(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械であって、締付けねじによって互いにねじ締結された、２つの部分から成るハウジングが設けられており、該ハウジングがロータを支承しかつステータを緊締するために働き、該ステータの成層鉄心が、外周面で固い長手方向結合部によって互いに結合された個別成層板から成っており、前記ステータが、その外縁範囲に位置する少なくとも複数の個別成層板で、両ハウジング半部の少なくとも一方のハウジング半部に設けられた接触面とセンタリング面とによって収容されている形式のものにおいて、両ハウジング半部（１３，１４）に設けられた接触面（３１）およびセンタリング面（３４）の間に緊締された、ステータ成層鉄心（１１）の個別成層板（１１ａ）が、締付けねじ（１５）に対して両側で対称的に小さな間隔をおいて配置されたそれぞれ少なくとも２つの長手方向結合部（３２）によって互いに結合されていることを特徴とする、電気機械。
【請求項２】
溶接シーム（３２）として形成された長手方向結合部が、周方向で不等の角度ピッチを有していて、しかも締付けねじ（１５）に対して両側で少なくとも約１歯ピッチ分だけずらされて、互いに平行に延びている、請求項１記載の電気機械。
【請求項３】
溶接シーム(３２)が溝（３５）に敷設されており、該溝（３５）が、成層鉄心（１１）の外径で、内歯列を備えた個別成層板（１１ａ）の歯中心の上方にそれぞれ配置されている、請求項１または２記載の電気機械。
【請求項４】
溶接シーム(３２)が、軸方向で成層鉄心（１１）の端面に対して直角に延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気機械。
【請求項５】
溶接シーム（３２）の角度分割が機械の磁極ピッチＴに対して調和していない、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気機械。
【請求項６】
前記接触面（３１）と前記センタリング面（３４）とが、両ハウジング半部（１３，１４）の円環状区分（３７）として形成されていて、前記締付けねじ（１５）と、対になった溶接シーム（３２）とに対してそれぞれ対称的に配置されている、請求項１記載の電気機械。
【請求項７】
締付けねじ（１５）におけるステータ（１１）の半径方向固定部が、前記円環状区分（３７）に配置されていて、ステータの成層鉄心（１１）の外周面にプレス嵌めによって接触している、請求項６記載の電気機械。
【請求項８】
両ハウジング半部（１３，１４）のうちの少なくとも一方が、センタリング面（３４）の円環状区分（３７）で、その間に位置する、前記ハウジング半部（１３，１４）の周方向範囲（３９）よりも、半径方向力に対する高い抵抗モーメントを有している、請求項７記載の電気機械。
【請求項９】
センタリング面（３４）における半径方向の抵抗モーメントが、その間に位置する前記ハウジング半部（１３，１４）の周方向範囲（３９）の半径方向の抵抗モーメントの少なくとも２倍の大きさに形成されている、請求項８記載の電気機械。
【請求項１０】
前記両ハウジング半部（１３，１４）の、ステータの成層鉄心（１１）を取り囲む壁が、各センタリング面（３４）の間の周方向範囲（３９）で、成層鉄心（１１）の外周面に対してエアギャップ（４０）を持って延びている、請求項７から９までのいずれか１項記載の電気機械。
【請求項１１】
センタリング面（３４）を有する前記円環状区分（３７）が、前記両ハウジング半部（１３，１４）の半径方向の補強の目的で、半径方向に向けられたウェブ（４１）を介して支承ハブ（４２）に結合されている、請求項８記載の電気機械。
【請求項１２】
半径方向に向けられたウェブ（４１）が、それぞれ対になってかつ前記締付けねじ（１５）の両側で対称的に延びている、請求項１１記載の電気機械。
【請求項１３】
前記両ハウジング半部（１３，１４）が、接触面（３１）とセンタリング面（３４）とを備えた前記円環状区分（３７）の間に位置する範囲で、空気通流開口（４３，４４）を備えている、請求項１０または１１記載の電気機械。
【請求項１４】
