BRPI0620634A2 - máquina elétrica, em particular, máquina de corrente alternada - Google Patents

Abstract

MáQUINA ELéTRICA, EM PARTICULAR, MáQUINA DE CORRENTE ALTERNADA. A presente invenção refere-se a uma máquina elétrica, em particular, a uma máquina de corrente alternada (10) com um enrolamento do estator (11) que apresenta ao todo sete ramais de fases (de P1 até P7), que estão ligados em série entre si com um ângulo elétrico a igual. Para o amortecimento dos ruídos magnéticos e para o aumento da potência da máquina, no caso da ligação em série dos ramais de fases (de P1 até P7), pelo menos, um respectivo ramal de fases (P) eletricamente seguinte é saltado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÁQUINA ELÉTRICA, EM PARTICULAR, MÁQUINA DE CORRENTE ALTERNADA".

Estado da Técnica

A presente invenção refere-se a uma máquina elétrica, em parti- cular, a uma máquina de corrente alternada com um enrolamento do estator e várias fases de acordo com o gênero da reivindicação 1.

No caso de geradores de corrente alternada para veículos auto- motores são empregadas principalmente máquinas elétricas com um rotor de pólo de garra excitado por corrente contínua, a fim de poder alimentar de modo suficiente a rede de bordo de corrente contínua do respectivo veículo automotor, também na marcha em vazio do motor de acionamento. Ao lado de inúmeras outras exigências ao gerador, também se deve amortecer o denominado ruído magnético do gerador, que é perceptível perturbando, em particular, na faixa do número de rotações inferior da máquina. Para a su- pressão dos ruídos magnéticos é conhecido dividir os ramais de enrolamen- to individuais no enrolamento do estator de três fases do gerador de tal mo- do que, eles sejam introduzidos, em parte, nas ranhuras do ramal de enro- lamento adjacente. Por meio dessas medidas, todavia, diminui o fornecimen- to de potência do gerador e aumentam as perdas. Em virtude da ondulação da corrente contínua fornecida, além disso, nos ramais do cabo dos veículos podem surgir ruídos de vibração em certas faixas do número de rotações do motor de acionamento.

Além disso, é conhecido, equipar o gerador de corrente alterna- da, com um sistema de seis fases, a fim de duplicar a freqüência de retifica- ção e, com isso, reduzir a ondulação da corrente contínua alimentada a um acumulador da rede de bordo do veículo automotor através de uma unidade de construção do retificador. Neste caso, da patente EP 0454 039 B1 (figura 6) é conhecido executar o enrolamento do estator de um gerador de corrente alternada de dois sistemas de enrolamento com cada um dos três ramais de enrolamento ligados um ao outro em uma ligação em estrela. Os ramais de enrolamento são deslocados eletricamente respectivamente, em 120°, um em relação ao outro na ligação em estrela. Os dois sistemas de enrolamento são deslocados eletricamente um em relação ao outro em torno de aproxi- madamente 30°. Neste caso, os ruídos magnéticos da máquina que surgem, contudo, são amortecidos de modo insuficiente, em particular, na faixa do número de rotações inferior. Neste caso, é desvantajoso, além disso, a on- dulação de tensão e de momento de torção ainda grande de máquinas des- se tipo, o que vale, em particular, para máquinas de forte potência tanto na operação do gerador como também na operação do motor.

Por fim, da patente DE 102 09 054 A1 é conhecido, para o amor- tecimento dos ruídos magnéticos, e para a redução da ondulação da corren- te de uma máquina de luz do veículo automotor empregar um enrolamento do estator de sete fases, e ligar seus sete ramais de fases que ficam um ao lado do outro nas ranhuras de um pacote de chapas do estator, ou ligar em série a um heptágono. Certamente, em relação aos sistemas de sete fases tais soluções têm uma ondulação da corrente menor e menos ruídos magné- ticos; estes, todavia, são amortecidos na faixa do número de rotações inferi- or sempre ainda de modo insuficiente. Além disso, ali o aumento da curva característica de potência da máquina é pequeno, uma vez que em veículos automotores muitas vezes, justamente na faixa de marcha em vazio da má- quina de combustão interna existe uma alta demanda de potência na rede de bordo.

Com a presente solução é almejado, de agora em diante, na fai- xa do número de rotações inferior da máquina elétrica, amortecer de modo mais intenso tanto os ruídos magnéticos como também aperfeiçoar a potên- cia elétrica.

