DE102007031239A1 - Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors Download PDF

Info

Publication number
DE102007031239A1
DE102007031239A1 DE102007031239A DE102007031239A DE102007031239A1 DE 102007031239 A1 DE102007031239 A1 DE 102007031239A1 DE 102007031239 A DE102007031239 A DE 102007031239A DE 102007031239 A DE102007031239 A DE 102007031239A DE 102007031239 A1 DE102007031239 A1 DE 102007031239A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic flux
auxiliary unit
cup
unit according
permanent magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102007031239A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007031239B4 (de
Inventor
Andreas Dr. Gründl
Bernhard Hoffmann
Stephan Steyer
Anton Dr. Wolf
Uwe Reichert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Woco Industrietechnik GmbH
Compact Dynamics GmbH
Original Assignee
Woco Industrietechnik GmbH
Compact Dynamics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Woco Industrietechnik GmbH, Compact Dynamics GmbH filed Critical Woco Industrietechnik GmbH
Priority to DE102007031239.5A priority Critical patent/DE102007031239B4/de
Priority to PCT/EP2008/005236 priority patent/WO2009003638A1/de
Priority to US12/667,839 priority patent/US8274194B2/en
Publication of DE102007031239A1 publication Critical patent/DE102007031239A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007031239B4 publication Critical patent/DE102007031239B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • H02K21/227Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos having an annular armature coil
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K26/00Machines adapted to function as torque motors, i.e. to exert a torque when stalled
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/525Annular coils, e.g. for cores of the claw-pole type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

Im Antriebsstrang eines Verbrennungsmotors ist ein Hilfsaggregat, das zur Ausführung einer Stellbewegung mit einer Axialflussmaschine zu koppeln ist, die einen Ständer und einen Läufer aufweist. Der Ständer hat eine Spulenanordnung und der Läufer hat einen im Wesentlichen becherförmigen Träger für Permanentmagnet-Elemente. Die Spulenanordnung des Ständers hat wenigstens eine zylindrische Wicklung und ist von zwei im Wesentlichen topfförmigen Magnetfluss-Jochen zumindest teilweise umgriffen. Jedes der topfförmigen Magnetfluss-Joche hat Seitenbereiche mit Magnetflusspolen, deren Außenseiten zu den Permanentmagnet-Elementen des Läufers hin orienunter Bildung eines Luftspaltes von den Permanentmagnet-Elementen des Läufers beabstandet angeordnet. Die magnetische Orientierung benachbarter Permanentmagnet-Elemente zu dem Luftspalt hin ist jeweils abwechselnd. In bestimmten Positionen des Läufers relativ zum Ständer sind die Permanentmagnet-Elemente mit wenigstens einigen der Magnetflusspole des Läufers zumindest teilweise fluchtend ausgerichtet. Der becherförmige Träger des Läufers ist als Tiefziehteil ausgebildet. Die topfförmigen Magnetfluss-Joche sind als Stanzbiegeformteile ausgebildet.

Description

  • Bereich
  • Hier wird ein Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors vorgestellt. Bei dem Hilfsaggregat kann es sich zum Beispiel um einen Turbolader mit variabler Turbinengeometrie handeln, der verstellbare Leitschaufeln hat. Es sind jedoch auch andere Hilfsaggregate zum Bewegen, Führen, Lenken, Steuern, Regeln Zumessen und Dosieren von einem oder mehreren Stoffströmen wie Luft, Kraftstoff-Luftgemisch, Abgas, etc. im Umfeld eines Verbrennungsmotors darunter zu verstehen, die geregelte oder gesteuerte, aktiv zu verstellende Komponenten wie Fluidklappen (Luftklappen, Abgasklappen, Luftmengenregelklappen oder dergl.) haben.
  • Hintergrund
  • Nicht zuletzt die stetig zunehmenden Anforderungen an die NOx- und COx-Emissionen erfordern ein sehr präzises und hochdynamisches Motormanagement bei Verbrennungsmotoren und diesen zugeordneten oder im Antriebsstrang nachgeschalteten Aggregaten, das außerdem mit kostengünstig herstellbaren und zuverlässigen Baugruppen zu bewerkstelligen ist. Als ein Beispiel hierfür sein die Abgasrückführung genannt, die einen sehr nennenswerten Einfluss auf die NOx-Emission hat. Hierbei wird in Abhängigkeit vom Motorkennfeld und der Motortemperatur ein Teil des Abgasstroms mit der angesaugten Frischluft gemischt und den Motorzylindern wieder zugeführt. Dadurch verringert sich der Sauerstoffanteil während der Verbrennung, was zu einer niedrigeren Verbrennungstemperatur führt und eine reduzierte NOx-Emission bewirkt. Anfänglich wurden hier nur Ein-Aus-Ventile zur Zumischung des Abgasstroms zur angesaugten Frischluft verwendet. Mittlerweise sind auch pneumatische, geregelte Steller im Einsatz.