前記両ハウジング半部（１３，１４）の壁が、各接触面（３１）および各センタリング面（３４）の間に位置する周方向範囲（３９）に、半径方向内側に向いた各１つの別の突起（４５）を有しており、該突起（４５）が、ステータの成層鉄心（１１）を付加的に半径方向および／または軸方向で緊締している、請求項１０記載の電気機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気機械、特に自動車に用いられる三相交流発電機であって、締付けねじによって互いにねじ締結された、２つの部分から成るハウジングが設けられており、該ハウジングがロータを支承しかつステータを緊締するために働き、該ステータの成層鉄心が、外周面で固い長手方向結合部、特に溶接シームによって互いに結合された個別成層板から成っており、前記ステータが、その外縁範囲に位置する少なくとも複数の個別成層板で、両ハウジング半部の少なくとも一方のハウジング半部に設けられた接触面とセンタリング面とによって収容されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の三相交流発電機はドイツ連邦共和国実用新案第９１０７５４２号明細書に基づき公知である。この公知の構成では、成層鉄心が外周面に設けられた溶接シームによって互いに結合されている。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１２１７３４号明細書に基づき公知の三相交流発電機では、ステータ成層鉄心の真ん中の幾つかの成層薄板だけが外周面に、締付けねじの位置する範囲で成形加工部を備えており、この成形加工部は接触面とセンタリング面とを備えた両ハウジング半部の間に収容されている。さらに、ステータ成層鉄心を結束するためには、外周面に設けられた溶接シームの代わりに成層鉄心を複数の個所で互いにリベット締結するか、または個別成層板に設けられた溝状の打抜き隆起部を介して互いに結合することも知られている。
【０００４】
上記公知の手段の欠点は、締付けねじの位置する範囲に存在する、ステータ成層鉄心の、特に機械の両ハウジング半部の間の緊締範囲において、十分に剛性的に形成されていないので、振動の励振がこの緊締範囲を介してハウジングに伝播してしまうことである。こうして外方に向かって音波の形で放出された、磁気により生ぜしめられた振動は、機械の任意の大きさの回転数範囲にわたって軸受けノイズや通気ノイズと共に、付加的な著しいノイズレベルを形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の電気機械を改良して、機械のノイズレベルが機械の両ハウジング半部の間でのステータの固い緊締によって十分に低減されると同時に、締付けねじの範囲における、両ハウジング半部の間でのステータ成層鉄心の嵌めが改善されるような電気機械を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、両ハウジング半部に設けられた接触面とセンタリング面との間に緊締された、ステータ成層鉄心の個別成層板が、締付けねじに対して両側で対称的に小さな間隔をおいて配置されたそれぞれ少なくとも２つの長手方向結合部、有利には溶接シームによって互いに結合されているようにした。
【０００７】
【発明の効果】
本発明による電気機械は、次のような利点を持っている。すなわち、ステータの成層鉄心が両ハウジング半部に設けられた接触面とセンタリング面との範囲で、成層板の、有利には溶接シームとして形成された各２つの長手方向結合部によって剛性的な成層板複合体を形成しており、この成層板複合体が、それぞれこの成層板複合体に対して対称的に配置された締付けねじによって両ハウジング半部の間に規定されてかつ固く緊締されている。これによって、次のような別の利点が得られる。すなわち、ステータの成層鉄心はそれぞれ接触面とセンタリング面とにおいて、両ハウジング半部のねじ締結によってもはや弾性的に押し合わされるのではなく、両ハウジング半部の間にほとんど緊張なく収容されている。さらに、対になった溶接シームを用いたステータの成層鉄心のこのような結束に基づき、嵌合の正確なステータ緊締と、遊びのない半径方向のセンタリングとが可能となる。
【０００８】
