils Nord- und Südpol auf die 30 ein Paar Bürsten 136 und 138 tragen, die am radial innere bzw. radial äußere Hauptfläche fallen. Im Kommutator 30 schleifen. Die Bürste 136 ist in

; Beispielsfall stellt die Fläche 44 des Magneten 38 einen bekannter Weise mit einem Leiter 140 verbunden, die

Nordpol und die gegenüberliegende Fläche 46 einen Bürste 138 entsprechend mit einem Leiter 142. Soll der Südpol dar, bei dem Permanentmagneten 42 ist die Generator als Motor arbeiten, so werden die Leitungen Fläche 48 Süd- und die Fläche 50 Nordpol. In 35 140 und 142 an eine äußere Stromquelle angeschlossen.

entsprechender Weise befindet sich bei dem Magneten Bürstenträger, Bürstenbehälter und Bürsten, wie sie hier 36 der Nordpol auf der Fläche 52 und der Südpol auf der gemäß der Erfindung Anwendung finden können, sind Fläche 54, und bei dem Magneten 40 ist die Fläche 56 näher beschrieben in der US-Patentschrift 30 89 047. Im Südpol und die Fläche 58 Nordpol. Diese Anordnung vorliegenden Fall weist der Bürstenträger 130 vier

schafft innerhalb des Generators ein magnetisches Feld, 40 rechteckige öffnungen oder Schlitze 144, 146, 148 und dessen Südpol mit Bezug auf F i g. 2 sich auf der linken 150 auf, von denen der Schlitz 148, in den die Haken 124 Seite befindet, während der magnetische Nordpol und 126 eingreifen, in Fig. 5 im Schnitt gezeigt ist.

rechter Hand des Rotors liegt. Die Permanentmagnete Die im wesentlichen zylindrische Innenwand 16 des 36, 38, 40 und 42 können aus jedem geeigneten Gehäuseteils 12 trägt eine Vielzahl Anschlagnasen 160, dauerhaft magnetisierbaren Material bestehen, vorge- 45 während entsprechende Anschlagnasen 162 auch an der

zogen werden jedoch keramische Sintermaterialien. zylindrischen Innenwand 18 des Gehäuseteils 14

; Zur äußeren Rückleitung des magnetischen Flusses ausgebildet sind (s. Fig. 1 und 4).

ι zwischen den Polen sind Verbindungsglieder 60 und 62 Der Aufbau des Generators gemäß der Erfindung

aus ferromagnetische!!: Material, vorzugsweise Stahl, in ergibt sich nun wie folgt:

' Form von Streifen oder Bändern vorgesehen. Die 50 Die Permanentmagnete 36,38,40 und 42 sitzen in den Metallbänder 60 und 62 gliedern sich jeweils in einen Rahmen 98,100,94 und % der Kunststoffteile 80 und 82 bogenförmig gekrümmten Mittelteil 64 bzw. 70 und der Klemmhalterung. Eine Bewegung der Permanentflache Enden 66, 68 bzw. 72, 74. Jedes der Enden 66, 68, magnete radial nach innen wird durch die Randleisten 72 und 74 ist mit einem Paar nach außen weisender 102,104,106 und 108 verhindert. Gegen eine Bewegung Anschläge 76 und 78 versehen, deren Anschlagfläche 55 in axialer Richtung sichern die Querleisten 90 und 92 mit sich mit Bezug auf die Generatorachse in axialer den Haken 110 und 112. Auf der Rückseite liegen an den t Richtung erstreckt. Magneten die flachen Enden 66, 68, 72 und 74 der

Sowohl die Permanentmagnete 36, 38, 40 und 42 als Metallbänder 60 und 62 an, welche wiederum in radialer auch die Verbindungsglieder 60 und 62 werden nach der Richtung von den Hakennasen 114 gehalten und in Montage gehalten und in ihrer Lage gesichert mittels 60 dichte Anlage gegen die Rückseiten der Permanenteiner Klemmhalterung, die vorzugsweise aus zwei magnete gedrückt werden.