Vantagens da Invenção

A máquina elétrica de acordo com a invenção, com as caracte- rísticas que caracterizam a reivindicação 1 tem a vantagem que, com a nova ligação de um enrolamento do estator de sete fases em relação às execu- ções conhecidas é obtida uma utilização eletromagnética melhor, pelo que a ondulação de tensão e de momento de torção é reduzida, a curva caracterís- tica de potência é aumentada e os ruídos condicionados magneticamente, em particular, na faixa do número de rotações inferior da máquina, são su- primidos consideravelmente. Como outra vantagem deve ser visto o fato de que, em particular, em máquinas de corrente alternada de grande potência, através da reduzida ondulação de tensão e de momento de torção, também as cargas mecânicas da máquina são reduzidas.

Por meio das medidas apresentadas nas reivindicações subordi- nadas resultam execuções e aperfeiçoamentos apropriados das característi- cas indicadas na reivindicação 1.

Para uma fabricação mais fácil possível, e utilização uniforme da máquina é apropriado que, todos os sete ramais de fases sejam do mesmo tamanho, constituídos de, pelo menos, uma bobina, e estejam ligados entre si com um ângulo elétrico a, se situa entre 180°/7~ 25,7° e 180°*4/7~ 102,9°. No caso de máquinas de quatro ou mais pólos, além disso, é apropriado se, para a fabricação do enrolamento do estator, os ramais de fases individuais forem constituídos de várias bobinas, de preferência, ligadas em série. No caso de um pacote de chapas do estator com divisão de dentes do mesmo tamanho na circunferência da fenda de ar de trabalho da máquina obtém-se um amortecimento otimizado dos ruídos magnéticos, bem como, da ondula- ção de tensão e de momento de torção, se os ramais de fases estiverem ligados entre si em um ângulo elétrico α de 18°/7*3° ~ 77,3°. No caso de uma divisão de dentes desigual, a otimização a ser determinada em detalhes do ângulo elétrico a, se situa entre 60° e 100°. Neste caso, obtém-se um amortecimento particularmente bom, se na ligação em série dos sete ramais de fases, respectivamente, um ramal de fases que se segue eletricamente for saltado, sendo que, os ramais de fases estão ligados em série, de prefe- rência, na seqüência de fases P1-P3-P5-P7-P2-P4-P6. Eventualmente tam- bém podem ser saltados, respectivamente, dois ramais de fases que se se- guem eletricamente.

No emprego da invenção em geradores de corrente alternada para veículos resulta uma forma de execução particularmente apropriada do enrolamento do estator, pelo fato de que, as ligações entre os ramais de fa- ses são levadas para um transformador, em particular, para uma unidade de construção de retificador, com sete pontes do retificador. Neste caso, de forma apropriada, os ramais de fases estão ligados entre si em um dos dois cabeçotes de enrolamento da máquina, de tal modo que, das ligações entre ramais de fases apenas, respectivamente, uma ligação elétrica é conduzida a uma das sete pontes do retificador.

Em máquinas elétricas, cujo enrolamento do estator pode ser fabricado por meio de um fio de enrolamento, é apropriado que as bobinas de cada um dos ramais de enrolamento sejam enroladas com o fio de enro- lamento. Neste caso, eventualmente ainda pode ser vantajoso que, também os ramais de enrolamento para a produção da ligação em série sejam enro- lados em forma de custos vantajosos com um fio de enrolamento.

Com respeito ao emprego da máquina elétrica como gerador de corrente alternada em uma rede de bordo de 14V em veículos automotores resulta um amortecimento de ruídos particularmente bom, se o número dos condutores dos ramais de fases ou das bobinas nas ranhuras do estator for maior que cinco e menor que dez, de preferência, for oito.