  • Zur Steigerung des Wirkungsgrades des Verbrennungsmotors kann auch ein Verbund aus einem Verbrennungsmotor und einem Abgasturbolader eingesetzt werden. Durch den erhöhten Arbeitsdruck steigt die Ausnutzung der Abgasenergie. Außerdem wird das Verhältnis von mechanischer Verlustleistung zu zur Geamtleistung besser, wodurch sich der Wirkungsgrad erhöht. Aufgrund der hohen Drehzahlspanne (Stillstand bis mehrere Tausend Umdrehungen pro Minute) steigt insbesondere der Volllast-Ladedruck besonders hoch an, was zu einer nicht erwünschten Belastung des Triebwerks führt. Um den Ladedruck zu begrenzen kann ein sog. Waste-Gate (Bypassventil) verwendet werden. Eine Annäherung des Luftangebots des Turboladers an den betriebspunktabhängigen Luftbedarf des Verbrennungsmotors kann auch durch eine variable Turbinengeometrie erreicht werden. Dazu zählen eine Turbine mit Düsenflügeln am Turbinengehäuseumfang in Ringausführung, die zahlreiche ringförmige Flügel hat, welche sich im Gehäuse, außerhalb vom Turbinenradumfang drehen lassen. Eine andere Variante ist eine Turbine mit Düsenflügeln am Turbinengehäuseumfang mit mechanischer Koppelung. Hier hat die Turbine zum Beispiel acht Flügel, die mechanisch miteinander gekoppelt sind, so dass sie gemeinsam verstellt und damit ihr Zwischenraum und der Einlassquerschnitt variiert werden kann. Andere Varianten des Turboladers haben einen stufenlos verstellbaren Mündungsquerschnitt durch gleichzeitige Betätigung der Flügel.
  • Bei den meisten derartiger Hilfsaggregate bestehen sehr hohe Anforderungen an die Temperaturfestigkeit deren Stellantriebe in der unmittelbaren, sehr heißen Umgebung des Verbrennungsmotors. So muss ein Stellantrieb eines solchen Hilfsaggregate zum Beispiel auch bis zu 150 bis 160 Grad Celsius und mehr als sichere Betriebstemperatur ausweisen können. Überdies sind in der durch starke Vibrationen und Erschütterungen geprägten Umgebung des Verbrennungsmotors auch die Stabilitätsanforderungen an einen Stellantrieb derartiger Hilfsaggregate besonders hoch.
  • Zugrundeliegendes Problem
  • Demzufolge ist die Aufgabe, ein Hilfsaggregat im Antriebsstrang eines Verbrennungsmotors zu schaffen, dessen Stellantrieb präzise und hochdynamische (Winkel-)Stellbewegungen auszuführen in der Lage ist, und sich dabei für eine kostengünstige Serienfertigung eignet. Die Winkelstellbewegungen können dabei zwischen wenigen zehn Winkelgraden und einigen Tausend Winkelgraden betragen, wobei die Anforderung bestehen kann, diese die Winkelstellbewegungen mit einer Stellgenauigkeit von zum Beispiel einigen Zehntel Winkelgraden auszuführen. Zusätzlich zu oder anstelle der Stellgenauigkeit kann auch noch die Anforderung bestehen, dass die Winkelstellbewegungen mit hoher Winkelgeschwindigkeit von zum Beispiel wenigen hundert Mikrosekunden pro Grad auszuführen sind. Schließlich kann die Vorgabe sein, dass das Hilfsaggregat Stellbewegungen ausführen kann, die zum Beispiel einige Newtonmeter Drehmoment erfordern.
  • Lösung
  • Dazu wird ein Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, das zur Ausführung einer Stellbewegung mit einer Axialflussmaschine zu koppeln ist, die einen Ständer und einen Läufer aufweist. Der Ständer hat eine Spulenanordnung und der Läufer hat einen im Wesentlichen becherförmigen Träger für Permanentmagnet-Elemente. Die Spulenanordnung des Ständers hat wenigstens eine zylindrische Wicklung und ist von zwei im Wesentlichen topfförmigen Magnetfluss-Jochen zumindest teilweise umgriffen. Jedes der topfförmigen Magnetfluss-Joche hat Seitenbereiche mit Magnetflusspolen, deren Außenseiten zu den Permanentmagnet-Elementen des Läufers hin orientiert sind. Die Magnetflusspole des Stän ders sind unter Bildung eines Luftspaltes von den Permanentmagnet-Elementen des Läufers beabstandet angeordnet. Die magnetische Orientierung benachbarter Permanentmagnet-Elemente zu dem Luftspalt hin ist jeweils abwechselnd. In bestimmten Positionen des Läufers relativ zum Ständer sind die Permanentmagnet-Elemente mit wenigstens einigen der Magnetflusspole des Läufers zumindest teilweise fluchtend ausgerichtet. Der becherförmige Träger des Läufers ist als Tiefziehteil ausgebildet. Die topfförmigen Magnetfluss-Joche sind als Stanzbiegeformteile oder als Gussteile ausgebildet.
