DE10120414A1 - Elektrische Maschine - Google Patents
Elektrische MaschineInfo
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- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
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Abstract
Es wird beschrieben eine elektrische Maschine (10), mit einer als Rotor ausgebildeten ersten Maschinenkomponente (20) und einer als Stator ausgebildeten zweiten Maschinenkomponente (30), wobei die beiden Maschinenkomponenten (20, 30) relativ zueinander rotieren oder rotierbar sind und wobei die zweite Maschinenkomponente (30) in bezug auf die Drehachse (D) der elektrischen Maschine (10) radial innen liegend von der ersten Maschinenkomponente (20) angeordnet ist. Weiterhin ist eine Leistungselektronik (50) zum Steuern der elektrischen Maschine (10) vorgesehen. Um die komplexe Leistungselektronik (50) besonders platzsparend bei gleichzeitig verbesserten Leistungsdaten positionieren zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zumindest einzelne Bestandteile der Leistungselektronik (50), beispielsweise ein Glättungskondensator (51), Leistungshalbleiter (55) und dergleichen, in bezug auf die Drehachse (D) der elektrischen Maschine (10) radial innen liegend von der zweiten Maschinenkomponente (30) angeordnet sind. Weiterhin können alle Bestandteile der Leistungselektronik (50) innerhalb des Gehäuses (11) der elektrischen Maschine (10) angeordnet sein. Die elektrische Maschine (10) kann beispielsweise als riemengetriebener Starter-Generator ausgebildet sein.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
Bei elektrischen Maschinen handelt es sich generell um rotierende Maschinen, die
mit Hilfe eines magnetischen Felds entweder nach dem Motorprinzip elektrische
Energie in mechanische Energie oder nach dem Generatorprinzip mechanische
Energie in elektrische Energie umwandeln.
Derartige elektrische Maschinen, die beispielsweise als Synchronmaschinen oder
Asynchronmaschinen ausgebildet sein können, verfügen in der Regel über eine
ersten Maschinenkomponente und eine zweite Maschinenkomponente. Beide
Maschinenkomponenten rotieren relativ zueinander, beziehungsweise sind relativ
zueinander rotierbar. Üblicherweise ist eine der beiden Maschinenkomponenten in
bezug auf die Drehachse der elektrischen Maschine radial innen liegend von der
jeweils anderen Maschinenkomponente angeordnet. Je nach Ausgestaltung der
elektrischen Maschine kann es sich bei einer der Maschinenkomponenten um eine
Rotorkomponente und bei der anderen Maschinenkomponente um eine
Statorkomponente handeln. Die Statorkomponente, auch Ständer genannt, ist in der
Regel der feststehende Teil, während die Rotorkomponente, auch Läufer genannt,
der umlaufende Teil ist.
Je nach Ausgestaltungsart der elektrischen Maschine besteht die Statorkomponente
beispielsweise aus einem Blechpaket, das aus einem Joch und einer Anzahl von
Zähnen gebildet ist. In den Nuten zwischen den Zähnen sind die elektrischen
Wicklungen angeordnet. Wenn diese Wicklungen von einem Strom durchflossen
werden, wird dadurch das magnetische Feld der elektrischen Maschine erzeugt. Die
Rotorkomponente besteht beispielsweise aus einem Blechpaket, an dem eine Anzahl
von Magneten, etwa Permanentmagneten, angeordnet sind.
Elektrische Maschinen der genannten Art sind im Stand der Technik weit verbreitet
und werden auf vielfältige Art und Weise eingesetzt.
Ein Einsatzgebiet für elektrische Maschinen sind Fahrzeuge aller Art. In Fahrzeugen,
beispielsweise Personenkraftwagen, Nutzkraftwagen und dergleichen, werden
elektrische Maschinen beispielsweise in Funktion als Lichtmaschine eingesetzt,
wobei diese elektrischen Maschinen nach dem Generatorprinzip funktionieren und
elektrische Energie erzeugen, die dann anderen Verbrauchern zur Verfügung gestellt
werden kann. In anderer Anwendung werden elektrische Maschinen in Fahrzeugen
beispielsweise auch als Starter-Generatoren eingesetzt. Bei einem Starter-Generator
handelt es sich beispielsweise um eine elektrische Maschine, die zwischen der
Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und einer Kupplung, beziehungsweise einem
Getriebe, im Antriebsstrang des Fahrzeugs angeordnet sein kann. Mit Hilfe des
Starter-Generators kann zum einen der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs gestartet
werden. Weiterhin kann dieser im Fahrbetrieb als Generator arbeiten, also Starter
und Generator im Fahrzeug ersetzen.
Neben einer Anordnung des Starter-Generators direkt im Antriebsstrang ist es auch
denkbar, daß ein Starter-Generator als im Vergleich zum Antriebsstrang zunächst
separates, unabhängiges Bauteil vorliegt, das anschließend mit dem Antriebsstrang
gekoppelt wird, beispielsweise mit dem Verbrennungsmotor oder dergleichen. In
diesem Fall kann der Starter-Generator auch die Funktion einer Lichtmaschine
erfüllen. Die Übertragung des Drehmoments von beziehungsweise auf die
elektrische Maschine erfolgt dann über geeignete Mittel, beispielsweise über einen
Riementrieb. Bei einer derart ausgebildeten elektrischen Maschine handelt es sich
beispielsweise um einen riemengetriebenen Klauenpol-Starter-Generator.
Klauenpolmaschinen sind im Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel für eine
Klauenpolmaschine ist beispielsweise in dem Aufsatz "StartlStop Function: The
Clawpole Machine - a Good Alternative to the ISG" von Jo I Duhr et al., erschienen
in dem Buch "Integrierter Starter-Generator (ISG)" von Dr. Ing. Heinz Schäfer und 32
Mitautoren, ISBN 3-8169-1946-4", beschrieben. Diese Klauenpolmaschine ist als
Starter-Generator ausgelegt und ist nicht direkt im Antriebsstrang eines Fahrzeugs
integriert. Vielmehr ist die Klauenpolmaschine als zunächst vom Antriebsstrang .
unabhängiges Bauteil vorgesehen, das über entsprechende Mittel zur Übertragung
des Drehmoments mit anderen Komponenten, beispielsweise einem
Verbrennungsmotor, verbunden ist. Bei den Mitteln zum Übertragen des
Drehmoments handelt es sich um einen Riementrieb.