Além disso, com respeito ao amortecimento de ruídos tem-se comprovado como apropriado que, os ramais de fases sejam empregados com um fator de enchimento de ranhura de mais que 50% em ranhuras do pacote de chapas do estator. Desenho

Outras particularidades da invenção serão esclarecidas em deta- lhes, a seguir, a título de exemplo, com auxílio das figuras. São mostrados: Na figura 1 um corte longitudinal através de um gerador de corrente alter- nada para veículos automotores, com um rotor de pólo de gar- ra,

na figura 2 um diagrama de um gerador de corrente alternada com enro- lamento do estator e unidade de construção de retificador de acordo com a invenção, na figura 3 as curvas características de ruídos do número de rotações de diversos geradores de corrente alternada e

na figura 4 as curvas características de potência do número de rotações dos geradores em comparação, na figura 5 um esquema de enrolamento de enrolamento ondulado do es- tator de acordo com a invenção,

na figura 6 um outro esquema de enrolamento com um enrolamento cole- tor do estator e

na figura 7 uma ruptura de um pacote de chapas do estator da máquina elétrica de acordo com a figura 2 com enrolamento do estator de acordo com a invenção.

A figura 8 mostra uma outra variante de ligação do enrolamento do esta- tor de sete fases.

Descrição dos Exemplos de Execução

Na figura 1 é representado um corte através de uma máquina elétrica na execução como gerador de corrente alternada 10 para veículos automotores. Esse gerador apresenta, entre outras coisas, uma carcaça 33 de duas partes, que é constituída de uma primeira placa do mancai 33.1 e de uma segunda placa do mancai 33.2. A placa do mancai 33.1 e a placa do mancai 33.2 recebem em si um estator 36, com um pacote de chapas 18 em formato de anel circular, em cujas ranhuras 35 abertas para dentro e que se estendem axialmente está colocado um enrolamento do estator 11a. O esta- tor de formato anular envolve, com sua superfície direcionada radialmente para dentro um rotor 12 eletromagnético, que é executado como rotor de pólo de garra. O rotor 12 é constituído, entre outras coisas, de duas platinas de pólo de garra 42 e 43, em cuja circunferência externa estão dispostos dedos de pólo de garra 44 e 45 que se estendem, respectivamente, na dire- ção axial. As duas platinas de pólo de garra 42 e 43 estão dispostas no rotor 12, de tal modo que, seus dedos de pólo de garra 44, 45 que se estendem na direção axial se alternam entre si na circunferência do rotor 12 como pólo norte e pólo sul. Com isso, resultam espaços intermediários de pólo de garra necessários magneticamente entre os dedos de pólo de garra 44 e 45 mag- netizados no sentido contrário, que passam ligeiramente inclinados em rela- ção ao eixo da máquina, devido aos dedos de pólo de garra 44 e 45 que se reduzem na direção de suas extremidades livres. Para a descrição seguinte da invenção esse trajeto está designado, de modo simplificado, como axial. O rotor 12 está apoiado, podendo girar, nas respectivas placas do mancai 33.1 ou 33.2 por meio de um eixo 47 e de um mancai de rolamento 48 que se encontra em cada lado. Ele apresenta duas superfícies frontais axiais, nas quais está fixado, respectivamente, um ventilador 50. Esses ventiladores 50 são constituídos, em essência, de uma seção em formato de placa ou em formato de disco, da qual saem pás do ventilador da forma conhecida. Esses ventiladores 50 servem para, através de aberturas 60 nas placas do mancai 33.1 e 33.2, possibilitar uma troca de ar entre o lado externo e o espaço in- terno da máquina elétrica 10. Para isso, as aberturas 60 estão previstas nas extremidades axiais das placas do mancai 33.1 e 33.2, através das quais o ar de resfriamento é aspirado no espaço interno da máquina elétrica 10 por meio dos ventiladores 50. Esse ar de resfriamento é centrifugado radialmen- te para fora através da rotação dos ventiladores 50, de tal modo que, ele pode passar para o lado de acionamento 66 e para o lado da eletrônica (lado do anel coletor, da escova ou do retificador) através dos cabeçotes de enro- lamento 65 permeáveis ao ar de resfriamento. Por meio desse efeito os ca- beçotes de enrolamento são resfriados. depois da passagem através dos cabeçotes de enrolamento, ou depois da circulação desses cabeçotes de enrolamento o ar de resfriamento toma um trajeto radial para fora através de aberturas não representadas entre as almas indicadas. Na figura 1, no lado direito, encontra-se uma capa de proteção 67, que protege diversos compo- nentes contra influências do ambiente. Assim, essa capa de proteção 67 co- bre, por exemplo, um grupo de construção do anel coletor 69, que alimenta com corrente de excitação um enrolamento do excitador 13. Em torno desse grupo de construção do anel coletor 60 está disposto um corpo de resfria- mento 73, que neste caso, atua como corpo de resfriamento positivo. Como o denominado corpo de resfriamento negativo atua a placa do mancai 33.2, entre a placa do mancai 33.2 e o corpo de resfriamento 73 está disposta uma placa de conexão 76, que liga entre si diodos negativos 78 fixados na placa do mancai 33.2 e diodos positivos não mostrados nessa representação de um retificador 15 no corpo de resfriamento 73 em forma de uma ligação em ponte. A figura 2 mostra, em representação esquemática, uma máquina elétrica de acordo com a invenção na forma de um gerador de corrente al- ternada, designado com 10, para a alimentação da rede de bordo de veícu- los automotores. Geradores desse tipo com um enrolamento do estator 11 de várias fases são equipados normalmente com um rotor de pólo de garra 12, cujo enrolamento do excitador 13 é alimentado através de um regulador 14 da saída de corrente contínua de uma unidade de construção de retifica- dor 15, e que está fixado junto com o regulador 14 na placa do mancai tra- seira do gerador, não representada, e está ligado fixo com esse regulador. Dependendo do número de rotações da ligação dos ramais de fases do en- rolamento do estator 11, neste caso, durante a operação do gerador, na saí- da da unidade de construção de retificador 15 é fornecida uma tensão contí- nua mais ou menos ondulada para a rede de bordo do veículo não represen- tada, na qual são ligados os bornes de conexões positiva e negativa 16 da unidade de construção de retificador 15 diretamente com uma bateria do veículo.

Através dos ventiladores 50 empregados normalmente em má- quinas desse tipo são induzidos ruídos do ventilador com aumento do núme- ro de rotações, aos quais, dependendo do tipo e da ligação do enrolamento do estator 11, são sobrepostos os ruídos magnéticos causados na atuação conjunta com o rotor de pólo de garra 12 do enrolamento do estator. Esses ruídos magnéticos surgem, em particular, na faixa do número de rotações inferior, de tal modo que eles são recebidos como particularmente perturba- dores.

A fim de amortecer os ruídos magnéticos da máquina elétrica de modo mais intenso possível, e reduzir sua ondulação de tensão e de mo- mento de torção, o enrolamento do estator 11 do gerador de corrente alter- nada 10 está equipado, ao todo, com sete ramais de fases de P1 até PI. Com respeito ao seu número de bobinas e de enrolamentos, todos os sete ramais de fases são do mesmo tamanho e estão ligados entre si com o mesmo ângulo elétrico a. No exemplo de execução de acordo com a figura 2, os ramais de fases de P1 até P7 estão ligados em série entre si de tal modo que, no caso da ligação em série, respectivamente, um ramal de fases que se segue eletricamente for saltado. Com isso, de acordo com a figura 2, resulta que os ramais de fases de P1 a Pl estão ligados em série na se- qüência de fases P1-P3-P5-P7-P2-P4-P6. Dessa forma, todos os ramais de fases de P1 até Pl estão ligados entre si em um ângulo elétrico α de 180°/7*3° ≈ 77,1°. No caso de geradores com uma divisão de dentes de ta- manho diferente de seu pacote de chapas do estator, consequentemente os sete ramais de fases também podem ser ligados entre si não com o mesmo ângulo elétrico α. A fim de obter também neste caso, um bom amortecimento dos ruídos magnéticos e da ondulação, é necessário ligar entre si os ramais de fases de P1 até P7 com a seqüência de fases mencionada anteriormente, em um ângulo elétrico a, se situa na faixa entre 60° e 100°.

Por conseguinte, está prevista uma máquina elétrica, em particu- lar, um gerador de corrente alternada para um veículo automotor com um rotor 12 e dedos de pólos de garra 44, 45 que se estendem na direção axial, que se alternam na circunferência do rotor 12 como pólo norte e sul, com um estator 36 que apresenta um núcleo do estator 18 com um enrolamento do estator 11 disposto em ranhuras 35 do núcleo do estator 18, sendo que, o estator 36 está oposto ao rotor 12, sendo que, o estator 36 e o rotor 12 estão apoiados por duas placas do mancai 33, com um enrolamento do excitador 13 em formato de bobina anular, que está fixado no rotor 12, sendo que, o enrolamento do estator 11 apresenta sete ramais de fases P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, que estão ligados em série entre si com um ângulo elétrico a, pelo menos, aproximadamente igual, sendo que, no caso da ligação em sé- rie dos ramais de fases P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 respectivamente, pelo menos, um ramal de fases P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 é saltado. A ligação ou ligação em série dos ramais de fases P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 neste caso, é de tal modo que, a tração de enrolamento eletricamente efetiva do enrolamento do estator 11 e, por conseguinte, dos sete ramais de fases P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 se fecha depois de duas rotações.

