DE3608472A1

DE3608472A1 - Verfahren und vorrichtung zur geraeuschminderung bei elektrischen maschinen, insbesondere drehstromgenerator fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3608472A1
Application number: DE19863608472
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Frister; Istvan Dipl Ing Ragaly
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1987-09-17
Anticipated expiration: 2006-03-15
Also published as: FR2595883B1; DE3608472C2; FR2595883A1; JPS62225140A; US4755698A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung nach der Gattung des Anspruchs 4 oder 5. Das Geräuschverhalten von Drehstromgeneratoren ist bekannt; es ist auch be kannt, daß dieses durch magnetische Leitwertschwankungen bei rotierendem Läufer mitbeeinflußt wird, die im Bereich des Ständers im Übergang zum Läufer entstehen. Es ist daher in diesem Zusammenhang schon vorgeschlagen worden, in die vom Ständer nach innen gebildeten Nutschlitze so genannte ferromagnetische Nutkeile einzubringen, wo durch sich die magnetischen Leitwertschwankungen und damit auch die Wirkung der anregenden Wechselkräfte in ihrer Amplitude zwischen Ständer und Läufer vermindern lassen. Durch die Anordnung eines ferromagnetischen Nut keils in jedem Nutschlitz kann daher eine gewisse Redu zierung der Geräuschentwicklung beobachtet werden, je doch nicht in ausreichendem Maße.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das von elektrischen Maschinen, nämlich insbesondere von Dreh stromgeneratoren für Fahrzeuge entwickelte Geräuschver halten weiter zu verbessern.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemä ße Vorrichtung lösen diese Aufgabe jeweils mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspru ches 4 oder 5 und beruhen auf der Erkenntnis, daß eine wirksame Änderung des Geräuschverhaltens solcher Gene ratoren dann erzielt werden kann, wenn man nicht wie bisher nur eine Amplitudenverringerung versucht, sondern die Leitwertschwankungen, die ja im dynamischen Be triebsablauf, also bei entsprechenden Drehzahlen des Generators entstehen, in ihrer Frequenz in solche Dreh zahlbereiche verschiebt, bei denen vom jeweiligen Gene rator entwickelte Geräusche nicht wahrnehmbar, daher auch nicht störend sind; solche Drehzahlbereiche ergeben sich beispielsweise unterhalb des Leerlaufs der den Generator antreibenden Brennkraftmaschine oder bei so hohen Drehzahlen, daß aufgrund der hier üblicherwei se ohnehin vorhandenen Geräuschentwicklung das Genera torgeräusch nicht mehr als störend empfunden werden kann.

Die Erfindung ist deshalb so wirksam, weil im Grunde das ganze Geräuschverhalten eines Generators erst dann störend wird, wenn Generatorteile durch die periodi schen Leitwertschwankungen zu einer Resonanzfrequenz der Generatorteile, also zu einem Mitschwingen angeregt werden, denn in diesem Falle können sich weit über das Normalmaß der verursachenden Kraft ergebende Schwingun gen daher auch entsprechende Geräusche entwickeln. Die Verschiebung der Anregungsfrequenzen, also die Beein flussung der Beziehungen der einzelnen Generatorteile im Frequenzbereich ist daher eine wirksamere Möglich keit als der Versuch, sich bildende Amplituden ledig lich zu verkleinern.

