DE4321108A1 - Electrical generator - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Generator, der über einen mit ihm fest verbundenen Verbrennungsmotor angetrieben werden kann. Derartige in einer Baueinheit miteinander ver bundene Aggregate werden als mobile und stationär Stromerzeu ger für Land- oder Wasserfahrzeuge verwendet.The invention relates to an electric generator that an internal combustion engine firmly connected to it can be. Such ver in one unit tied units are used as mobile and stationary electricity generators used for land or water vehicles.
Derartige von einem Benzin- oder Dieselmotor angetriebene Generatoren sind bekannt. Damit sie möglichst mobil verwendet werden können, sollten derartige Generatoren möglichst leicht im Gewicht und klein in den äußeren Abmessungen ausgebildet sein. Auch möglichst geräuscharm im Betrieb sollten sie sein. Außerdem sollten sie möglichst wirtschaftlich betrieben wer den können.Such powered by a gasoline or diesel engine Generators are known. So that it can be used as mobile as possible such generators should be as light as possible designed in weight and small in the outer dimensions his. They should also be as quiet as possible in operation. They should also be operated as economically as possible that can.
Damit der Generator einen Strom mit einer Frequenz von bei spielsweise 50 Hz erzeugen kann, muß der Rotor eines 2-poli gen Generators mit 3.000 Umdrehungen pro Minute und der eines 4-poligen Generators mit 1.500 Umdrehungen pro Minute ange trieben werden. Ein 2-poliger Generator ist ca. 30% leichter als ein 4-poliger Generator und auch wesentlich kleiner, da für ist seine Umdrehungsgeschwindigkeit aber doppelt so hoch. Dies hat eine entsprechend größere Lärmentwicklung beim Be treiben des Aggregats zur Folge.So that the generator has a current with a frequency of can generate 50 Hz, for example, the rotor of a 2-pole generator with 3,000 revolutions per minute and one 4-pole generator with 1,500 revolutions per minute be driven. A 2-pole generator is approx. 30% lighter than a 4-pole generator and also much smaller because but its speed of rotation is twice as high. This has a correspondingly greater noise development when loading drive the unit.
Ausgehend von diesem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der im Stand der Technik bekannten Nachteile einen verbesserten elektri schen Generator der eingangs genannten Art anzugeben.Based on this prior art, the Invention based on the object while avoiding the state the disadvantages known in the art an improved electrical to specify the generator of the type mentioned at the beginning.
Diese Erfindung ist für einen elektrischen Generator, der von einem mit ihm fest verbundenen Verbrennungsmotor angetrieben werden kann, durch die zusätzlich im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gegeben. Die Erfindung zeichnet sich bei einem der artigen elektrischen Generator dementsprechend dadurch aus, daß ein Getriebe drehantriebsmäßig zwischen dem Motorabtrieb des Motors und dem Rotor angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, einen 2-poligen Generator, der gegenüber dem 4- poligen Generator leichter und kleiner ist, so anzutreiben, daß der Wirkungsgrad des Motors leistungsmäßig im optimalen Bereich liegen kann. Dadurch wird der spezifische Brennstoff verbrauch wünschenswert gering. Diese Umdrehungsgeschwindig keit der Abtriebswelle des Motors liegt in aller Regel unter den Umdrehungsgeschwindigkeiten, die für den Rotor des Gene rators gefordert werden. So kann beispielsweise der Verbren nungsmotor mit etwa 2.200 Umdrehungen pro Minute laufen, und über das nachgeschaltete Getriebe kann dann der Rotor trotz dem mit den in diesem Beispielsfall geforderten 3.000 Umdre hungen pro Minute angetrieben werden. Damit kann ein Aggregat zur Stromerzeugung geschaffen werden, das aus einem wün schenswert kleinem Motor und auch aus einem