Além disso, está previsto um gerador de corrente alternada 10, de acordo com o qual o enrolamento do estator 11 apresenta cabeçotes de enrolamento 65, 66, que podem ser resfriados através de respectivamente, uma corrente de ar de resfriamento de forma aproximadamente radial, que é causada por ventiladores 50 colocados, pelo menos, em uma extremidade axial de uma platina de pólo de garra 42, 43.

Além disso, da figura 2 pode ser reconhecido que, as ligações entre ramais de fases de P1 até Pl são levadas para fora da unidade de construção de retificador 15, respectivamente, para uma das sete pontes do retificador de B1 até B7. Neste caso, as pontes do retificador de B1 até B7 são interligadas, de forma bastante conhecida, a uma unidade de construção de retificador de duas vias 15 por meio de, respectivamente, dois diodos. Neste caso, a ligação dos ramais de fases de P1 até P7 ocorre de forma a - propriada no cabeçote de enrolamento traseiro da máquina, em cuja área, de forma bastante conhecida, também está disposta a unidade de constru- ção de retificador 15. Neste caso, está previsto que, das ligações entre os ramais de fases de P1 até P7, respectivamente, somente uma conexão de 1a até 7a seja conduzida a uma das sete pontes do retificador de B1 até B7.

Na figura 3 é comparada a curva característica de ruído depen- dente do número de rotações fornecido pelo gerador de corrente alternada de acordo com a figura 2, com as curvas características de ruído de gerado- res de corrente alternada, conhecidos do mesmo tamanho de construção. Neste caso, no eixo superior n1 está representada a curva característica de ruído de um gerador de corrente alternada com enrolamento do estator de três fases conhecido. Na faixa do número de rotações inferior entre 1500 e 4000 rpm ela mostra uma formação de ruído visivelmente reforçada, que repousam em ruídos magnéticos do gerador e que estão sobrepostas ao ruído do ventilador. Por meio do desligamento da excitação do rotor do ge- rador obtém-se os ruídos causados somente pelo ventilador da máquina de acordo com a curva característica tracejada a'. No eixo central n2 está re- presentado o nível de som dependente do número de rotações de um gera- dor de corrente alternada como curva característica b, com um enrolamento do estator conhecido de sete fases ligadas formando um heptágono. Neste caso, na faixa do número de rotações inferior entre 1500 e 4000 rpm, em relação a um ruído do ventilador de acordo com a curva característica b' também pode ser reconhecido um nível de som reduzido, mas ainda mais aumentado em relação à curva característica a, que, do mesmo modo, ainda é perceptível perturbando. Só no caso de um gerador de corrente alternada com um enrolamento do estator de sete fases ligado de acordo com a inven- ção conforme a figura 2, de acordo com a curva característica c no eixo n3 o nível de ruído condicionado magneticamente, de agora em diante também é amortecido na faixa do número de rotações inferior na medida que isso pra- ticamente não é mais perceptível acusticamente em relação ao ruído do ven- tilador de acordo com a curva característica c'.

Na figura 4 são representadas as curvas características de po- tência dos geradores em um diagrama através do número de rotações. A curva característica tracejada A mostra o decurso da potência fornecida de um gerador de corrente alternada com enrolamento do estator conhecido de três fases, cuja potência nominal é avaliada com 100%, e que é alcançada com um número de rotações η de 6000 rpm. A curva característica com tra- ço e ponto B mostra a potência fornecida de um gerador, cujo enrolamento do estator, de forma conhecida, é constituído de sete fases ligadas formando um heptágono. A curva característica C de linha cheia mostra a potência fornecida de um gerador de acordo com a invenção, dependente do número de rotações, com enrolamento do estator de sete fases, que está ligado de acordo com a figura 2.

