DE102013200894A1

DE102013200894A1 - Electric machine e.g. slip ringless claw pole alternator or generator for motor car, has anti-interference capacitor which is arranged centrally with respect to rotor shaft, and protected by protective cap made of insulative material

Info

Publication number: DE102013200894A1
Application number: DE201310200894
Authority: DE
Inventors: Erdogan Dikmenli
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2014-07-24

Abstract

The electric machine (100) has an anti-interference capacitor which is arranged centrally with respect to the rotor shaft (18). The capacitor is protected against influences by a pot-shaped protective cap (34) formed with a bottom portion and an axially protruding cladding region. The protective cap is provided with pads connected with the bus bars for conducting electric current. The protective cap is made of an insulative material. An independent claim is included for method for the manufacture of an electric machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Generator wie einen Drehstromgenerator, zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an electrical machine, in particular a generator such as an alternator, for converting mechanical energy into electrical energy, according to the preamble of claim 1.

Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Generators wie eines Drehstromgenerators, zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.In addition, the invention relates to a method for producing an electrical machine, in particular a generator such as an alternator, for converting mechanical energy into electrical energy, according to the preamble of claim 11.

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie oder reversibel ausgeführt zur Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on an electrical machine for converting mechanical energy into electrical energy or reversibly designed for the conversion of electrical energy into mechanical energy according to the preamble of the independent claims.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind elektrische Maschinen, insbesondere Drehstromgeneratoren wie Klauenpolgeneratoren, zur Gleichspannungsversorgung von Bordnetzen in Kraftfahrzeugen.The present invention relates to electrical machines, in particular three-phase generators such as claw pole generators, for DC voltage supply of vehicle electrical systems in motor vehicles.

Aus dem Stand der Technik sind Generatoren zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie im Kraftfahrzeug bekannt. Üblich ist der Einsatz von Generatoren, die mit einer elektrischen Erregung ausgestattet sind. Diese Generatoren erzeugen Wechselströme, der über einen Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt werden, um diesen Strom in Gleichspannungsbordnetzen von Kraftfahrzeugen zu nutzen. In Kraftfahrzeugen werden dabei zur Energieerzeugung vor allem Wechselstromgeneratoren in Form von Klauenpolgeneratoren verwendet. Der Läufer umfasst die Läuferwelle, auf welcher ein Polkern, zwei Klauenpole und eine Distanzscheibe angebracht sind. Bei einer Drehung der Läuferwelle bzw. des Läufers dreht sich dieser gegenüber einem Stator. Geführt ist der Läufer beidseitig mittels Lagerschildern in Wälzlagern. Fließt ein Gleichstrom durch eine Erregerwicklung in dem Läufer, entsteht ein Magnetfeld. Sobald sich der Läufer dreht, induziert das Magnetfeld in den Statorwicklungen eine Wechselspannung.From the prior art generators for converting mechanical energy into electrical energy in the motor vehicle are known. Common is the use of generators, which are equipped with an electrical excitation. These generators generate alternating currents, which are converted into direct current via a rectifier in order to use this current in DC on-board motor vehicles. In motor vehicles, especially AC generators in the form of claw pole generators are used to generate energy. The rotor comprises the rotor shaft on which a pole core, two claw poles and a spacer are mounted. Upon rotation of the rotor shaft or the rotor, this rotates relative to a stator. The runner is guided on both sides by means of end shields in roller bearings. If a direct current flows through a field winding in the rotor, a magnetic field is created. As the rotor rotates, the magnetic field induces an AC voltage in the stator windings.

Der Polkern, die zwei Klauenpole und die Distanzscheibe sind im Stand der Technik auf die Läuferwelle aufgepresst. Dazu müssen die Klauenpole und der Polkern in der Mitte durchbohrt werden. Um die notwendigen Aufpresskräfte gering zu halten und ein Verformen der Läuferwelle zu vermeiden, weist die Läuferwellen im Klemmbzw. Aufpressbereich von Polkern und Klauenpole eine Rändelung oder einen abgesetzten Durchmesser, das heißt mehrere, unterschiedlich große Durchmesser, auf. Dadurch entstehen im Bereich der Läuferwelle und zwischen dem Polkern und den Klauenpolen Luftspalte, welche den magnetischen Fluss abschwächen und folglich die Leistung des Generators reduzieren.The pole core, the two claw poles and the spacer are pressed in the prior art on the rotor shaft. For this purpose, the claw poles and the pole core must be pierced in the middle. In order to keep the necessary Aufpresskräfte low and to avoid deformation of the rotor shaft, the rotor shafts in Klemmbzw. Aufdrückbereich of Polkern and Klauenpole a knurling or a stepped diameter, that is several, different in diameter. This creates in the rotor shaft and between the pole core and the claw poles air gaps, which weaken the magnetic flux and thus reduce the power of the generator.