Alle elektrischen Maschinen verfügen in der Regel über eine Leistungselektronik,
über die die elektrische Maschine gesteuert wird. Ein Beispiel für eine solche
Leistungselektronik ist in der von der Anmelderin ebenfalls eingereichten älteren
Patentanmeldung DE 199 13 450.2 beschrieben. Diese Leistungselektronik besteht
aus einem Leistungsteil, der eine Anzahl von Kondensatoren und eine Anzahl von
Leistungshalbleitern aufweist. Die Kondensatoren und die Leistungshalbleiter können
mit einer Leistungsverschienung verbunden sein. Weiterhin verfügt diese
Leistungselektronik über eine Steuereinrichtung für den Leistungsteil. Für die
Steuerung ist beispielsweise ein leistungsfähiger Mikrocontroller vorgesehen.
Weiterhin ist eine Einrichtung für die Spannungsversorgung vorgesehen. Über die
Leistungselektronik werden die mit ihr verbundenen elektrischen Komponenten
gesteuert.
Bei der Leistungselektronik handelt es sich üblicherweise um ein zur elektrischen
Maschine separates, in der Regel komplexes Bauteil. Eine Leistungselektronik
besteht dabei aus einer ganzen Reihe elektronischer Bauelemente, die je nach
Ausgestaltung der elektrischen Maschine relativ groß ausgelegt sind. Durch die
Tatsache, daß die Leistungselektronik als separates Bauteil vorliegt, entstehen
jedoch eine Reihe von Nachteilen.
Bei einer riemengetriebenen elektrischen Maschine, beispielsweise einem
riemengetriebenen Starter-Generator, führt eine separate, komplexe
Leistungselektronik beispielsweise zu einer geringeren Leistungsdichte der
elektrischen Maschine, da die separate Leistungselektronik in aufwendiger Weise mit
der elektrischen Maschine verkabelt werden muß, wobei durch diese Verkabelung
entsprechende Verluste auftreten. Weiterhin kommt es nicht selten zu Anbau
beziehungsweise Einbauproblemen, da einzelne Bestandteile der
Leistungselektronik, beispielsweise der notwendige Glättungskondensator, relativ
groß sind. Dies führt zu einem erhöhten Platzbedarf. Insbesondere dann, wenn eine
elektrische Maschine in einem Fahrzeug verwendet wird, steht üblicherweise nur ein
geringer Bauraum zur Verfügung, so daß für die elektrische Maschine sowie die für
die elektrische Maschine benötigten Komponenten, zu denen auch die
Leistungselektronik gehört, nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung steht.
Heutige Lichtmaschinen für Fahrzeuge weisen üblicherweise einen passiven
Gleichrichter auf, der direkt an der elektrischen Maschine angebaut ist. Die
Leistungselektronik einer komplexeren elektrischen Maschine, beispielsweise eines -
etwa riemengetriebenen - Starter-Generators ist jedoch wesentlich aufwendiger, so
daß die Leistungselektronik nicht ohne weiteres an die elektrische Maschine
angebaut werden kann, ohne zumindest Bauraumprobleme zu erzeugen.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zu Grunde, eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art derart
weiterzubilden, daß die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik
beschriebenen Nachteile vermieden werden. insbesondere soll eine elektrische
Maschine bereitgestellt werden, bei der die Leistungselektronik zum einen besonders
leistungsfähig ist und bei der zum anderen die Leistungselektronik eine kompakte
Bauweise und damit nur einen geringen Platzbedarf aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die elektrische Maschine gemäß
Patentanspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen
elektrischen Maschine ist in Patentanspruch 20 beansprucht. Weitere Vorteile,
Merkmale, Details, Aspekte und Effekte der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine
bereitgestellt, mit einer ersten Maschinenkomponente und einer zweiten
Maschinenkomponente, wobei die beiden Maschinenkomponenten relativ zueinander
rotieren oder rotierbar sind und wobei die zweite Maschinenkomponente in bezug auf
die Drehachse der elektrischen Maschine radial innen liegend von der ersten
Maschinenkomponente angeordnet ist und mit einer Leistungselektronik zum
Steuern der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine ist erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einzelne Bestandteile der
Leistungselektronik in bezug auf die Drehachse der elektrischen Maschine radial
innen liegend von der zweiten Maschinenkomponente angeordnet sind.
Durch die erfindungsgemäße elektrische Maschine wird es auf einfache Weise
möglich, eine besonders leistungsfähige Leistungselektronik platzsparend und
bauraumoptimiert anzuordnen. Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß
zumindest einzelne Bestandteile der Leistungselektronik in der elektrischen
Maschine selbst integriert sind. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, die
Leistungselektronik mit den daraus resultierenden Nachteilen als separates Bauteil
vorzusehen, das dann über eine entsprechende Verkabelung mit der elektrischen
Maschine verbunden werden muß. Nunmehr wird eine Lösung bereitgestellt, in der
zumindest einzelne Bestandteile der Leistungselektronik integraler Bestandteil der
elektrischen Maschine sind. Weiterhin können die Leistungsdaten der elektrischen
Maschinen verbessert werden, da beispielsweise keine Leitungsverluste in der
Verkabelung zwischen Leistungselektronik und elektrischer Maschine mehr
auftreten.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der bisher ungenutzte,
radial innen liegende Bereich der elektrischen Maschine nunmehr zur Integration
beziehungsweise Anordnung einzelner Bestandteile der Leistungselektronik genutzt
werden kann. Der Begriff "radial innen liegend" bezieht sich dabei auf die Drehachse
der elektrischen Maschine.
Die Erfindung ist nicht auf bestimmte elektrische Maschinen beschränkt. Vielmehr
kann sie für alle möglichen elektrischen Maschinen eingesetzt werden. Zu nennen
sind hier beispielsweise elektrische Maschinen in Innenläufer- oder
Außenläuferbauweise, Synchronmaschinen, Asynchronmaschinen, permanent
erregte Maschinen und dergleichen. Üblicherweise weisen solche elektrischen
Maschinen eine Rotorkomponente und eine Statorkomponente auf. Es sind jedoch
auch Maschinentypen denkbar, bei denen beide Maschinenkomponenten rotieren.
Zu denken ist hier beispielsweise an elektromotorische Kupplungen oder
dergleichen.
Die vorteilhafte Anordnung der Leistungselektronik, beziehungsweise einzelner
Bestandteile der Leistungselektronik, kann bei allen Maschinentypen vorgenommen
werden.
Vorteilhaft kann die elektrische Maschine jedoch in Außenläuferbauweise
ausgebildet sein, wobei die radial außen liegende erste Maschinenkomponente als
Rotor und die radial innen liegende zweite Maschinenkomponente als Stator
ausgebildet ist. In einem solchen Fall kann die Lagerung des Rotors beispielsweise
vom Statorträger übernommen werden.