Na comparação dessas curvas características pode ser reco- nhecido que, o gerador executado de acordo com a invenção, conforme sua curva característica C,já alcança sua potência nominal em aproximadamen- te 5000 rpm, e em particular, na faixa do número de rotações inferior pode fornecer visivelmente mais potência que as execuções conhecidas de acor- do com as curvas características A e B. De acordo com isso, no caso de um número de rotações da marcha em vazio n0 de 1800 rpm, a potência pode ser aumentada de aproximadamente 51% de acordo com as curvas caracte- rísticas AeB para 66% de acordo com a curva característica C.

A figura 5 mostra, de forma esquemática, um esquema de enro- lamento de um enrolamento do estator 11a de sete fases, sendo que, os se- te ramais de fases de P1 até Pl em forma de um enrolamento ondulado são introduzidos nas ranhuras de um pacote de chapas do estator não represen- tado. No caso de exemplo em questão a máquina tem um rotor de dois pólos 12a. No lado direito da figura 4 está indicado de forma tracejada que, cada um dos ramais de fases de P1 até P7 é inserido em várias ondas nas ranhu- ras de N1 até N14, de tal modo que, para cada ramal de fases de P1 até P7 resulta, respectivamente, uma bobina constituída de vários enrolamentos. Os inícios dos ramais de fases de P1 até P7 estão indicados ali de 1a até 7a, e os finais de 1e até 7e. A etapa de enrolamento desse enrolamento do estator 11 totaliza sete ranhuras. Os finais de 1e até 7e dos ramais de fases de P1 até P7, neste caso, formam, respectivamente, as ligações para o iní- cio da bobina do ramal de fases ligado em série em seguida a ele. Uma vez que, também neste caso, na ligação em série dos ramais de fases de P1 até P7, o ramal da bobina que se segue, respectivamente, eletricamente, para a obtenção de um amortecimento otimizado do ruído magnético e da ondula- ção é saltado, neste caso, também ocorre a ligação em série dos ramais de fases da mesma forma como no exemplo de execução de acordo com figura 2. O final 1e do primeiro ramal de enrolamento P1 é ligado com o início do enrolamento 3a do ramal de fases P3, cujo final 3e é ligado com o início 5a do ramal de fases P5, cujo final 5e é ligado com o início 7a do ramal de fa- ses PI, cujo final 7e é ligado com o início 2a do ramal de fases P2, cujo final 2e é ligado com o início 4a do ramal de fases P4, cujo final 4e é ligado com o início 6a do ramal de fases P6, cujo final 6e é finalmente ligado com o iní- cio 1a do primeiro ramal de fases P1. Todas as sete ligações se situam em um mesmo lado no cabeçote de enrolamento traseiro do enrolamento do estator 11a, sendo que, os inícios de 1a até 7a dos ramais de fases de P1 até P7 são levados para fora da máquina para a conexão de uma unidade de construção de retificador 15 com sete pontes do retificador de acordo com a figura 2.

Na figura 6 está representado, como outro exemplo de execu- ção, o esquema de enrolamento de um enrolamento do estator de sete fases na forma de um enrolamento coletor, que para um rotor de dois pólos de a- cordo com a figura 5, do mesmo modo, é introduzido em 14 ranhuras de N1 até N14 de um pacote de chapas do estator. Neste caso, os ramais de fases de P1 até P7 são formados, respectivamente, de duas bobinas de S1 até S14 ligadas em série com uma etapa de enrolamento de sete ranhuras. As- sim, por exemplo, para o ramal da bobina P1, a primeira bobina S1 é colo- cada com, por exemplo, quatro enrolamentos nas ranhuras de N1 e N8, sendo que, o início da bobina 1a é levado para fora, para a conexão de uma unidade de construção de retificador 15 no cabeçote de enrolamento trasei- ro. Depois, sem interrupção, a segunda bobina S2 é colocada com quatro enrolamentos cada nas ranhuras de N8 e N1, e seu final 1e, do mesmo mo- do, é levado para fora da unidade de construção de retificador 15. Da mes- ma maneira, em seguida, as bobinas S3 e S4 do segundo ramal de fases P2 com, respectivamente, quatro enrolamentos são inseridos nas ranhuras do estator, sendo que, a bobina S3 é disposta nas ranhuras de N3 e N10, bem como a bobina S4 é disposta nas ranhuras de N10 e N3. Também neste ca- so, o início da bobina 2a do ramal da bobina P2 e seu final 2e são levados para fora no cabeçote de enrolamento traseiro para a unidade de construção de retificador 15. Isso se repete, então, da mesma maneira para os ramais de fases de P3 até P7 respectivamente, seguintes. A ligação dos sete ra- mais de fases na seqüência de fases de acordo com a figura 2 ocorre, neste caso, através de pontes do condutor não representadas dentro da unidade de construção de retificador 15. De forma vantajosa, neste caso, as duas bobinas S ligadas em série de cada um dos ramais de enrolamento P são enroladas com um fio de enrolamento 17. Da mesma maneira, também to- dos os sete ramais de fases de P, para a obtenção da ligação em série de- sejada, podem ser enrolados com um fio de enrolamento 17, sendo que, en- tão, de acordo com a figura 4, os finais de 1e até 7e dos ramais de enrola- mento P1 até P7, como ligações para o respectivo início de 3a até 2a do ra- mal de fases de P depois do próximo, são colocados no cabeçote de enro- lamento da máquina no lado do retificador.

A figura 7 mostra uma ruptura de um pacote de chapas do esta- tor 18 do gerador de corrente alternada 10 da figura 2 com o enrolamento do estator 11 de sete fases. Neste caso, os ramais de fases de P1, P5, P2, P6 são alojados, respectivamente, em ranhuras de N1, N2, N3, N4 adjacentes com respectivamente, oito condutores L. Neste caso, os ramais de fases de P podem ser fabricados, respectivamente, de acordo com a figura 6, de duas bobinas ligadas em série com quatro condutores L cada, ou de acordo com a figura 5, respectivamente, de um enrolamento ondulado com oito ondas. A- lém disso, para o amortecimento dos ruídos magnéticos tem-se comprovado como vantajoso se, os ramais de fases de P forem empregados com um fa- tor de enchimento de ranhura Nf de mais que 50% nas ranhuras de N do pacote de chapas do estator 18, como o que pode ser reconhecido na forma dé execução de acordo com a figura 7.

A figura 8 mostra uma outra possibilidade de ligação do enrola- mento do estator 11 de sete fases, no qual, no caso da ligação em série dos ramais de fases de P1 até P7 respectivamente, dois ramais de fases de P que se seguem são saltados. Dessa forma, os ramais de fases de P na se- qüência de fases de P1-P4-P7-P3-P6-P2-P5, são ligados em série, através das ligações de 1e até 7e. Também neste caso, os inícios de 1a até 7a dos ramais de bobina de P1 até P7 são levados para fora, para a conexão de uma unidade de construção de retificador 15 de acordo com a figura 2 no lado frontal. No caso dessa forma de execução de ligação, os ramais de fa- ses de P1 até P7 são ligados em série um no outro, com um ângulo elétrico α de 180/7° ~ 25,7°. Essa variante, eventualmente, em relação à execução de acordo com a figura 2, está menos otimizada quanto ao ruído e à potên- cia.

Em virtude das diversas possibilidades de ligação para a ligação em série do enrolamento do estator 11 de sete ramais, bem como, em virtu- de das diferentes divisões de dentes, por conseguinte, para os ramais de fases de P que estão em série resulta, respectivamente, um ângulo elétrico α na faixa entre 50° e 90°.

A invenção não está restrita aos exemplos de execução repre- sentados e descritos de acordo com as figuras de 1 a 8. Assim, pode ser perfeitamente apropriado, em um emprego da invenção em geradores de corrente alternada para veículos automotores com uma tensão da rede de bordo de 14V, escolher o coeficiente do condutor Z nas ranhuras de N do pacote de chapas do estator 18 maior que 5 e menor que 10, na medida que isso é oferecido para a otimização da potência da máquina. Um emprego preferido da invenção resulta no caso de geradores de corrente alternada para veículos automotores com rotores de pólo de garra de quatro até dezoi- to pólos, e uma corrente de excitação controlada pelo regulador. Ao invés de um ramal de fases do enrolamento do estator enrolado com um fio de enro- lamento, no caso de máquinas elétricas de alta potência, eventualmente po- de ser apropriado introduzir barras de condutor prefabricadas nas ranhuras do pacote de chapas do estator, e interligar essas barras no cabeçote de enrolamento com a técnica conhecida. Além disso, as bobinas individuais dos ramais de fases de P podem ser ligadas tanto em série entre si como também uma à outra em paralelo. Ao invés de um fio de enrolamento podem ser enrolados também dois ou mais fios de enrolamento para formar os ra- mais de fases.

Claims (11)

1. Máquina elétrica, em particular, gerador de corrente alternada para um veículo automotor, com um rotor (12) e dedos de pólo de garra (44,45) que se estendem na direção axial, que se alternam na circunferência do rotor (12) como pólos norte e sul, com um estator (36) que apresenta um núcleo do estator (18) com um enrolamento do estator (11) disposto em ra- nhuras (35) do núcleo do estator (18), sendo que, o estator (36) está em frente ao rotor (12), sendo que, o estator (36) e o rotor (12) estão apoiados por duas chapas do mancai (33), com um enrolamento do excitador (13) em formato de bobina anular, que está fixado no rotor (12), sendo que, o enro- lamento do estator (11) apresenta sete ramais de fases (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7), que estão ligados em série entre si com um ângulo elétrico a, pelo menos, aproximadamente igual, sendo que, no caso da ligação em série dos ramais de fases (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7), pelo menos, um ramal respec- tivo de fases (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7) adjacente é saltado.

2. Máquina elétrica de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zada pelo fato de que, o enrolamento do estator (11) apresenta cabeçotes de enrolamento (65, 66), que podem ser resfriados através de, respectiva- mente, uma corrente de ar de resfriamento de forma aproximadamente radi- al, que é causada por ventiladores (50) colocados, pelo menos, em uma ex- tremidade axial de uma platina de pólo de garra (42, 43).

3. Máquina elétrica de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que, todos os sete ramais de fases (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7) são do mesmo tamanho, são constituídos de, pelo menos, uma bobina, em particular, de várias bobinas (de S1 até S14) e estão ligados entre si com um ângulo elétrico a, se situa entre 60° e 100°.

4. Máquina elétrica de acordo com a reivindicação 3, caracteri- zada pelo fato de que, os ramais de fases (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7) estão ligados entre si com um ângulo elétrico a, se situa entre 70° e 90°, de prefe- rência, com um ângulo elétrico α de 180°/7*3 ~ 77,1°.

5. Máquina elétrica de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 4, caracterizada pelo fato de que, os ramais de fases (P1, P2, P3, Ρ4, Ρ5, Ρ6, Ρ7) estão ligados em série em uma seqüência de fases (P1-P3- P5-P7-P2-P4-P6) na qual, respectivamente, somente um ramal de fases (P) é saltado.

6. Máquina elétrica de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 5, caracterizada pelo fato de que, uma ligação ou ligação em série dos ramais de fases (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7) é de tal modo que, a tração de enrolamento efetiva eletricamente do enrolamento do estator (11) e, por conseguinte, dos sete ramais de fases (P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7) se fecha depois de duas rotações.

7. Máquina elétrica, em particular, gerador de corrente alternada para veículos automotores de acordo com qualquer uma das reivindicações -1 a 6, caracterizada pelo fato de que, ligações (de 1e até 7e) entre ramais de fases (de P1 até P7) são realizadas para um transformador, em particular, para uma unidade de construção de retificador (15), com sete pontes do reti- -ficador (de B1 até B7).

8. Máquina elétrica de acordo com a reivindicação 7, caracteri- zada pelo fato de que, os ramais de fases (de P1 até P7) estão ligados entre si em um dos dois cabeçotes de enrolamento da máquina (10), de tal modo que, das ligações (de 1e até 7e) entre ramais de fases (de P1 até P7) ape- nas, respectivamente, uma ligação elétrica é conduzida a uma das sete pon- tes do retificador (de B1 até B7).

9. Máquina elétrica de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 5 a 7, caracterizada pelo fato de que, as bobinas (de S1 a S14) de ca- da um dos ramais de enrolamento (de P1 a P7) e, de preferência, também todos os ramais de enrolamento (de P1 a P7) são enrolados com, respecti- vamente, pelo menos, um fio de enrolamento (17).

10. Máquina elétrica de acordo com qualquer uma das reivindi- cações de 5 a 8, caracterizada pelo fato de que, o número dos condutores (L) de cada ramal de fases (de P1 até P7) ou de cada bobina (de S1 a S14) nas ranhuras do estator (de N1 até N14) é maior que 5 e menor que 10, de preferência, 8.

11. Máquina elétrica de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que, os ramais de fases (de P1 até P7) são empregados com um fator de enchimento de ranhura (Nf) de maior que 50% em ranhuras (de N1 até N14) de um pacote de chapas do estator (18) da máquina.