Daher ist bei der Erfindung vorteilhaft, daß die Verla gerung der Anregungsfrequenz in nicht mehr störende Frequenzbereiche durch geringste Mittel, also kosten günstig und ohne zusätzlichen Montageaufwand vorgenommen werden kann, wobei bei einer bevorzugten Ausführungsform die Anregungsfrequenzen sich schon dadurch ändern las sen, daß man zwischen den am Umfang der Ständerbohrung regelmäßig oder unregelmäßig in die Nutschlitze einge brachten ferromagnetischen Nutkeile Nutschlitze ohne ferromagnetische Nutkeile beläßt, so daß es offensicht lich zu einer Störung im periodischen Verhalten der magnetischen Leitwertschwankungen kommt und ein Anfa chen von Schwingungen unterbleibt. Eine weitere Möglichkeit zur Anregungsfrequenzver schiebung besteht darin, die sich jeweils mit den Nut schlitzen abwechselnden Ständerzähne dort, wo sie die Ständerinnenbohrung bilden, einer plastischen Formver änderung zu unterziehen, beispielsweise aufzuspalten, so daß sich mindestens ein oder zwei zusätzliche Luft schlitze bilden, die zusätzliche Leitwertschwankungen verursachen, so daß Anregungsfrequenzen in höhere Fre quenzbereiche verschoben werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschrei bung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1-5 schemati siert in einer Draufsicht lediglich auf den Ständer eines Drehstromgenerators mit Innenbohrung mögliche Ausführungsformen der ferromagnetischen Keilverteilung in den Nutschlitzen und die Fig. 6 und 7 jeweils Aus führungsformen für eine plastische Verformung von Ständerzähnen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1-5 zeigen jeweils unterschiedliche Möglich keiten der Verteilung von ferromagnetischen Nutkeilen über den Umfang der Innenbohrung des Ständers einer elektrischen Maschine in zwischen den Ständerzähnen ge bildeten Nutschlitzen, wobei im folgenden aus schließlich nur noch von einem Drehstromgenerator als mit einem solchen Ständer ausgerüsteter elektrischer Ma schine die Rede sein wird, ohne die Erfindung hierdurch einzuschränken. In den Fig. 1-5 ist der Ständer jeweils mit 10 und die durch die zueinander in einem Abstand angeordneten Ständerzähne 11 gebildeten Nutschlitze mit 12 bezeichnet. Die allgemeine Form der Ständerzähne ist füßchenartig mit im Bohrungsbereich verbreiterter Flä che, wie für sich bekannt; der Läufer ist in den Fig. 1-5 lediglich schematisch angedeutet und mit 13 bezeich net.

Gemäß dieser ersten Ausführungsform der Erfindung zur Verbesserung des Geräuschverhaltens von Drehstromgene ratoren werden jedenfalls nicht nur die Amplituden der magnetischen Leitwertschwankungen, die vom Ständer aus gehen, beeinflußt, sondern in besonders wirksamer Weise eine Anregungsfrequenzverschiebung erreicht, und zwar da durch, daß zwischen den am Umfang der Ständerbohrung 14 regelmäßig oder unregelmäßig in die Nutschlitze 12 eingebrachten ferromagnetischen Nutkeilen, die jeweils mit 15 bezeichnet sind, offene, also freigelassene Nut schlitze angeordnet sind, die keine ferromagnetischen Nutkeile aufweisen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mit gleichmäßigem Abstand zueinanderjeweils über den Umfang verteilt 12 ferromagnetische Nutkeile 15 angeordnet, also derart, daß jeweils auf einen mit einem Nutkeil 15 verschlossenen Nutschlitz in der einen oder anderen Richtung zwei Nutschlitze ohne ferromagne tische Nutkeile folgen.

