Стартер-генератор

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стартер-генераторным устройствам транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Технический результат заключается в оптимизации использования габаритной мощности электрической машины за счет снижения величины воздушного зазора и в упрощении конструкции. Согласно изобретению стартер-генератор содержит обращенную бесконтактную электрическую машину, статор которой через первый конструктивный элемент жестко соединен с корпусом ДВС. Внутри полости второго конструктивного элемента стартер-генератора со стороны большего диаметра закреплен кольцеобразный ротор, жестко соединенный с посадочной поверхностью подшипника качения. При этом второй конструктивный элемент соединен с коленчатым валом ДВС через третий конструктивный элемент. Первый конструктивный элемент является держателем сальника коленчатого вала. Второй конструктивный элемент выполнен с прямоугольным сечением, а боковая поверхность его со стороны первого конструктивного элемента отсутствует. При этом второй конструктивный элемент жестко соединен с внутренней посадочной поверхностью подшипника качения. Внешняя посадочная поверхность этого подшипника жестко соединена со статором электрической машины. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стартер-генераторным устройствам транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Известно устройство (европейский патент №0406182В1, кл. F 02 N 11/04, 1992 г.), в котором используется бесконтактная электрическая машина для запуска ДВС и для заряда бортовой аккумуляторной батареи, т.е. она выполняет функции стартера и генератора.

Недостатком этого устройства является наличие дифференциального редуктора, через который ротор машины соединяется с ДВС, что приводит к существенному усложнению и удорожанию упомянутого устройства.

Известно так же устройство (см. [1]), в котором бесконтактная обращенная электрическая машина используется в качестве стартер-генератора, ротор которого закреплен непосредственно на коленчатом валу ДВС, что позволяет существенно упростить конструкцию за счет исключения редуктора.

Недостатком этого устройства является необходимость существенного завышения величины воздушного зазора машины ввиду наличия радиальных и аксиальных биений коленчатого вала ДВС обусловленных технологическими допусками его изготовления.

Наиболее близким техническим решением является устройство (заявка Франции №2786136, кл. F 02 N 11/00, 2000 г.), в котором бесконтактная обращенная электрическая машина, использующаяся в качестве стартер-генератора, имеет статор, жестко соединенный с корпусом ДВС через первый конструктивный элемент, и ротор, который через второй конструктивный элемент жестко соединен с поверхностью подшипника качения, а через третий конструктивный элемент - с коленчатым валом ДВС.

Недостатком этого устройства является относительная конструктивная сложность сопряжения ротора с коленчатым валом ДВС и необходимость существенной доработки носка коленчатого вала.

Решение технической задачи направлено на оптимизацию использования габаритной мощности электрической машины за счет снижения величины воздушного зазора и упрощение конструкции.

Для решения поставленной технической задачи стартер-генератор, содержащий обращенную бесконтактную электрическую машину, статор которой, через первый конструктивный элемент, жестко соединен с корпусом ДВС, а кольцеобразный ротор, закрепленный внутри полости второго конструктивного элемента со стороны большего диаметра, жестко соединен с посадочной поверхностью подшипника качения, при этом второй конструктивный элемент соединен с коленчатым валом ДВС через третий конструктивный элемент, первый конструктивный элемент одновременно является держателем сальника коленчатого вала, второй конструктивный элемент выполнен с прямоугольным сечением, боковая поверхность его со стороны первого конструктивного элемента отсутствует, при этом второй конструктивный элемент жестко соединен с внутренней посадочной поверхностью подшипника качения, а внешняя посадочная поверхность этого подшипника жестко соединена со статором электрической машины.

На чертеже изображен эскиз одного из возможных вариантов конструктивного исполнения патентуемого стартер-генератора.

Стартер-генератор содержит обращенную бесконтактную электрическую машину, статор 1 которой через первый конструктивный элемент 2, одновременно являющийся держателем сальника 3 носка 4 коленчатого вала, жестко соединен с корпусом ДВС, а ротор 5 через второй конструктивный элемент 6 жестко соединен с внутренней посадочной поверхностью подшипника 7 качения, внешняя посадочная поверхность подшипника 7 жестко соединена со статором 1 электрической машины, при этом второй конструктивный элемент 6 соединен с носком 4 коленчатого вала ДВС через третий конструктивный элемент 8, допускающий радиальные и аксиальные биения носка 4 коленчатого вала в пределах технологических допусков изготовления ДВС.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При запитывании током обмоток статора 1 электромагнитное поле через воздушный зазор взаимодействует с ротором 5, в результате чего между статором 1 и ротором 5 возникает вращающий момент. Так как статор 1 жестко соединен с корпусом ДВС, то ротор 5 начинает вращаться относительно статора 1, раскручивая тем самым коленчатый вал относительно корпуса ДВС. При достижении оборотов холостого хода ДВС заводится и стартер-генератор переводится в генераторный режим работы.

Один из возможных примеров конструктивного исполнения предлагаемого устройства.

Первый конструктивный элемент выполнен в виде диска, в центральное отверстие которого устанавливается сальник носка коленчатого вала ДВС, при этом диск жестко соединен со статором и имеет крепежные отверстия, частично совпадающие с отверстиями для крепления прежнего держателя сальника носка коленчатого вала, а также крепежные отверстия по внешнему диаметру, превышающему размеры ротора для установки на корпусе ДВС.

Второй конструктивный элемент выполнен в виде кольца с прямоугольным сечением, боковая поверхность которого со стороны первого конструктивного элемента отсутствует, а внутри полости, со стороны большего диаметра, жестко закреплен кольцеобразный ротор.

Третий конструктивный элемент выполнен в виде диска, жестко соединенного с внешней боковой поверхностью второго конструктивного элемента и имеющего в центральной части несколько крепежнных отверстий для осуществления кинематической связи с торцевой поверхностью носка коленчатого вала ДВС с помощью крепежных элементов с демпфирующими проставками.

Таким образом, за счет того, что величина воздушного зазора между статором 1 и ротором 5 определяется только технологическими возможностями оборудования по производству электрических машин, а не технологическими допусками изготовления ДВС, появляется возможность предельного использования габаритной мощности стартер-генератора, что является очень существенным преимуществом в условиях "зажатости" подкапотного пространства. В то же время, использование в качестве второго конструктивного элемента кольца с прямоугольным сечением, а в качестве третьего конструктивного элемента диска с соответствующими крепежными отверстиями позволяет избежать необходимости доработки носка коленчатого вала и существенно упрощает конструкцию.

Источники информации

1. "Saft und Kraft, Citroen Xsara Dynalto", журнал Mot, 1998, №7, с. 10 и 11.

Формула изобретения

Стартер-генератор, содержащий обращенную бесконтактную электрическую машину, статор которой через первый конструктивный элемент жестко соединен с корпусом ДВС, а кольцеобразный ротор, закрепленный внутри полости второго конструктивного элемента со стороны большего диаметра, жестко соединен с посадочной поверхностью подшипника качения, при этом второй конструктивный элемент соединен с коленчатым валом ДВС через третий конструктивный элемент, отличающийся тем, что первый конструктивный элемент является держателем сальника коленчатого вала, а второй конструктивный элемент выполнен с прямоугольным сечением, боковая поверхность его со стороны первого конструктивного элемента отсутствует, при этом второй конструктивный элемент жестко соединен с внутренней посадочной поверхностью подшипника качения, а внешняя посадочная поверхность этого подшипника жестко соединена со статором электрической машины.

РИСУНКИ