請求項２以下に記載の手段により、請求項１に記載の電気機械の有利な改良が可能となる。両ハウジング半部に設けられた接触面とセンタリング面とが円環状区分として形成されて、締付けねじに対してそれぞれ対称的に配置されていると特に有利である。ステータを半径方向で位置固定するためには、別の有利な手段が得られる。この場合、両ハウジング半部のうちの少なくとも一方に締付けねじに対して対称的に各ハウジング半部の円環状区分が、ステータの成層鉄心の外周面にプレス嵌めにより接触しており、しかもハウジング半部がセンタリング面を備えた円環状区分で、その間に位置する、ハウジング半部の周方向範囲よりも高い、半径方向力に対する抵抗モーメントを有している。
【０００９】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１０】
図１に縦断面図で示した、自動車に用いられる三相交流発電機は、主としてステータ１０を有している。このステータ１０は層状の成層鉄心１１として形成されている。この成層鉄心１１は三相のステータコイル１２を保持している。この成層鉄心１１はハウジング半部１３，１４の間に締付けねじ１５によって緊締されている。両ハウジング半部１３，１４は端面側で軸受けシールドを形成している。この軸受けシールドには駆動側で比較的大きな駆動側軸受け１６が挿入されていて、ブラシ側では比較的弱いスリップリング軸受け１７が挿入されている。ステータ１０内には、爪極型ロータ１８が配置されている。この爪極型ロータ１８は２つの爪形磁極板１９，２０と、これらの爪形磁極板１９，２０の間に締付け固定された磁束案内片２１とから成っている。この磁束案内片２１には、励磁コイル２２が装着されている。爪極型ロータ１８はロータ軸２３にプレス嵌めにより被せ嵌められており、このロータ軸２３は両軸受け１６，１７に収容されている。ロータ軸２３は駆動側の端部に、駆動ディスクを固定するためのねじ山付突起２４を有している。さらにロータ軸２３には、爪極型ロータ１８の両側で、三相交流発電機の損失熱を導出するための各１つのファン板２５，２６が固定されている。ロータ軸２３のブラシ側の端部には、励磁コイル２２に給電するためのスリップリング装置が固定されている。このスリップリング装置はブラシホルダ２７の炭素ブラシを介してレギュレータ２８と、整流構成ユニット（図示しない）とに接続されている。この整流構成ユニットによって、形成された三相交流は自動車の搭載電源と充電バッテリとに給電するために直流に変換される。レギュレータ２８と整流構成ユニットとは、さらにポット形のカバーキャップ２９によって取り囲まれる。このカバーキャップ２９は同じくブラシ側のハウジング半部１４に固定されていて、発電機の電気的な接続部３０を収容している。
【００１１】
図２には、両ハウジング半部１３，１４の間のステータの成層鉄心１１の緊締個所が示されている。この場合、成層鉄心１１の緊締された個別成層板１１ａはハウジング半部１３，１４に設けられた接触面３１の範囲においてそれぞれ締付けねじ１５に対して両側で対称的に溶接シーム３２によって互いに固く結合されている。締付けねじ１５の位置する範囲でハウジング半部１３，１４に設けられた軸方向の突起３３によって、接触面３１と、図１に認められる、接触面３１に半径方向で隣接したセンタリング面３４とは、それぞれ円環状区分として締付けねじ１５に対して対称的に配置されている。図２と相まって図３からは、成層鉄心１１の一部において、溶接シーム３２がそれぞれ対になって周方向で締付けねじ１５に対して両側でたとえば１０゜の歯ピッチ分だけずらされて、互いに平行に延びていることが判かる。さらに図３からは、溶接シーム３２が溝３５に敷設されていることが認められる。この溝３５は成層鉄心１１の外径で、内歯列を備えた個別成層板の歯中心の上方にそれぞれ配置されている。締付けねじ１５と同様に、溶接シーム３２も成層鉄心１１の端面１１ｂに対して直角に延びている。図３に示した両溶接シーム３２の間には三相ステータコイル１２の３つのステータ歯３６が配置されているので、たとえば２０゜を有する溶接シーム３２の角度分割は発電機の磁極ピッチＴに対して調和していないことが判る。
【００１２】