Vorzugsweise kann ein die elektrische Maschine umgebendes Gehäuse vorgegeben
sein, wobei alle Bestandteile der Leistungselektronik vorzugsweise innerhalb des
Gehäuses angeordnet sind. Dadurch kann der für die elektrische Maschine
erforderliche Bauraum weiter optimiert werden. Bei dieser Ausgestaltung befindet
sich die gesamte Leistungselektronik innerhalb des Gehäuses der elektrischen
Maschine, so daß keinerlei Bestandteil der Leistungselektronik mehr als von der
elektrischen Maschine separates Bauteil ausgebildet werden muß. Dadurch, daß alle
Bestandteile der elektrischen Maschine in deren Gehäuse integriert sind, werden
auch die Leistungsdaten der elektrischen Maschine verbessert, da nunmehr keine
aufwendige Verkabelung zwischen elektrischer Maschine und Kühleinrichtung mehr
erforderlich ist. Schließlich ist zum Schutz der elektrischen Maschine sowie der
Leistungselektronik nunmehr nur noch ein einziges Gehäuse erforderlich.
Vorteilhaft kann wenigstens eine Kühleinrichtung zum Kühlen der ersten
Maschinenkomponente und/oder der zweiten Maschinenkomponente und/oder
zumindest einzelner Bestandteile der Leistungselektronik vorgesehen sein. Eine
solche Kühleinrichtung ist erforderlich, um die während des Betriebs der elektrischen
Maschine entstehende Wärme zuverlässig abzuführen, damit es nicht zu
Leistungseinbußen beziehungsweise Beschädigungen einzelner Komponenten
kommen kann.
Die Kühlung eines Stators kann beispielsweise über den Statorträger erfolgen, indem
hierfür beispielsweise entsprechende Kühlkanäle vorgesehen sein können, die von
einem geeigneten Kühlmedium durchströmt werden. Weiterhin ist es denkbar, daß
sich im Gehäuse der elektrischen Maschine entsprechende Öffnungen befinden
können, über die ein Kühlluftstrom erzeugt werden kann. Diese Öffnungen sollten
vorteilhaft besonders feinmaschig ausgebildet sein. Dabei sollte die Dimensionierung
und Anordnung der Kühlluftöffnungen derart gewählt werden, daß ein Eintritt von
Verunreinigungen in die elektrische Maschine verhindert wird. Weiterhin sollte auch
metallischer Abrieb vermieden werden.
Auch während des Betriebs der Leistungselektronik entsteht in den einzelnen
Bestandteilen, beispielsweise in den Kondensatoren, in den Leistungshalbleitern, in
der Steuereinrichtung und dergleichen, Verlustwärme, die über eine geeignete
Kühleinrichtung abgeführt werden muß. Dabei ist die Kühleinrichtung vorteilhaft
derart mit den Bestandteilen der Leistungselektronik verbunden, daß zwischen
diesen und der Kühleinrichtung ein thermischer Austausch stattfindet oder stattfinden
kann.
In weiterer Ausgestaltung kann der Rotor einen Teilbereich des Gehäuses bilden,
wobei der Rotor weiterhin mit einem weiteren Gehäuseteil oder einem
Deckelelement verbunden ist. Wenn der Rotor mit einem weiteren Gehäuseteil
verbunden ist, erfolgt dies beispielsweise über eine geeignete Dichtung, etwa eine
Labyrinthdichtung oder dergleichen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin,
daß kein großflächiges Dichtungselement erforderlich ist, wie etwa ein Simmerring
auf großem Durchmesser. Wenn der Rotor mit einem Deckelelement verbunden ist,
kann dadurch eine einfache Abdichtung, beispielsweise über einen Simmerring auf
kleinem Durchmesser, realisiert werden.
Vorteilhaft kann die Leistungselektronik wenigstens einen Kondensator aufweisen,
wobei der Kondensator in bezug auf die Drehachse der elektrischen Maschine
vorzugsweise radial innen liegend von der zweiten Maschinenkomponente
angeordnet ist. Wie weiter oben bereits dargelegt wurde, weisen komplexe
Leistungselektroniken, beispielsweise Leistungselektroniken für riemengetriebene
Starter-Generatoren, eine Reihe relativ großer Baugruppen auf. Bei einer dieser
großen Baugruppen handelt es sich um den wenigstens einen Kondensator, der die
Funktion eines Glättungskondensators übernimmt. Bei solchen Kondensatoren
handelt es sich beispielsweise um Wickelkondensatoren, Elektrolytkondensatoren
und dergleichen. Diese Kondensatoren, die bisher unter anderem dafür
verantwortlich waren, daß die Leistungselektronik einen relativ großen
Bauraumbedarf hatte, werden nun vorteilhaft in einem Bereich der elektrischen
Maschine angeordnet, der ohnehin zur Verfügung steht und bisher ungenutzt war.
Wenn die elektrische Maschine in Außenläuferbauweise mit einem radial innen
liegenden Stator und einem radial außen liegenden Rotor ausgebildet ist, ist der
Kondensator vorteilhaft in den Stator der elektrischen Maschine integriert. Das hat
den Vorteil, daß der Kondensator zum einen besonders einfach an beziehungsweise
im Stator befestigt werden kann. Dazu wird der Kondensator vorteilhaft innerhalb des
Statorträgers angeordnet. Weiterhin ermöglicht eine solche Anordnung auch eine
kostengünstige, effiziente Kühlung des Kondensators. Die Kühlung des
Kondensators kann nämlich ebenfalls über den Statorträger erfolgen. Dies kann
beispielsweise in Form einer Mantelkühlung realisiert werden. Weiterhin kann der
Statorträger im Bereich des Kondensatorbodens derart ausgeführt werden, daß auch
eine Kühlung des Kondensatorbodens möglich ist. Dazu kann beispielsweise eine
geeignete Trennwand zum Lager (Lager über das der Rotor am Stator gelagert ist)
vorgesehen sein, die mit entsprechenden Kühlkanälen oder dergleichen bestückt ist.
In weiterer Ausgestaltung kann die Leistungselektronik einen oder mehrere
Leistungshalbleiter aufweisen, wobei der/die Leistungshalbleiter in bezug auf die
Drehachse der elektrischen Maschine radial innen liegend von der zweiten
Maschinenkomponente angeordnet ist/sind und/oder wobei der/die
Leistungshalbleiter an der zweiten Maschinenkomponente angeordnet ist/sind. Auf
diese Weise können die Leistungshalbleiter besonders einfach und platzsparend
innerhalb der elektrischen Maschine befestigt werden.