Aus der DE 297 17 415 U1 ist eine elektrische Maschine, insbesondere ein schleifringloser Drehstrom-Generator der Leitstückläuferbauart mit feststehender Erregerwicklung und einem mit der Antriebswelle verbundenen Polrad mit vorzugsweise integriertem Leitstück bekannt, wobei die Antriebswelle beidseitig in im Generatorgehäuse angeordneten Kugellagern gelagert ist, eines davon im antriebsseitigen Lagerschild, das mit den Minusdioden als sogenannter Minus-Kühlkörper dient, an dem außen ein sogenannter Plus-Kühlkörper einer Gleichrichtereinheit mit den Plus-Dioden befestigt ist und weiterhin eine außen mit dem Lagerschild verschraubte Anschlussplatte, wobei außen am Lagerschild ein mit einem Stecksockel versehener Regler für die Regelung des Generators angeordnet ist und diese Teile von einer am Lagerschild befestigten Schutzkappe umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe durch Dichtmittel wasserdicht mit dem Lagerschild verbunden ist und dass im Steckersockel des Reglers ein in den Raum der Schutzkappe reichender Druckausgleichkanal ausgebildet ist.From the DE 297 17 415 U1 is an electrical machine, in particular a slip ringless three-phase generator Leitstückläuferbauart with fixed exciter winding and connected to the drive shaft pole with preferably integrated Leitstück known, the drive shaft is mounted on both sides in the generator housing arranged ball bearings, one of them in the drive-side end shield, with the Minus diodes serves as a so-called minus heatsink, on the outside of a so-called plus heatsink a rectifier unit is attached to the plus diodes and further screwed to the outside of the bearing plate connection plate, outside of the bearing plate provided with a plug-in controller for the control of the generator is arranged and these parts are enclosed by a cap attached to the protective cap, characterized in that the protective cap is connected by waterproofing waterproof to the bearing plate and that in the plug base of the regulator in d Enough space of the protective cap reaching pressure equalization channel is formed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des entsprechenden Hauptanspruches oder nebengeordneten Anspruches haben dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass bei einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Generator wie ein Drehstromgenerator, zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie, mit einem eine drehbare Läuferwelle aufweisenden Läufer und einem Kondensator, insbesondere einem Entstörkondensator, vorgesehen ist, dass der Kondensator zentrisch zu der Läuferwelle angeordnet ist. Die Läuferwelle erstreckt sich in eine axiale Richtung zentrisch zu der Läuferwelle. Zentrisch bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass der Kondensator, genauer der Entstörkondensator in axialer Verlängerung der Läufer- oder auch Ankerwelle oder Antriebswelle angeordnet ist, sodass zumindest ein Teil des Kondensators bei einer gedachten Verlängerung der Welle diese schneiden würde. Bevorzugt liegt ein Schwerpunkt des Kondensators auf der Längsachse der Welle. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist bevorzugt reversibel ausführbar, um nicht nur mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln zu können, sondern auch elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. The electrical machine according to the invention and the method according to the invention with the features of the corresponding main claim or independent claim have the advantage over the prior art that in an electrical machine, in particular a generator such as an alternator, for converting mechanical energy into electrical energy, with a rotatable rotor shaft having rotor and a capacitor, in particular a suppression capacitor, is provided, that the capacitor is arranged centrally to the rotor shaft. The rotor shaft extends in an axial direction centric to the rotor shaft. Centric means in the context of the present invention, that the capacitor, more precisely the suppression capacitor in axial extension of the rotor or rotor shaft or drive shaft is arranged, so that at least a part of the capacitor would cut at an imaginary extension of the shaft. Preferably, a center of gravity of the capacitor lies on the longitudinal axis of the shaft. The electric machine according to the invention is preferably reversible executed in order not only to convert mechanical energy into electrical energy, but also to convert electrical energy into mechanical energy.

In einer Ausführungsform ist der Generator als Klauenpolgenerator ausgebildet. In anderen Ausführungsformen ist der Generator allgemein als beliebiger Drehstromgenerator ausgeführt. Der Läufer der elektrischen Maschine umfasst in einer Ausführung zwei Klauenpole, einen Polkern und die Läuferwelle. Die beiden Klauenpole sind in einer Ausführung als Klauenpol und Gegenklauenpol, kurz Gegenpol genannt, ausgebildet. Der Polkern wird von den beiden Klauenpolen umgeben. In einer Ausführung weisen der Klauenpol und der Gegenpol eine Vielzahl von Klauenpolfingern, beispielsweise sechs, sieben, acht oder neun Klauenpolfinger, auf. Die Anzahl der Klauenpolfinger ist vorzugsweise an dem Klauenpol und an dem Gegenpol gleich ausgebildet. Bevorzugt ist an dem Polkern eine Erregerwicklung angeordnet, welche auch von den Klauenpolen, genauer gesagt von den Klauenpolfingern des Klauenpoles und des Gegenpols, umschlossen wird. Die Klauenpole und der Polkern sind auf der drehbaren Läuferwelle angeordnet. Die Läuferwelle ist bevorzugt stangenförmig, beispielsweise als Rundstange mit einem runden Querschnitt, ausgebildet. In one embodiment, the generator is designed as a claw pole generator. In other embodiments, the generator is generally implemented as any alternator. The rotor of the electric machine in one embodiment comprises two claw poles, a pole core and the rotor shaft. The two claw poles are in one embodiment as a claw pole and Gegenklauenpol, called the opposite pole, formed. The pole core is surrounded by the two claw poles. In one embodiment, the claw pole and the opposite pole have a plurality of claw pole fingers, for example six, seven, eight or nine claw pole fingers. The number of Klauenpolfinger is preferably formed the same at the claw pole and at the opposite pole. Preferably, an exciter winding is arranged on the pole core, which is also enclosed by the claw poles, more precisely by the claw pole fingers of the claw pole and the counter pole. The claw poles and the pole core are arranged on the rotatable rotor shaft. The rotor shaft is preferably rod-shaped, for example, as a round rod with a round cross-section formed.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen und nebengeordneten Ansprüchen vorgegebenen Vorrichtungen möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent and independent claims predetermined devices are possible.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kondensator mittels einer Schutzkappe gegen äußere Einflüsse geschützt ist. Der Kondensator ist bevorzugt sandwichartig zwischen der Welle und der Schutzkappe angeordnet. Dabei schirmt die Schutzkappe den Kondensator bevorzugt axial nach außen ab. Der Kondensator ist als flächiges Bauteil ausgebildet. Entsprechend ist der Kondensator mit einer großflächigen Seite an einer zu der Welle weisenden Seite der Schutzkappe angeordnet.In one embodiment, it is provided that the capacitor is protected against external influences by means of a protective cap. The capacitor is preferably sandwiched between the shaft and the protective cap. In this case, the protective cap preferably shields the capacitor axially to the outside. The capacitor is designed as a flat component. Accordingly, the capacitor is arranged with a large-area side on a facing the shaft side of the protective cap.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schutzkappe eine Aufnahme für den Kondensator aufweist. Auf diese Weise ist die Position des Kondensators zu der Schutzkappe durch die Aufnahme vordefiniert. Dabei ist in einer Ausführungsform die Aufnahme derart ausgebildet, dass eine Selbstzentrierung der Schutzkappe zu dem Kondensator erfolgt. Bevorzugt weist die Aufnahme entsprechende Anschlüsse für den Kondensator auf. In one embodiment it is provided that the protective cap has a receptacle for the capacitor. In this way, the position of the capacitor is predefined to the cap through the receptacle. In this case, in one embodiment, the receptacle is designed such that a self-centering of the protective cap takes place to the capacitor. Preferably, the receptacle has corresponding connections for the capacitor.