図４および図５には、本発明の第２実施例において、ステータの緊締個所を有する三相交流発電機の一部が示されている。この場合、第１実施例に対して同一の構成部分に対しては同じ符号が使用される。第２実施例では、この場所における両ハウジング半部１３，１４の構成が少しだけ異なっている。この場合に重要となるのは、両ハウジング半部１３，１４におけるステータ１０の半径方向での位置固定が、それぞれプレス嵌めによって行なわれることである。この場合、締付けねじ１５に対して対称的にハウジング半部１３，１４に設けられた円環状区分３７にわたって設けられた、少しだけ小さな直径を有するセンタリング面３４が、成層鉄心１１の外側の個別成層板１１ａの外周面にプレス嵌めによって被せられる。この目的のために、両ハウジング半部１３，１４はセンタリング面３４の円環状区分３７において、締付けねじ１５の範囲における半径方向の増径部３８によって形成されている。この増径部３８は、その間に位置するハウジング半部１３，１４の周方向範囲３９よりも、半径方向力に対して高い抵抗モーメントを有している。一方では成層鉄心１１へのセンタリング面３４の押し被せ時に各緊締個所の間に位置する前記ハウジング半部１３，１４の周方向範囲３９が半径方向に弾性的に撓み、他方では空気流によって成層鉄心１１から熱損失が導出されるようにするためには、ハウジング半部１３，１４の、成層鉄心１１を取り囲む壁が、各センタリング面３４の間に位置する周方向範囲３９に、成層鉄心１１の外周面に対するエアギャップ４０を備えている。成層鉄心１１の緊締個所に設けられた増径部３８によって、センタリング面３４におけるハウジング半部１３，１４の半径方向の抵抗モーメントは、その間に位置する周方向範囲３９の少なくとも２倍の大きさとなる。
【００１３】
図６〜図８には、本発明の第３実施例として三相交流発電機の駆動側の支承シールドの半部、つまりハウジング半部１３の上側の部分が示されている。図６には、図７のＶＩ−ＶＩ線に沿った、ステータ側から見たハウジング半部１３の平面図が示されている。図７には、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ったハウジング半部１３の横断面図が示されており、図８には、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った対応する横断面図が示されている。この場合にも、緊締個所にはそれぞれ円環状区分３７にわたって締付けねじ１５に対して対称的に接触面３１とセンタリング面３４とが形成されている。センタリング面３４を備えた円環状区分３７はこの場合、図１および図２に示した実施例の場合と同様に、半径方向での補強の目的で、ほぼ半径方向に向けられたウェブ４１を介してハウジング半部１３の支承ハブ４２に結合されている。ウェブ４１はそれぞれ対になってかつ締付けねじ１５の両側で対称的に配置されている。接触面３１およびセンタリング面３４を備えた各円環状区分３７の間では、ハウジング半部１３が端面側で、セグメント状の通気開口４３，４４を備えている。この場合、半径方向で見て外側の通気開口４３は、半径方向外側に位置する周方向範囲３９の半径方向の抵抗モーメントを減少させるために、この周方向範囲３９にまで突入している（図８参照）。空気流は内側の通気開口４４を通って流入することができる。この空気流は機械のロータに取り付けられた半径方向のファン板２６を介してステータ１０の巻き体ヘッドに案内され、この場所から外側の通気開口４３とエアギャップ４０とを介して成層鉄心１１の上側で外方に向かって導出される。
【００１４】
各緊締個所の間に比較的長い周方向範囲３９が位置しているような、比較的大きな出力の電気機械では、ハウジング半部１３，１４の壁が、図６に示したように接触面３１およびセンタリング面３４を備えた各円環状区分３７の間に位置する周方向範囲３９において、それぞれ内方に向けられた別の半径方向突起４５を有していると有利である。この半径方向突起４５は成層鉄心１１の端面側の成層薄板を付加的に半径方向および／または軸方向で緊締する。さらに、アルミニウムダイカストから製造された、電気機械のハウジング半部１３，１４の成形時では、図４および図５に示したように締付けねじ１５のためのねじ山付孔４６もしくは貫通孔４７の範囲で、それぞれ円環状区分３７に切欠き４８が加工成形されると有利である。その結果、各円環状区分３７ではセンタリング面３４が、締付けねじ１５に対して対称的に互いに間隔をおいて配置された２つのセンタリング面３４ａに分割されている。
【００１５】
嵌合の正確な、緊張が少なくかつ励振に対してできるだけ剛性的なステータ緊締を得るために、本発明は図示の実施例に限定されるものではない。すなわち、場合によっては軸方向に延びる、対になって配置された溶接シーム３２の代わりに、この溶接シームを対になって平行に延びているが、しかし軸方向に交差されるように配置することも有利になり得る。この場合、ステータの成層鉄心１１をさらに補強のために、対になって平行な溶接シーム３２が、隣接する対の溶接シームに対してそれぞれ互いに逆向きに交差されている。さらに、ハウジング半部１３，１４におけるステータ１０の複数の軸方向位置固定および半径方向位置固定を、ステータ周面における種々異なる角度範囲で、たとえば８つの軸方向接触部と４つの半径方向固定個所とで行なうこともできる。曲げ剛性的な部分的な円環状区分３７と、その間に位置する曲げ弾性的でかつ冷却空気案内のために設計された周方向範囲３９とに基づき、公知の３６０゜の緊締に比べて、意図された緊締力伝達のための、振動剛性的でかつコンパクトで明瞭なステータ接触部と、ステータ１０からハウジング半部１３，１４への熱伝達のための良好な接触接続とが得られると同時に、ノイズ低減も得られるという利点が認められる。ハウジング半部１３，１４の間のステータの部分的な軸方向緊締はさらに、手間のかかる熱臨界的な収縮嵌めなしに、遊びなしの嵌合を可能にする。たとえばアルミニウムから成るハウジング半部と、たとえば鋼薄板から成るステータ１０との互いに異なる熱膨張率は、各ステータ緊締個所の間の曲げ弾性的な支承シールド範囲に基づき、温度変化時に極めて僅かなステータ変形しか生ぜしめない。また本発明による構成では、成層鉄心１１およびハウジング半部１３，１４の製造も、改善された誤差補償に基づき従来の手段よりも廉価となる。
【００１６】
溶接シームの代わりに、成層鉄心１１の成層薄板は別の形式で、たとえばリベット締結、個別成層板における打抜き隆起部よる結合、接着等を介して長手方向結合によって部分的に固く互いに結合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す、自動車に用いられる発電機の縦断面図である。
【図２】ステータの緊締個所を示す断面図である。
【図３】一対の溶接シームを備えたステータ成層鉄心の一部を示す横断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による緊締個所の縦断面図である。
【図５】図４のＩＶ−ＩＶ線に沿って断面した正面図である。
【図６】本発明の第３実施例によるハウジング半部の接触個所およびセンタリング個所の平面図である。
【図７】図６のＶ−Ｖ線に沿った、補強リブの縦断面図である。
【図８】図６のＶＩ−ＶＩ線に沿った縦断面図である。
【符号の説明】
１０  ステータ、  １１  成層鉄心、  １１ａ  個別成層板、  １１ｂ  端面、  １２  ステータコイル、  １３，１４  ハウジング半部、  １５  締付けねじ、  １６  駆動側軸受け、  １７  スリップリング軸受け、  １８  爪極型ロータ、  １９，２０  爪形磁極板、  ２１  磁極案内片、  ２２  励磁コイル、２３  ロータ軸、  ２４  ねじ山付突起、  ２５，２６  ファン板、  ２７  ブラシホルダ、  ２８  レギュレータ、  ２９  カバーキャップ、  ３０  接続部、  ３１  接触面、  ３２  溶接シーム、  ３３  突起、  ３４，３４ａ  センタリング面、  ３５  溝、  ３６  ステータ歯、  ３７  円環状区分、  ３８増径部、  ３９  周方向範囲、  ４０  エアギャップ、  ４１  ウェブ、  ４２  支承ハブ、  ４３，４４  通気開口、  ４５  半径方向突起、  ４６  ねじ山付孔、  ４７  貫通孔、  ４８  切欠き
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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