СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР Российский патент 2003 года по МПК F02N11/04 H02K19/22 

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

Известно устройство (европейский патент 0406182 В1, 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, 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. Третий конструктивный элемент выполнен в виде диска, жестко соединенного с внешней боковой поверхностью второго конструктивного элемента и имеющего в центральной части несколько крепежных отверстий для осуществления кинематической связи второго конструктивного элемента с торцевой поверхностью носка коленчатого вала ДВС с помощью крепежных элементов с демпфирующими проставками.

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 жестко соединен с корпусом ДВС, а ротор 3 через второй конструктивный элемент 4, образованный телами вращения, жестко соединен с внутренней посадочной поверхностью подшипника 5 качения, внешняя посадочная поверхность подшипника 5 жестко соединена со статором 1 электрической машины, при этом второй конструктивный элемент 4 соединен с коленчатым валом 6 ДВС через третий конструктивный элемент 7, допускающий радиальные и аксиальные биения коленчатого вала 6 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 3, в результате чего между статором 1 и ротором 3 возникает вращающий момент. Так как статор 1 жестко соединен с корпусом ДВС, то ротор 3 начинает вращаться относительно статора 1, раскручивая тем самым коленчатый вал 6 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, сквозь центральное отверстие которого свободно проходит носок коленчатого вала ДВС, при этом диск жестко соединен со статором и имеет 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 3 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, Xsara Dynalto", журнал Mot, 1998, 7, стр. 10-11.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стартер-генераторным установкам транспортных средств с ДВС. Стартер-генератор содержит 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. Второй конструктивный элемент выполнен с прямоугольным сечением, боковая поверхность его со стороны первого конструктивного элемента отсутствует, и соединен с коленчатым валом ДВС через третий конструктивный элемент и с внутренней посадочной поверхностью подшипника качения, а внешняя посадочная поверхность этого подшипника жестко соединена со статором электрической машины. Третий конструктивный элемент выполнен в виде диска, жестко соединенного с внешней боковой поверхностью второго конструктивного элемента и имеющего в центральной части несколько крепежных отверстий для осуществления кинематической связи второго конструктивного элемента с торцевой поверхностью носка коленчатого вала ДВС с помощью крепежных элементов с демпфирующими проставками. Техническим результатом является оптимизация использования габаритной мощности электрической машины за счет снижения величины воздушного зазора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. 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 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. 2. Стартер-генератор по п. 1, отличающийся тем, что третий конструктивный элемент выполнен в виде диска, жестко соединенного с внешней боковой поверхностью второго конструктивного элемента и имеющего в центральной части несколько крепежных отверстий для осуществления кинематической связи второго конструктивного элемента с торцевой поверхностью носка коленчатого вала ДВС с помощью крепежных элементов с демпфирующими проставками.