Ergänzend ist es darüber hinaus noch möglich und für sich gesehen auch bekannt, Nutschlitze nach dem Einbrin gen der Ständerwicklung mit aus einem geeigneten Hart papier, oder dgl. abzudecken, also mit sogenannten Nut verschlüssen zu versehen - hiervon ist in der Darstel lung der Fig. 1 kein Gebrauch gemacht worden, d.h. ne ben den 12 ferromagnetischen Nutkeilen sind 0 Nutver schlüsse vorgesehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind ebenfalls 12 ferromagnetische Nutkeile 15 über den Umfang verteilt - man erkennt jedoch die Vielfalt von Variationen der Nutkeilverteilung, denn bei diesem Ausführungsbeispiel (und sämtliche Ausführungsbeispiele sind als nicht die Erfindung einschränkend anzusehen, sondern zeigen le diglich mögliche Verteilungsmuster von Nutkeilen und Nutverschlüssen) sind die Abstände zwischen den mit ferromagnetischen Nutkeilen versehenen Nutschlitzen unregelmäßig und schwanken zwischen einem freien Nut schlitz ohne ferromagnetischen Nutkeil und drei freien Nutschlitzen, wie ohne weiteres aus der Darstellung der Fig. 2 erkennbar. Die unregelmäßige Verteilung der Nutkeile in den Nutschlitzen sorgt ergänzend zu den erwähnten Wirkungen für eine Verschlechterung des Pe riodizitätsverhaltens der magnetischen Leitwertschwan kungen, wie sie vom Ständer ausgehen, und bildet daher ebenfalls ein wirksames Mittel, Anfachungen von Mitschwingungen zu unterdrücken. Bei dem in Fig. 2 dar gestellten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zu den 12 ferromagnetischen Nutkeilen 15 noch 3 Nutverschlüsse, die nicht eigens in den Figuren gekennzeichnet sind, vorgesehen, wobei die Nutverschlüsse in solche Nut schlitze eingebracht sind, in denen sich keine ferro magnetischen Nutkeile befinden. Anordnung und Verteilung der Nutverschlüsse sind ebenfalls beliebig regelmäßig oder unregelmäßig über den Umfang der Ständerbohrung mit sich dazwischen befindenden Nutschlitzen ohne Nutver schlüsse.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind über den Um fang verteilt 9 ferromagnetische Nutkeile eingebracht, wobei die Verteilung der Nutkeile zu sich selbst gese hen wieder regelmäßig ist, da zwischen jedem mit einem Nutkeil versehenen Nutschlitz jeweils 3 Nutschlitze ohne ferromagnetische Nutkeile angeordnet sind. Zusätz lich können bei diesem Ausführungsbeispiel 5 Nutver schlüsse angeordnet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind über den Umfang verteilt 14 ferromagnetische Nutkeile und 8 Nut verschlüsse angeordnet, wobei die Verteilung der Nut keile über den Umfang der Ständerbohrung gegenein ander wieder unregelmäßig ist und Abstände von nicht mit Nutkeilen versehenen Nutschlitzen zwischen einem und drei Nutschlitze möglich sind, wie die Zeichnung zeigt.

Schließlich sind bei dem letzten Ausführungsbeispiel über den Umfang der Ständerbohrung in regelmäßiger Ver teilung 18 Nutkeile und 11 Nutverschlüsse vorgesehen, wobei mit Nutkeilen versehene Nutschlitze sich mit Nut schlitzen ohne ferromagnetische Nutkeile jeweils abwech seln.

Die Ausführungsbeispiele der Fig. 6 und 7 zeigen ledig lich in einer Teilausschnittsdarstellung von Ständerzäh nen die sich anbietenden Möglichkeiten einer plastischen Verformung der Zähne, gegebenenfalls bis nahe der Ebene der Nutschlitzgründe.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.6 wird so vorgegangen, daß noch vor der Paketierung der das Ständerpaket bil denden einzelnen Eisenlamellen in bestimmte, in alle, im regelmäßig oder unregelmäßig über den Umfang mit be liebigen, unbeeinflußt gelassenen Zwischenzähnen Schlitze in bestimmte Zähne 11′ eingebracht werden, die in Fig. 6 mit 16 bezeichnet sind und wobei, wie es sich versteht, nach diesem Herstellungsschritt die Zahnform im wesent lichen noch unbeeinflußt verbleibt, da ein solcher Zahn, der mit 11 a′ bezeichnet ist, die in Fig. 6 gezeigte ge strichelte Form aufweist bzw. zunächst beibehält.

Nachdem dann die Ständerwicklungen eingelegt worden sind, werden in die Ständerzähne in die vor der Paketie rung eingebrachten Zahnschlitze 16 beispielsweise Keil werkzeuge eingebracht oder sonstige geeignete Maßnahmen getroffen, um eine Schlitzöffnung zu bewirken zur Er reichung einer Zahnform, wie sie in Fig. 6 in der durch gezogenen Linienführung dargestellt ist. Die beiden durch die Schlitzbildung zunächst gebildeten, jedoch noch aneinanderstehenden Zahnhälften werden daher durch die Einführung eines Keilwerkzeugs einer plastischen Verformung und einer gegenseitigen Öffnung unterzogen, wodurch es einerseits zu einer (erwünschten) Verengung angrenzender offener Nutschlitze kommt, gleichzeitig aber zu der Bildung zusätzlicher Luftspalte 17, wodurch notwendigerweise zusätzliche Leitwertschwankungen entstehen, d.h. eine mögliche Anregungsfrequenz entschei dend vergrößert, also in einem höheren Frequenzbereich verschoben wird.