Wenn die elektrische Maschine einen radial innen liegenden Stator und einen radial
außen liegenden Rotor aufweist, können die Leistungshalbleiter vorteilhaft am
Statorträger angeordnet sein. Dies kann beispielsweise mittels einer Clipverbindung,
durch direktes Applizieren der Leistungshalbleiter auf dem Statorträger oder
dergleichen erfolgen. Die Kühlung der Leistungshalbleiter kann in einem solchen Fall
wiederum mit dem gleichen Kühlkreislauf wie beim Stator erfolgen. Dazu sind die
Leistungshalbleiter vorteilhaft auf dem Kühlkörper des Stators angeordnet.
Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Leistungshalbleitertypen beschränkt. Als
geeignete Leistungshalbleiter sind vorzugsweise MOSFETs, IGBTs oder dergleichen
zu nennen. Die Auswahl der geeigneten Leistungshalbleiter erfolgt nach den
Leistungsanforderungen an die Leistungselektronik und die elektrische Maschine.
Die Ausgestaltung der Leistungselektronik ist sehr stark abhängig von der
erforderlichen Spannungsebene. Aus diesem Grund kann die Anzahl der
Kondensatoren und Leistungshalbleiter je nach Auslegung der Leistungselektronik
variieren, so daß die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Kondensatoren
und Leistungshalbleitern beschränkt ist.
Vorteilhaft kann die Leistungselektronik eine Anzahl elektronischer Bauelemente
aufweisen, die über wenigstens eine Busbar elektronisch miteinander verbunden
sind. Beispielsweise können die Leistungshalbleiter, die Statorwicklungen und der
wenigstens eine Kondensator über eine solche, gemeinsame Busbar miteinander
verbunden und verschaltet sein.
Bei einer Busbar handelt es sich beispielsweise um eine Leistungsverschienung,
beziehungsweise Stromschiene, die in der Regel dazu dient, elektrische
Bauelemente miteinander zu verbinden und diese mit dem notwendigen Strom zu
versorgen. Eine Busbar kann beispielsweise ein- oder mehrlagig ausgebildet sein.
Wenn sie mehrlagig ausgebildet ist, können die einzelnen Lagen über ein geeignetes
Verfahren, beispielsweise mittels eines Laminierverfahrens, miteinander verbunden
werden. Dabei können einzelne Lagen aus leitendem Material und andere Lagen aus
einem isolierenden Material bestehen. Eine Busbar ist an sich bekannt und bietet
eine einfache und sichere Möglichkeit, verschiedene Verbraucher mit Strom zu
versorgen, da aufwendige Verkabelungen entfallen können. Damit führt die
Verwendung einer Busbar ebenfalls zu Platzeinsparungen in bezug auf den
Bauraum. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Busbar in einer
Leistungselektronik zum Betreiben einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug
verwendet wird.
Vorteilhaft kann die Busbar aus einer oder mehreren Lagen aus Kupfer oder
Aluminium gebildet sein. Natürlich sind auch andere Materialien denkbar. Wichtig ist
jedoch, daß das verwendete Material ein guter elektrischer Leiter ist. Vorteilhaft
besteht die Busbar aus einer oder mehreren Lagen von massivem Kupfer.
Vorteilhaft kann die wenigstens eine Busbar in bezug auf die Drehachse der
elektrischen Maschine axial vor den elektrischen Maschinenkomponenten
angeordnet sein. Die Busbar kann dabei vorzugsweise einen an die
Maschinenkomponenten der elektrischen Maschine angepaßten Durchmesser
aufweisen. Durch die axiale "Hintereinanderschaltung" der elektrischen
Maschinenkomponenten und der Busbar wird eine zuverlässige und dennoch
platzsparende Verschaltungsmöglichkeit für die einzelnen Komponenten der
Leistungselektronik, beziehungsweise der entsprechenden Maschinenkomponente,
ermöglicht.
Wenn die elektrische Maschine in Außenläuferbauweise mit einem radial außen
liegenden Rotor und einem radial innen liegenden Stator ausgebildet ist, kann der
Rotor vorteilhaft an der von der Busbar in axialer Richtung abgewandten Seite der
elektrischen Maschine gelagert sein. In diesem Fall sind auch die weiteren
Komponenten der Leistungselektronik vorteilhaft so in der elektrischen Maschine
angeordnet, daß diese von der Rotorlagerung weg zeigen beziehungsweise
ausgerichtet sind.
Vorzugsweise kann, wenn eine Maschinenkomponente als Stator ausgebildet ist, im
Bereich des Stators eine Durchdringung des Stators, insbesondere des Statorträgers
und der wenigstens einen Busbar vorgesehen sein. Der Vorteil einer solchen
Durchdringung liegt darin, daß von den beispielsweise radial außen liegenden
Leistungshalbleitern und Statorwicklungen eine elektrische Verbindung zu den radial
innen liegenden Kondensatoranschlüssen geschaffen werden kann. Die
Durchdringung kann dabei derart gestaltet sein, daß Hin- und Rückleitung zum
Kondensator auf je einer Ebene erfolgen. Die Entstehung von unzulässigen
Induktivitäten kann dadurch vermieden werden, daß die Durchdringung in einer
Weise ausgestaltet wird, daß kein "kreisförmiger" Stromfluß um ein Statorträgerteil
zustande kommen kann.
Vorzugsweise kann die wenigstens eine Busbar einen oder mehrere Anschlüsse für
ein elektrisches Netz aufweisen. Dazu können die Anschlüsse der Kondensatoren
beispielsweise derart ausgeprägt sei, daß sie gleichzeitig auch als Anschlußbolzen
für das elektrische Netz genutzt werden können. Der Anschlußbolzen muß dann eine
entsprechend große Länge haben. Ein solcher Anschluß kann beispielsweise mittels
eines entsprechenden Gewindes und einen über einen entsprechenden Kabelschub
realisierten externen Anschluß ermöglicht werden.
Wenn die elektrische Maschine beispielsweise in einem Fahrzeug eingesetzt wird,
kann die Busbar einen oder mehrere Anschlüsse für das von der Automobilindustrie
geplante 42-Volt-Bordnetz aufweisen, über das künftig neu eingeführte elektrische
Komponenten wie beispielsweise Frontscheibenheizung, elektrischer Ventiltrieb und
dergleichen betrieben werden sollen.