Noch eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Schutzkappe topfförmig mit einem Bodenbereich und einem davon axial abragenden Mantelbereich ausgebildet ist. Auf diese Weise ist der Kondensator nicht nur in axiale Richtung, sondern auch in radiale Richtung, das heißt entlang eines Umfangs oder Rands des Kondensators, gegen äußere Einflüsse geschützt. Die Schutzkappe ist beispielsweise zum Aufstecken oder Aufsetzen auf ein Lagerschild ausgebildet. Über den Mantelbereich ist die Schutzkappe gegenüber dem Lagerschild abdichtbar. Yet another embodiment provides that the protective cap is cup-shaped with a bottom region and a jacket region projecting axially therefrom. In this way, the capacitor is protected against external influences not only in the axial direction but also in the radial direction, that is, along a circumference or edge of the capacitor. The protective cap is formed, for example, for attachment or placement on a bearing plate. About the jacket area the protective cap against the end shield is sealable.

Zudem ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Aufnahme als topfförmige Ausnehmung ausgebildet ist, sodass der aufgenommene Kondensator bodenseitig und seitlich zumindest teilweise von der Aufnahme umgeben ist. Hierzu weist der Bodenbereich der Schutzkappe Vorsprünge und oder Vertiefungen auf. Beispielsweise ist der Kondensator in einer in axialer Verlängerung der Welle angeordneten Vertiefung angeordnet. In einer anderen Ausführungsform sind Erhebungen, Vorsprünge oder Wände vorgesehen, welche eine in axialer Verlängerung der Welle angeordneten Aufnahme definieren. Der Kondensator ist bevorzugt mit einem in einer Draufsicht rechteckigen oder quadratischen, das heißt einem nichtrotationssymmetrischen Querschnitt, ausgebildet. Bevorzugt ist ein Mittelpunkt oder Schwerpunkt des Kondensators in Verlängerung zu der Welle, bevorzugt in Verlängerung einer Rotationsachse der Welle angeordnet. In addition, it is provided in one embodiment that the receptacle is designed as a cup-shaped recess, so that the recorded capacitor is on the bottom side and laterally at least partially surrounded by the recording. For this purpose, the bottom portion of the protective cap on projections and or depressions. For example, the capacitor is arranged in a recess arranged in the axial extension of the shaft. In another embodiment, elevations, projections or walls are provided which define a receptacle arranged in the axial extension of the shaft. The capacitor is preferably formed with a rectangular or square in a plan view, that is, a non-rotationally symmetrical cross-section. Preferably, a center or center of gravity of the capacitor is arranged in extension to the shaft, preferably in extension of a rotation axis of the shaft.

Noch eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Schutzkappe aus einem isolierenden Material hergestellt ist. Beispielsweise ist die Schutzkappe aus einem Kunststoff hergestellt. So ist die Schutzkappe beispielsweise in einem Spritzgussverfahren herstellbar. Bevorzugt ist die Schutzkappe als einteiliges Kunststoffspritzteil hergestellt. Yet another embodiment provides that the protective cap is made of an insulating material. For example, the protective cap is made of a plastic. Thus, the protective cap can be produced, for example, in an injection molding process. Preferably, the protective cap is made as a one-piece plastic injection molded part.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schutzkappe Leitmittel zum elektrischen Leiten eines elektrischen Stroms aufweist. Die Leitmittel sind beispielsweise als Stromschienen oder dergleichen ausgeführt. Die Stromschienen oder Leiterbahnen sind für eine elektrische Kontaktierung des Kondensators oder weiterer elektrischer Anschlüsse ausgebildet. In a further embodiment it is provided that the protective cap has conducting means for electrically conducting an electric current. The guide means are designed for example as busbars or the like. The busbars or conductor tracks are designed for electrical contacting of the capacitor or other electrical connections.

