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Die
Erfindung betrifft Wechselstromgeneratoren für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Aus
der EP-0 762 617 A1 und aus der Druckschrift "ALTERNATING CURRENT GENERATOR WITH HIGH
SPEED IMPROVEMENT",
RESEARCH DISCLOSURE, Nr. 397, 1. Mai 1997, Seite 328, XP000726444,
ISSN: 0374-4353, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, ist ein Wechselstromgenerator für Fahrzeuge bekannt mit Polrädern, die
Pole in Form von ineinander verzahnten Klauen aufweisen, und Zwischenpol-Dauermagneten,
die zwischen den benachbarten Klauen eingefügt sind. Die Magnete verringern
die Magnetflussverluste und tragen dazu bei, den Magnetfluss zu
verstärken.
Wenn die Fertigungstoleranzen der Teile im Hinblick auf eine Kostenreduzierung
relativ groß ausfallen,
kann es vorkommen, dass ein Zwischenpolmagnet unter der Einwirkung
der Fliehkräfte
und der beträchtlichen
Erhitzungen, die durch die mit hoher Geschwindigkeit erfolgende
Drehung des Läufers
verursacht werden (Öffnung
der Polhörner),
beschädigt
wird.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wechselstromgenerator
bereitzustellen, der die Befestigung der Magnete ermöglicht,
wobei er gleichzeitig unter anderem die Gefahr einer Beschädigung des
Mag neten verringert, und zwar ohne die Notwendigkeit von besonders
geringen Fertigungstoleranzen.
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Diese
Aufgabenstellung wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 gelöst.
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Aufgrund
ihrer Biegsamkeit gleicht die Materialschicht daher die durch die
Fertigungstoleranzen bedingten Spiele aus, wobei sie die Verformungen der
Teile aufnimmt, die durch die Erhitzungen und die Beanspruchungen
bedingt sind, die durch die hohen Drehzahlen erzeugt werden. Dadurch
verringert sich die Gefahr einer Beschädigung des Magneten. Weil nämlich der
Magnet mit einem Polhorn verbunden ist, wird die relative Bewegung
jedes Polhorns, und somit des Magneten, durch das biegsame Material
aufgenommen.
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Das
Material umfasst vorteilhafterweise Eisen.
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Dadurch
wird die Kontinuität
des Magnetfelds durch die biegsame Materialschicht hindurch begünstigt.
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Der
Magnet erstreckt sich vorteilhafterweise zwischen den Seitenflächen der
zugehörigen
Pole, während
sich die biegsame Materialschicht entlang einer zu den Seitenflächen der
Pole parallelen Ebene erstreckt.
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Die
biegsame Materialschicht erstreckt sich vorteilhafterweise in halbem
Abstand von den zugehörigen
Polen.
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Die
biegsame Materialschicht erstreckt sich vorteilhafterweise entlang
einer zu einer Polungsrichtung des Magneten senkrechten Mittelebene
des Magneten.
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Die
Pole weisen vorteilhafterweise Seitenflächen auf, in die Nuten eingearbeitet
sind, in denen der Magnet aufgenommen ist.
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Die
Nuten haben vorteilhafterweise ein "U"-förmiges Querprofil.
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Zwischen
den Polen kann daher ein Magnet mit rechteckigem Profil aufgenommen
werden.
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Die
Nuten haben vorteilhafterweise ein "V"-förmiges Querprofil,
wobei ein Schenkel des "V" insgesamt parallel
zu einer Umfangsfläche
des Pols verläuft.
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Zwischen
den Polen kann daher ein Magnet mit trapezförmigem Profil aufgenommen werden.
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Die
Pole haben vorteilhafterweise innere und äußere Umfangsflächen und
Seitenflächen,
die jeweils ununterbrochen von einer zur anderen der Umfangsflächen verlaufen
und in Richtung einer Welle des Wechselstromgenerators geneigt sind.
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Diese
Flächen
begrenzen daher eine trapezförmige
Aufnahme, in der ein Magnet mit trapezförmigem Profil aufgenommen werden
kann, der sehr nahe am Luftspalt angeordnet sein kann, unter Berücksichtigung
des Fehlens eines Rücksprungs
in der Nähe
des Luftspalts.
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Der
Magnet hat vorteilhafterweise ein rechteckiges Profil senkrecht
zu einer Längsrichtung
des Magneten.
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Der
Magnet ist an wenigstens einem der Pole mittels eines mit dem Material
identischen Klebstoffs verklebt.
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Der
Wechselstromgenerator umfasst vorteilhafterweise mehrere Magnete,
wobei wenigstens zwei bzw. eine Mehrzahl, vorzugsweise eine Gesamtheit
der Magnete jeweils zwei getrennte Teile umfassen.
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Der
Magnet hat vorteilhafterweise ein trapezförmiges Profil senkrecht zu
einer Längsrichtung
des Magneten.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsart und von Varianten,
die als Beispiele ohne einschränkende
Wirkung angeführt
werden. In den beigefügten
Zeichnungen zeigen im einzelnen:
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1 eine
Seitenteilansicht eines Läufers eines
erfindungsgemäßen Wechselstromgenerators;
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2 eine
im Schnitt entlang der Linie II-II ausgeführte Teilansicht des Läufers von 1;
und
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die 3, 4 und 5 ähnliche
Ansichten wie 2 zur Veranschaulichung anderer
Ausführungsarten.
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In
der vorliegenden Ausführungsart
ist der erfindungsgemäße elektrische
Wechselstromgenerator für
Kraftfahrzeuge dazu bestimmt, durch Wasser gekühlt zu werden, wobei er in
an sich bekannter Weise in das System des Kühlkreislaufs des Fahrzeugs
integriert ist. Der Wechselstromgenerator kann dazu beispielsweise
in Reihe oder parallel mit dem Heizradiator für den Fahrgastraum eingebaut
sein. Alternativ dazu kann es sich um einen Wechselstromgenerator
mit Innenbelüftung
handeln.
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Der
Wechselstromgenerator umfasst einen Ständer und einen Läufer 2 mit
einer Welle mit der Achse 4, bei denen es sich um eine,
beispielsweise aus der EP-0- 762 617, an sich bekannte herkömmliche
Ausführung
handelt, abgesehen von den Polen und den Zwischenpolmagneten. Der
Läufer
umfasst zwei Polteile oder Polräder 6,
die jeweils eine Platte 8 in Form einer Scheibe enthalten,
die koaxial an der Welle angebracht ist. Die beiden Platten 8 erstrecken sich
deckungsgleich und parallel zueinander.
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Jedes
Polteil 6 umfasst insgesamt flach und dreieckig ausgeführte klauenförmige Pole 10,
die sich von der Platte 8 aus in Richtung der anderen Platte
erstrecken. Die Pole der Polräder
sind ineinander verzahnt, so dass sich die Spitze jedes Pols 10 sehr
nahe an der Platte 8 des anderen Polteils erstreckt. Eine
derartige Anordnung ist an sich bekannt.
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Die
beiden Polräder 6 sind
dem magnetischen Nord- bzw. Südpol
zugeordnet. Jeder Pol 10 weist zwei Umfangsflächen, und
zwar eine konvexe Außenfläche 12 und
eine konkave Innenfläche 14, sowie
zwei ebene Seitenflächen 16 auf,
die zwei der Seiten des Dreiecks bilden und an die Umfangsflächen angrenzen.
Die Seitenflächen 16 der
Pole 10 erstrecken sich einander gegenüber und zueinander beabstandet.
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In
der vorliegenden Ausführungsart
weist jede Seitenfläche 16 eine
Nut 18 oder Auskehlung mit "U"-förmigem Profil
auf, wobei die Nut eine Achse hat, die sich entlang einer Längsrichtung
der Seitenfläche 16 erstreckt.
Die Auskehlung 18 weist einen flachen Boden und zwei zu
diesem senkrechte Flanken auf.
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Der
Läufer
umfasst Dauermagnete 20, die hier insgesamt quaderförmig ausgeführt sind,
wobei sie insbesondere ein zu einer Längsrichtung des Magneten senkrechtes
Rechteckprofil aufweisen. Jeder Magnet 20 ist zwischen
den Seitenflächen 16 zweier Pole 10 aufgenommen,
wobei sich seine Seitenflächen 22 in
den Auskehlungen 18 mit eventueller Einfügung eine
Klebstoffschicht am Boden der Auskehlungen befinden. Jeder Magnet 20 ist
entlang einer Richtung Nord-Süd-gepolt,
die sich von einer zur anderen seiner Seitenflächen 22 erstreckt.
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Jeder
Magnet 20 besteht aus zwei Magnetteilen 24, die
im vorliegenden Fall in bezug auf ihre Form und ihre Abmessungen
identisch untereinander ausgeführt
sind und eine Quaderform aufweisen. Diese beiden Teile 24 sind
voneinander getrennt und durch eine Klebstoffschicht 26 direkt
aneinander befestigt, die ein biegsameres Material als das der Magnete
bildet. Diese Schicht ist eben und erstreckt sich in einer Längsmittelebene
des Magneten 24 in halbem Abstand von den Seiten flächen 16 der
Pole 10 und parallel zu diesen. Bei dem biegsamen Klebstoff kann
es sich um einen an sich bekannten Silikonkleber handeln. Er enthält vorteilhafterweise
Eisenpartikel, um eine gute Kontinuität des Magnetfelds durch die
Klebstoffschicht 26 hindurch zu gewährleisten. Bei den Magnetteilen 24 kann
es sich um Ferrite oder um Seltenerden handeln. Die Schicht 26 gewährleistet
zumindest teilweise den Ausgleich der durch die Fertigungstoleranzen
bedingten Spiele und nimmt die Verformungen auf, die durch die Beanspruchungen
(Fliehkraft) und durch die Erhitzungen bedingt sind, die auftreten,
wenn der Läufer
mit hohen Drehzahlen läuft.
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Die
Dicke der Klebstoffschicht 26 ist im Verhältnis zu
den Abmessungen des Magneten 20 unerheblich und ist in
den Zeichnungen zur Verdeutlichung der Darstellung übertrieben
worden. Dieser Klebstoff ist vorteilhafterweise identisch mit dem
zwischen dem Magneten und den Polen auf dem Boden der Auskehlungen
eingefügten
Klebstoff.
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Bei
der Variante von 3 hat die Nut 18 ein "V"-förmiges
Profil mit zwei im Verhältnis
zueinander geneigten Schenkeln 30. Einer der Schenkel 30 verläuft insgesamt
parallel zu den Umfangsflächen 12, 14 und
senkrecht zur Seitenfläche 16,
während
der andere Schenkel im Verhältnis
zu dieser geneigt ist. Bei dem geneigten Schenkel handelt es sich
hier um denjenigen der beiden Schenkel, der am weitesten vom Läufer entfernt
ist. Jeder Magnet 20 hat diesmal ein trapezförmiges Profil.
Die breitere der beiden Seiten des Trapezes, die parallel zueinander
verlaufen, kommt mit der nicht geneigten Flanke 30 der
Nut 18 in Berührung,
so dass es sich um die Seite des Magneten handelt, die sich am nächsten an
der Achse 4 befindet. Die mittlere ebene Klebstoffschicht 26 verläuft senkrecht
zu den parallelen Seiten des Trapezes.
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Bei
der Variante von 4 sind die Seitenflächen 16 der
Pole diesmal ohne Auskehlung ausgeführt und verlaufen jeweils ununterbrochen
von einer zur anderen der Umfangsflächen 12, 14.
Sie sind in Richtung der Welle geneigt, so dass sie im Verhältnis zueinander
geneigt sind. Die Magnete 20 sind identisch mit denen von 3.
Die nicht zueinander parallelen Seiten des Trapezes kommen in Oberflächenkontakt
mit den jeweiligen Seitenflächen 16 der
Pole unter Einfügung
einer nicht veranschaulichten Klebstoffschicht.
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Die
Variante von 5 kommt derjenigen von 2 nahe.
Der Läufer
umfasst wenigstens eine Platte oder Leiste 32 mit einer
rechteckigen flachen Form aus einem Werkstoff, der biegsamer als
der Magnet ist und beispielsweise Glasfasern enthält, die in
einen vorimprägnierten
Kunststoff eingelassen sind. Diese Platte 32 ist an der äußeren Umfangsfläche 34 des
Magneten befestigt, deren Form und Abmessungen sie übernimmt,
unter Einfügung
einer biegsamen Klebstoffschicht 36. Sie ist ebenfalls
in den Nuten 18 aufgenommen, und zwar so, dass sie zwischen
dem Magneten 20 und jeder der Nuten eingefügt ist.
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Eine ähnliche
Platte 32 kann alternativ oder ergänzend an der inneren Umfangsfläche des
Magneten vorgesehen sein.
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Es
kann eine Leiste in der Variante von 3 vorgesehen
sen.
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Bei
der Variante von 5 oder derjenigen von 3 nimmt
die Leiste bzw. nehmen die Leisten die Verformungen auf, wobei sie
die Spiele in anderen Richtungen als der Ausgleichrichtung aufnehmen,
die der Klebstoffschicht 26 entspricht, welche die Magnetteile 24 verbindet.
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Zum
Einbau kann man am Magneten 20 die Leiste bzw. die Leisten 32 befestigen
und anschließend
die Baueinheit in die Nuten 18 zwischen den Polen 10 einsetzen.
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Im
Unterschied dazu kann man alternativ die Magneten 20 zwischen
den Polen einsetzen und anschließend die Leiste bzw. die Leisten 32 in
die Nuten einlegen und gleichzeitig mit dem Magneten verkleben.
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Die
Klebstoffschicht 26, welche die zwei Magnetteile 24 verbindet,
kann sich in einer Ebene erstrecken, die örtlich parallel zu den Umfangsflächen 13, 14 der
Pole und senkrecht zu den Seitenflächen 16 verläuft.