wünschenswert kleinen, nämlich 2-poligen Generator zusammengesetzt ist. Zu sätzlich erweist es sich aufgrund der optimalen Betriebsweise des Motors, daß dessen Lärmentwicklung gegenüber den im Stand der Technik bekannten vergleichbaren Motoren infolge der ver ringerten Umdrehungsgeschwindigkeit wesentlich geringer ist.This invention is for an electric generator made by an internal combustion engine firmly connected to it can be by the additionally specified in claim 1 Characteristics given. The invention features in one of the accordingly electrical generator from that a transmission is rotationally driven between the engine output the motor and the rotor is arranged. That way it is possible to use a 2-pole generator that is pole generator is lighter and smaller so to drive that the efficiency of the engine in terms of performance in the optimal Range. This will make the specific fuel consumption desirable low. This rotation speed speed of the motor's output shaft is usually lower the rotation speeds that are required for the rotor of the gene rators are required. For example, burning engine run at about 2,200 revolutions per minute, and The rotor can then be used despite the gearbox the one with the 3,000 turns required in this example drives per minute. So that an aggregate be created to generate electricity that from a wün small engine and also desirable small, namely 2-pole generator is composed. To it also proves due to the optimal mode of operation the engine that its noise development compared to those in the state comparable engines known in the art due to ver reduced rotational speed is much lower.
Nach einer wesentlichen Ausführungsform der Erfindung ist die die Rotorscheiben tragende Generatorwelle als Hohlwelle aus gebildet. In dieser Hohlwelle ist eine weitere Welle vorhan den, die einerseits mit dem Motorabtrieb und andererseits mit dem Getriebe jeweils drehfest verbunden ist. Von dem Motoran trieb wird dann mit gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit die in der Hohlwelle vorhandene Welle angetrieben und die Umdre hungsgeschwindigkeit dieser Welle über ein Getriebe auf die Generatorwelle und damit auf die Rotorscheiben so übersetzt, daß die Rotorscheiben die gewünschte Umdrehungsgeschwindig keit von beispielsweise 3.000 Umdrehungen pro Minute besitzen können. Sofern durch den Generator eine elektrischer Strom mit einer Frequenz von 60 Hz erzeugt werden soll, was bei spielsweise in den U.S.A. der Fall ist, kann mit einem ent sprechenden Getriebe dann auch der Rotor in eine entsprechen de Umdrehungsgeschwindigkeit von dann 3.600 Umdrehungen pro Minute versetzt werden. Dazu ist es nur erforderlich, das Ge triebe entsprechend auszulegen bzw. auszutauschen. Die Motor welle kann nach wie vor mit der für den Motor optimalen Um drehungsgeschwindigkeit von beispielsweise etwa 2.200 Umdre hungen pro Minute angetrieben werden.According to an essential embodiment of the invention the generator shaft carrying the rotor disks as a hollow shaft educated. Another shaft is present in this hollow shaft the one with the engine output and the other with the transmission is rotatably connected. From the engine is then driven with the same rotational speed the existing hollow shaft driven and the reverse speed of this shaft via a gear on the Generator shaft and thus translated to the rotor disks so that the rotor disks the desired rotation speed speed of, for example, 3,000 revolutions per minute can. Provided an electrical current through the generator to be generated with a frequency of 60 Hz, which at For example, in the U.S.A., an ent speaking gear then the rotor in a correspond de rotational speed of then 3,600 revolutions per Minute. All that is required is the Ge gearboxes to be designed or exchanged accordingly. The engine shaft can still with the optimal order for the motor rotation speed of, for example, about 2,200 revolutions drives per minute.
Um einen möglichst konstanten Motorantrieb zu gewährleisten, ist der Motorantrieb als Schwungscheibe ausgelegt. An dieser Schwungscheibe ist dann die in der Hohlwelle drehbar angeord nete Welle drehfest angeschlossen. Das andere Ende der Welle ist dann über das Getriebe mit der Hohlwelle drehantriebsmä ßig verbunden. Auf diese Weise ist das Getriebe von der dem Motor entgegengesetzten Stirnseite des Aggregats aus leicht zugänglich. Dadurch können nicht nur ein Getriebe entspre chend der jeweils gewünschten Umdrehungszahl des Rotors ein geordnet, sondern auch die bei einem Getriebe in Form eines Zahnrad-Getriebes erforderlichen Schmiermittel leicht in die entsprechenden Gehäusebereiche ein- und ausgeleitet werden.To ensure that the motor drive is as constant as possible, the motor drive is designed as a flywheel. At this The flywheel is then rotatably arranged in the hollow shaft nete shaft rotatably connected. The other end of the wave is then rotary drive via the gearbox with the hollow shaft ßig connected. In this way, the transmission is of the Motor opposite face of the unit from easily accessible. This means that not only one gear can correspond according to the desired number of revolutions of the rotor ordered, but also with a gearbox in the form of a Gearbox required lubricant easily into the corresponding housing areas are introduced and discharged.
Mit dem erfindungsgemäßen Aggregat ist es damit möglich, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors so zu wählen, daß der Motor leistungsmäßig im Bereich seines optimalen Wirkungsgra des betrieben werden kann, und trotzdem den Rotor mit vorbe stimmter Umdrehungsgeschwindigkeit anzutreiben dadurch, daß ein entsprechendes Getriebe dem Rotor vorgeschaltet wird. With the unit according to the invention it is thus possible to Choose the speed of rotation of the motor so that the Motor performance in the range of its optimal efficiency which can be operated, and still the rotor with over to drive a certain rotational speed in that a corresponding gear is connected upstream of the rotor.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin dung sind den in den Ansprüchen weiterhin aufgeführten Merk malen sowie dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiel zu entnehmen.Further advantageous refinements and advantages of the Erfin tion are the Merk listed in the claims paint and the execution shown in the drawing example.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er läutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments described and he purifies. Show it:
Fig. 1 einen mit einem Zahnrad-Getriebe versehenen Genera tor im Längsschnitt und Fig. 1 is provided with a gear transmission Genera tor in longitudinal section and
Fig. 2 einen mit einem Zahnriemen-Getriebe versehenen Ge nerator auszugsweise im Längsschnitt Fig. 2 is provided with a toothed belt gear Ge generator in part in longitudinal section
Ein Generator 10 besitzt eine Welle 12, die in an sich be kannter Weise drehfest mit der Abtriebswelle eines nicht nä her dargestellten Verbrennungsmotors verbunden ist (Fig. 1). Dazu ist die Welle 12 an einer Schwungscheibe 14 drehfest an geordnet. Die Schwungscheibe 14 stellt den Drehabtrieb der vom Verbrennungsmotor in Umdrehung versetzten Antriebswelle dar.A generator 10 has a shaft 12 which, in a manner known per se, is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft of an internal combustion engine (not shown) ( FIG. 1). For this purpose, the shaft 12 is rotatably arranged on a flywheel 14 . The flywheel 14 represents the rotary drive of the drive shaft set in rotation by the internal combustion engine.
Die Welle 12 ragt mit ihrer Drehachse 16 in Längsrichtung durch eine Hohlwelle 18 hindurch. Die Hohlwelle 18 stützt sich mit ihrem einen, in der Zeichnung linken, Endbereich 20 über ein Lager 22 drehbar auf der Welle 12 ab. Die Welle 12 ist ihrerseits mit ihrem in der Zeichnung linken Endbereich 24 drehfest an einem an der Schwungscheibe 14 befestigten Verbindungsteil 26 angeordnet. The shaft 12 projects with its axis of rotation 16 in the longitudinal direction through a hollow shaft 18 . The hollow shaft 18 is supported with its one end region 20, which is on the left in the drawing, rotatably on the shaft 12 via a bearing 22 . The shaft 12 is in turn arranged with its end region 24 on the left in the drawing in a rotationally fixed manner on a connecting part 26 fastened to the flywheel 14 .
Zwischen der Hohlwelle 18 und der Welle 12 ist ein zylindri scher Zwischenraum 28 vorhanden, der eine gegenseitige unter schiedliche Drehung der Wellen 12 und 18 ermöglicht.Between the hollow shaft 18 and the shaft 12 , a cylindri cal space 28 is present, which allows a mutual rotation under different shafts 12 and 18 .
Der rechte Endbereich 30 der Hohlwelle 18 stützt sich über ein Lager 32 drehbar an dem Haubenlagerschild 34 ab. Weiter ist über ein inneres Lager 36 die Welle 12 drehbar an der Innenseite der Hohlwelle 18 gehalten.The right end region 30 of the hollow shaft 18 is rotatably supported on the hood end shield 34 via a bearing 32 . Furthermore, the shaft 12 is rotatably held on the inside of the hollow shaft 18 via an inner bearing 36 .
Die Welle 12 ist mit ihrem rechten stirnseitigen Ende 38 auf der Innenseite eines Haubenteils 40 drehbar gelagert. Dieses Haubenteil 40 ist an dem Haubenlagerschild 34 beispielsweise durch eine Verschraubung (Schraubenachsen 42) lösbar befe stigt.The right front end 38 of the shaft 12 is rotatably mounted on the inside of a hood part 40 . This hood part 40 is releasably attached to the hood end shield 34, for example by a screw connection (screw axes 42 ).
Innerhalb des vom Haubenteils 40 umschlossenen Innenraums 44 ist ein Zahnrad-Getriebe 46 vorhanden, das antriebsmäßig die Welle 12 mit der Hohlwelle 18 verbindet. Das Getriebe 46 besitzt ein erstes Zahnrad 50, das zwischen dem stirnseitigen Ende 38 der Welle 12 und dem Lager 36 dieser Welle 12 dreh fest mit der Welle 12 verbunden ist. Dieses Zahnrad 50 kämmt mit einem zweiten Zahnrad 52, das auf einer Welle 54 drehfest aufsitzt. Die Welle 54 ist sowohl in dem Haubenteil 40 als auch in dem Haubenlagerschild 34 in entsprechenden Lagern 58, 60 drehbar gelagert ist. Auf dieser Welle 54 sitzt ein drit tes Zahnrad 62, das mit einem vierten Zahnrad 64 in kämmendem Eingriff steht. Diese vierte Zahnrad 64 sitzt drehfest auf der Hohlwelle 18. Das Getriebe 46 ist so ausgelegt, daß eine Umdrehung der Welle 12 von etwa 2.200 Umdrehungen/Min. die Hohlwelle 18 mit 3000 Umdrehungen/Min. rotieren läßt.Within the interior 44 enclosed by the hood part 40 there is a gear transmission 46 which drives the shaft 12 with the hollow shaft 18 . The transmission 46 has a first gear 50 between the front end 38 of the shaft 12 and the bearing 36 of the shaft 12 for rotation with the shaft 12 is connected. This gear 50 meshes with a second gear 52 which is seated on a shaft 54 in a rotationally fixed manner. The shaft 54 is rotatably supported both in the hood part 40 and in the hood end shield 34 in corresponding bearings 58 , 60 . On this shaft 54 sits a third gear 62 , which is in meshing engagement with a fourth gear 64 . This fourth gear 64 sits on the hollow shaft 18 in a rotationally fixed manner. The gear 46 is designed so that a rotation of the shaft 12 of about 2,200 revolutions / min. the hollow shaft 18 with 3000 revolutions / min. can rotate.
An den Wicklungen 70 des den Rotor 68 umgebenden Stator 72 wird eine elektrische Leistung induziert. Der erzeugte elek trische Strom hat bei diesem Beispielsfall dann eine Frequenz von 50 Hz. Das den Bereich des Stators umgebende Gehäuse 74 ist im vorliegenden Fall mit Hohlräumen 76 ausgestattet. Electrical power is induced on the windings 70 of the stator 72 surrounding the rotor 68 . The electrical current generated then has a frequency of 50 Hz in this example. The housing 74 surrounding the area of the stator is provided with cavities 76 in the present case.
Zwecks Kühlung des Gehäuses 74 kann durch diese Hohlräume 76 ein entsprechendes Kühlmedium wie z. B. Wasser oder Luft hin durchgeleitet werden.For cooling of the housing 74, by this cavities 76 with an appropriate cooling medium such. B. water or air are passed through.
Der Innenraum 44 des Haubenteils 40 ist zwecks Schmierung des Getriebes 46 mit Öl gefüllt. Über im Bereich des Haubenlager schildes 34 angebrachte Dichtungen 80 und im Endbereich der Hohlwelle 18 angeordnete Dichtungen 82 ist dieser Innenraum 44 öldicht gegenüber dem vom Rotor und Stator eingenommenen Bereich, der zwischen dem Haubenlagerschild 34 und dem gegen überliegenden Elanschlagerschild 90 vorhanden ist, abgedich tet.The interior 44 of the hood part 40 is filled with oil for the purpose of lubricating the gear 46 . About in the area of the hood bearing shield 34 attached seals 80 and arranged in the end region of the hollow shaft 18 seals 82 , this interior 44 is oil-tight against the area occupied by the rotor and stator, which is present between the hood end shield 34 and the opposite Elan stop shield 90 , sealed.
Aufgrund des Getriebes 46 ist der im vorliegenden Beispiels fall 2-polige Generator 10 in seiner Lärmentwicklung mit einem 4-poligen Generator zu vergleichen. Seinen äußeren Ab messungen und seinem Gewicht nach ist er allerdings etwa 30% kleiner, bzw. leichter. Außerdem ist der Betrieb dieses Gene rators sehr wirtschaftlich, da der den Generator 10 antrei bende Motor in seinem optimalen Wirkungsgradbereich betrieben werden kann; die Umdrehungsgeschwindigkeit der Motorwelle muß nämlich nicht der Umdrehungsgeschwindigkeit der den Rotor 68 tragenden Hohlwelle 18 entsprechen.Because of the gear 46 , the 2-pole generator 10 in the present example can be compared in terms of noise with a 4-pole generator. However, its outer dimensions and weight make it about 30% smaller or lighter. In addition, the operation of this generator is very economical because the generator 10 driving engine can be operated in its optimum efficiency range; namely, the rotational speed of the motor shaft does not have to correspond to the rotational speed of the hollow shaft 18 which supports the rotor 68 .
In Fig. 2 ist ein gegenüber Fig. 1 abgewandelter Generator 10.2 dargestellt. Dieser Generator 10.2 unterscheidet sich vom in Fig. 1 dargestellten Generator 10 dahingehend, daß das Zahnrad-Getriebe 46 ersetzt ist durch ein Riemengetriebe 46.2. Demzufolge sind statt der vier Zahnräder 50, 52, 62, 64 (Fig. 1) nunmehr an entsprechenden Stellen vier Zahnscheiben 50.2, 52.2, 62.2 und 64.2 vorhanden. Die erste und zweite Zahnscheibe 50.2 und 52.2 sind über einen Flachzahnriemen 92 und die dritte und vierte Zahnscheibe 62.2, 64.2 über einen Flachzahnriemen 94 drehfest miteinander verbunden. Sowohl der Zahnriemen 92 als auch der Zahnriemen 94 ist jeweils über an den Zahnscheiben seitlich angebrachte Borde 96 axial geführt. FIG. 2 shows a generator 10.2 modified compared to FIG. 1. This generator 10.2 differs from the generator 10 shown in FIG. 1 in that the gear transmission 46 is replaced by a belt transmission 46.2 . Accordingly, instead of the four gear wheels 50 , 52 , 62 , 64 ( FIG. 1), four toothed disks 50.2 , 52.2 , 62.2 and 64.2 are now present at corresponding locations. The first and second toothed pulleys 50.2 and 52.2 are connected to one another in a rotationally fixed manner via a flat toothed belt 92 and the third and fourth toothed pulleys 62.2 , 64.2 via a flat toothed belt 94 . Both the toothed belt 92 and the toothed belt 94 are each axially guided via rims 96 laterally attached to the toothed disks.
Dieses Zahnriemen-Getriebe 46.2 hat gegenüber dem Zahnrad-Ge triebe 46 im wesentlichen zwei Vorteile. Einmal ist die Wärmeentwicklung im Bereich des Getriebes 46.2 geringer, da das Getriebe 46.2 trocken und nicht in einem Ölbad laufen kann. Zum anderen ist die Geräuschentwicklung niedriger, als sie bei Verwendung von ineinandergreifenden Zahnrädern sein kann.This toothed belt gear 46.2 has two advantages over the gear-Ge gear 46 essentially. Firstly, the heat development in the area of the gear 46.2 is lower, since the gear 46.2 can run dry and not in an oil bath. Secondly, the noise level is lower than it can be when using intermeshing gears.
Claims (7)
- - die den Rotor tragende Generatorwelle als Hohlwelle (18) ausgebildet ist,
- - in dieser Hohlwelle (18) eine einerseits mit dem Motor abtrieb (14) und andererseits mit dem Getriebe (46) drehfest verbundene Welle (12) vorhanden ist.
- - The generator shaft carrying the rotor is designed as a hollow shaft ( 18 ),
- - In this hollow shaft ( 18 ) on the one hand with the motor output ( 14 ) and on the other hand with the gear ( 46 ) rotatably connected shaft ( 12 ) is present.
- - der Motorabtrieb als Schwungscheibe (14) ausgebildet ist,
- - an dieser Schwungscheibe (14), die in der Hohlwelle (18) drehbar angeordnete Welle (12) mit ihrem einen Ende drehfest angeschlossen ist,
- - das andere Ende dieser Welle (12) über das Getriebe (46) mit der Hohlwelle (18) verbunden ist.
- - The engine output is designed as a flywheel ( 14 ),
- - On this flywheel ( 14 ), the shaft ( 12 ) rotatably arranged in the hollow shaft ( 18 ) is rotatably connected at one end,
- - The other end of this shaft ( 12 ) via the gear ( 46 ) with the hollow shaft ( 18 ) is connected.
- - das Getriebe ein Zahnrad-Getriebe (46) ist.
- - The gear is a gear transmission ( 46 ).
- - das Getriebe ein Zahnriemen-Getriebe (46.2) ist.
- - The gear is a toothed belt gear ( 46.2 ).
- - in seinem Haubenlagerschild (34) ein lösbarer Schildbe reich (40) so vorhanden ist, daß das Getriebe (46, 46.2) von außen zugänglich ist.
- - In its hood end shield ( 34 ) a releasable Schildbe rich ( 40 ) is available so that the gear ( 46 , 46.2 ) is accessible from the outside.
- - die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors derart gewählt wird, daß der Motor leistungsmäßig im Bereich seines op timalen Wirkungsgrades betrieben werden kann, und
- - das Getriebe so ausgelegt wird, daß der Motor mit vor bestimmter Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben werden kann.
- - The speed of rotation of the motor is chosen such that the motor can be operated in the range of its op timal efficiency, and
- - The transmission is designed so that the motor can be driven at a certain speed.
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---|---|---|---|
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DE4321108A1 true DE4321108A1 (en) | 1995-01-05 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
---|---|
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-
1993
- 1993-06-25 DE DE19934321108 patent/DE4321108A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |