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Die
Erfindung betrifft eine Generator-Elektromotor-Kombination, insbesondere
ein elektrisches Getriebe, mit einem ersten Rotor einer Eingangswelle
und einem zweiten Rotor einer Ausgangswelle, die jeweils in ihrer
Umfangsrichtung Permanentmagnete mit jeweils wechselnder Polarität aufweisen,
und mit zumindest einem Stator, an dessen, den Permanentmagneten
zugewandter Umfangsseite abwechselnd Nuten zur Aufnahme zumindest
einer Statorwicklung und Statorzähne
ausgebildet sind, deren umfangsseitige Zahnflächen den Permanentmagneten
zugewandt sind.
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Eine
solche Generator-Elektromotor-Kombination kann im Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs als ein elektrisches Getriebe bzw. ein elektromagnetischer
Drehmomentwandler verwendet werden. So ist aus der
DE 199 60 168 A1 eine gattungsgemäße Generator-Elektromotor-Kombination bekannt,
die einen ersten Rotor einer Eingangswelle und einen zweiten Rotor
einer Ausgangswelle aufweist. Die beiden Rotoren sind jeweils in
Umfangsrichtung mit Permanentmagneten mit jeweils wechselnder Polarität ausgebildet.
Weiterhin ist zumindest ein Stator vorgesehen, an dessen, den Permanentmagneten
zugewandter Umfangsseite Nuten zur Aufnahme zumindest einer Statorwicklung
ausgebildet sind. Diese sind jeweils über einen Statorzahn in Umfangsrichtung
voneinander beabstandet.
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Konkret
ist die Generator-Motor-Kombination aus zwei zueinander koaxial
angeordneten Statoren ausgebildet, zwischen denen sich die beiden
Rotoren drehen können.
Die beiden Statoren weisen jeweils an ihrer den Permanentmagneten
der Rotoren zugewandten Seite Nuten auf, in denen eine Mehrzahl
von Wicklungen aufgenommen ist. Die Nuten sind jeweils über Zähne voneinander
beabstandet. Dabei ist die Winkelposition der sich gegenüberliegenden
Nuten der beiden Statoren derart gewählt, dass sich im Betrieb nur
minimale Rastmomente einstellen.
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Solche
Rastmomente entstehen dadurch, dass bei einer Drehbewegung der Rotoren
die Summe der vom jeweiligen Magnetfeld eines der Permanentmagnete überlagerten
bzw. beeinflussten Statorzähne
nicht gleich bleibt, sondern variiert. Verlässt daher ein Statorzahn das
Magnetfeld des Permanentmagneten, so wird dadurch von diesem Magnetfeld
ein Gegenmoment bzw. Rastmoment erzeugt, das einer Reduzierung der
mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten zusammenwirkenden Zahnflächen entgegenwirkt.
Derartige Rastmomente verzögern
das Anfahren der Generator-Elektromotor-Kombination und verursachen
im Betrieb der Generator-Elektromotor-Kombination Schwingungen,
die zu einer Geräuschbildung
beitragen.
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Die
Größe solcher
Rastmomente ist gemäß der
DE 199 60 168 A1 von
der jeweiligen Ausgestaltung der Maschine abhängig, wobei die bestmögliche Winkelposition
der Nuten zueinander durch geeignete Feldberechnungsprogramme ermittelt
werden kann. Da sich bei minimalen Rastmomenten auch die magnetische
Leitfähigkeit über den
Drehwinkel nur minimal ändert,
ergibt sich eine minimale Wechseldurchflutung und somit minimale
Hysterese- und Wirbelstromverluste.
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Aus
der
DE 103 54 604
A1 ist eine weitere Generator-Elektromotor-Kombination
bekannt, bei der ein innen umlaufender Rotor mit Dauermagneten bestückt ist
und bei einer Drehung ein vielpoliges, sich mitdrehendes Magnetfeld
im umgebenden Raum ausbildet. Der Rotor ist hierbei von einem Feldkonzentrator
umgeben. Dieser besteht aus fest stehenden, magnetisch leitfähigen, der
Polzahl des Innenrotors entsprechenden Polschuhen. Der Feldkonzentrator
ist über
einen sekundären
Luftspalt von einem koaxialen Stator getrennt und von diesem umgeben.
Die Nuten des Stators tragen Wicklungen, die sequenziell kurzschließbar sind.
Aus der weiteren
US 5
783 893 A ist eine elektrische Maschine bekannt, die mit
einem inneren Stator und einem äußeren Stator
ausgebildet ist. Zwischen dem inneren Stator und dem äußeren Stator
befindet sich koaxial ein Rotor, der sowohl innenseitig als auch
außenseitig
in Umfangsrichtung Permanentmagnete trägt.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Generator-Elektromotor-Kombination
bereitzustellen, bei der ein beschleunigtes Anfahren der Generator-Elektromotor-Kombination
und gleichzeitig ein geräuscharmer
Dauerbetrieb ermöglicht
ist.
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Diese
Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 bleibt bei einer Rotordrehung eine von
den, vom jeweiligen Permanentmagneten überdeckten Zahnflächen ausgebildete
Gesamtfläche
unabhängig
von einem Rotordrehwinkel im wesentlichen konstant. Durch diese im
wesentlichen gleichbleibende, vom jeweiligen Permanentmagneten überdeckte
Gesamtzahnfläche
werden die oben erwähnten
Rastmomente verhindert, wodurch ein beschleunigtes Anfahren der
Generator-Motor-Kombination sowie ein geräuscharmer Dauerbetrieb ermöglicht ist.
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Vorzugsweise
kann die Breite jedes der Permanentmagnete in Umfangsrichtung zumindest
das einfache aus der Summe der Nutbreite und der Zahnbreite der
statorseitigen Nuten betragen. Wenn daher bei einer Rotordrehbewegung
ein Statorzahn das Magnetfeld des Permanentmagneten verlässt, folgt gleichzeitig
ein weiterer Statorzahn in das Magnetfeld nach. Dadurch bleibt während der
Drehbewegung der Rotoren die Summe der mit dem Magnetfeld des jeweiligen
Permanentmagneten zusammenwirkenden Zahnflächen, d. h. die damit zusammenwirkenden „Eisenflächen" des Stators im magnetischen
Kreis stets unabhängig
vom Rotordrehwinkel gleich. D. h., dass dieselbe Eisenfläche bzw.
Zahnfläche,
die an einem Permanentmagnet-Ende das Magnetfeld des Permanentmagneten
verlässt,
am anderen Ende des Permanentmagneten in dessen Magnetfeld wieder
eintritt. Die gegenüber
dem Permanentmagneten wirksame Zahnfläche wird daher während der
Rotor-Drehbewegung nicht reduziert, so dass entsprechend keine Rastmomente
auf die Rotoren ausgeübt
werden.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform kann
dabei der Magnetabstand der in Umfangsrichtung angeordneten Permanentmagnete
der Rotoren ebenfalls das zumindest einfache aus der Summe der Nutbreite
und der Zahnbreite der statorseitigen Nuten betragen. Dadurch ist
gewährleistet,
dass die, den rotorseitigen, drehenden Permanentmagnetfeldern unabhängig von
einem Rotordrehwinkel stets eine konstante wirksame Zahnfläche zugeordnet
ist.
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Mit
guter Näherung
kann davon ausgegangen werden, dass die Breite des Magnetfelds eines Permanentmagneten
der Breite des Permanentmagneten in der Stator-Umfangsrichtung entspricht.
Dies trifft insbesondere bei Permanentmagneten zu, die eng beabstandet
in Umfangsrichtung an den Rotoren angeordnet sind. Es ist daher
besonders bevorzugt, wenn die Permanentmagnete einerseits möglichst nahe
aneinander liegen, jedoch andererseits über einen Mindestabstand beabstandet
sind, der der Summe aus der Nutbreite und der Zahnbreite entspricht. Der
Mindestabstand der Permanentmagnete gewährleistet, dass bei einer Rotordrehbewegung
die jedem Permanentmagnet zugeordnete wirksame Zahnfläche bzw.
Gesamtzahnfläche
der vom Permanentmagnet überdeckten
Statorzähne
konstant bleibt.