Deshalb sieht eine weitere Ausführungsform vor, dass die Schutzkappe mit den Leitmitteln leitend verbundene Kontaktstellen zur Ausbildung elektrischer Anschlüsse aufweist. Eine Kontaktstelle ist zur elektrischen Kontaktierung des Kondensators vorgesehen. Entsprechend ist eine Kontaktstelle im Bereich der Aufnahme ausgebildet. Eine weitere Kontaktstelle ist seitlich neben der Aufnahme ausgebildet. Die Kontaktstelle ist als Anschluss für einen elektrischen Verbraucher, eine Batterie oder dergleichen ausgebildet. Der Anschluss ist kreisförmig ausgebildet. Dabei weist der Anschluss einen Boden auf, der bevorzugt als stromleitende Platte, beispielsweise als Kreisringscheibe ausgebildet ist. Der Boden weist eine Durchgangsöffnung auf. Der Boden ist bevorzugt in die Schutzkappe eingespritzt. Für eine elektrische Kontaktierung ist der Boden mit einer Stromschiene oder einer Leiterbahn verbunden, insbesondere fest verbunden, beispielsweise durch Verschweißen. Zudem ist in einer Ausführungsform eine Kontaktstelle als Masseanschluss ausgebildet. Dieser Masseanschluss ist seitlich zu der Aufnahme ausgebildet. Der Masseanschluss ist in einer Ausführungsform analog zu dem Batterieanschluss ausgebildet. Dabei ist die Durchgangsöffnung des Masseanschlusses für eine Schraubverbindung vorgesehen. Über die Schraubverbindung, das heißt mittels einer Schraube, ist die Schutzkappe an einem Lagerschild oder einem anderen Gehäuse befestigbar. Das Gehäuse ist beispielsweise als Aluminiumgehäuse ausgebildet. Über die Schraube ist ein Masseanschluss mit dem Gehäuse realisiert. Auch der Masseanschluss ist mit einer Stromschiene verbunden. Zudem ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass ein zweiter Anschluss für einen elektrischen Verbraucher und/oder eine Batterie, also ein zweiter Batterieanschluss, vorgesehen ist. Dieser zweite Batterieanschluss ist in einer Ausführungsform wie der erste Batterienanschluss ausgebildet. Dieser liegt ebenfalls seitlich zu der Aufnahme. Bevorzugt liegt der zweite Batterieanschluss auf einer anderen Hälfte der Schutzkappe. Auf diese Weise ist die elektrische Maschine für unterschiedliche Verbraucher einsetzbar, die an unterschiedlichen Stellen Kontakte für die elektrische Maschine aufweisen. Insbesondere lassen sich über den zweiten Batterieanschluss mehrere elektrische Maschinen miteinander verschalten, beispielsweise in Reihe schalten. Therefore, a further embodiment provides that the protective cap with the conductive means has conductively connected contact points for the formation of electrical connections. A contact point is provided for electrically contacting the capacitor. Accordingly, a contact point is formed in the region of the receptacle. Another contact point is formed laterally adjacent to the receptacle. The contact point is designed as a connection for an electrical consumer, a battery or the like. The connection is circular. In this case, the terminal has a bottom, which is preferably designed as an electrically conductive plate, for example as a circular disk. The bottom has a passage opening. The bottom is preferably injected into the protective cap. For electrical contacting of the ground is connected to a busbar or a conductor track, in particular firmly connected, for example by welding. In addition, in one embodiment, a Contact point designed as a ground connection. This ground terminal is formed laterally to the receptacle. The ground terminal is formed in an embodiment analogous to the battery terminal. In this case, the passage opening of the ground connection is provided for a screw connection. About the screw, that is, by means of a screw, the cap is attachable to a bearing plate or other housing. The housing is designed for example as an aluminum housing. About the screw is a ground connection realized with the housing. The ground connection is also connected to a busbar. In addition, in one embodiment it is provided that a second connection is provided for an electrical load and / or a battery, that is to say a second battery connection. This second battery terminal is formed in one embodiment as the first battery terminal. This is also located laterally to the recording. Preferably, the second battery terminal is located on another half of the protective cap. In this way, the electric machine can be used for different consumers having contacts for the electrical machine at different locations. In particular, several electrical machines can be interconnected via the second battery connection, for example, connected in series.

Entsprechend sieht eine Ausführungsform vor, dass die Kontaktstellen als ein Masseanschluss und mindestens ein Batterieanschluss, bevorzugt als zwei Batterieanschlüsse, ausgebildet sind. Die Kontaktstellen sind entsprechend über Stromschienen elektrisch mit dem Kondensator verbunden. Der Kondensator ist für einen weiteren Schutz isoliert, bevorzugt mit einem Kunstharz oder dergleichen vergossen oder in diesen eingebettet. Accordingly, an embodiment provides that the contact points are formed as a ground terminal and at least one battery terminal, preferably as two battery terminals. The contact points are correspondingly electrically connected to the capacitor via busbars. The capacitor is insulated for further protection, preferably molded or embedded in a synthetic resin or the like.

Entsprechend sieht auch eine weitere Ausführungsform vor, dass die Leitmittel integriert in die Schutzkappe, insbesondere in das isolierende Material, ausgebildet sind. Bevorzugt sind die Leitmittel, das heißt die Stromschienen, mit der Schutzkappe verspritzt oder vergossen, sodass diese in der Schutzkappe integriert sind. Durch entsprechendes Abtragen des Schutzkappenmaterials lassen sich elektrische Anschlüsse realisieren. Für die Kontaktstellen sind entsprechende Vertiefungen vorgesehen, um die Kontaktstelle gegenüber der verbleibenden Schutzkappe ausreichend zu definieren.Accordingly, a further embodiment provides that the conducting means are integrated in the protective cap, in particular in the insulating material. Preferably, the conductive means, that is the busbars, splashed with the cap or potted, so that they are integrated in the protective cap. By appropriate removal of the protective cap material can be realized electrical connections. Corresponding depressions are provided for the contact points in order to sufficiently define the contact point with respect to the remaining protective cap.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it:

