DE3008430A1 - Three=phase alternator for motor vehicles - with polyurethane noise absorption layer between rotor shaft and rotor - Google Patents

Abstract

An electrical machine, specially a three-phase alternator of the claw pole type for motor vehicles, has its rotor system joined to the machine shaft by a noise absorbing intermediate layer. The pole pieces and the magnetic core are joined by a central sleeve to a prefabricated unit which is pressed over the intermediate layer on the shaft. The preferred material for the intermediate layer is a thermally stable plastic such as a polyurethane elastomer (VULKOLLAN, RTM). This eliminates both the axial and the radial vibrations at the source.

Description

Elektrische Maschine, insbesondere DrehstromgeneratorElectric machine, in particular three-phase generator

für Kraftfahrzeuge Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen Maschinen ist es bekannt, die Polstücke und einen Magnetkörper des Läufersystems unmittelbar auf die Welle aufzupressen oder auf einer Buchse aus Messing zu befestigen, die ihrerseits auf die Welle aufgepreßt ist (DE-AS 12 14 310) Wenn auf der Welle dieser Maschinen eine Lüfterscheibe befestigt ist, kann es durch die vom Läufersystem auf die Welle Ubertragenen Schwingungen zu Geräuschabstrahlungen an der Lüfterscheibe kommen, die als störend empfunden werden. Um das Geräusch zu vermindern, ist bei Klauenpolgeneratoren von Kraftfahrzeugen schon vorgeschlagen worden, die mechanische Kopplung zwischen Welle und Lüfterscheibe z.B. durch Anordnung einer Fächerscheibe zu dämpfen (DE-GM 78 29 442) oder durch Verspannen der Lüfter scheibe deren Eigenfrequenz in einen Bereich zu verschieben, wo eine möglichst geringe Anregung durch die Welle erfolgt (DE-OS 28 39 288). Durch diese Maßnahmen werden jedoch im wesentlichen nur die Übertragung der Schwingungen auf die Lüfterscheibe gedämpft bzw. Resonanzerscheinungen an der Lüfter scheibe vermieden, während sich die Schwingungen nach wie vor weitgehend ungedämpft auf den Ständer und das Generatorgehäuse übertragen und dort das in radialer Richtung abgestrahlte Geräusch bewirken. Bei Ventilatoren ist es ferner bekannt, die Lüfterscheibe über eine elastische Nabe mit der Motorwelle zu verbinden (US-PS 2 492 029), wodurch sowohl axiale als auch radiale Schwingungen der Motorwelle nur noch gedämpft auf die Lüfterscheibe übertragen werden.for motor vehicles prior art The invention is based on a Machine according to the preamble of the main claim. In such machines it is known the pole pieces and a magnetic body of the rotor system directly onto the shaft to be pressed on or to be attached to a brass bushing, which in turn opens the shaft is pressed on (DE-AS 12 14 310) If on the shaft of these machines one Fan disk is attached, it can be transmitted by the rotor system to the shaft Vibrations cause noise to be emitted from the fan disk, which is considered annoying be felt. To reduce the noise, claw pole generators from Motor vehicles have already been proposed the mechanical coupling between shaft and fan disk, e.g. by arranging a serrated lock washer (DE-GM 78 29 442) or by bracing the fan disk, its natural frequency in a range to move where the lowest possible excitation by the wave occurs (DE-OS 28 39 288). By however, these measures are essential only the transmission of the vibrations to the fan disk is damped or resonance phenomena Avoided on the fan disc, while the vibrations are still largely transmitted undamped to the stator and the generator housing and there in a radial Direction of emitted noise. In the case of fans, it is also known to connect the fan disk to the motor shaft via an elastic hub (US-PS 2 492 029), causing both axial and radial vibrations of the motor shaft only can still be transferred to the fan disc attenuated.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Dämpfung der Schwingungen möglichst nahe an deren Entstehungsort erfolgt und sowohl die axialen als auch die radialen Schwingungsanteile erfaßt. Die Dämpfung wirkt sich- daher auf alle auf der Welle gegebenenfalls noch befestigten Bauteile und auf die mit der Welle in Berührung stehenden Bauteile aus, z.B. auf die Lager und über diese auf das Gehäuse, so daß sich mit einfachen Mitteln eine besonders wirksame Dämpfung der Laufgeräusche der Maschine erzielen läßt.Advantages of the invention The arrangement according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that the attenuation of the Vibrations as close as possible to their place of origin and both the axial as well as the radial vibration components. The damping has an effect on all components possibly still attached to the shaft and on those with components in contact with the shaft, e.g. onto and over the bearings on the housing, so that a particularly effective damping can be achieved with simple means the running noise of the machine can be achieved.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Further developments and improvements to the arrangement specified in the main claim are possible.

Die Polstücke und der Magnetkörper des Läufersystems können vorteilhaft eine vorgefertigte Baueinheit bilden, die als Ganzes mit der Welle über die schwingungsdämpfende Zwischenschicht verbindbar ist. Als tragendes Teil dieser Baueinheit kann zweckmäßig eine Hülse aus Weicheisen dienen, welche innen an die schwingungsdämpfende Zwischenschicht angrenzt.The pole pieces and the magnetic body of the rotor system can be advantageous Form a prefabricated unit, which as a whole with the shaft via the vibration-damping Intermediate layer is connectable. A sleeve can expediently be used as the supporting part of this structural unit made of soft iron, which are attached to the vibration-damping intermediate layer on the inside adjoins.

Die als tragendes Teil für die Polstücke und den Magneten des Läufersystems dienende Hülse kann entfallen, wenn die Polstücke auf stirnseitigen Nabenansätzen des zwischen ihnen angeordneten ringförmigen Magnetkörpers befestigt sind. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft bei einem elektrisch erregten Magneten, dessen zwischen den Polstücken angeordneter Magnetkern sich leicht bearbeiten läßt.As a supporting part for the pole pieces and the magnet of the rotor system The serving sleeve can be omitted if the pole pieces are on the end hub extensions of the annular magnetic body arranged between them are fixed. These Execution is particularly advantageous in an electrically excited magnet, whose Magnetic core arranged between the pole pieces can be easily processed.

Das Läufer system kann in axialer Richtung allein durch die schwingungsdämpfende Zwischenschicht auf der Welle festgehalten sein. Die Anordnung kann aber auch so getroffen sein, daß zusätzlich zu den durch die Zwischenschicht ausgeübten Festhaltekräften Anschlagflächen an der Welle vorgesehen sind, die zwis.chen sich das Läufersystem in der vorschriftsmäßigen Lage axial fixieren. In diesem Fall wird vorgeschlagen, daß zwischen den Anschlagflächen der Welle und den zugekehrten Schultern des Läufersystems ebenfalls Zwischenschichten aus schwingungsdämpfendem Stoff vorgesehen sind.The rotor system can move in the axial direction solely through the vibration damping Intermediate layer to be held on the shaft. But the arrangement can also be like this be taken that in addition to the holding forces exerted by the intermediate layer Stop surfaces are provided on the shaft between the rotor system Fix axially in the correct position. In this case it is suggested that between the stop surfaces of the shaft and the facing shoulders of the rotor system intermediate layers of vibration-damping material are also provided.

Die Zwischenschicht kann aus einem Stoff mit niedrigem Elastizitätsmodul bestehen, z.B. Kunststoff, Silikongummi-, Lack oder auch Metall (-Legierungen). Sie kann z.B durch Umspritzen der Teile, Gießen usw. zwischen die aus den Polstücken und dem Magnet körper des Ankers vorgefertigte Baueinheit und die Welle bzw. eine auf der Welle sitzende Buchse eingebracht und danach gegebenenfalls einem Vulkanisiervorgang unterworfen werden.The intermediate layer can be made of a material with a low modulus of elasticity exist, e.g. plastic, silicone rubber, paint or metal (alloys). You can, for example, by overmoulding the parts, casting, etc. between the pole pieces and the magnet body of the armature prefabricated assembly and the shaft or a Inserted bushing seated on the shaft and then, if necessary, a vulcanization process subject will.

Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Rotor eines Drehstromgenerators nach dem ersten Ausführungsbeispiel im Schnitt, und Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels.DRAWING Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It shows Fig. 1 shows the rotor of a three-phase generator according to the first embodiment in section, and FIG. 2 shows an illustration of the second exemplary embodiment corresponding to FIG. 1.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Der Rotor nach Fig. 1 hat eine Welle 10, auf der ein Läufersystem 11 befestigt ist, das aus einem Polkern 12, zwei Klauenpolrädern 13 und 14 und einer Erregerwicklung 15 besteht. Die Erregerleistung wird der Erregerwicklung 15 über nicht dargestellte Schleifbürsten und zwei Schleifringe 16 und 18 zugeführt, welche über eine Kunststoffbuchse 20 auf der Welle 10 befestigt und über Anschlußdrähte 22 und 24 mit der Erregerwicklung i5 verbunden sind. Auf die Welle 10 ist eine Buchse 26 aus Metall aufgepreßt, wobei eine Rändelung 28 der Welle 10 die Buchse 26 gegen Drehen und ein in eine Ringnut 30 der Welle eingreifender innerer Ringbund 32 der Buchse 26 diese gegen axiales Verschieben auf der Welle sichert.Description of the exemplary embodiments The rotor according to FIG. 1 has a Shaft 10, on which a rotor system 11 is attached, which consists of a pole core 12, two Claw pole wheels 13 and 14 and an excitation winding 15 consists. The excitation power is the excitation winding 15 via brushes, not shown, and two slip rings 16 and 18, which are attached to the shaft 10 via a plastic bushing 20 and are connected to the excitation winding i5 via connecting wires 22 and 24. on the shaft 10 is pressed on a sleeve 26 made of metal, with a knurling 28 of the Shaft 10, the bushing 26 against rotation and one engaging in an annular groove 30 of the shaft inner annular collar 32 of the bushing 26 this against axial displacement on the shaft secures.

Die Buchse 26 trägt das Läufersystem 11. Der Polkern 12 und die beiden Klauenpolräder 13 und 14 sind jedoch nicht unmittelbar auf der Buchse 26, sondern auf einer Hülse 34 aus Weicheisen befestigt und bilden zusammen mit dieser eine vorgefertigte Baueinheit, die vor dem Aufbringen des Läufersystems 11 auf die Welle für sich montiert und bei den folgenden Arbeitsgängen als ein ganzes gehandhabt wird.The socket 26 carries the rotor system 11. The pole core 12 and the two However, claw pole wheels 13 and 14 are not directly on the socket 26, but attached to a sleeve 34 made of soft iron and form together with this one Prefabricated structural unit, which before the rotor system 11 is applied to the shaft assembled for themselves and with the following operations as a whole is handled.

Zwischen der Hülse 34 und der Buchse 26 ist eine Zwischenschicht 36 aus schwingunsgdämpfendem Kunststoff vorgesehen, welche mit den Teilen festhaftend verbunden ist und die Teile sowohl in Bezug auf axiale als auch auf radiale Schwingungen mechanisch entkoppelt. Zur zusätzlichen axialen Sicherung des Läufersystems 11 auf der Welle 10 hat die Buchse 26 einen tellerartigen Ringflansch 38 und die Welle 10 einen Anschlag 40, der axial unverschiebbar auf der Welle 10 befestigt ist. Zwischen den Teilen 38 bzw. 40 und Randflanschen 42 der Hülse 34 sind ebenfalls Zwischenschichten 44 aus schwingungsdämpfendem Kunststoff vorgesehen.An intermediate layer 36 is located between the sleeve 34 and the socket 26 made of vibration-damping plastic, which adheres firmly to the parts is connected and the parts with respect to both axial and radial vibrations mechanically decoupled. For additional axial securing of the rotor system 11 of the shaft 10, the bushing 26 has a plate-like annular flange 38 and the shaft 10 a stop 40 which is fixed axially immovable on the shaft 10. Between the parts 38 and 40 and edge flanges 42 of the sleeve 34 are also intermediate layers 44 made of vibration-damping plastic.

Die Zwischenschicht 36, 44 bewirkt, daß sich die im Be-System trieb der Maschine am Laufer/ll auftretenden Axial- und Radialschwingungen nur gedämpft-auf die Welle 10 übertragen. Dadurch werden die Anregungskräfte vom Läufersystem 11 auf die auf der Welle 10 noch sitzenden Teile, insbesondere auf eine Lüfterscheibe aus Aluminium-Guß, erheblich gemindert. Die Zwischenschicht 36, 44 besteht vorzugsweise aus Vulkollan, welches in einer Gießform zwischen die Teile eingebracht und danach einem Vulkanisierungsprozeß unterworfen wird.The intermediate layer 36, 44 has the effect that the operated in the loading system the machine on the Laufer / ll occurring axial and radial vibrations only dampened the shaft 10 transmitted. As a result, the excitation forces from the rotor system 11 on the parts still seated on the shaft 10, in particular on a fan disk made of cast aluminum, considerably reduced. The intermediate layer 36, 44 is preferably made made of Vulkollan, which is placed in a mold between the parts and afterwards is subjected to a vulcanization process.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Hülse 34 ersetzt durch einstückig an den Polkern 12' angeformte Nabenansätze 50, auf welche die Klauenpolräder 13 und 14 aufgepreßt sind. Diese können mit dem Polkern 12' durch zusätzliche Befestigungsmittel, wie Schrauben oder Niete, verbunden sein. Die schwingungsdämpfende Zwischenschicht 36 ist hier nur in der Bohrung des Polkerns 12' vorgesehen, zwischen den Stirnseiten des Läufersystems 11 und den Anschlägen 38, 40 der Welle 10 sind gesonderte Ringscheiben 52 aus Vulkollan zur axialen Schwingungs-Entkoppelung der Teile vorgesehen.In the embodiment of FIG. 2, the sleeve 34 is replaced by Hub extensions 50 formed in one piece on the pole core 12 ', on which the claw pole wheels 13 and 14 are pressed on. These can be connected to the pole core 12 'by additional fastening means, like screws or rivets. The vibration-damping intermediate layer 36 is here only in the bore of the pole core 12 ' provided between the end faces of the rotor system 11 and the stops 38, 40 of the shaft 10 separate annular disks 52 made of Vulkollan for the axial vibration decoupling of the Parts provided.

Claims (8)

Ansprüche fA Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, mit einer umlaufenden Welle, die ein aus Polstücken und einem Magnetkörper bestehendes Läufersystem, insbesondere ein Klauenpolsystem, trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das Läufersystem (11) über eine Zwischenschicht (36, 44) aus schwingungsdämpfendem Material fest mit der Welle (11) verbunden ist. Claims for electrical machines, especially three-phase alternators for motor vehicles, with a rotating shaft, which consists of a pole piece and a Magnetic body carries an existing rotor system, in particular a claw pole system, characterized in that the runner system (11) has an intermediate layer (36, 44) made of vibration-damping material is firmly connected to the shaft (11). 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (13, 14) und der Magnetkörper (12) des Läufersystems (1) eine vorgefertigte Baueinheit bilden, die als Ganzes mit der Welle (10) verbindbar ist. 2. Machine according to claim 1, characterized in that the pole pieces (13, 14) and the magnetic body (12) of the rotor system (1) a prefabricated structural unit form, which can be connected as a whole to the shaft (10). 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (13, 14) und der Magnetkörper (12) des Läufersystems (11) auf einer vorzugsweise aus Weicheisen bestehenden Hülse (34) befestigt sind, welche innen an die Zwischenschicht (36) aus schwingungsdämp£endem Material angrenzt. 3. Machine according to claim 2, characterized in that the pole pieces (13, 14) and the magnetic body (12) of the rotor system (11) on a preferably made of soft iron sleeve (34) are attached, which inside to the intermediate layer (36) made of vibration-damping material is adjacent. 4.- Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (13, 14) des Läufersystems (11) auf stirnseitigen Nabenansätzen £52, Figur 2) des zwischen ihnen angeordneten ringförmigen Magnetkörpers (12) befestigt sind.4.- Machine according to claim 2, characterized in that the pole pieces (13, 14) of the rotor system (11) on the front hub lugs £ 52, Figure 2) of the between them arranged annular magnetic body (12) are fixed. 5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Polstücken (13, 14) und dem Magnetkörper (12) gebildete vorgefertigte Baueinheit über die schwingungsdämpfende Zwischenschicht (36) mit einer metallischen Buchse (34) verbunden ist, welche auf die Welle (10) aufgepreßt ist.5. Machine according to claim 2, characterized in that the from the Pole pieces (13, 14) and the magnet body (12) formed prefabricated structural unit via the vibration-damping intermediate layer (36) with a metallic bush (34) is connected, which is pressed onto the shaft (10). 6. Maschine nach einem der vorhergehenden-Ansprüche, mit die axiale Lage des Läufer systems auf der Welle fixierenden Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den (38, 40) Flächen (42) am Läufersystem und an der Welle/ebenfalls eine schwingungsdämpfende Zwischenschicht (44, 52) aus schwingungsdämpfendem Stoff vorgesehen ist.6. Machine according to one of the preceding claims, with the axial Position of the rotor system on surfaces fixing the shaft, characterized in that between the (38, 40) surfaces (42) on the rotor system and on the shaft / also a vibration-damping intermediate layer (44, 52) made of vibration-damping material is provided. 7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsdämpfende Zwischenschicht (36) aus einem Stoff mit niedrigem Elastizitätsmodul besteht.7. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that that the vibration-damping intermediate layer (36) made of a material with low There is a modulus of elasticity. 8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (36) aus temperaturbeständigem Kunststoff, vorzugsweise aus Vulkollan, besteht.8. Machine according to claim 7, characterized in that the intermediate layer (36) made of temperature-resistant plastic, preferably made of Vulkollan.