Bei dem im Grundprinzip ähnlichen Lösungsvorschlag, wie er in Fig. 7 dargestellt ist, erfolgt ebenfalls eine Keilverformung von Zahnteilen nach dem Einlegen der Ständerwicklungen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind von Anfang an die jeweils ausgewählten Zähne oder alle Zähne (diese zweite Ausführungsform der verformten Ständerzähne umfaßt ebenfalls beide Möglichkeiten) so hergestellt, wie sie bei 11′′ in Fig. 7 gezeigt sind. Unter geeigne ter beidseitiger Schlitzbildung 18 a. 18 b wird der Kopf teil des Ständerzahns 11′ vor der Paketierung zum Ständerpaket, also bei jeder Eisenlamelle bei deren Herstellung mit beidseitig in die spätere Ständerboh rung hineinragenden schrägen Ansätzen 19 a, 19 b verse hen, wobei die Breite des Ständerzahns beibehalten wird. Es kommt daher beidseitig zu einer Art nach unten abge spreizter Füßchenbildung, und in dieser Form erfolgt dann nach der Paketierung das Einlegen der Ständerwick lungen und anschließend die Keilverformung im Bereich dieser beidseitigen Füßchen 19 a, 19 b, indem diese von der Innenbohrung aus gesehen nach außen und oben ge drückt werden, wodurch sich die endgültige Ständerzahn form 11′ so ergibt, wie dies in Fig. 7 bei 19 a′ und 19 b′ gestrichelt dargestellt ist. Hierdurch erzielt man wieder eine rund durchgehende Ständerbohrung, wenn bei spielsweise angrenzend nicht bearbeitete Ständerzähne 11 stehen, denen sich dann nach der Keilverformung die beidseitigen in der gespreizten Form befindlichen Füß chen 19 a′, 19 b′ anschließen. Gleichzeitig kommt es durch diese Art der Keilverformung bei jedem entsprechend be arbeiteten Zahn zu zwei zusätzlichen Luftschlitzen, wie ohne weiteres erkennbar, so daß sich eine Verdreifa chung der Anregungsfrequenz in diesem Bereich jeden falls ergibt. Man erkennt ferner, daß die Ausbildung des jeweils zu bearbeitenden Ständerzahns vor der Ver formung so getroffen ist, daß die Verformung so ausge führt werden kann, daß die Ständerbohrung nachträglich keiner Bearbeitung mehr unterzogen werden muß. Eine solche Lösung bietet neben der Anregungsfrequenzände rung auch fertigungstechnische Vorteile bei der Be wicklung des Ständers und der Positionierung der Stän derwicklungen (A»A′).

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Verfahren zur Geräuschminderung bei elektrischen Ma schinen, insbesondere Drehstromgeneratoren für Fahr zeuge, bei der ein Ständer mit den Rotor aufnehmender Bohrung über den Umfang verteilt die Ständerwicklungs teile aufnehmende Nutschlitze aufweist, dadurch ge kennzeichnet, daß nach dem Einbringen der Ständer wicklungsteile in die Nutschlitze die Nutöffnungen in ihrer Form oder durch über den Umfang gesehen unvoll ständiges Einsetzen von ferromagnetischen Nutkeilen in ihrer Anzahl der freien Nutöffnungen derart ver ändert werden, daß dadurch im Betrieb der Maschine zusätzlich zu den Leitwertschwankungen auch deren Anzahl pro Zeiteinheit so verändert wird, daß durch diese erzeugte Schwingungen bei Generatorteilen in nichtstörende Frequenzbereiche (höhere Generator drehzahl; Drehzahl unterhalb des Leerlaufs der an treibenden Brennkraftmaschine) verschoben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formveränderung der Nutöffnungen dadurch vor genommen wird, daß angrenzende Ständerzähne in regel mäßiger oder unregelmäßiger Verteilung über den Umfang der Ständerbohrung durch Keilverformung mindestens im auf die Ständerbohrung gerichteten Kopfteil zur Bildung zusätzlicher Luftschlitze geöffnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetischen Nutkeile regelmäßig oder un regelmäßig in die Nutschlitze über den Umfang der Ständerbohrung eingebracht werden mit sich zwischen diesen befindenden freigebliebenen Nutschlitzen be liebiger Anzahl.

4. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 hergestell te elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgene rator für Fahrzeuge, bei der ein Ständer mit den Ro tor aufnehmender Innenbohrung über den Innenumfang verteilt Ständerwicklungsteile aufnehmende Nutschlit ze aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bestimmte, sich mit unverändert belassenen Ständer zähnen beliebiger Anzahl abwechselnde Ständerzähne ebenfalls beliebiger Anzahl über den Umfang der Ständerbohrung verteilt durch einen sich verjüngen den Schlitz (Luftspalt 17), dieser gegebenenfalls bis zum angrenzenden Nutgrund reichend, geöffnet und die beiden gebildeten Ständerhalbzähne voneinander weg und gleichzeitig angrenzende Nutschlitze hier durch angrenzend zur Ständerbohrung zunehmend ver engend, verschoben sind, derart, daß sich eine Ver größerung der anregenden Frequenzen ergibt.

5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß vorgegebene Ständerzähne (11′) ledig lich in ihrem Kopfbereich angrenzend zur Ständerboh rung durch mindestens zwei Luftschlitze bei unverän dert belassenem Mittelteil beidseitig auf die Höhe der Ständerbohrung und gleichzeitiger Öffnung in die sem Bereich abgebogen sind, wodurch sich seitlich an gesetzte Füßchen (19 a′, 19 b′) ergeben, die die an grenzenden Nutschlitze gleichzeitig verengen.

6. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 und 3 hergestell te elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgene rator für Fahrzeuge, bei der ein Ständer mit den Ro tor aufnehmender Innenbohrung über den Innenumfang verteilt die Ständerwicklungsteile aufnehmende Schlitznuten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer Seite eines einen eingebrachten ferromagnetischen Nutkeil (15) aufweisenden Nut schlitzes (12) ein freier Nutschlitz ohne Nutkeil angeordnet ist.

7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß über den Umfang verteilt und zueinan der einen gleichmäßigen Abstand von zwei freien Nut schlitzen aufweisend zwölf ferromagnetische Nutkei le in die Ständernutschlitze (12) eingelegt sind. (Fig. 1)

8. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß, mit zwischen eins und drei abwech selnd freien Nutschlitzen, in die Nutschlitze (12) zwölf ferromagnetische Nutkeile, über den Umfang der Ständerbohrung verteilt, eingelegt sind. (Fig. 2)

9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß zusätzlich drei Nutverschlüsse, vorzugs weise aus Hartpapier o. dgl., in Nutschlitze einge bracht sind.

10. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß mit gleichmäßigem Abstand und jeweils drei freie Nutschlitze zwischen sich über den Umfang der Ständerbohrung verteilt neun ferromagnetische Nutkeile in Nutschlitze eingebracht sind. (Fig. 3)

11. Elektrische Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß zusätzlich fünf Nutverschlüsse in Nut schlitzen angeordnet sind.

12. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß mit unregelmäßiger, zwischen eins und drei freigelassenen Nutschlitzen zwischen sich vierzehn ferromagnetische Nutkeile in Nutschlitze eingelegt sind. (Fig. 4)

13. Elektrische Maschine nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß zusätzlich acht Nutverschlüsse in Nutschlitzen angeordnet sind.

14. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß achtzehn ferromagnetische Nutkeile über dem Umfang der Ständerbohrung gleichmäßig ab wechselnd mit jeweils einem freien Nutschlitz zwi schen durch Nutkeile besetzten Nutschlitzen angeordnet sind. (Fig. 5)

15. Elektrische Maschine nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, daß zusätzlich elf Nutverschlüsse in Nutschlitzen angeordnet sind.