  • Wenn der Ständer die Spulenanordnung hat und der Läufer mit den Permanentmagnet-Elementen versehen ist vermeidet dies die Notwendigkeit bewegter (zum Beispiel rotierender) Stromübergänge auf eine im Läufer vorhandene Spulenanordnung.
  • Der Luftspalt zwischen den Magnetflusspolen des Ständers und den Permanentmagnet-Elementen des Läufers kann zwischen etwa 0,1 Millimeter und etwa 0,5 Millimeter betragen, wobei alle dazwischen liegenden Werte als hier offenbart gelten.
  • Ausgestaltungen und Weiterbildungen
  • Der becherförmige Träger des Läufers und/oder die topfförmigen Magnetfluss-Joche können aus Reineisen geformt sein. Unter Reineisen ist dabei Eisenmetall verstanden, das einen homogenen Kristallaufbau, einen niedrigen Sauerstoffgehalt und eine hohe Schlackenreinheit hat. Die Summe der Verunreinigungen kann bei Reineisen normalerweise unter etwa 0,10% liegen. Dabei kann Kohlenstoff unter etwa 0,01% liegen, Silizium kann nur in Spuren vorliegen, Mangan kann unter etwa 0,06% liegen, Phosphor kann unter etwa 0,01% liegen und Schwefel kann unter etwa 0,01% liegen. Das Mikrogefüge eines solchen Reineisens besteht aufgrund des geringen Kohlenstoff-Gehaltes aus reinem Ferrit. Derartiges Reineisen ist sehr widerstandsfähig gegen elektrolytische Selbstzerstörung, die sich an den Grenzflächen zwischen den Eisenkristallen und den eingelagerten Begleitelementen vollzieht. Außerdem hat es eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion, Oxidation sowie andere chemische Einwirkungen. Es hat eine sehr gute Kaltumformbarkeit und sehr gute elektrische und magnetische Eigenschaften Bei Hitzebeanspruchung wird Reineisen von vielen Eisen zersetzenden Stoffen langsamer angegriffen als unlegierte Stähle. Außerdem hat Reineisen eine hohe magnetische Sättigung, eine geringe Koerzitivfeldstärke und Remanenz sowie eine hohe Permeabilität, vor allem in mittleren Induktionsbereichen.
  • Die Seitenbereiche der Magnetfluss-Joche können voneinander beabstandete Stege haben, welche die Magnetflusspole bilden. Stege eines Magnetfluss-Joches können dabei soweit voneinander beabstandet sein, dass sie und entsprechend geformte Stege eines gegenüber befindlichen Magnetfluss-Joches fingerartig ineinander greifen. Stege eines Magnetfluss-Joches können eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt haben. Es ist auch möglich, ihnen eine sich zu ihren Enden hin in der Breite und/oder der Höhe verjüngende Gestalt zu geben. Eine solche Formgebung verringert oder minimiert die magnetischen Streuflüsse zwischen benachbarten Stege der Magnetfluss-Joche. Dies ist in erster Linie von der Betriebsfrequenz des die Spulenanordnung durchfließenden Stromes abhängig, da mit steigender Frequenz die Wirbelstromverluste in Magnetfluss-Leitstücken aus massivem eisenhaltigem Metall zunehmen.
  • Jedes Magnetfluss-Joch kann einen im Wesentlichen ebenen Bodenbereich mit einer zentralen Öffnung haben, um jedes Magnetfluss-Joch drehsicher auf einem Ständerträger anzuordnen. Dazu ist die Öffnung im Querschnitt nicht kreisrund und der Ständerträger als im Querschnitt annähernd gegengleich geformter Zylinder ausgestaltet. Der Ständerträger kann ein zylindrisches Rohr sein, das ebenfalls aus Reineisen geformt ist. Jedes Magnetfluss-Joch kann eine von der zentralen Öffnung im Bodenbereich ausgehende und zwischen zwei Stegen im Seitenbereich reichende Unterbrechung haben. Gleichermaßen kann auch das zylindrische Rohr des Ständerträgers einen Längsschlitz haben. Zwischen den Ausführungen mit Schlitz und solchen ohne Schlitz sind auch Mischformen möglich. Dabei kann der Schlitz sich nicht über die gesamte Breite erstrecken oder zur Erhaltung/Steigerung der Stabilität der Anordnung können ein oder mehrere Querstege vorgesehen sein. Dies ist sowohl vom verwendeten Material als auch von den Belastungen abhängig, denen diw Magnetfluss-Joche ausgesetzt sind. Damit wird das Auftreten von Wirbelströmen bzw. von nennenswertem magnetischem Fluss in Umfangsrichtung des Ständers so gut wie vollständig ausgeschlossen ist. Jedes Magnetfluss-Joch kann einteilig oder mehrteilig, zum Beispiel zweiteilig aus einem Reineisenblech mit einer Materialdicke zwischen etwa 1.5 Millimeter und etwa 5 Millimeter hergestellt sein wobei alle dazwischen liegenden Werte als hier offenbart gelten.
  • Die Permanentmagnet-Elemente des Läufers können als Guss- oder Schnitt-Teile aus einer AlNi- oder AlNiCo-Legierung, aus Barium- oder Strontiumferrit, aus einer SmCo-, oder NdFeB-Legierung gebildet sein. Damit sind Energieprodukte (BH)max von Permanentmagneten im Bereich von etwa 30 bis etwa 300 KiloJoule/Kubikmeter – auch im erhöhten Temperaturbereich von etwa 150 bis etwa 180 Grad Celsius – erreichbar.
  • Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität können die Permanentmagneten auch als Pulverteilchen eingebettet in temperaturbeständige Kunststoffbinder enthaltend zum Beispiel Polyamid, Polyphensulfid, Duroplast, Epoxidharz, oder dergl. gebildet sein. Es kann sich bei dem temperaturbeständigen Kunststoffbinder auch um Methacrylatklebstoff, Epoxidharzkleber, Polyurethanklebstoff, Phenolharzklebstoff, Epoxydharz mit Faserverstärkung, oder hydrophobiertes Epoxydharzgießharz handeln.
  • Die Permanentmagnet-Elemente können eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt haben. Sie können eine Gestalt haben, die im Wesentlichen mit der Gestalt der Stege der Magnetfluss-Joche übereinstimmt; sie können in der Draufsicht zum Luftspalt hin also rechteckig, trapez- oder dreieck-, bzw. rautenförmig, oder dergl. sein. Dabei kann zum Erreichen eines im Spaltmaß im Wesentlichen konstanten Luftspalt die Kontur des Läufers gegengleich in die Permanentmagnet-Elemente eingearbeitet sein.
  • Die Axialflussmaschine kann ein als Tiefziehteil oder als Gussteil ausgebildetes Gehäuse haben, zum Beispiel aus Stahlblech oder aus Kunststoff, oder aus Aluminium.
  • Aus dem Gehäuse der Axialflussmaschine kann eine Abtriebswelle herausragen, die mit dem becherförmigen Träger des Läufers drehfest verbunden ist und zumindest abschnittsweise in dem zylindrischen Rohr des Ständerträgers drehbar gelagert sein kann.
  • In dem Gehäuse der Axialflussmaschine kann eine elektronische Steuereinheit aufgenommen sein, die mit einer Stromversorgung zu verbinden und mit einem Positions- oder Winkelsollsignal zu speisen ist, und die mit einem Drehbewegungen der Abtriebswelle erfassenden Drehpositions- oder Drehwinkelgeber zu verbinden ist, um die Spulenanordnung des Ständers entsprechend anzusteuern.
  • Die Axialflussmaschine kann mit einem zu stellenden Organ im Hilfsaggregat über-/untersetzungsgetriebelos zu koppeln sein. Darunter ist zum Beispiel ein Planetengetriebe, Stirnradgetriebe, Kegelradgetriebe, Schneckengetriebe oder ein anderes, Drehzahl und/oder Drehmoment veränderndes, rotatorisches Getriebe verstanden. Ein Kniehebel oder ein Exzentertrieb, Kurven-/ oder Nockenscheibe oder dergl. zur Umsetzung der Drehbewegung in eine Längs-/Schwenk-Stellbewegung sei darunter nicht verstanden.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges, wobei exemplarisch dem Verbrennungsmotor ein Hilfsaggregat in Form eines Turboladers mit verstellbarer Geometrie zugeordnet ist.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Stellantriebes des Hilfsaggregates aus 1, wobei der Stellantrieb eine Axialflussmaschine ist.
  • 3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung der Axialflussmaschine aus 2.
  • 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ständers der Axialflussmaschine aus 3.
  • 5 zeigt eine schematische vergrößerte perspektivische Darstellung eines Ständerpaketes eines Ständers aus 4.
  • 6 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Läufers der Axialflussmaschine aus 2.
  • Detaillierte Beschreibung der Figuren
  • 1 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor, Kupplung, Schaltgetriebe, Differential und zwei angetriebenen Rädern, wobei dem Verbrennungsmotor als Hilfsaggregat ein Turbolader mit verstellbarer Turbineneintrittsgeometrie zugeordnet ist. Der gesamte Abgasstrom des Verbrennungsmotors wird mittels einer – nicht im Detail veranschaulichten – Anordnung aus einer Vielzahl von (zum Beispiel acht bis zehn) schwenkbaren Leitschaufeln am Radialturbineneintritt des Turboladers betriebspunktgerecht verarbeitet um vom Lufteintritt kommende Frischluft unter Druck zu setzen und dem Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen. Mit dieser Steuerung des Abgasstroms können ein schneller Hochlauf der rotierenden Teile und damit ein rascher Ladedruckaufbau und damit auch eine höhere Nennleistung bei verringertem Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges erzielt werden.
  • Eine Motormanagement-ECU liefert an einen Stellantrieb SA des Hilfsaggregates im Antriebsstrang eines Verbrennungsmotors entsprechende Ansteuersignale. Der Stellantrieb SA ist über einen lediglich schematisch angedeuteten Kurbeltrieb mit den schwenkbaren Leitschaufeln am Radialturbineneintritt des Turboladers getriebelos gekoppelt.
  • Wie in 2 veranschaulicht, ist der Stellantrieb SA als Axialflussmaschine ausgestaltet. In dem Gehäuse der Axialflussmaschine ist eine nicht im Detail dargestellte elektronische Steuereinheit aufgenommen, die mit einer Stromversorgung zu verbinden und mit einem Positionssollsignal zu speisen ist, und die mit einem Drehwinkel- oder Drehpositionsgeber zu verbinden ist, um eine Verstellung der schwenkbaren Leitschaufeln zu bewirken. Anstelle einer in dem Gehäuse der Axialflussmaschine angeordneten elektronischen Steuereinheit zur Verarbeitung von Positions-Soll-signalen kann auch die Signalverarbeitung komplett in der Motormanagement – ECU erfolgen, wobei in diesem Fall ein von dem Drehwinkel- oder Drehpositionsgebererzeugtes Positions-Ist-signal der Motormanagement – ECU zuzuführen ist, damit diese die Ansteuerung der Axialflussmaschine direkt übernehmen kann.
  • In 3 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Axialflussmaschine 10 in der Ausgestaltung als Außenläufermaschine gezeigt. Die Axialflussmaschine 10 hat einen Ständer 12 und einen Läufer 14. Der Läufer 14 hat einen becherförmigen Träger 14a aus Reineisen für Permanentmagnet-Elemente N, S. Der Ständer 12 hat mehrere (hier vier) Spulenanordnungen 28. Jede Spulenanordnung 28 des Ständers 12 hat eine kreisringzylindrische Wicklung und ist von zwei im Wesentlichen topfförmigen Magnetfluss-Jochen 30 an ihrer Außenseite umgriffen. Jedes der topfförmigen Magnetfluss-Joche 30 hat Seitenbereiche 32 mit Magnetflusspolen 34. Die Außenseiten der Magnetflusspole 34 sind zu den Permanentmagnet-Elementen N, S des Läufers 14 hin orientiert.
  • Zwischen dem Läufer 14 und dem Ständer 12 ist ein ringzylindrischer Luftspalt 16 gebildet. Die magnetische Orientierung zueinander benachbarter Permanentmagnet-Elemente N, S des Läufers 14 ist zu dem Luftspalt 16 hin jeweils abwechselnd. In bestimmten Positionen des Läufers 12 relativ zum Ständer 14 sind die Permanentmagnet-Elemente N, S mit den Magnetflusspole 34 des Läufers 12 fluchtend ausgerichtet. Die Permanentmagnet-Elemente sind einer SmCo-, oder NdFeB-Legierung gebildet. Die topfförmigen Magnetfluss-Joche 30 sind als Stanzbiegeformteile aus Reineisen ausgebildet. Der Ständer 12 und der Läufer 14 sind in einem einstückigen tiefgezogenen rohrförmigen Gehäuse 18 aus Stahlblech aufgenommen, das durch ein Lagerschild 20 mit einem Gleitringlager 22 für eine Abtriebswelle 26 hermetisch dicht abgeschlossen ist. Die Abtriebswelle 26 ist mit dem Läufer 14 drehfest verbunden, zum Beispiel verschweißt.
  • Im Gehäuse 18 ist weiterhin eine elektronische Steuereinheit 50 aufgenommen, die mit einer Stromversorgung zu verbinden und mit einem Positionssollsignal zu speisen ist. Diese elektronische Steuereinheit 50 erhält außerdem von einem Drehbewegungen der Abtriebswelle 26 erfassenden Drehwinkel- oder Drehpositionsgeber 52 Sensorsignale, um die Spulenanord nung 28 des Ständers 12 entsprechend anzusteuern. Die elektronische Steuereinheit 50 ist durch eine Trennwand 54, an der auch die als Resolver ausgestaltete Drehwinkel- oder Drehpositionsgeber 52 gehalten ist, von der Axialflussmaschine getrennt. Anstelle des Resolvers sind auch andere Sensoren, zum Beispiel Inkrementalgeber oder andere einsetzbar.