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Die
statorseitigen Nuten zur Aufnahme der zumindest einen Statorwicklung
sind durch Statorzähne
voneinander beabstandet, die die Statorwicklung umschlingt. In diesem
Fall wirken die Zähne
wie ein Magnetjoch bzw. ein Eisenkern in der Statorwicklung, mittels
dem bei stromdurchflossener Statorwicklung der magnetische Fluss
durch die Statorwicklung entsprechend erhöht ist. Um in diesem Zusammenhang
einen möglichst
hohen magnetischen Fluss zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn
jeder der Statorzähne
zumindest an seiner, den Permanentmagneten zugewandten Zahnfläche mit
einer, vorzugsweise keilförmigen,
Querschnittserweiterung ausgebildet ist. Dadurch ist die von jedem
Zahn bereitgestellte, gegenüber
den Permanentmagneten wirksame Zahnfläche bzw. Polfläche entsprechend erhöht. Hierbei
ist es von Vorteil, wenn jeder der Statorzähne an seiner Polfläche mit
Vorsprüngen
ausgebildet ist, die eine Nutbreite der jeweiligen Nuten entsprechend
reduzieren. Diese Vorsprünge
sind einander zugewandt und über
eine vorgegebene Spaltbreite voneinander beabstandet.
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Wie
bereits erwähnt,
sind die rotorseitigen Permanentmagnete in Umfangsrichtung mit wechselnder
Polarität
vorgesehen. D. h. die Permanentmagnete an jedem Rotor sind dem Stator
jeweils in Umfangsrichtung abwechselnd mit ihrem Nordpol und mit
ihrem Südpol
dem Stator zugewandt angeordnet. Die rotorseitigen Permanentmagnete
stellen somit in Umfangsrichtung ein Magnetfeld bereit, dessen Feldlinien – mit Ausnahme
der von Randeffekten beeinflussten, an den Magneträndern verlaufenden Feldlinien – in Rotorumfangsrichtung
in wechselnder Feldlinienrichtung jeweils radial nach außen bzw.
radial nach innen verlaufen. Ein Magnetfeldverlauf in der Rotorumfangsrichtung
ist daher sinusförmig
bzw. trapezförmig.
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Im
Hinblick auf einen gesteigerten Wirkungsgrad ist der Einfluss von
Randeffekten auf den randseitigen Feldlinienverlauf zu reduzieren.
Hierbei ist es vorteilig, die Permanentmagnete in Umfangsrichtung
möglichst
dicht nebeneinander stehend anzuordnen. Dadurch nähert sich
der sinusförmige
bzw. trapezförmige
Verlauf des magnetischen Flusses in Rotorumfangsrichtung einem nahezu
rechteckförmigen
Verlauf mit sehr steil verlaufenden Gradienten zwischen den Scheitelwerten
des Magnetfeldverlaufs. Die jeweiligen Scheitelwerte des Magnetfeldverlaufs
werden dabei vorteilig in der Rotorumfangsrichtung über einen
möglichst
langen Drehwinkelbereich konstant gehalten.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform ist
die Statorwicklung mit zumindest einer, vorzugsweise mäanderförmig gebildeten
Leiterschleife ausgebildet. Die Leiterschleife umschlingt dabei
vorteilig eine Anzahl von Statorzähnen. Für einen hohen Wirkungsgrad
ist es dabei bevorzugt, wenn die Anzahl der von einer Leiterschleife
umschlungenen Zähne zumindest
der Anzahl von Zähnen
entspricht, die von jeweils einem der Permanentmagnete überdeckt sind.
Zusätzlich
zu diesen, von dem jeweiligen Permanentmagneten überdeckten Statorzähnen kann die
Leiterschleife auch den Statorzahn umschlingen, der sich außerhalb
des Permanentmagnetfelds befindet und nicht von einem Permanentmagneten überdeckt
ist.
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Von
Vorteil ist es, wenn bei einer Mehrzahl von Statorwicklungen jede
dieser Wicklungen in Stator-Umfangsrichtung um jeweils eine Nut
versetzt zueinander angeordnet ist. Auf diese Weise können generatorseitig
pulsierende, auf die Motorseite wirkende Antriebsmomente in hoher
Frequenz erzeugt werden, wodurch ein entsprechend gleichförmiger Antrieb
der Motorseite ermöglichst
ist.
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Nachfolgend
sind zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 in
einer stark schematisierten Seitenschnittansicht eine Generator-Elektromotor-Kombination gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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2 eine
vergrößerte Teilschnittansicht entlang
der Linie I-I aus der 1;
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3 stark
schematisiert den Stator mit seinen Statorwicklungen und zugehörigen rotorseitigen Permanentmagneten
in einer Abwicklung; und
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4 den
Magnetfeldverlauf über
einen Rotordrehwinkel φ;
und
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5 eine
der 2 entsprechende Ansicht gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In
der 1 ist beispielhaft als eine Generator-Elektromotor-Kombination
ein elektrisches Getriebe mit einer Eingangswelle 1 gezeigt.
Die Eingangswelle 1 ist mit einer nicht dargestellten Antriebsmaschine,
insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, verbunden.
Die Eingangswelle 1 trägt
einen Generator-Rotor 2, der hohlzylindrisch ausgestaltet
ist und umfangsseitig gleichmäßig verteilte
Permanentmagnete 3 mit wechselnder Polarität N, S aufweist.
Auf der in Axialrichtung gegenüberliegenden
Seite ist eine Ausgangswelle 4 vorgesehen, die mit einem
hohlzylindrischen Motor-Rotor 5 ausgebildet ist. Der Motor-Rotor 5 trägt ebenfalls
mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Permanentmagnete 6 mit
wechselnder Polarität
N, S.
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Im
Innenraum der beiden axial nebeneinander angeordneten Rotoren 2 und 5 ist
ein nicht drehbarer hohlzylindrischer Stator 8 angeordnet,
der an Stangen 7 axial, d. h. in Längsrichtung, verschiebbar gelagert
ist. Der Stator 8 trägt
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
beispielhaft fünf
Statorwicklungen w1 bis w5,
wie es insbesondere aus der 3 hervorgeht.
Der Stator 8 besteht aus einem ferromagnetischen bzw. magnetisierbaren
Material.
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In
der 2 sind in einer vergrößerten Teilansicht der Stator 8 mit
seinem über
einen Luftspalt 9 axial gegenüberliegenden Generator-Rotor 2 gezeigt.
Demzufolge sind die Permanentmagnete 3 mit wechselnder
Polarität
N, S auf der Innenumfangsseite des Generator-Rotors 2 mit jeweils einer
Magnetbreite a in der Rotor-Umfangsrichtung angeordnet.
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Der
Stator 8 ist demgegenüber
an seinem Außenumfang
mit sich in Axialrichtung erstreckenden Nuten 11 mit jeweils
einer Nutbreite bzw. Spaltbreite b ausgebildet. Die Nuten 11 sind über Zähne 13 mit
einer Zahnbreite bzw. einem Nutabstand c gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander
beabstandet. Wie aus der 2 hervorgeht, sind die Zähne 13 mit
ihren Zahnflächen 14 den
Permanentmagneten 3 zugewandt und bilden diese jeweils
ein Joch bzw. einen Eisenkern für
die Statorwicklungen w1 bis w5.
Jeder der Zähne 13 ist
an seiner Zahnfläche 14 mittels
Vorsprüngen 15 keilförmig ausgeweitet.
Aufgrund der so vergrößerten Zahnfläche 14 wird
ein magnetischer Fluss durch die, die Zähne 13 umschlingenden
Statorwicklungen entsprechend erhöht und gleichzeitig die Nutbreite
b entsprechend reduziert.
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Die
Magnetbreite a der Permanentmagnete 3 entspricht, wie es
den 2 und 3 entnehmbar ist, dem vierfachen
aus der Summe der Nutbreite b und der Zahnbreite c. Demgegenüber beträgt der Magnetabstand
zwischen den in Rotor-Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten 3 die
einfache Summe aus der Nutbreite b und der Zahnbreite c.
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Die
rotorseitigen Permanentmagnete 3, 6 üben eine
magnetische Anziehungskraft auf die jeweils von ihnen überdeckten
Statorzähne 13 aus.
Der entsprechende Feldlinienverlauf ist in der 2 mit dem
Bezugszeichen 17 angedeutet. Demzufolge verlaufen die Feldlinien
zwischen den Zahnflächen
bzw. Polflächen 14 der
Zähne 13 und
dem Permanentmagneten 3, der die jeweiligen Zähne 13 überdeckt. Wenn
daher z. B. bei einer Drehbewegung des Generator-Rotors 2 in
der in den 2 und 3 gezeigten
Richtung einer der noch überdeckten
Statorzähne 13 sich
aus dem Magnetfeld 17 des jeweiligen Permanentmagneten 3 entfernt,
bzw. nicht mehr vom Permanentmagneten überdeckt wird, wird gleichzeitig
ein weiterer Statorzahn 13 vom Permanentmagneten 3 überdeckt.
Die Summe der von jedem der Permanentmagnete 3 überdeckten
Zahnflächen 14 bleibt
daher – unabhängig vom
Rotordrehwinkel – stets
konstant. Es werden daher keine entgegen der Drehrichtung 1 wirkende
Gegen- bzw. Rastmomente vom Magnetfeld 17 des jeweiligen
Permanentmagneten 3 erzeugt. Der Magnetfeldverlauf der
in Umfangsrichtung angeordneten Permanentmagnete 3 des
Generator-Rotors 2 ist in dem Diagramm der 4 gezeigt.
Der Magnetfeldverlauf ist unter anderem abhängig von der Magnetbreite a
sowie dem Magnetabstand b + c der Permanentmagnete 3, 6.
In der 4 ist ein trapezförmiger Verlauf gezeigt, bei
dem die Scheitelwerte B1, B2 über längere Umfangswinkelbereiche
konstant gehalten werden können.
Aufgrund des Magnetabstands b + c zwischen den Permanentmagneten 3, 6 sowie
wegen Randeffekten an den Magneträndern ergeben sich die schräg verlaufenden
Gradienten zwischen den Scheitelwerten B1, B2.
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In
der 3 ist schematisch der Stator 8 mit seinen
Nuten 11 und mit seinen Statorwicklungen w1 bis
w5 gezeigt. Demzufolge kann jede der Wicklungen
w1 bis w5 jeweils über ein
Schaltelement 19 kurzgeschlossen oder unterbrochen werden.
Jede der Statorwicklungen w1 bis w5 verläuft
mäanderförmig in einer
Stator-Umfangsrichtung um jeweils Gruppen von fünf Zähnen 13. D. h., dass
jeweils in der Stator-Umfangsrichtung fünf Statorzähne 13 von einer ersten
Schleife s1 der jeweiligen Statorwicklung
w1 bis w5 umschlossen
sind und fünf
Zähne 13 von
einer zweiten Schleife s2 derselben Statorwicklung
umschlossen sind. Die beiden Schleifen s1 und
s2 sind dabei über fünf Zähne 13 voneinander
beabstandet, die außerhalb
der Statorwicklung angeordnet sind.
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In
einem Fahrzeugbetrieb wird die Eingangswelle 1 von der
Brennkraftmaschine angetrieben. Dadurch wird in den jeweiligen Leiterschleifen
s1, s2 der Statorwicklungen
w1 bis w5 durch
die Drehbewegung der generatorseitigen Permanentmagnete 3 eine Spannung
induziert. Bei einer mittels des Schaltelements 19 kurzgeschlossenen
Statorwicklung bewirkt die induzierte Spannung einen Stromfluss.
Mit dem Stromfluss in der kurzgeschlossenen Statorwicklung erzeugen
deren Leiterschleifen s1, s2 jeweils
ein Magnetfeld, dessen Polarität
von der Stromflussrichtung abhängt
und das mit den gegenüberliegenden
Permanentmagneten 6 des Motor-Rotors 5 zusammenwirkt.
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Die
Schaltelemente 19 der Statorwicklungen w1 bis
w5 werden mittels einer nicht dargestellten Steuereinrichtung
ein- und ausgeschaltet. Die Steuereinrichtung ist mit nicht gezeigten
Magnetfeldsensoren verbunden, die zwischen den Permanentmagneten 3, 6 der
Generator- und Motor-Rotoren 2, 5 angeordnet
sind. In Abhängigkeit
von den mittels der Magnetfeldsensoren ermittelten Polaritäten der
gegenüberliegenden
generatorseitigen und motorseitigen Permanentmagnete steuert die
Steuereinrichtung die Schaltelemente 19 an.
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So
können
durch geeignete Ein- bzw. Ausschaltzeitpunkte der Schaltelemente 19 der
jeweiligen Statorwicklungen w1 bis w5 in Abhängigkeit
der Stellung der Permanentmagnetpole beliebig beide Drehrichtungen
auf der Generatorseite erreicht werden.
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Die
Steuereinrichtung schließt
die jeweiligen Schaltelemente 19 zu einem Zeitpunkt, zu
dem die von den Leiterschleifen s1, s2 umwickelten Statorzähne 13 von einem der
Permanentmagnete 3, 5 überdeckt sind. Dies ist in
der 3 bei der Statorwicklung w1 der
Fall: Von den jeweils fünf,
von ihren Leiterschleifen s1, s2 umwickelten
Statorzähnen 13 sind vier
von einem der Permanentmagnete 3, 6 überdeckt,
während
der fünfte
Statorzahn 13 dem Zwischenraum zwischen den Permanentmagneten 3, 6 gegenüberliegt.
Dadurch ist gewährleistet,
dass in den Leiterschleifen s1, s2 der Statorwicklung w1 in
einem von den generatorseitigen Permanentmagneten 3 bereitgestellten
Magnetfeld mit maximaler Stärke eine
Spannung induziert werden kann. Diese maximale Feldstärke ist
in dem Diagramm gemäß der 4 mit
den jeweiligen Scheitelwerten B1, B2 des Magnetfeldverlaufs der generatorseitigen
Permanentmagnete 3 verdeutlicht.
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Gemäß der 1 ist
der Stator 8 über
eine Stange 17 koaxial zu den Eingangs- und Ausgangswellen
verschiebbar. Durch die axiale Verschiebbarkeit des Stators 8 mit
seinen Wicklungen w1 bis w5 kann
eine wirksame Leiterlänge
der Leiterschleifen s1, s2 im
Generator- und Motorteil
variiert werden. Auf dieser Variation der wirksamen Leiterlänge in den Magnetfeldern
des Generator-Rotors 2 bzw. Motor-Rotors 5 beruht
die Steuerung bzw. Regelung der Drehzahl- und Drehmomentübersetzung
des Getriebes.
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So
bewirkt in bekannter Weise eine Verschiebung des Stators 8 in
Richtung der generatorseitigen Permanentmagnete 3, dass
sich die Statorwicklungen w1 bis w5 mit ihren wirksamen Leiterlängen weiter
auf der Generatorseite befinden als auf der Elektromotorseite. Eine
solche Erhöhung
der Leiterlänge
im Generatorteil bewirkt, dass sich das übertragbare Moment verringert,
während
sich ein rückwirkendes
Moment im Generatorteil vergrößert. Es ergibt
sich daher ein Drehzahlanstieg auf der Elektromotorseite. In umgekehrter
Weise ergibt sich eine Drehzahlreduzierung auf der Elektromotorseite, wenn
der Stator 8 in Richtung der elektromotorseitigen Permanentmagnete 6 verschoben
wird.
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In
der 5 ist ein elektrisches Getriebe gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
gezeigt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Stator 8 mit
einer feineren Zahnstruktur versehen, bei der die Anzahl der Statorzähne 13 deutlich
erhöht
ist. Daraus ergibt sich eine im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel
entsprechend reduzierte Zahnbreite c sowie eine reduzierte Nutbreite
b. Der. Magnetabstand zwischen den Permanentmagneten 3,
der sich erfindungsgemäß aus der
Summe der Nutbreite b und der Zahnbreite v ergibt, kann somit ebenfalls
reduziert werden.
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Ein
derart reduzierter Magnetabstand b + c zwischen den Permanentmagneten 3 bewirkt,
wie bereits anhand der 4 beschrieben ist, steiler verlaufende
Gradienten im umfangsseitigen Magnetfeldverlauf, wodurch der Wirkungsgrad
des Getriebes erhöht
werden kann.
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So
ist gemäß der 4 bei
einem Luftspaltdurchmesser von etwa 300 mm das Getriebe vorzugsweise
mit zehn Statorwicklungen zu versehen. Die in der 5 gezeigten
Permanentmagnete 3 überdecken
dabei jeweils neun Statorzähne 13,
während
der Magnetabstand, wie im ersten Ausführungsbeispiel, der Summe aus
der Nutbreite b und der Zahnbreite c entspricht.
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- 1
- Eingangswelle
- 2
- Generator-Rotor
- 3
- Permanentmagnete
- 4
- Ausgangswelle
- 5
- Motor-Rotor
- 6
- Permanentmagnete
- 7
- Stange
- 8
- Stator
- 9
- Luftspalt
- 11
- Nut
- 13
- Statorzahn
- 14
- Zahnfläche
- 15
- Vorsprünge
- 17
- Feldlinienverlauf
- 19
- Schaltelement
- B1, B2
- Scheitelwerte
- a
- Magnetbreite
- b
- Nutbreite
- c
- Zahnbreite
- b
+ c
- Magnetabstand
- w1 bis w5
- Statorwicklungen
- s1, s2
- Leiterschleifen
- N,
S
- Polaritäten