In weiterer Ausgestaltung kann die Leistungselektronik wenigstens eine
Steuereinrichtung, insbesondere eine Steuerplatine, aufweisen. Die
Steuereinrichtung kann in SMD-Technik ausgeführt sein und übernimmt sämtliche
Steuerungs-, Überwachungs- und Regelfunktionen der Leistungselektronik
einschließlich der Ansteuerung der Leistungshalbleiter. Für die Steuerung ist
vorzugsweise ein leistungsfähiger Mikrocontroller in der Steuereinrichtung
vorgesehen, wobei vorteilhaft alle Funktionen über einen CAN-Bus vorgegeben
werden. Weiterhin weist die Steuereinrichtung vorzugsweise eine Einrichtung für die
Spannungsversorgung auf. Je nach Bedarf und Anwendungsfall kann die
Steuereinrichtung weitere Elemente aufweisen, wie beispielsweise eine Treiber-
Platine, Elemente für die Sensorikauswertung und dergleichen.
Vorteilhaft können die Steuereinrichtung und die Busbar in bezug auf die Drehachse
der elektrischen Maschine axial hintereinander liegend angeordnet sein. Die
Steuereinrichtung, insbesondere wenn sie als Steuerplatine ausgebildet ist, ist dann
in ihrer Form vorzugsweise dem - in der Regel runden - Gehäuse der elektrischen
Maschine angepaßt.
Vorteilhaft kann zwischen der Steuereinrichtung und der Busbar wenigstens ein
Schirmelement, insbesondere ein Schirmblech, vorgesehen sein. Dieses
Schirmelement kann die im Leistungsteil der Leistungselektronik entstehenden
elektromagnetischen Störfelder zuverlässig abschirmen. Gleichzeitig kann das
Schirmelement zum Abkapseln der Steuereinrichtung, beispielsweise vor
Feuchtigkeit, Schmutz und dergleichen, genutzt werden. Für die Statorwicklung und
die Leistungshalbleiter ist bei entsprechendem Aufbau keine weitere Abdichtung
erforderlich. Je nach Bedarf und Anwendungsfall kann das Schirmelement als
massives Gehäuseteil ausgebildet sein, das optional sogar entsprechende
Kühlkanäle aufweisen kann, die von einem geeigneten Kühlmedium durchflossen
werden.
Vorzugsweise kann das Schirmelement wenigstens eine Öffnung aufweisen. Eine
dieser Öffnungen kann sich beispielsweise im Bereich der Wickelköpfe des Stators
befinden. Auf der Steuereinrichtung können sich an dieser Stelle entsprechende
Sensorelemente befinden.
Die Leistungselektronik kann vorteilhaft ein oder mehrere Sensorelemente zum
Messen und/oder Erfassen elektrischer und/oder mechanischer und/oder
thermischer Werte aufweisen.
Eines dieser Sensorelemente, das sich beispielsweise auf der Steuereinrichtung im
Bereich der zuvor beschriebenen Öffnung im Schirmelement befindet, kann
beispielsweise zur Messung des Streuflusses des Wickelkopfes ausgebildet sein. Ein
solches Sensorelement kann beispielsweise als Hall-Sensor, magnetoresistiver
Sensor oder dergleichen ausgebildet sein. Aus diesem Sensorsignal wird der Ist-
Strom für die Regelung generiert. Gegebenenfalls können entsprechende
Linearisierungsfunktionen in der Steuereinrichtung realisiert werden. Die im
Schirmelement befindliche Öffnung kann je nach Bedarf und Anwendungsfall
beispielsweise durch ein elektromagnetisch neutrales Dichtmittel, etwa einen
Kunststoffverguß oder dergleichen, verschlossen werden.
Im Bereich der Öffnung im Schirmelement kann sich weiterhin ein Sensorelement auf
beziehungsweise in der Steuereinrichtung befinden, welches damit ebenfalls im
Bereich der Wickelköpfe angeordnet ist und mit dem die Wicklungstemperatur
gemessen wird. Vorteilhaft wird dabei die Oberflächentemperatur der Wicklungen
gemessen. Durch diese Anordnung ist kein Verdrahtungsaufwand für das
Sensorelement erforderlich. Das Sensorelement wird direkt in der Steuereinrichtung
angeordnet, beispielsweise auf der Steuerplatine bestückt. Als Sensor kommen
durchaus einfache optische Sensoren, beispielsweise Infrarotsensoren oder
dergleichen, in Betracht.
Bei EMV-Problemen kann es sinnvoll sein, Sensorelemente zu verwenden, die nicht
direkt in der Steuereinrichtung angeordnet, beispielsweise auf der Steuerplatine
bestückt sind. In einem solchen Fall ist keine Öffnung im Schirmelement erforderlich.
Ein weiteres Sensorelement kann beispielsweise für die Drehwinkelerkennung
vorgesehen sein. Über einen Drehwinkelsensor läßt sich die Rotorlage der
elektrischen Maschine genau bestimmen. Die genaue Kenntnis der Winkellage des
Rotors ist wichtig, um die elektrische Maschine optimal betreiben zu können. Der
Grund hierfür liegt unter anderem darin, daß elektrische Maschinen in der Regel
einen Stromrichter nötig haben, um aus einer Zwischenkreisspannung eine
Drehstromspeisung zu erhalten. Dabei muß zur Erzeugung des optimalen
Drehmoments für die elektrische Maschine der Drehstrom so eingeprägt werden,
daß sich das maximale Drehmoment ausbilden kann. Hierzu muß der Stromrichter
jeweils die genaue Rotorlage und damit den genauen Polradlagewinkel kennen. Eine
hochgenaue Rotorlageerfassung ist somit Voraussetzung für einen hohen
Wirkungsgrad der elektrischen Maschine.
Vorzugsweise kann der Drehwinkelsensor als Resolver, mit einem Konturring oder
dergleichen ausgebildet sein.
Optional kann weiterhin auch ein Sensorelement zur Überwachung der
Rotortemperatur vorgesehen sein.
Die wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße elektrische Maschine kann
vorteilhaft als riemengetriebene Maschine ausgebildet sein. Dabei kann eine
Einrichtung für den Riemenabgriff vorgesehen sein. Wenn die elektrische Maschine
in Außenläuferbauweise mit einem radial außen liegenden Rotor ausgebildet ist,
kann die Einrichtung für den Riemenabgriff vorzugsweise auf dem Rotorrücken
angeordnet sein. Dabei kann der Abgriff vorteilhaft in der gleichen Ebene erfolgen, in
der auch der Rotor gelagert ist. Bei der Einrichtung für den Riemenabgriff handelt es
sich um die Lauffläche für den Riemen, die etwa als Riemenscheibe oder
dergleichen ausgebildet sein kann.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße elektrische Maschine als Starter-
Generator ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft kann es um eine elektrische
Maschine in Außenläuferbauweise in Form eines Riemen-Starter-Generators
handeln. Ein Starter-Generator wird nicht nur zum Starten und Stoppen eines
Motors, beispielsweise eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug verwendet,
sondern er kann auch während des Motorbetriebs verschiedene Funktionen
übernehmen, wie beispielsweise Bremsfunktionen, Boosterfunktionen,
Batteriemanagement, aktive Schwingungsdämpfung, Synchronisierung des Motors
und dergleichen.
Besonders vorteilhaft kann eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße
elektrische Maschine in einem oder für ein Fahrzeug verwendet werden.
Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht sowie Draufsicht auf eine
erfindungsgemäße elektrische Maschine; und
Fig. 2 einen vergrößerten Teilaspekt der elektrischen Maschine gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine elektrische Maschine 10 dargestellt, die in Form eines Riemen-
Starter-Generators ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 10 verfügt über eine
erste Maschinenkomponente 20, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Rotor
ausgebildet ist. Weiterhin verfügt die elektrische Maschine 10 über eine zweite
Maschinenkomponente 30, die im Ausführungsbeispiel als Stator ausgebildet ist. Die
elektrische Maschine 10 ist in Außenläuferbauweise ausgebildet, wobei der Stator 30
in bezug auf die Drehachse D der elektrischen Maschine 10 radial innen liegend von
dem Rotor 20 angeordnet ist.
Der Rotor 20 verfügt über ein Rotorblechpaket 21 mit einer Anzahl von
Permanentmagneten 24 und ist über eine entsprechende Lagerung 22 am Stator 30
gelagert. Der Stator 30 verfügt zunächst über einen Statorträger 32, an dem sich die
Lager 22 für den Rotor 20 befinden. Weiterhin ist am Statorträger 32 das
Statorblechpaket 31 mit den Statorwicklungen und Wickelköpfen 33 befestigt.
Am Rotorrücken 23 ist eine Einrichtung 15 für den Riemenabgriff angeordnet, im
vorliegenden Fall eine Riemenscheibe, die die Lauffläche für den nicht dargestellten
Riemen bildet. Die Riemenscheibe 15 liegt dabei vorzugsweise in einer Ebene mit
den Lagern 22.
Die elektrische Maschine 10 verfügt über ein Gehäuse 11, wobei ein Teil des
Gehäuses 11 durch den Rotor 20 gebildet wird. Der komplette Gehäuseabschluß der
elektrischen Maschine 10 kann auf verschiedene Weise erfolgen. In der mit I
bezifferten oberen Bildhälfte von Fig. 1 ist zum Abschluß des Gehäuses ein
weiteres Gehäuseteil 12 vorgesehen, das über ein geeignetes Dichtungselement 14,
beispielsweise eine Labyrinthdichtung oder dergleichen, mit dem - einen Teil des
Gehäuses 11 bildenden - Rotor 20 verbunden ist. In anderer Ausgestaltung kann,
wie dies in der mit II bezifferten unteren Bildhälfte von Fig. 1 dargestellt ist, ein
Deckelelement 13 vorgesehen sein, das mit dem Rotor 20 verbunden ist. Eine
Abdichtung des Deckelelements 13 und damit des gesamten Gehäuses 11 im
Bereich des Stators 30 erfolgt über ein geeignetes Dichtungselement 14, bei dem es
sich beispielsweise um einen Simmerring auf kleinem Durchmesser handelt.
Innerhalb des Gehäuses 11 ist eine Leistungselektronik 50 vorgesehen, über die die
elektrische Maschine 10 gesteuert wird. Um die Leistungselektronik 50 besonders
platzsparend bei gleichzeitig guten Leistungsdaten anordnen zu können, ist
erfindungsgemäß vorgesehen, daß zumindest einzelne Bestandteile der
Leistungselektronik in bezug auf die Drehachse D der elektrischen Maschine 10
radial innen liegend von dem Stator 30 angeordnet sind.
Die Leistungselektronik 50 weist zunächst wenigstens einen Kondensator 51 auf, bei
dem es sich beispielsweise um einen in Form eines Wickel- oder
Elektrolytkondensators ausgebildeten Glättungskondensator handelt. Um dieses im
Rahmen der Leistungselektronik 50 sehr große Bauteil optimal und damit
platzsparend unterbringen zu können, ist vorgesehen, daß der Kondensator 51 in
den Stator 30 der elektrischen Maschine 10 integriert ist. Im Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 ist der Kondensator 51 dazu im Statorträger 32 integriert. Dadurch
wird nicht nur der in der elektrischen Maschine 10 ohnehin vorhandene Bauraum, der
bisher nicht genutzt wurde, optimal ausgefüllt. Vielmehr kann die Kühlung des
Kondensators 51 auch über die Statorkühlung erfolgen.
Um die während des Betriebs der elektrischen Maschine 10 entstehende Wärme
abführen zu können, ist im Stator beispielsweise eine geeignete Kühleinrichtung
(nicht dargestellt) vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um geeignete
Kühlkanäle handeln, die im Statorträger 32 vorgesehen sind, und die von einem
geeigneten Kühlmedium durchströmt werden. Dazu ist die Kühleinrichtung über
einen Kühlanschluß 16 mit einem Kühlsystem (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Kondensators 51 innerhalb des
Statorträgers 32 kann die Kühlung des Kondensators 51 nunmehr ebenfalls über den
Statorträger 32 erfolgen. Der Statorträger 32 kann dazu im Bereich des
Kondensatorbodens derart ausgeführt werden, daß eine Kühlung des
Kondensatorbodens über eine entsprechende Kondensator-Bodenkühlplatte 52
möglich wird. Dazu kann die Kondensator-Bodenkühlplatte 52 beispielsweise
entsprechende Kühlkanäle aufweisen, die mit dem Kühlsystem des Statorträgers 32
in geeigneter Weise verbunden sind.
Weiterhin weist die Leistungselektronik 50 eine Anzahl von Leistungshalbleitern 55
auf, die im vorliegenden Beispiel ebenfalls auf dem Statorträger 32 befestigt sind.
Dies kann beispielsweise mittels einer geeigneten Clipverbindung realisiert werden.
Da im Statorträger 32 eine geeignete Kühleinrichtung vorgesehen ist, kann die
Kühlung der Leistungshalbleiter 55 daher ebenfalls mit dem gleichen Kühlkreislauf
wie beim Stator 30 erfolgen.
Die Leistungshalbleiter 55, die Wicklungen 33 und der Kondensator 51 sind über
eine gemeinsame Busbar 53 elektrisch verschaltet. Bei der Busbar 53 handelt es
sich um eine Art Stromschiene, die beispielsweise aus Kupfer oder dergleichen
hergestellt ist, und die in bezug auf die Drehachse D der elektrischen Maschine axial
vor dem Rotor 20 und dem Stator 30 der elektrischen Maschine 10 angeordnet ist.
Die Verbindung der Wickelköpfe 33 mit der Busbar 53 erfolgt über entsprechende
Anschlüsse 34. Ebenso erfolgt die Verbindung der Kondensatoren 51 mit der Busbar
53 über entsprechende Anschlußkontakte 56. Die Leistungshalbleiter 59 sind über
entsprechende Anschlüsse 59 mit der Busbar 53 verbunden.
Im Bereich des Statorträgers 32 durchdringen sich der Statorträger 32 und die
Busbar 53, so daß von den radial außen liegenden Leistungshalbleitern 55 und
Wickelköpfen 33 eine elektrische Verbindung zu den Anschlußkontakten 56 des
Kondensators 51 geschaffen werden kann. Die Durchdringung ist dabei so gestaltet,
daß Hin- und Rückleitung zum Kondensator 51 durch eine gemeinsame Öffnung der
Durchdringung erfolgt.
Zur Steuerung der elektrischen Maschine 10 ist eine Steuereinrichtung 54
vorgesehen, die im vorliegenden Fall als Steuerplatine 54 ausgebildet ist. Dabei ist
die Steuerplatine 54 derart angeordnet, daß diese und die Busbar 53 in bezug auf
die Drehachse D der elektrischen Maschine 10 axial hintereinander liegend
angeordnet sind.
Zwischen der Steuereinrichtung 54 und der Busbar 53 ist ein Schirmelement 58, im
vorliegenden Beispiel ein Schirmblech, vorgesehen. Das Schirmblech 58 hat die
Aufgabe, die im Leistungsteil der Leistungselektronik 50 entstehenden
elektromagnetischen Störfelder abzuschirmen. Weiterhin kann das Schirmblech 58
auch zum Abkapseln der Steuerplatine 54 vor Feuchtigkeit, Verschmutzung und
dergleichen genutzt werden. Die Wickelköpfe 33 und die Leistungshalbleiter 55
benötigen bei entsprechendem Aufbau keine weitere Abdichtung.
Für den Anschluß der Leistungselektronik 50 an ein nicht explizit dargestelltes
Bordnetz des Fahrzeugs sind entsprechende Anschlüsse 57 vorgesehen.
In Fig. 2 ist in größerem Detail ein Ausschnitt aus der in der oberen Bildhälfte I von
Fig. 1 dargestellten elektrischen Maschine 10 dargestellt. Aus Fig. 2 läßt sich
besonders gut erkennen, wie sich die Busbar 53 und der Statorträger 32
durchdringen. Weiterhin ist in Fig. 2 besonders gut zu erkennen, wie der
Kondensator 51 über den Anschlußkontakt 56, die Leistungshalbleiter 55 über ihre
Anschlüsse 59 und die Wickelköpfe 33 über entsprechende Anschlüsse 34 mit der
Busbar 35 verbunden und verschaltet sind.
Weiterhin läßt sich aus Fig. 2 besonders gut erkennen, wie das Schirmblech 58
axial zwischen der Busbar 53 und der Steuereinrichtung 54 angeordnet ist.
Wie aus Fig. 2 zusätzlich ersichtlich ist, weist das Schirmblech 58 wenigstens eine
Öffnung 60 auf, die im Ausführungsbeispiel im Bereich der Wickelköpfe 33
ausgebildet ist. Auf der Steuerplatine 54 befindet sich im Bereich der Öffnung 60 ein
Sensorelement 61, mit dessen Hilfe beispielsweise die Temperatur in den
Wickelköpfen 33 gemessen werden kann. Da der Temperatursensor 61 im Bereich
der Öffnung 60 angeordnet ist, kann dieser beispielsweise als optischer Sensor, etwa
als Infrarotsensor oder dergleichen, ausgebildet sein. Durch die besondere
Anordnung des Sensorelements 61 im Bereich der Öffnung 60 ist kein
Verdrahtungsaufwand für das Sensorelement 61 erforderlich. Das Sensorelement 61
kann vielmehr direkt auf der Steuerplatine 54 bestückt werden.
Weiterhin befindet sich etwas versetzt von der Öffnung 60 ein weiteres
Sensorelement 62, das im vorliegenden Fall als Stromsensor ausgebildet ist. Der
Stromsensor 62 ist über einen entsprechenden Anschluß 63 mit der Steuerplatine 54
verbunden. Ebenso ist es auch denkbar, daß der Stromsensor 62 direkt auf der
Steuerplatine 54 angeordnet wird. In diesem Fall würde das Sensorelement 62
vorteilhaft im Bereich der Öffnung 60 des Schirmblechs 58 auf der Steuerplatine 54
angeordnet. Das Sensorelement 62 dient zur Messung des Streuflusses in den
Wickelköpfen 33 und kann beispielsweise als Hall-Sensor, magnetoresistiver Sensor
oder dergleichen ausgebildet sein. Aus dem vom Sensorelement 62 ermittelten
Sensorsignal wird der Ist-Strom für die Regelung generiert.
In Fig. 2 ist schließlich noch ein weiteres Sensorelement 64 dargestellt, bei dem es
sich um einen Sensor zur Drehlageerfassung des Rotors 20 handelt. Das
Sensorelement 64 zur Lageerfassung ist über einen entsprechenden Anschluß 65
ebenfalls mit der Steuerplatine 54 verbunden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der elektrischen Maschine wird erreicht,
daß alle Bestandteile der Leistungselektronik 50 innerhalb des Gehäuses 11 der
elektrischen Maschine 10 angeordnet werden können, so daß der für die elektrische
Maschine und die bis dahin separate Leistungselektronik erforderliche hohe
Platzbedarf deutlich reduziert werden kann. Weiterhin kann durch die direkte
Anordnung der einzelnen Komponenten der Leistungselektronik innerhalb des
Gehäuses 11 der elektrischen Maschine 10 erreicht werden, daß die bisher
notwendige, aufwendige Verkabelung zwischen der Leistungselektronik und der
elektrischen Maschine vermieden werden kann. Dadurch lassen sich die
Leistungsdaten der elektrischen Maschine deutlich verbessern. Weiterhin kann durch
die besonders vorteilhafte Anordnung der einzelnen Bestandteile der
Leistungselektronik 50 im Gehäuse 11 der elektrischen Maschine, und hier
insbesondere die Anordnung des Kondensators 51 innerhalb des Statorträgers 32,
beziehungsweise der Leistungshalbleiter 55 am Statorträger 32, das zur Kühlung der
elektrischen Maschine 10 erforderliche Kühlsystem deutlich vereinfacht werden.
Nunmehr können sowohl der Kondensator 51, als auch der Stator 30 und die
Leistungshalbleiter 55 über ein und dasselbe Kühlsystem, das beispielsweise im
Statorträger 32 ausgebildet ist, gekühlt werden. Dadurch wird der konstruktive
Aufwand der elektrischen Maschine 10 weiter reduziert, was nicht zuletzt auch zu
einer erheblichen Kostenreduktion führt.
10
elektrische Maschine
11
Gehäuse
12
Gehäuseteil
13
Deckelelement
14
Dichtungselement
15
Einrichtung für den Riemenabgriff
16
Kühlanschluß
20
erste Maschinenkomponente (Rotor)
21
Rotorblechpaket
22
Lagerung
23
Rotorrücken
24
Permanentmagnet
30
zweite Maschinenkomponente (Stator)
31
Statorblechpaket
32
Statorträger
33
Wickelkopf
34
Anschlußwickelkopf
50
Leistungselektronik
51
Kondensator
52
Kondensator-Bodenkühlplatte
53
Busbar
54
Steuereinrichtung
55
Leistungshalbleiter
56
Anschlußkontakt für den Kondensator
57
Anschluß
58
Schirmelement
59
Anschluß Leistungshalbleiter
60
Öffnung im Schirmelement
61
Sensorelement (Temperatursensor)
62
Sensorelement (Stromsensor)
63
Anschlußsensorelement
64
Sensorelement zur Lageerfassung des Rotors
65
Anschlußsensorelement
D Drehachse der elektrischen Maschine
D Drehachse der elektrischen Maschine
Claims (20)
1. Elektrische Maschine, mit einer ersten Maschinenkomponente (20) und einer
zweiten Maschinenkomponente (30), wobei die beiden Maschinenkomponenten
(20, 30) relativ zueinander rotieren oder rotierbar sind und wobei die zweite
Maschinenkomponente (30) in bezug auf die Drehachse (D) der elektrischen
Maschine (10) radial innen liegend von der ersten Maschinenkomponente (20)
angeordnet ist und mit einer Leistungselektronik (50) zum Steuern der
elektrischen Maschine (10), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einzelne
Bestandteile der Leistungselektronik (50) in bezug auf die Drehachse (D) der
elektrischen Maschine (10) radial innen liegend von der zweiten
Maschinenkomponente (20) angeordnet sind.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
elektrische Maschine (10) in Außenläuferbauweise ausgebildet ist und daß die
radial außen liegende erste Maschinenkomponente (20) als Rotor und die radial
innen liegende zweite Maschinenkomponente (30) als Stator ausgebildet ist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
die elektrische Maschine (10) umgebendes Gehäuse (11) vorgesehen ist und daß
alle Bestandteile der Leistungselektronik (50) innerhalb des Gehäuses (11)
angeordnet sind.
4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kühleinrichtung zum Kühlen der ersten
Maschinenkomponente (20) und/oder der zweiten Maschinenkomponente (30)
und/oder zumindest einzelner Bestandteile der Leistungselektronik (50)
vorgesehen ist.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rotor (20) einen Teilbereich des Gehäuses (11) bildet und daß der Rotor (20) mit
einem weiteren Gehäuseteil (12) oder einem Deckelelement (13) verbunden ist.
6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leistungselektronik (50) wenigstens einen Kondensator
(51) aufweist und daß der Kondensator (51) in bezug auf die Drehachse (D) der
elektrischen Maschine (10) radial innen liegend von der zweiten
Maschinenkomponente (30) angeordnet ist.
7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leistungselektronik (50) einen oder mehrere
Leistungshalbleiter (55) aufweist und daß der/die Leistungshalbleiter (55) in
bezug auf die Drehachse (D) der elektrischen Maschine (10) radial innen liegend
von der zweiten Maschinenkomponente (30) angeordnet ist/sind und/oder daß
der/die Leistungshalbleiter (55) an der zweiten Maschinenkomponente (30)
angeordnet ist/sind.
8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leistungselektronik (50) eine Anzahl elektronischer
Bauelemente aufweist und daß die elektronischen Bauelemente über wenigstens
eine Busbar (53) elektronisch miteinander verbunden sind.
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
wenigstens eine Busbar (53) in bezug auf die Drehachse (D) der elektrischen
Maschine (10) axial vor den elektrischen Maschinenkomponenten (20, 30)
angeordnet ist.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Maschinenkomponente als Stator (30) ausgebildet ist und daß im Bereich des
Stators (30) eine Durchdringung des Stators (30), insbesondere des Statorträgers
(32) und der wenigstens einen Busbar (53) vorgesehen ist.
11. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Busbar (53) einen oder mehrere
Anschlüsse (57) für ein elektrisches Netz aufweist.
12. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leistungselektronik (50) wenigstens eine
Steuereinrichtung (54), insbesondere eine Steuerplatine, aufweist.
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 12, soweit dieser auf einen der Ansprüche 8
bis 11 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (54)
und die Busbar (53) in bezug auf die Drehachse (D) der elektrischen Maschine
(10) axial hintereinander liegend angeordnet sind.
14. Elektrische Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Steuereinrichtung (54) und Busbar (53) wenigstens ein Schirmelement (58),
insbesondere ein Schirmblech, vorgesehen ist.
15. Elektrische Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schirmelement (58) wenigstens eine Öffnung (60) aufweist.
16. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leistungselektronik (50) ein oder mehrere
Sensorelement(e) (61, 62, 64) zum Messen und/oder Erfassen elektrischer
und/oder mechanischer und/oder thermischer Werte aufweist.
17. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß diese als riemengetriebene Maschine ausgebildet ist.
18. Elektrische Maschine nach Anspruch 17, soweit diese auf einen der Ansprüche 2
bis 16 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung für den
Riemenabgriff (15) vorgesehen ist und daß die Einrichtung für den Riemenabgriff
(15) auf dem Rotorrücken (23) angeordnet ist.
19. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß diese als Starter-Generator ausgebildet ist.
20. Verwendung einer elektrischen Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis
19 in einem oder für ein Fahrzeug.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |