DE19842928C1

DE19842928C1 - Starter-Generator für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19842928C1
Application number: DE1998142928
Authority: DE
Inventors: Heinz Schaefer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2018-09-19

Abstract

Für einen kostengünstigen kleinbauenden Starter-Generator höchster Leistungsdichte ist eine Asynchronmaschine in Scheibenläuferbauart mit einer Käfigwicklung (3.1-3.4) in einem geblechten Läuferblechpaket (3.5) vorgesehen; vorzugsweise ist axial beidseitig des Scheibenläufers (3) je ein Ständerteil (1 bzw. 2) angeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Starter-Generator für ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 1. Derartige Starter- Generatoren übernehmen einerseits die Funktion eines sonst üblichen Anlassers mit nachgeschaltetem Getriebe als auch die Funktion einer davon gesonderten Lichtmaschine zur Ladung der Batterie. Starter-Generatoren dieser Art sind üblicherweise zischen Verbrennungsmaschine einerseits und Getriebe bzw. Ge triebeautomatik andererseits koaxial zur Kurbelwelle in di rekter Verbindung oder in kuppelbarer Verbindung zu dieser angeordnet (EP 0 103 821 B1; WO 94/07025).

Durch die DE 44 23 577 A1 ist ein aktives Schwingungsdämpfer system mit einer ein Schwungrad aufweisenden Kurbelwelle ei nes Kraftfahrzeuges bekannt, welches Schwungrad als bewegtes Element einer elektrischen Linearmaschine ausgebildet ist und dem axial beidseitig je Statorspulen zugeordnet sind; dieses Schwingungsdämpfersystem kann auch als Anlasser sowie als Lichtmaschine arbeiten und sowohl als Gleichstrom-, Wechsel strom-, oder Drehstrommaschine ausgebildet sein.

Gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung soll ein kostengünsti ger, kleinbauender Starter-Generator höchster Leistungsdichte geschaffen werden, der auch für generatorische Leistungen von mehr als 4 kW, d. h. insbesondere für Kraftfahrzeuge der obe ren Mittelklasse und Oberklasse, verwendbar ist. Die Lösung der vorgenannten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch einen Starter-Generator gemäß Patentanspruch 1; vorteilhafte Aus gestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unter ansprüche.

Durch Verwendung einer Asynchronmaschine in Scheibenläufer bauart läßt sich bei einfacher und energiesparender Bauweise eine leichte, insbesondere feldorientierte Regelung sowie ein auch bei hoher Leistungsdichte kurzschlußfester und überhit zungsbeständiger Starter-Generator mit geringen Wirbelstrom verlusten schaffen. Durch die nach einer Ausgestaltung vor gesehene Aufteilung des Stators in je einen Statorteil axial beidseitig des Scheibenläufers sind axial einseitige Zugkräf te auf den Läufer und damit gegebenenfalls auf die Kurbelwel le des Verbrennungsmotors vermeidbar. Zur Erhöhung der Lei stungsdichte weist der Scheibenläufer in einer ersten axialen Ebene erste, dem ersten Statorteil zugeordnete bzw. zugewand te Kurzschlußstäbe und in einer zweiten axialen Ebene zweite, dem zweiten Statorteil zugeordnete bzw. zugewandte Kurz schlußstäbe auf; im Sinne einer geringen Drehmomentenwellig keit und kompakten Bauweise sind die ersten Kurzschlußstäbe gegenüber den zweiten Kurzschlußstäben tangential versetzt. Regelungstechnisch ist in vorteilhafter Weise eine feldorien tierte Regelung von zwei parallelgeschalteten Asynchronma schinen zugrundegelegt.

Aufgrund des geringen Läuferträgheitsmomentes und des kompak ten Einbauraums ist nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weiterhin vorgesehen, den erfindungsgemäßen Star ter-Generator nicht zwischen Verbrennungsmaschine und axial nachgeordnetem Schaltgetriebe bzw. Automatikgetriebe sondern in schwingungstechnisch besonders vorteilhafter Weise an dem kühlerseitigen Ende der Kurbelwelle der Verbrennungsmaschine anzuordnen; diese Variante bringt zusätzlich entscheidende Vorteile hinsichtlich Montage und Wartung.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Ausfüh rungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert; darin zei gen:

Fig. 1 in einem axialen Schnittbild einen zwischen einer Verbrennungsmaschine und einem Getriebe konzentrisch zur Kurbelwelle angeordneten Starter-Generator als Asynchronmaschine mit Scheibenläufer und axial beid seitig angeordneten Ständerbauteilen;

Fig. 2 in einem perspektivischen Schnittbild den Scheiben läufer des Starter-Generators gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine erste Anordnung des erfindungsgemäßen Starter- Generators zwischen Verbrennungsmaschine und axial nachgeschaltetem Getriebe;

Fig. 4 die Anordnung des erfindungsgemäßen Starter-Genera tors an dem kühlerseitigen, dem Getriebe abgewandten Ende der Verbrennungsmaschine.

Fig. 1, 3 zeigen jeweils im Axialschnitt die Anordnung eines erfindungsgemäßen Starter-Generators axial zwischen einer Verbrennungsmaschine 4 einerseits und einem Getriebe 5, ins besondere Automatikgetriebe, andererseits. Der Scheibenläufer 3 des Starter-Generators in Asynchronmaschinenbauart ist kon zentrisch zur Kurbelwelle 6 der Verbrennungsmaschine 4 mit tels eines Kurbelwellenflansches 6.1 gehaltert. Axial beid seitig zu dem Scheibenläufer 3 ist jeweils ein erster Stän derteil 1 am Maschinengehäuse 4.1 der Verbrennungsmaschine 4 und ein zweiter Ständerteil 2 am Getriebegehäuse 5.1 des Ge triebes 5 gehaltert. Der erfindungsgemäß detaillierte Aufbau des Käfigläufers 3 sowie der Ständerteile 1; 2 ist aus der perspektivischen Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 ersichtlich.

Der Scheibenläufer 3 ist als Käfigläufer mit von einem ge blechten Läuferblechpaket 3.5 aufgenommenen Läuferkurzschluß stäben 3.1; 3.2 und diese radial endseitig verbindenden radial innerem Kurzschlußring 3.3 und radial äußerem Kurzschlußring 3.4 ausgebildet.

Axial beidseitig zu dem Scheibenläufer 3 ist jeweils mittels einer Halterung 7 an deren Halterungsarmen 7.1 bzw. 7.2 ein erster Ständerteil 1 und jeweils ein zweiter Ständerteil 2 fixierbar; von den Ständerteilen 1; 2 sind hier jeweils ein Ständerblechpaket 1.3 bzw. 2.3 mit darin zur Aufnahme einer Statorwicklung vorgesehenen, hier nur im ersten Ständerteil 1 eingezeichneten Nuten 1.31 und radial endseitigen Wicklungs köpfen 1.1; 1.2 bzw. 2.1; 2.2 dargestellt.

Wie anhand des Läuferblechpaketes 3.5 sowie der Ständerblech pakete 1.3 des ersten Ständerteils 1 zeichnerisch angedeutet, ist die geblechte Ausführungsform in fertigungstechnisch vor teilhafter Weise durch spiralförmiges Rollen eines der je weils axialen Höhe der Blechpakete entsprechenden Blechbandes hergestellt.

Zur Erhöhung der Leistungsdichte sind nach einer Ausgestal tung der Erfindung zwei axial beabstandete Ebenen von Kurz schlußstäben vorgesehen; erste Kurzschlußstäbe 3.1 sind in einer ersten Kurzschlußstab-Ebene dem ersten Ständerteil 1 zugewandt und zweite Kurzschlußstäbe 3.2 sind in einer axial dazu beabstandeten zweiten Kurzschlußstab-Ebene dem zweiten Ständerteil 2 zugewandt; zur Minderung der Drehmomentenwel ligkeit und/oder größeren axialen Kompaktheit sind die ersten Kurzschlußstäbe 3.1 gegenüber den zweiten Kurzschlußstäben 3.2 - wie aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 ersicht lich - tangential gegeneinander versetzt.

Fig. 4 zeigt in Abänderung zu Fig. 3 bei ansonsten im wesent lichen gleicher Ausführung die Anordnung des erfindungsge mäßen Starter-Generators an dem kühlerseitigen Ende der Ver brennungsmaschine 4 bzw. deren Kurbelwelle 6; unter Ausnut zung des erfindungsgemäß möglichen wesentlich geringeren Ro torgewichtes bzw. Rotorträgheitsmomentes ergeben sich dadurch schwingungs- sowie montage- und wartungstechnische Vorteile.

Claims

1. Starter-Generator für ein Kraftfahrzeug

1. mit einer Asynchronmaschine enthaltend einen Scheibenläufer (3) mit in einem Läuferblechpa ket (3.5) angeordneter Käfigwicklung (3.1-3.4) und einen Ständer (1; 2) mit in einem Ständerblechpaket (1.3; 2.3) angeordne ter Ständerwicklung.

2. Starter-Generator nach Anspruch 1

1. mit in Scheibenläuferumfang verlaufenden, in radialer Richtung zueinander isolierten. Blechen des Ständerblech paketes (1.3; 2.3) bzw. des Läuferblechpaketes (3.5).

3. Starter-Generator nach Anspruch 2

1. mit aus in Umfangsrichtung spiralförmig gewickelten Blechstreifen gebildetem Ständerblechpaket (1.3; 2.3) bzw. Läuferblechpaket (3.5).

4. Starter-Generator nach zumindest einem der Ansprüche 1-3

1. mit radial zwischen einem radial inneren tangential um laufenden Kurzschlußring (3.3) und einem radial äußeren tangential umlaufenden Kurzschlußring (3.4) in dem Läu ferblechpaket (3.5) verlaufenden Läuferkurzschlußstäben (3.1; 3.2).

5. Starter-Generator nach zumindest einem der Ansprüche 1-4

1. mit radial zwischen einem radial äußeren Wickelkopf (1.1; 2.1) und einem radial inneren Wickelkopf (1.2; 2.2) im Ständerblechpaket (1.3) verlaufenden Nuten (1.31) zur Aufnahme einer Ständerwicklung mit den Wickelköpfen (1.1; 1.2 bzw. 2.1; 2.2).

6. Starter-Generator nach zumindest einem der Ansprüche 1-5

1. mit jeweils axial beidseitig des Scheibenläufers (3) im Sinne eines neutralisierten Axialzuges angeordnetem er sten Ständerteil (1) bzw. zweiten Ständerteil (2).

7. Starter-Generator nach zumindest einem der Ansprüche 1-6

1. mit dem ersten Ständerteil (1) zugeordneten bzw. zuge wandten Kurzschlußstäben (3.1), insbesondere in einer er sten axialen Kurzschlußstab-Ebene und mit zweiten dem zweiten Ständerteil (2) zugeordneten bzw. zugewandten Läuferkurzschlußstäben (3.2), insbesondere in einer zwei ten axialen Kurzschlußstab-Ebene;
2. mit einem tangentialen Versatz der ersten Läuferkurz schlußstäbe (3.1) gegenüber den zweiten Läuferkurzschluß stäben (3.2).

8. Starter-Generator nach zumindest einem der Ansprüche 1-7

1. mit koaxial zur Achse der Kurbelwelle (6) der Verbren nungsmaschine (4) des Kraftfahrzeuges angeordnetem Schei benläufer (3);
2. mit koaxial zur Achse der Kurbelwelle (6) der Verbren nungsmaschine (4) des Kraftfahrzeuges angeordnetem Stän der (1; 2) bzw. erstem Ständerteil (1) und zweitem Stän derteil (2).

9. Starter-Generator nach zumindest einem der Ansprüche 1-8

1. angeordnet zwischen der Verbrennungsma schine (4) einerseits und einem Getriebe (5) anderer seits, insbesondere mit am Maschinengehäuse (4.1) der Verbrennungsmaschine (4) befestigtem ersten Ständerteil (1) und am Gehäuse (5.1) des Getriebes (5) befestigten zweiten Ständerteil (2) und axial zwischen erstem Stän derteil (1) und zweitem Ständerteil (2) angeordnetem Scheibenläufer (3).

10. Starter-Generator nach zumindest einem der Ansprüche 1-8

1. angeordnet an dem ge triebeseitigen Ende abgewandten kühlerseitigen Ende der Verbrennungsmaschine (4).