  • Wie in den 4, 5 deutlicher zu sehen ist, haben die Seitenbereiche 32 der Magnetfluss-Joche 30 an ihrem Umfang ein Vielzahl voneinander beabstandeter Stege haben, welche die Magnetflusspole 34 bilden. Stege 34 eines Magnetfluss-Joches 30 sind soweit voneinander beabstandet, dass sie und entsprechend geformte Stege 34 eines gegenüber befindlichen Magnetfluss-Joches 30 finger- oder krallenartig ineinander greifen und so die Spulenanordnung 28 des Ständers 12 an ihrer Außenseite umgreifen und einfassen. Jedes Magnetfluss-Joch 30 einen im Wesentlichen ebenen Bodenbereich 36 mit einer zentralen Öffnung 38. Dabei ist die zentrale Öffnung 38 asymmetrisch gestaltet um jedes Magnetfluss-Joch 30 drehsicher auf einem als Ständerträger 40 dienenden zylindrischen, aus Reineisen geformten Rohr zu befestigen.
  • Jedes Magnetfluss-Joch 30 hat eine von der zentralen Öffnung 38 im Bodenbereich 36 ausgehende und zwischen zwei Stege 34 im Seitenbereich 32 reichende Unterbrechung 42. Jedes Magnetfluss-Joch 30 ist einteilig aus einem Reineisenblech mit einer Materialdicke von etwa 1,5–5 Millimeter hergestellt durch Stanzbiegen.
  • In 6 ist der Läufer 14 der Axialflussmaschine gezeigt. Der Läufer 14 hat den an einer Stirnseite offenen becherförmigen, tiefgezogenen Träger 14a, an dessen kreiszylindrischer Innenwand die Permanentmagnet-Elemente N, S in koaxialen Reihen, in Umfangsrichtung versetzt, angeklebt, eingegossen oder anderweitig formschlüssig befestigt sind. Die Abtriebswelle 26 durchragt das Innere des becherförmigen Trägers 14a und ist in dem in Längsrichtung geschlitzten Ständerträger 40 drehbar aufgenommen.
  • Die in den Fig. gezeigten Verhältnisse der einzelnen Teile und Abschnitte hiervon zueinander und deren Abmessungen und Proportionen sind nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr können einzelne Abmessungen und Proportionen auch von den gezeigten abweichen.

Claims (14)

  1. Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors, das zur Ausführung einer Stellbewegung mit einer elektrischen Axialflussmaschine (10), aufweisend einen Ständer (12) und einen Läufer (14), zu koppeln ist, wobei – der Ständer (12) eine Spulenanordnung (28) aufweist und – der Läufer (14) einen becherförmigen Träger (14a) für Permanentmagnet-Elemente (N, S) aufweist, – die Spulenanordnung (28) des Ständers (12) wenigstens eine zylindrische Wicklung aufweist und von zwei im Wesentlichen topfförmigen Magnetfluss-Jochen (30) zumindest teilweise umgriffen ist, wobei – jedes der topfförmigen Magnetfluss-Joche (30) Seitenbereiche (32) mit Magnetflusspolen (34) aufweist, deren Außenseiten zu den Permanentmagnet-Elementen (N, S) des Läufers (14) hin orientiert sind, – die Magnetflusspole (23) des Ständers (12) unter Bildung eines Luftspaltes (16) von den Permanentmagnet-Elementen (N, S) des Läufers (14) beabstandet angeordnet sind, deren magnetische Orientierung zu dem Luftspalt (16) hin jeweils abwechselnd ist, und die in bestimmten Positionen des Läufers (12) relativ zum Ständer (14) mit wenigstens einigen der Magnetflusspole (34) des Läufers (12) zumindest teilweise fluchtend ausgerichtet sind, – der becherförmige Träger (14a) des Läufers (12) als Tiefziehteil ausgebildet ist, und – die topfförmigen Magnetfluss-Joche (30) als Stanzbiegeformteile oder als Gussteile ausgebildet sind.
  2. Hilfsaggregat nach Anspruch 1, bei dem der becherförmige Träger (14a) des Läufers (14) und/oder die topfförmigen Magnetfluss-Joche (30) aus Reineisen geformt sind.
  3. Hilfsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Seitenbereiche (32) der Magnetfluss-Joche (34) voneinander beabstandete Stege haben, welche die Magnetflusspole bilden.
  4. Hilfsaggregat nach Anspruch 3, bei dem Stege (34) eines Magnetfluss-Joches (30) soweit voneinander beabstandet sind, dass sie und entsprechend geformte Stege (34) eines gegenüber befindlichen Magnetfluss-Joches (30) fingerartig ineinander greifen.
  5. Hilfsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedes Magnetfluss-Joch (30) einen im Wesentlichen ebenen Bodenbereich (36) mit einer zentralen Öffnung aufweist, um jedes Magnetfuss-Joch (30) drehsicher auf einem Ständerträger (40) anzuordnen.
  6. Hilfsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Ständerträger (40) ein zylindrisches Rohr aufweist, das aus Reineisen geformt ist.
  7. Hilfsaggregat nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem jedes Magnetfuss-Joch (30) eine von der zentralen Öffnung im Bodenbereich (36) ausgehende und zwischen zwei Stegen (34) im Seitenbereich (32) reichende Unterbrechung (42) aufweist.
  8. Hilfsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedes Magnetfluss-Joch (30) einteilig aus einem Reineisenblech mit einer Materialdicke zwischen etwa 1.5 Millimeter und etwa 5 Millimeter hergestellt ist.
  9. Hilfsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Permanentmagnet-Elemente (N, S) des Läufers (14) aus einer AlNi- oder AlNiCo-Legierung, aus Barium- oder Strontiumferrit, aus einer SmCo-, oder NdFeB-Legierung, auch eingebettet in Kunststoffbinder enthaltend Polyamid, Polyphensulfid, Duroplast, Epoxidharz, oder dergl. gebildet sind.
  10. Hilfsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Permanentmagnet-Elemente (N, S) eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt aufweisen.
  11. Hilfsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Axialflussmaschine ein Gehäuse (18) aufweist, das als Tiefziehteil oder als Gussteil ausgebildet ist.
  12. Hilfsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Axialflussmaschine eine aus dem Gehäuse (18) herausragende Abtriebswelle (26) aufweist, die mit dem becherförmigen Träger (14a) des Läufers (14) drehfest verbunden ist und zumindest abschnittsweise in dem zylindrischen Rohr des Ständerträgers (40) drehbar gelagert ist.
  13. Hilfsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem Gehäuse (18) der Axialflussmaschine eine elektronische Steuereinheit (50) aufgenommen ist, die mit einer Stromversorgung zu verbinden und mit einem Positionssollsignal zu speisen ist, und die mit einem Drehwinkel- oder Drehpositionsgeber (52) zu verbinden ist, um die Spulenanordnung (28) des Ständers (12) entsprechend anzusteuern.
  14. Hilfsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Axialflussmaschine mit einem zu stellenden Organ in dem Hilfsaggregat über-/untersetzungsgetriebelos zu koppeln ist.
DE102007031239.5A 2007-07-05 2007-07-05 Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors Expired - Fee Related DE102007031239B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007031239.5A DE102007031239B4 (de) 2007-07-05 2007-07-05 Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors
PCT/EP2008/005236 WO2009003638A1 (de) 2007-07-05 2008-06-26 Hilfsaggregat eines verbrennungsmotors
US12/667,839 US8274194B2 (en) 2007-07-05 2008-06-26 Auxiliary assembly of an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007031239.5A DE102007031239B4 (de) 2007-07-05 2007-07-05 Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007031239A1 true DE102007031239A1 (de) 2009-01-08
DE102007031239B4 DE102007031239B4 (de) 2016-01-21

Family

ID=39764835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007031239.5A Expired - Fee Related DE102007031239B4 (de) 2007-07-05 2007-07-05 Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8274194B2 (de)
DE (1) DE102007031239B4 (de)
WO (1) WO2009003638A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008005072A1 (de) 2008-01-18 2009-07-30 Woco Industrietechnik Gmbh Verfahren zur Befestigung von Magneten in einem Zylinder, insbesondere für einen Läufer, so hergestellter Läufer und Axialflussmaschine mit solch einem Läufer

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5496154B2 (ja) * 2011-06-29 2014-05-21 シナノケンシ株式会社 アウターロータ型モータの固定子構造
JP5369152B2 (ja) * 2011-08-26 2013-12-18 株式会社シマノ 自転車用発電ハブのステータヨークおよびその製造方法
JP5666494B2 (ja) * 2012-03-01 2015-02-12 セイコープレシジョン株式会社 アクチュエータ
JP5944703B2 (ja) * 2012-03-14 2016-07-05 株式会社ケーヒン 回転角度検出装置
JP5742766B2 (ja) * 2012-03-27 2015-07-01 株式会社デンソー 回転電機
FR3000851B1 (fr) * 2013-01-09 2015-02-13 Eurocopter France Machine electrique a plusieurs entrefers et flux magnetique 3d
DE102014210451A1 (de) * 2014-06-03 2015-12-03 Robert Bosch Gmbh Turbolader mit elektrischer Maschine
US10260370B2 (en) * 2014-12-10 2019-04-16 General Electric Company Nanostructured ferritic alloy components and related articles