Teilen 80 und 82 aus Kunststoff besteht. Jedes der Teile Nach dem Einsetzen der Permanentmagnete und der

80 und 82 wiederum besteht aus zwei auseinanderge- Verbindungsglieder in die Teile der Klemmhalterung setzten Rahmen, so daß sich in axialer Richtung drei werden die Fortsätze 116 und 118 der letzleren durch parallele Rahmenleisten 84, 86 und 88 ergeben, die 65 die Schlitze 144,146,148 und 150des Bürstenträgers 130 durch vordere und hintere Querleisien 90 und 92 gedrückt, so daß die Haken 124 und 126, wie in Fi g. 5 miteinander verbunden sind. Die entstehenden Aufnah- gezeigt, den plattenförmigen Bürstenträger beidseitig merahmen sind mit den Bezugszeichen 94, 95, 98 und erfassen. Der axiale Schlitz 120 im Fortsatz 116 und der

entsprechende Schlitz 122 im Fortsatz. 118 haben dabei die Funktion, während des Aufsteckens des Bürstenträgers ein Zurückfedern der Haken 124 und 126 in Richtung gegeneinander zu ermöglichen. Die Haken schnappen dann in die Schlitze 144,146,148 und 150 des Bürstenträgers ein.

Die gesamte vormontierte Einheit läßt sich unicr Spannung in das Gehäuseteil 12 einsetzen, wenn in bevorzugter Ausführung, wie aus F i g. 2 und 3 zu entnehmen, der Innendurchmesser der zylindrischen Wand 16 des Gehäuseteils 12 im wesentlichen gleich ist dem Außendurchmesser des bogenförmig gekrümmten Mittelteils 64 bzw. 70 der ferromagnetischen Verbindungsglieder 60 und 62. Die sich radial nach einwärts erstreckenden Anschlagnasen 160 auf der Innenseite der zylindrischen Wand 16 des Gehäuseteils 12 begrenzen die axiale Einschiebbewegung der Einheit in das Gehäuseteil 12, indem sie sich gegen die bogenförmig gekrümmten Mittelteile 64 und 70 der Verbindungsglieder 60 und 62 anlegen.

Aus F i g. 2 läßt sich ersehen, daß die sich in axialer Richtung erstreckenden Anschlagflächen der Anschläge 76 u. 78 der flachen Enden 66, 68, 72 und 74 der Verbindungsglieder 60 und 62 gegen die Haken 110 und 112 zur Anlage kommen und somit eine Bewegung der letzteren radial nach einwärts begrenzen. Es wird dadurch die bereits erwähnte Einspannung bzw. ein Preßsitz zwischen den beiden bogenförmig gekrümmten Mittelteilen 64 und 70 der Verbindungsglieder 60 und 62 und der Innenseite der zylindrischen Wände 16 und 18 der Gehäuseteile 12 und 14 erzielt.

Im Fortgang der Montage wird anschließend der Rotor 26 in das Gehäuseteil 12 eingeführt, bis die Rotorwelle 28 richtig im Lager 22 sitzt. Danach wird das andere Gehäuseteil 14 übergesteckt und in die in F i g. 1 und 4 gezeigte Lage gebracht, wobei die inneren radialen Anschlagnasen 162 auf der gegenüberliegenden Seite der Verbindungsglieder 60 und 62 zur Anlage kommen wie die Anschlagnasen 160 des ersten Gehäuseleils 12.

Im Anschluß daran werden die bei den Gehäuseteile 12 und 14 mittels der Durchsteckschrauben 32 fest miteinander verbunden.

Nach der vorstehend beschriebenen Montage kann der Generator in eine Vorrichtung fest eingespannt werden und dann einem solchen magnetischen Feld ausgesetzt werden, daß die Permanentmagnete in der gewünschten Weise magnetisiert werden. Dieses Vorgehen sei jedoch nur als Möglichkeit erwähnt, da die Magnete auch vor ihrer Montage in den Generator bereits magnetisiert werden können.

Es ist ersichtlich, daß durch die vorliegende Erfindung

ein Generator mit Permanentmagneten geschaffen wird, der einerseits eine gute Wirkung aufweist, andererseits im Aufbau sehr einfach und entsprechend leicht zu montieren ist. Die gute Wirkung des magnetischen Feldes kommt dadurch zustande, daß die Enden der Verbindungsglieder zwischen den Polen zur Rückleitung des magnetischen Flusses jeweils auf der Rückseite der quaderförmigen Permanentmagnete auf der gesamten Fläche dicht anliegen. Der minimale Luftspalt verursacht nur einen geringen magnetischen Widerstand, so daß auch die Verluste gering sind und die Feldstärke voll ausgenutzt werden kann. Eine weitere wesentliche Vereinfachung bedeutet auch die vorgeschlagene Anbringung des Bürstenträgers an der Klemmhalterung der Magnete. Deren quaderförmige Gestalt bringt außerdem den Vorteil, daß die Haltevorrichtung an ihnen an den sich in axialer Richtung erstreckenden Kanten angreifen kann, da diese Kanten einen ausreichenden Abstand vom Außenumfang des Rotors haben. Es ist leicht ersichtlich, daß teurere, bogenförmig gekrümmte Permanentmagnete diesen Vorzug nicht aufweisen, da ihre Kanten zu nahe an den Rotorumfang heranreichen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stator eines elektrischen Generators, bestehend aus einem Gehäuse, mittels Klemmhallerungen befestigten flachen, quaderförmigen Permanentmagneten und einem Bürstenträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (36,38,40,42) durch die Klemmhalterungen (80,82) mit flach an ihrer radial äußeren Seite anliegenden ferromagnetischen Verbindungsgliedern (60,62) zur Rückleitung des magnetischen Flusses zusammengeklemmt und mit dem Borstenträger (130) zu einer in das Gehäuse (12, 14) einsetzbaren Baueinheit verbunden sind.

2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (60, 62) Metallbänder mit einem gebogenen, an der Innenwand des Gehäuses (12,14) anliegenden Mittelteil (64, 70) und geraden, an den Permanentmagneten (36,38,40,42) anliegenden Enden (66,68,72,74) sind.

3. Stator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (60, 62) zwischen Anschlagnasen (160, 162) an den Gehäuseteilen (12, 14) eines axial geteilten Gehäuses einspannbar sind.

4. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (60, 62) nur eine durch Anschläge (76, 78) begrenzte Länge in die Klemmhalterungen (80, 82) einschiebbar und zusammen mit diesen unter Spannung im Preßsitz im Gehäuse (12,14) festlegbar sind.

5. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhalterungen (80,82) die Form von zu den Permanentmagneten (36 38,40,42) passenden Rahmen haben und die Enden (66,68.72,74) der Verbindungsglieder (60,62) durch an den Querleisten (90, 92) der Rahmen ansetzende Haken (110,112) gegen die Permanentmagnete andrückbar sind.

6. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei identische Klemmhalterungen (80, S2) je zwei Permanentmagnete (36, 38, 40, 42) tragen und durch zwei Metallbänder (60,62) miteinander verbunden sind.

7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete in den Rahmen der Klemmhalterung (80, 82) gegen eine Bewegung mit Bezug auf die Rotorachse von außen nach innen durch innere, in die Rahmenöffnung vorstehende, längs der Rahmenleisten (84, 86, 88) verlaufende Randleisten (102, 104, 106,108) gehalten sind.

8. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß der Bürstenträger (130) scheibenförmig ausgebildet ist und mehrere Schlitze (144, 146, 148, 150) aufweist, in die an axialen Fortsätzen (116, 118) der Rahmen der Klemmhalterung (80, 82) sitzende Haken (124, 126) federnd eingreifen und den Bürstenträger (130) in eii-er Lage quer zur Rotorachse halten.

9. Stator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsätze (116, 118) in Längsrichtung gespalten sind, so daß jeweils zwei federnde Arme entstehen, an deren Enden je ein Haken (124, 126) sitzt.

10. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhalterungen (80,82) aus Kunststoff bestehen.