1 in einer Querschnittsansicht eine als schleifringloser Drehstrom-Generator ausgebildete elektrische Maschine, 1 in a cross-sectional view of a trained as a slip ring three-phase alternator electric machine,

2 in einer Perspektivansicht einen Ausschnitt einer anderen Ausführungsform einer elektrischen Maschine, 2 in a perspective view of a section of another embodiment of an electrical machine,

3 eine Schutzkappe der Ausführungsform nach 2 in Alleinstellung in einer Draufsicht, 3 a protective cap of the embodiment according to 2 alone in a plan view,

4 die Schutzkappe nach 3 in einer Rückansicht, 4 the protective cap 3 in a rear view,

5 die Schutzkappe nach 3 und 4 in einer Perspektivansicht, 5 the protective cap 3 and 4 in a perspective view,

6 die Schutzkappe nach 5 in einer teilweise transparenten Ansicht, 6 the protective cap 5 in a partially transparent view,

7 die Schutzkappe nach 4 in einer teilweise transparenten Ansicht und 7 the protective cap 4 in a partially transparent view and

8 die Schutzkappe nach 3 in einer teilweise transparenten Ansicht mit einem schematisch dargestellten zweiten Batterieanschluss. 8th the protective cap 3 in a partially transparent view with a schematically illustrated second battery terminal.

4a, b, c einen Gegenpol in zwei Seitenansichten und einer Draufsicht. 4a , b, c an antipole in two side views and a top view.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Die 1 zeigt in einer Querschnittsansicht eine als schleifringloser Drehstrom-Generator ausgebildete elektrische Maschine 100.The 1 shows in a cross-sectional view of a trained as a slip ring three-phase alternator electric machine 100 ,

Der Drehstromgenerator nach 1 der Leitstückläuferbauart weist ein Gehäuse aus einem etwa topfförmigen Gehäuseteil 10 auf, das durch ein Lagerschild 11 verschlossen ist – das auch als Minus-Kühlkörper für darauf angeordnete Minus-Dioden einer Gleichrichtereinheit bezeichnet wird. In einer im Lagerschild 11 ausgebildeten, abgesetzten Bohrung 12 ist ein Kugellager 13 angeordnet, gleichachsig zu diesem in einer an dem als Gehäusetopf ausgebildeten Gehäuseteil 10 angeformten Auswölbung 15 sitzt ein weiteres Kugellager 16. In den beiden Kugellagern 12, 16 ist eine Läuferwelle, Ankerwelle, Antriebswelle oder kurz Welle 18 eines mit ihr integrierten Polrads 19 (Klauenpolläufer) gelagert. Aus dem Lagerschild 11 ragt ein verjüngtes Wellenende 18A der Welle 18 heraus, auf dem eine Riemenscheibe 20 zum Antrieb des Generators befestigt ist. Der Generator ist von üblicher Bauart, er weist ein Ständerblechpaket 22 auf, einen Polkern 23 mit feststehender Erregerwicklung 24, ein rotierendes Leitstück 26, welches über einen antimagnetischen Ring 25 mit dem Polrad 19 fest verbunden ist. Luftspalte zwischen den genannten Teilen sind nicht näher bezeichnet, da üblich und nicht erfindungswesentlich. Mit dem Lagerschild 11 ist koaxial ein sogenannter Plus-Kühlkörper 28 für die Plus-Dioden der Gleichrichtereinheit mit Schrauben 29 befestigt. Zwischen den beiden Teilen liegt eine Isolierfolie 30. Die Köpfe 29A der Schrauben 29 weisen nach außen, d.h. zur Riemenscheibe 20 hin. Radial innerhalb des Kühlkörpers 28 befindet sich ebenfalls wieder koaxial zu demselben eine Anschlussplatte 32, welche mit Zylinderkopfschrauben 33 am Lagerschild 11 befestigt ist, d.h. die Köpfe der Zylinderkopfschrauben 33 weisen ebenfalls nach außen. Die zuletzt genannten Teile befinden sich in dieser Ausführungsform unter einer Schutzkappe 34, die an ihrem inneren Durchmesser eine Scheibe 35 einfasst, und mit ihrem Außendurchmesser in eine Ringnut 37 des Lagerschilds 11 hineingreift. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Anschlussplatte 32 und die Scheibe 35 in die Schutzkappe 34 integriert ausgebildet, wie anhand der weiteren Fig. deutlich wird. Weiter ist ein hier nicht dargestelltes Reglergehäuse vorgesehen. Es hat einen Steckersockel und einen Druckausgleichskanal, welcher den Innenraum des Generators mit einem in den Steckersockel eingesteckten, nicht dargestellten Kabelbaum, der auch als Druckausgleich dient, nach außen verbindet. Der ebenfalls nicht dargestellte Stecker dichtet die Steckerverbindung am Steckersockel ab. Es kann vorkommen, dass ein Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Generator in Situationen gerät, beispielsweise beim Durchqueren eines Gewässers, wobei der Generator unter der Wasseroberfläche liegt. Über den genannten Druckausgleich wird erreicht, dass bei Temperaturänderungen kein Unterdruck im Generator entsteht und deshalb keine Flüssigkeit in den Generator gelangen kann. Eine solche Anordnung wird als Watfähigkeit bezeichnet. Für diesen Fall erfolgt der Druckausgleich über das Luftvolumen im Kabelbaumschlauch durch den Druckausgleichskanal in den Innenraum der Schutzkappe 34 sowie über Bohrungen im Lagerschild 11 zur Durchführung von Anschlüssen bis hin zum Generatorinnenraum. Der Schlauch kann auch bis oberhalb der Wasserlinie geführt werden, so dass der Generator dann mit der Außenluft frei atmen kann. Damit aber keine Flüssigkeit in den Generator eindringen kann, sind noch einige weitere Maßnahmen notwendig, und zwar solche, die sich auf die Abdichtung des Gehäuseinneren des Generators beziehen. Hierzu ist es wichtig, dass die Schutzkappe 34 gegenüber dem Lagerschild 11 abgedichtet ist. Hierzu ist beispielsweise eine Dichtung 44 in der Nut 37 vorgesehen, in welche ein umlaufender Rand 45 am Außenumfang der Schutzkappe 34 greift. Weiterhin wichtig ist die Dichtung 49 am Außenring des Kugellagers 13 zwischen der Scheibe 35 und dem Lagerschild 11 und Dichtungen am Reglergehäuse. An einem Außenflansch 51 des Gehäuses 10 liegt in einer Ringnut 52 ebenfalls ein Dichtring 53, welcher das Generatorgehäuse zur Brennkraftmaschinenseite hin abdichtet. Es wurde also darauf zu geachtet, dass sämtliche Generatorteile konsequent gegen Eindringen von Flüssigkeit abgedichtet sind. Die oben erwähnten Druckschwankungen im Generator durch Temperaturänderungen, also dann, wenn das Fahrzeug mit dem Generator ins Wasser gelangt und abgekühlt wird und die dadurch hervorgerufenen Druckschwankungen erfordern einen Druckausgleich, der – wie bereits oben erwähnt – durch den Druckausgleichskanal im Reglergehäuse, und den Kabelbaum erfolgt.The alternator after 1 Leitstückläufauer type has a housing of an approximately cup-shaped housing part 10 on, by a camp sign 11 is closed - which is also referred to as a minus heat sink for arranged thereon minus diodes of a rectifier unit. In one in the end shield 11 trained, stepped bore 12 is a ball bearing 13 arranged, coaxially to this in a housing part designed as a housing pot 10 molded bulge 15 sits another ball bearing 16 , In the two ball bearings 12 . 16 is a rotor shaft, armature shaft, drive shaft or short shaft 18 a built-in pole wheel 19 (Claw pollack) stored. From the end shield 11 protrudes a tapered shaft end 18A the wave 18 out, on which a pulley 20 is attached to drive the generator. The generator is of conventional design, he has a stator core 22 on, a pole core 23 with fixed excitation winding 24 , a rotating guide piece 26 which has an antimagnetic ring 25 with the pole wheel 19 is firmly connected. Air gaps between said parts are not specified, as usual and not essential to the invention. With the end shield 11 Coaxial is a so-called plus heatsink 28 for the plus diodes of the rectifier unit with screws 29 attached. Between the two parts is an insulating film 30 , The heads 29A the screws 29 point outwards, ie to the pulley 20 out. Radial inside the heat sink 28 is also again coaxial with the same a connection plate 32 , which with cylinder head bolts 33 on the bearing plate 11 is attached, ie the heads of the cylinder head bolts 33 also point outwards. The latter parts are in this embodiment under a protective cap 34 , which at its inner diameter a disc 35 encloses, and with its outer diameter in an annular groove 37 of the end shield 11 reaching in. In a preferred embodiment, the terminal plate 32 and the disc 35 in the protective cap 34 formed integrally, as will become apparent from the further FIG. Next, a controller housing, not shown here is provided. It has a plug socket and a pressure equalization channel, which connects the interior of the generator with an inserted into the plug socket, not shown harness, which also serves as a pressure equalization, to the outside. The plug, also not shown, seals the plug connection on the plug socket. It may happen that a vehicle with the generator according to the invention in situations, for example, when crossing a body of water, the generator is below the water surface. About the pressure equalization is achieved that under temperature changes no negative pressure in the generator and therefore no liquid can get into the generator. Such an arrangement is called wading capability. In this case, the pressure equalization takes place via the air volume in the wiring harness through the pressure equalization channel in the interior of the protective cap 34 as well as holes in the bearing plate 11 for carrying out connections up to the generator interior. The hose can also be led to above the waterline, so that the generator can then breathe freely with the outside air. But so that no liquid can penetrate into the generator, some more measures are necessary, namely those that relate to the sealing of the housing interior of the generator. For this it is important that the protective cap 34 opposite the end shield 11 is sealed. For this purpose, for example, a seal 44 in the groove 37 provided, in which a circumferential edge 45 on the outer circumference of the protective cap 34 attacks. Also important is the seal 49 on the outer ring of the ball bearing 13 between the disc 35 and the end shield 11 and seals on the regulator housing. On an outer flange 51 of the housing 10 lies in an annular groove 52 also a sealing ring 53 which seals the generator housing to the engine side. It was therefore ensured that all generator parts are consistently sealed against ingress of liquid. The above-mentioned pressure fluctuations in the generator due to temperature changes, ie when the vehicle with the generator enters the water and is cooled and the resulting pressure fluctuations require a pressure equalization, which - as already mentioned above - through the pressure equalization channel in the controller housing, and the wiring harness ,

2 zeigt in einer Perspektivansicht einen Ausschnitt einer anderen Ausführungsform der elektrischen Maschine 100. Die Schutzkappe 34 sitzt axial außen an einer Stirnseite der elektrischen Maschine 100 auf dem Lagerschild 11. An der Schutzkappe 34 ist ein Kondensator 110 (siehe 7, 8) vorgesehen, der als Entstörkondensator 110a einer Gleitrichtereinrichtung ausgebildet ist. Hierzu weist die Schutzkappe 34 zentrisch eine Aufnahme 120 für den Kondensator 110 auf. Die Schutzkappe 34 ist topfförmig mit einem Boden 34a und einem Mantelbereich 34b ausgebildet. Im Zentrum der Schutzkappe 34, das heißt in axialer Verlängerung der Welle 18 ist die ebenfalls topfförmig ausgebildete Aufnahme 120 vorgesehen. Diese weist eine an die Kontur des aufzunehmenden Kondensators 110 angepasste Vertiefung 121 auf. Zudem ist an der Vertiefung 121 nach außen abragend ein Kabelhalter 125 vorgesehen. Dieser ist als Clipverbindung 125a ausgebildet, in welchen sich ein Kabel einfach einclipsen lässt. Radial von der Vertiefung sich in Richtung Mantelbereich 34b erstreckend ist ein Steg 130 vorgesehen, der eine Stromschiene 135 umgibt, welche zu einer ersten Kontaktstelle 137 führt. Die Kontaktstelle 137 ist als Masseanschluss 137a ausgeführt. Über eine Schraube 29 ist die Schutzkappe 34, die aus einem isolierenden Material wie einem Kunststoff ausgebildet ist, mit dem in axialer Richtung darunter befindlichen Lagerschild 11 verbunden. Das Lagerschild 11 ist bevorzugt aus Aluminium ausgebildet. Der Steg 130 bildet eine Symmetrieachse der Schutzkappe 34 aus. Seitlich neben der Symmetrieachse ist eine weitere Kontaktstelle 137 ausgebildet, die vorliegend als Batterieanschluss oder B1+ – Anschluss 137b ausgebildet ist. Aus der Kontaktstelle 137 ragt eine Schraube 29 mit Mutter 29a heraus, über welche eine elektrische Kontaktierung mit einer Batterie oder einem anderen elektrischen Verbraucher erfolgen kann. In einem Halbringbereich radial benachbart zu der zentralen Vertiefung 121 ist eine Belüftung mittels mehrerer, gitterartig angeordneter Ausnehmungen realisiert. 2 shows in a perspective view a detail of another embodiment of the electrical machine 100 , The protective cap 34 sits axially outside on an end face of the electric machine 100 on the bearing plate 11 , On the protective cap 34 is a capacitor 110 (please refer 7 . 8th ) provided as a suppression capacitor 110a a Gleitrichtereinrichtung is formed. For this purpose, the protective cap 34 Centric a recording 120 for the capacitor 110 on. The protective cap 34 is cup-shaped with a bottom 34a and a jacket area 34b educated. In the center of the protective cap 34 , that is in the axial extension of the shaft 18 is the also cup-shaped recording 120 intended. This has a to the contour of the male capacitor 110 adapted recess 121 on. In addition, at the recess 121 protruding outwards a cable holder 125 intended. This is as a clip connection 125a trained, in which a cable can be easily clipped. Radial from the depression towards the mantle area 34b extending is a footbridge 130 provided that a busbar 135 surrounds which to a first contact point 137 leads. The contact point 137 is as a ground connection 137a executed. About a screw 29 is the protective cap 34 , which is formed of an insulating material such as a plastic, with the bearing plate located in the axial direction underneath 11 connected. The bearing plate 11 is preferably formed of aluminum. The jetty 130 forms an axis of symmetry of the protective cap 34 out. Laterally next to the symmetry axis is another contact point 137 formed, in the present case as a battery connection or B1 + - connection 137b is trained. From the contact point 137 sticks out a screw 29 with Mother 29a out, via which an electrical contact with a battery or other electrical consumers can be done. In a semi-annular region radially adjacent to the central depression 121 Ventilation is realized by means of a plurality of lattice-like recesses arranged.

Der Aufbau der Schutzkappe 34 wird insbesondere anhand der 3 bis 8 deutlicher. Die 3 zeigt die Schutzkappe 34 der Ausführungsform nach 2 in Alleinstellung in einer Draufsicht. Die 4 zeigt die Schutzkappe 34 nach 3 in einer Rückansicht. Die 5 zeigt die Schutzkappe 34 nach 3 und 4 in einer Perspektivansicht. Die 6 zeigt die Schutzkappe 34 nach 5 in einer teilweise transparenten Ansicht. Die 7 zeigt die Schutzkappe 34 nach 4 in einer teilweise transparenten Ansicht und die 8 zeigt die Schutzkappe 34 nach 3 in einer teilweise transparenten Ansicht mit einem schematisch dargestellten zweiten Batterieanschluss. Die in den Fig. dargestellte Schutzkappe 34 ist aus einem Kunststoff hergestellt. In dem ringkreisförmigen Bereich um das Zentrum weist die Schutzkappe 34 diverse Lüftungsöffnungen 34c auf, welche den Bodenbereich 34a durchdringen. Weiterhin weist die Schutzkappe 34 auch in de Übergangsbereich von Bodenbereich 34a zum Mantelbereich 34b langlochartige Lüftungs- und/oder Wasserablauföffnungen 34d auf. Die zentrale Aufnahme 120 für den Kondensator 110 ist als Vertiefung 121 ausgebildet. Die Kontur der Vertiefung ist an den Kondensator 110 bzw. weitere dort aufzunehmende Bauteile angepasst. Dabei sind in der Vertiefung 121 zwei Schweißstellen 145 vorgesehen, für eine elektrische Kontaktierung. Beispielsweise ist der Kondensator 110 über die Schweißstellen 145 elektrisch leitend mit den als Stromschienen 135 ausgebildeten Leitmitteln 136 verbunden. Die Stromschienen 135 führen zu den jeweiligen Kontaktstellen 137. Die Kontaktstellen 137 weisen eine leitendende Kreisringscheibe 138 auf, welcher zur Aufnahme jeweils einer Schraube 29 ausgebildet ist. Wie anhand der transparenten Darstellung in 7 gut zu erkennen ist, sind die Leitmittel 136 in die Schutzkappe 34 integriert ausgebildet. Somit sind die Leitmittel 136 gegen äußere Einflüsse weitestgehend geschützt. Beispielsweise sind die Leitmittel 136 von der Schutzkappe 34 umspritzt. Der Kondensator 110 ist an den Schweißstellen 145 elektrisch leitend mit den Leitmitteln 136 verbunden. Dabei befindet sich der Kondensator 136 in axialer Verlängerung zu der Welle 18. Auf diese Weise ist an der Schutzkappe 34 Platz für eine weitere Kontaktstelle 137 geschaffen, beispielsweise einen zweiten Batterieanschluss 137c, wie in 8 gut zu erkennen ist. The structure of the protective cap 34 is determined in particular on the basis of 3 to 8th more clear. The 3 shows the protective cap 34 the embodiment according to 2 alone in a plan view. The 4 shows the protective cap 34 to 3 in a rear view. The 5 shows the protective cap 34 to 3 and 4 in a perspective view. The 6 shows the protective cap 34 to 5 in a partially transparent view. The 7 shows the protective cap 34 to 4 in a partially transparent view and the 8th shows the protective cap 34 to 3 in a partially transparent view with a schematically illustrated second battery terminal. The protective cap shown in FIGS 34 is made of a plastic. In the ring-shaped area around the center, the protective cap 34 various ventilation openings 34c on which the ground area 34a penetrate. Furthermore, the protective cap 34 also in the transition area of ground area 34a to the jacket area 34b slot-like ventilation and / or water drainage openings 34d on. The central recording 120 for the capacitor 110 is as a depression 121 educated. The contour of the recess is to the capacitor 110 or further components to be accommodated there adapted. Thereby are in the depression 121 two welds 145 provided for an electrical contact. For example, the capacitor 110 over the welds 145 electrically conductive with the as busbars 135 trained guiding agents 136 connected. The busbars 135 lead to the respective contact points 137 , The contact points 137 have a conductive annular disc 138 on, which for receiving in each case a screw 29 is trained. As shown by the transparent representation in 7 It is easy to see that these are the guiding agents 136 in the protective cap 34 integrated trained. Thus, the guiding agents 136 Protected against external influences as far as possible. For example, the guiding agents 136 from the protective cap 34 molded. The capacitor 110 is at the welds 145 electrically conductive with the conductive agents 136 connected. This is the capacitor 136 in axial extension to the shaft 18 , This way is on the protective cap 34 Space for another contact point 137 created, for example, a second battery connection 137c , as in 8th easy to recognize.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 29717415 U1 [0007]

Claims

Electric machine ( 100 ), in particular a generator such as an alternator, for converting mechanical energy into electrical energy, with a rotatable rotor shaft ( 18 ) and a capacitor ( 110 ), in particular a suppression capacitor ( 110a ), characterized in that the capacitor ( 110 ) centric to the rotor shaft ( 27 ) is arranged.

Electric machine ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the capacitor ( 110 ) by means of a protective cap ( 34 ) is protected against external influences.

Electric machine ( 100 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the protective cap ( 34 ) a recording ( 120 ) for the capacitor ( 110 ) having.

Electric machine ( 100 ) according to claim 1 to 3, characterized in that the protective cap ( 34 ) cup-shaped with a bottom portion ( 34a ) and one of them axially projecting jacket region ( 34b ) is trained.

Electric machine ( 100 ) according to claims 1 to 4, characterized in that the receptacle ( 120 ) is formed as a cup-shaped recess, so that the recorded capacitor ( 110 ) on the bottom side and laterally at least partially from the receptacle ( 120 ) is surrounded.

Electric machine ( 100 ) according to claim 1 to 4, characterized in that the protective cap ( 34 ) is made of an insulating material.

Electric machine ( 100 ) according to claim 1 to 4, characterized in that the protective cap ( 34 ) Conducting agent ( 136 ) for electrically conducting an electric current.

Electric machine ( 100 ) according to claim 1 to 4, characterized in that the protective cap ( 34 ) with the conducting agents ( 136 ) conductively connected contact points ( 137 ) to form electrical connections.

Electric machine ( 100 ) according to claims 1 to 4, characterized in that the contact points ( 137 ) as a ground connection ( 137a ) and at least one battery connection ( 137b ), preferably as two battery terminals ( 137b ), are formed.

Electric machine ( 100 ) according to claims 1 to 4, characterized in that the conducting means ( 136 ) integrated in the protective cap ( 134 ), in particular in the insulating material are formed.

Method for producing an electrical machine ( 100 ), in particular a generator such as an alternator, for converting mechanical energy into electrical energy, with a rotatable rotor shaft ( 18 ) having a capacitor ( 110 ), in particular an interference suppression capacitor ( 110a ), characterized in that the capacitor ( 110 ) centric to the rotor shaft ( 18 ) is arranged.

Method according to claim 11, characterized in that the capacitor ( 110 ) for protection against external influences in a receptacle ( 120 ) of the protective cap ( 134 ) is arranged.