EP3566286B1 (de) * 2017-01-09 2021-05-05 Carrier Corporation Motor mit internem klauenpolmotor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0706461B1 (de) * 1993-07-09 1996-12-11 MANNESMANN Aktiengesellschaft Antriebseinheit
DE69927564T2 (de) * 1998-08-21 2006-07-13 Shimano Inc., Sakai Klauenpol-Dynamo für ein Fahrrad und Fahrrad
DE102005036041A1 (de) * 2005-08-01 2007-02-08 Compact Dynamics Gmbh Permanenterregte elektrische Maschine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3508091A (en) * 1967-12-26 1970-04-21 Philips Corp Double claw tooth stator synchronous and stepping motor with indicator
JPS5444707A (en) * 1977-09-14 1979-04-09 Sony Corp Dc brushless motor
JPS6070941A (ja) * 1983-09-28 1985-04-22 Tokuzo Inariba 小型電動機用極歯群構造体及びその製造方法
JPH01283049A (ja) * 1988-05-10 1989-11-14 Oki Electric Ind Co Ltd パルスモータ
DE4345316A1 (de) * 1992-07-17 1996-07-25 Papst Motoren Gmbh & Co Kg Außenläufermotor
AU660249B2 (en) * 1993-07-08 1995-06-15 Mitsubishi Materials Corporation Stepping motor
US6433448B1 (en) * 1998-11-17 2002-08-13 Eaton Corporation Integrated torque motor and throttle body
DE20019639U1 (de) * 2000-11-17 2002-03-28 Landert Motoren Ag Bürstenloser Antriebsmotor mit integriertem Drehgeber
US6864616B2 (en) * 2001-10-09 2005-03-08 General Electric Company Method and apparatus for forming an electric motor having stacked laminations
CN1945944A (zh) * 2005-10-09 2007-04-11 精工电子有限公司 步进电机及电子器械
JP4376863B2 (ja) * 2005-12-22 2009-12-02 シナノケンシ株式会社 永久磁石型回転機
DE102009021703B4 (de) * 2009-05-18 2013-08-14 Compact Dynamics Gmbh Verbesserte Permanenterregte Synchronmaschine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0706461B1 (de) * 1993-07-09 1996-12-11 MANNESMANN Aktiengesellschaft Antriebseinheit
DE69927564T2 (de) * 1998-08-21 2006-07-13 Shimano Inc., Sakai Klauenpol-Dynamo für ein Fahrrad und Fahrrad
DE102005036041A1 (de) * 2005-08-01 2007-02-08 Compact Dynamics Gmbh Permanenterregte elektrische Maschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008005072A1 (de) 2008-01-18 2009-07-30 Woco Industrietechnik Gmbh Verfahren zur Befestigung von Magneten in einem Zylinder, insbesondere für einen Läufer, so hergestellter Läufer und Axialflussmaschine mit solch einem Läufer

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009003638A1 (de) 2009-01-08
US20100219711A1 (en) 2010-09-02
DE102007031239B4 (de) 2016-01-21
US8274194B2 (en) 2012-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007031239B4 (de) Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors
DE102011105997B4 (de) Ventilsteuervorrichtung
EP1995427B1 (de) Verdichtersystem
EP2158387B1 (de) Verdichteranordnung
WO2007036202A1 (de) Strahltriebwerk mit einer integrierten elektrischen motor/generatoreinheit
WO2006007888A1 (de) Verdichter in einem abgasturbolader für eine brennkraftmaschine
WO2005071817A1 (de) Segmentmotor
DE112016002743T5 (de) Elektrischer Aktuator
DE102007025550B4 (de) Elektromagnetischer Abgasturbolader
DE102004017507A1 (de) Rotoranordnung für eine elektrische Maschine
WO2010003537A2 (de) Turbinengehäuse für einen abgasturbolader einer brennkraftmaschine
WO2016000930A1 (de) Elektrischer verdichter für eine verbrennungskraftmaschine
DE102004026796A1 (de) Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb eines Abgasturboladers
DE102007027235A1 (de) Magnetisierte Mutter zur Befestigung eines Kompressorrades eines Abgasturboladers an der Turbowelle und Verfahren zur Herstellung einer solchen
WO2011124295A1 (de) Verbrennungskraftmaschine
EP1282765B1 (de) Turboverdichter für einen kolben-verbrennungsmotor
DE102014113660A1 (de) Fluidsteuerventilvorrichtung
EP2891237B1 (de) Kontaktkommutierter elektromotor
DE102015111101A1 (de) Fremdbelüftungsaggregat
DE102006023130A1 (de) Windgenerator für ein Beförderungsmittel
EP2507894B1 (de) Mit permanentmagneten erregte elektrische maschine
DE202006020831U1 (de) Synchrongenerator mit Dauermagneten, vorwiegend Schweißgenerator
DE10327603A1 (de) Medienmassen-Steuerelement und Impulsladevorrichtung für Verbrennungsmotoren
WO2021032711A1 (de) Elektro-verdichter mit einer lageraufnahmehülse
DE102010036661A1 (de) Sekundärluftvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee