DE102008002463A1

DE102008002463A1 - Claw pole generator has driveshaft, pole core, rotor winding and magnetic poles, which are gripped into each other with claw-shaped magnetic pole fingers from front side

Info

Publication number: DE102008002463A1
Application number: DE200810002463
Authority: DE
Inventors: Hubert Greif
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2009-12-24

Abstract

The claw pole generator has a driveshaft, a pole core, a rotor winding (3) and magnetic poles, which are gripped into each other with claw-shaped magnetic pole fingers (5,6) from front side and are separated from each another by a magnetic circular material (7). The claw-shaped magnetic pole fingers are formed with the separating magnetic material as a rotor cylinder (4) and are arranged over the rotor winding. The rotor cylinder has a closed circle edge at both front sides. An independent claim is included for a method for manufacturing a claw pole generator.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Klauenpolgenerator mit einer Rotorwelle, einem Polkern, einer Rotorwicklung und Magnetpolen, die mit klauenförmigen Magnetfingern ineinander greifen und durch einen amagnetischen Werkstoff voneinander getrennt sind. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Herstellungsverfahren eines Klauenpolgenerators.The The invention relates to a claw pole generator having a rotor shaft, a pole core, a rotor winding and magnetic poles with claw-shaped Magnetic fingers interlock and by an amagnetic material are separated from each other. The invention further relates to a manufacturing method of a claw pole generator.

Es ist ein Klauenpolgenerator mit zwei auf einer Antriebswelle aufgesteckten Polradhälften bekannt, die klauenförmige Magnetpole aufweisen. Die Magnetpole der beiden Polradhälften greifen ineinander und sind mit einem ringförmigen Verschlusskörper verbunden. Es ist zudem folgender Stand der Technik bekannt.It is a claw pole generator with two attached to a drive shaft Polradhälften known, the claw-shaped magnetic poles exhibit. The magnetic poles of the two Polradhälften grab into each other and are with an annular closure body connected. In addition, the following prior art is known.

Die JP 07015929 A offenbart einen Generator mit zwei gegensinnig angeordneten Magnetpolensätzen auf einem Zylinder. Durch Wärmebehandlungsverfahren werden zwischen magnetisierbaren Magnetpolen nichtmagnetisierbare Substanzen geschaffen, die die Magnetpole wechselseitig verbinden. Der Zylinder hat beidseitig Ausnehmungen an den Stirnseiten, die gleichsinnige Magnetpole voneinander trennen.The JP 07015929 A discloses a generator with two oppositely arranged sets of magnetic poles on a cylinder. By heat treatment processes, non-magnetizable substances are created between magnetizable magnetic poles, which mutually connect the magnetic poles. The cylinder has on both sides recesses on the front sides, the same direction magnetic poles separate from each other.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Klauenpolgenerator und ein Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein Klauenpolgenerator in kompakter Bauweise mit höherer Leistungsdichte realisierbar ist.It Object of the invention, a claw pole generator and a manufacturing process of the type mentioned in such a way that a Klauenpolgenerator in a compact design with higher power density feasible is.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.According to the invention the object by the subject of the claims 1 and 10 solved. Advantageous developments emerge from the dependent claims.

Ein wesentlicher Erfindungsgedanke ist, die klauenförmigen Magnetfinger mit dem amagnetisch trennenden Werkstoff auf einem Rohr zu integrieren und somit eine kompakte Bauweise mit geringen magnetischen Streuverlusten zu schaffen. Außerdem kann dadurch ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden, da eine Klauenaufweitung der klauenförmigen Magnetfinger oder eines amagnetischen, zwischen den Magnetfingern angeordneten Verschlusskörpers, die von Zentrifugalkräften bei hohen Rotationsgeschwindigkeit erzeugt wird, vermieden wird. Somit kann ein kleiner Luftspalt zwischen Rotor und Stator realisiert werden. Durch die Vermeidung einer Aufweitung des Verschlusskörpers oder der Magnetfinger bei hohen Geschwindigkeiten kann auch ein besseres Geräuschverhalten erzielt werden. Das Trägheitsmoment eines Rotors ist geringer und somit ergibt sich ein geringeres Antriebsdrehmoment.One essential idea of the invention is the claw-shaped Magnetic finger with the non-magnetic separating material on a Tube to integrate and thus a compact design with low to create magnetic leakage losses. In addition, can As a result, a higher efficiency can be achieved, as a Claw widening of the claw-shaped magnetic fingers or a nonmagnetic, arranged between the magnetic fingers closure body, centrifugal forces at high rotational speeds is generated is avoided. Thus, a small air gap between Rotor and stator can be realized. By avoiding widening the closure body or the magnetic finger at high speeds can also be achieved a better noise performance. The moment of inertia of a rotor is lower and thus yields a lower drive torque.

Die Aufgabe wird mit einem Klauenpolgenerator dadurch gelöst, dass die klauenförmigen Magnetfinger mit dem trennenden amagnetischen Werkstoff als Rotorzylinder ausgebildet und auf der Rotorwicklung angeordnet sind, wobei der Rotorzylinder an beiden Stirnseiten eine geschlossene Kreiskante aufweist. Der Rotorzylinder ist somit über seine rohrförmige Oberfläche im Wesentlichen glatt, so dass auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten eine Geräuschentwicklung reduziert ist. Ausnehmungen, wie im oben beschriebenen Stand der Technik, die zusätzlicher Geräusche hervorrufen können, sind nicht vorgesehen. Der Rotorzylinder hat eine andere geometrische Form als herkömmliche Klauenpolgeneratoren.The The task is solved with a claw pole generator, that the claw-shaped magnetic fingers with the separating amagnetic material designed as a rotor cylinder and on the Rotor winding are arranged, wherein the rotor cylinder at both End faces has a closed circular edge. The rotor cylinder is thus above its tubular surface essentially smooth, so even at high rotational speeds a noise is reduced. Recesses, like in the above-described prior art, the additional Noises can be caused, are not provided. The rotor cylinder has a different geometric shape than conventional Claw pole.

Die Aufgabe wird mit dem Herstellungsverfahren dadurch gelöst, dass der Rotorzylinder mit integrierten klauenförmigen Magnetfingern und einem die Magnetfinger trennenden amagnetischen Werkstoff, insbesondere im Me tallspritzgussverfahren (MIM), gesintert wird und bevorzugt der Rohrzylinder auf den Polkern mit der Rotorwicklung aufgepresst wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, hochpräzise Rotorzylinder mit definierten magnetischen Klauenfingern und im trennenden, amagnetischen Bereich aus einem amagnetischen Werkstoff integriert herzustellen. Durch die Wahl von zwei verschiedenen Werkstoffen, einem magnetischen und einem amagnetischen Werkstoff, können die Magnetpole exakt definiert werden. Eine aufwendige örtliche Wärmebehandlung beispielsweise in Form einer Laserbehandlung, die unter Umständen Herstellungsfehler verursacht, wird nicht benötigt und kann eingespart werden.The The problem is solved by the manufacturing method thereby that the rotor cylinder with integrated claw-shaped Magnetic fingers and a magnetic finger separating the magnetic Material, in particular in Me tallspritzgussverfahren (MIM), sintered is and preferably the tube cylinder on the pole core with the rotor winding is pressed on. The inventive method enables high-precision rotor cylinders with defined magnetic claw fingers and in the separating, non-magnetic area made of an amagnetic material integrated manufacture. By the choice of two different materials, a magnetic and an amagnetic material, the magnetic poles be defined exactly. A complex local heat treatment For example, in the form of a laser treatment, the circumstances Manufacturing error caused is not needed and can be saved.

Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform sind am Klauenpolgenerator die klauenförmigen Magnetfinger mit der gleichen Magnetisierung als zusammenhängender Ring ausgebildet. Somit verbessert sich die Magnetisierbarkeit und damit die Leistungsfähigkeit des Klauenpolgenerators.According to one The invention further developing embodiment are on Klauenpolgenerator the claw-shaped magnetic fingers with the same magnetization designed as a continuous ring. Thus improved the magnetizability and thus the performance of the claw pole generator.

Zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit und der Steigerung des Wirkungsgrades können am Klauenpolgenerator bevorzugt die klauenförmigen Magnetfinger auf dem Rotorzylinder rechteckförmig ausgebildet sein.to Improvement of efficiency and increase the efficiency may be preferred to the claw pole generator the claw-shaped magnetic fingers on the rotor cylinder rectangular be.

Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform sind die klauenförmigen Magnetfinger auf dem Rotorzylinder V- oder U-förmig ausgebildet. Somit kann durch eine freie Formgebung der klauenförmigen Magnetfinger der Rotorzylinder mit optimierten Magnetfeldern ausgebildet werden.According to one Alternative preferred embodiment are the claw-shaped Magnetic fingers on the rotor cylinder V- or U-shaped. Consequently can by a free shaping of the claw-shaped magnetic fingers the rotor cylinder can be formed with optimized magnetic fields.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform, um einen Kompromiss zwischen Geräuschentwicklung und ihrem Wirkungsgrad zu erzielen, können die klauenförmigen Magnetfinger auf dem Rotorzylinder asymmetrisch ausgebildet sein. Beispielsweise können in Rotationsrichtung zumindest an einer Seite der beiden Klauenflanken eine Ablaufkante der magnetischen Klauenfinger mit einem Winkel α kleiner als 90° zur Rotationsrichtung ausgebildet sein. Somit wird ein Anfasen der Ablaufkante zur Rotationsrichtung eine Geräuschentwicklung minimieren.According to a further preferred embodiment, in order to achieve a compromise between noise generation and its efficiency, the claw-shaped magnetic fingers may be formed asymmetrically on the rotor cylinder. at For example, in the direction of rotation, at least on one side of the two claw flanks, a run-off edge of the magnetic claw fingers may be formed at an angle α smaller than 90 ° to the direction of rotation. Thus, chamfering the drainage edge to the direction of rotation will minimize noise.

Vorteilhafterweise ist der Polkern ein Wicklungsträger der Rotorwicklung und insbesondere der Spulengrund weist abgeschrägte Flanken auf, die an einen magnetischen Fluss optimiert sind. Somit sind die Spule und der Polkern an den magnetischen Fluss angepasst. Dadurch kann der innere flussführende Polkern des Erregers optimiert ausgebildet sein. Der Generator kann somit kompakter gebaut sein.advantageously, the pole core is a winding carrier of the rotor winding and in particular the coil base has bevelled edges which are optimized for a magnetic flux. Thus, the Coil and the pole core adapted to the magnetic flux. Thereby the internal flux-guiding pole core of the exciter can be optimized be educated. The generator can thus be made more compact.

Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform ist der Polkern mit einem Spulenfenster im Querschnitt gesehen mit der Rotorwicklung, die bevorzugt aus Kupfer hergestellt ist, vollständig ausgefüllt. Es kann somit ein größeres Spulenfenster mit mehr Kupferanteilen für die Rotorwicklung eingesetzt werden, so dass daraus sich ein höherer Wirkungsgrad bzw. eine kompaktere Bauweise ergibt. Dabei kann der Polkern so dimensioniert sein, dass die Rotorwicklung das Spulenfenster annähernd zu 100% ausfüllt. Bei einem herkömmlichen Klauenpolgenerator ist dies nicht möglich, da durch die Form der Klauen beim Klauenpolgenerator eine innere Kontur bleibt, die große Toleranzen aufweist. Deshalb ist der Füllfaktor eines herkömmlichen Klauenpolgenerators gegenüber dem erfinderischen Klauenpolgenerator erheblich schlechter.According to one The invention further developing embodiment is the pole core with a coil window seen in cross-section with the rotor winding, which is preferably made of copper, completely filled. It can thus have a larger coil window with more Copper components are used for the rotor winding, so that from a higher efficiency or a more compact design results. The pole core can be dimensioned this way be that the rotor winding approximates the coil window to 100%. In a conventional claw pole generator This is not possible because of the shape of the claws Claw pole generator an inner contour remains, the big one Has tolerances. Therefore, the fill factor of a conventional Claw pole over the inventive claw pole generator considerably worse.

Um magnetischen Streufluss noch besser zu optimieren, ist der Rotorzylinder im Querschnitt gesehen als Zweikomponentenrohr aus einem äußeren magnetisierbaren Werkstoff und einem inneren amagnetisierbaren Werkstoff hergestellt. Der amagnetisierbare Werkstoff ist auf der äußeren Umfangsfläche des Rotorzylinders als zickzack- oder rechteckförmiges Band sichtbar und an der inneren Umfangsfläche des Rotorzylinders als innerer Ring ausgebildet und sichtbar.Around To optimize magnetic flux leakage even better, is the rotor cylinder seen in cross-section as a two-component tube of an outer magnetizable Material and an inner magnetizable amagnetizable material. The amagnetizable material is on the outside Peripheral surface of the rotor cylinder as zigzag or rectangular Band visible and on the inner peripheral surface of the rotor cylinder formed as an inner ring and visible.

Gemäß einer die Erfindung weiter ausbildenden Ausführungsform ist die Dicke der magnetischen und amagnetischen Zonen im Querschnitt und auf den Oberflächen des Rotorzylinders optimierbar. Die Dicke kann definiert gemäß den Streuflussverhältnissen optimiert ausgebildet sein.According to one The invention further forming embodiment is the Thickness of the magnetic and nonmagnetic zones in cross section and Optimizable on the surfaces of the rotor cylinder. The fat can be defined according to the stray flux conditions be designed optimized.

Vorteilhafterweise ist der Rotorzylinder zum Polkern, zur Rotorwicklung, zur Rotorwelle und zu einer Statorwicklung die alle ortsfest angeordnet sind, relativ rotierend auf der Rotorwelle ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Erregerwicklung, die die Rotorwicklung ist, ohne verschleißbehaftete Schleifringkontakte ausgebildet werden kann. Lediglich der Rotorzylinder rotiert, angetrieben von einer Riemenscheibe und schafft somit eine Magnetfeld, dass eine induzierte Spannung am Ständer mit Statorwicklungen erzeugt.advantageously, the rotor cylinder is the pole core, the rotor winding, the rotor shaft and to a stator winding which are all arranged stationary, relative rotatably formed on the rotor shaft. This has the advantage that the excitation winding, which is the rotor winding, without wear Slip ring contacts can be formed. Only the rotor cylinder rotates, driven by a pulley and thus creates a Magnetic field that has an induced voltage on the stator Stator windings generated.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.It It is understood that the above and below to be explained features not only in the specified Combination, but also usable in other combinations.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments explained in more detail with reference to drawings. Show it:

1 einen Querschnitt eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Klauenpolgenerators, 1 a cross section of a section of a claw-pole generator according to the invention,

2 die Draufsicht eines Ausschnitts eines abgewickelten Rotorzylinders gemäß einer ersten Ausführungsform, 2 the top view of a section of a developed rotor cylinder according to a first embodiment,

3 die Draufsicht eines Rotorzylinders gemäß einer zweiten Ausführungsform, 3 the top view of a rotor cylinder according to a second embodiment,

3 die Draufsicht eines Rotorzylinders gemäß einer dritten Ausführungsform und 3 the top view of a rotor cylinder according to a third embodiment and

4 die Draufsicht eines Rotorzylinders gemäß einer vierten Ausführungsform. 4 the top view of a rotor cylinder according to a fourth embodiment.

Die 1 zeigt im Querschnitt einen inneren Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Rotors mit einer Statorwicklung von einem Klauenpolgenerator. Der Klauenpulgenerator umfasst eine feststehende Rotorwelle 1, auf der ein Polkern 2 mit einer Rotorwicklung 3 angeordnet ist. Über dem Polkern 2 mit der Rotorwicklung 3 ist ein zu den vorgenannten relativ drehen Rotorzylinder 4 mit einem kleinen Luftspalt 17 angeordnet. Der Rotorzylinder 4 integriert klauenförmige Magnetpolfinger 5, 6 und einen amagnetischen Werkstoff 7, der zwei gegenüberliegende ineinander greifende Polradhälften mit klauenförmigen Magnetpolfingern 5, 6 trennt. Die klauenförmigen Magnetpolfinger 5 bzw. 6 sind als zusammenhängender Ring ausgebildet und weisen somit eine gleichsinnige Magnetisierung. Der Rotorzylinder 4 weist an beiden Stirnseiten eine geschlossene Kreiskante auf. Der Rotorzylinder 4 ist somit in der Herstellung ein Rohr, das im Querschnitt gesehen zwei Komponenten mit einem äußeren magnetischen Werkstoff und einem inneren amagnetischen Werkstoff 7 mit einer schmalen ringförmigen Oberfläche auf der äußeren Mantelfläche des Rotorzylinders 4 dargestellt ist. Der amagnetische Werkstoff 7 bildet auf der äußeren Mantelfläche des Rotorzylinders 4 eine amagnetische Verschlusszone 8 aus, die zwei verschieden gepolte magnetische Werkstoffe mit ineinandergreifenden Magnetpolfingern 5,6 dargestellt sind. Für die zwei verschieden gepolten Werkstoffe sind beispielhaft, die Magnetpolfinger 5 und 6 dargestellt. Der Polkern 2 ist als Wicklungsträger nun ausgebildet, der ein direktes Bewickeln der Spule ohne zusätzliche Wicklungsträger ermöglicht. Durch Beschichten des Polkerns 2 mit nicht leitenden dünnen Materialien wie z. B. Parylen von < 20 μm Dicke lässt sich dadurch ein Wärmekontakt von der Spule zum Polkern herstellen.The 1 shows in cross-section an inner section of a rotor according to the invention with a stator winding of a claw pole generator. The claw powder generator comprises a stationary rotor shaft 1 on which a pole core 2 with a rotor winding 3 is arranged. Above the pole core 2 with the rotor winding 3 is one of the above relatively rotating rotor cylinder 4 with a small air gap 17 arranged. The rotor cylinder 4 integrated claw-shaped Magnetpolfinger 5 . 6 and an amagnetic material 7 , the two opposite interlocking Polradhälften with claw-shaped Magnetpolfingern 5 . 6 separates. The claw-shaped magnetic pole fingers 5 respectively. 6 are formed as a continuous ring and thus have a same direction magnetization. The rotor cylinder 4 has a closed circular edge on both end faces. The rotor cylinder 4 is thus in the manufacture of a tube, seen in cross-section two components with an outer magnetic material and an inner non-magnetic material 7 with a narrow annular surface on the outer surface of the rotor cylinder 4 is shown. The non-magnetic material 7 forms on the outer surface of the rotor cylinder 4 an amagnetic sealing zone 8th made of two different poled magnetic materials with interlocking Magnetpolfingern 5 . 6 shown are. For the two differently poled materials are exemplary, the Magnetpolfinger 5 and 6 shown. The Polkern 2 is now designed as a winding support, which allows a direct winding of the coil without additional winding support. By coating the pole core 2 with non-conductive thin materials such. B. parylene of <20 microns thickness can be made a thermal contact from the coil to the pole core.

Der Polkern 2 bildet im Querschnitt gesehen, ein Spulenbett mit einem Spulengrund 9 und zwei seitlich und schräg nach außen verlaufenden Flanken 10. Die Formen der Flanken 10 sind abgeschrägt und lassen eine an einen magnetischen Fluss angepasste Form zu. Dadurch kann der innere, einen magnetischen Fluss führende Teil des Erregers optimiert werden. Außerdem ist eine kompaktere Rotorgestaltung möglich, da das Spulenbett des Polkerns 2 mit dem rohrförmigen Rotorzylinder 4 ein Spulenfenster 11 in Tra pezform schafft, das größer ist als bei einem herkömmlichen Klauenpolgenerator und das mit einer Rotorwicklung 3 annähernd zu 100% ausgefüllt ist oder ausgefüllt werden kann. Bei einem herkömmlichen Klauenpolgenerator ist, im Querschnitt gesehen, im oberen Bereich zwischen der Rotorwicklung 3, d. h. der Läuferspule, und den klauenförmigen Magnetpolfingern, und ein freier mit Luft und nicht mit Material ausgefüllter Raum. Der erfindungsgemäße Klauenpolgenerator mit seiner nahezu vollständigen Ausfüllung der Rotorwicklung 3 erreicht somit einen höheren Wirkungsgrad.The Polkern 2 forms in cross-section, a coil bed with a coil base 9 and two laterally and obliquely outward flanks 10 , The shapes of the flanks 10 are bevelled and allow for a shape adapted to a magnetic flux. Thereby, the inner, a magnetic flux leading part of the exciter can be optimized. In addition, a more compact rotor design is possible because the coil bed of the pole core 2 with the tubular rotor cylinder 4 a coil window 11 In Tra pezform creates that is greater than a conventional Klauenpolgenerator and that with a rotor winding 3 is almost 100% completed or can be completed. In a conventional Klauenpolgenerator, seen in cross section, in the upper region between the rotor winding 3 ie, the armature spool, and the claw-shaped magnetic pole fingers, and a free space filled with air and not material. The claw-pole generator according to the invention with its almost complete filling of the rotor winding 3 thus achieves a higher efficiency.

Somit kann der Rotor deutlich kompakter gebaut werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Rotorzylinder 4 aus zwei verschiedenen Werkstoffen hergestellt ist, einem amagnetischen Werkstoff 7 und einem magnetischen Werkstoff. Dadurch ist der magnetische Fluss definiert lenkbar, der magnetische Fluss kann definiert und verbessert auf den Ständer mit der Statorwicklung 14 gelenkt werden, damit es zur induzierten Spannung im Ständer kommt. Gemäß einem erfindungsgemäßen besonderen Herstellungsverfahren wird der Rotorzylinder 4 mit integrierten klauenförmigen Magnetpolfingern 5, 6 und einem die Magnetpolfinger 5, 6 trennenden amagnetischen Werkstoff 7 gesintert oder durch ähnliche Techniken hergestellt, insbesondere wird er durch ein Metallspritzgussverfahren (MIM) hergestellt. Nach der Fertigstellung des Rotorzylinders 4 wird der Rotorzylinder 4 auf eine Lagerung, die zwei Wälzlager 15, 16 umfasst, aufgepresst. Zumindest ein Wälzlager 15 ist in den Polkern und ein zweites Wälzlager 16 ist auf die Rotorwelle 1 eingesetzt, sodass der Rotorzylinder 4 bei kleinen Luftspalten 17, 18 zwischen Rotorwicklung 3 und Statorwicklung 14 rotierbar ist. Mit dem Rotorzylinder 4 ist über ein Passelement 20 die antreibbare Riemenscheibe 21 zum Generatorbetrieb fest verbunden.Thus, the rotor can be built much more compact. Another advantage is that the rotor cylinder 4 made of two different materials, an amagnetic material 7 and a magnetic material. As a result, the magnetic flux is defined steerable, the magnetic flux can be defined and improved on the stator with the stator winding 14 be steered so that it comes to the induced voltage in the stator. According to a particular manufacturing method according to the invention, the rotor cylinder 4 with integrated claw-shaped Magnetpolfingern 5 . 6 and one of the magnetic pole fingers 5 . 6 separating amagnetic material 7 sintered or manufactured by similar techniques, in particular it is produced by a metal injection molding process (MIM). After the completion of the rotor cylinder 4 becomes the rotor cylinder 4 on a bearing, the two rolling bearings 15 . 16 includes, pressed on. At least one rolling bearing 15 is in the pole core and a second rolling bearing 16 is on the rotor shaft 1 used, so the rotor cylinder 4 at small air gaps 17 . 18 between rotor winding 3 and stator winding 14 is rotatable. With the rotor cylinder 4 is about a fitting element 20 the drivable pulley 21 firmly connected to generator operation.

Die Herstellungstoleranzen eines nach dem MIM-Verfahren hergestellten Rotorzylinders 4 sind sehr präzise und wesentlich geringer als die eines Klauenpolrotors, insbesondere mit einem eingeschobenen Verschlusskörper, der sich aufgrund von Zentrifugalkräften möglicherweise aufweiten kann. Aus diesem Grund kann der Luftspalt 18 zwischen Ständer und Rotor zylinder 4 reduziert sein, so dass es möglich ist, eine höhere Leistung der induzierten Spannung zu erzielen. Durch den reduzierten Luftspalt 18 zwischen Rotorzylinder und Statorwicklung 14 nehmen in der Folge auch Streuverluste im gesamten magnetischen Kreis ab. Die Vermeidung einer Aufweitung durch die Rotation der Klauen oder des zwischen den Klauen eingesetzten Verschlusskörpers hat den Vorteil, dass die Geräuschentwicklung deutlich reduziert ist. Außerdem sind Luftverwirbelungen aufgrund des glatten Rotorzylinders 4 deutlich geringer als beim herkömmlichen Klauenpolgenerator mit ineinander geschobenen Klauen und einem verbundenen Verschlusskörper.The manufacturing tolerances of a rotor cylinder produced by the MIM process 4 are very precise and substantially smaller than that of a claw-pole rotor, in particular with an inserted closure body, which may possibly expand due to centrifugal forces. Because of this, the air gap 18 between stand and rotor cylinder 4 be reduced, so that it is possible to achieve a higher power of the induced voltage. Due to the reduced air gap 18 between rotor cylinder and stator winding 14 As a result, scattering losses in the entire magnetic circuit also decrease. The avoidance of widening due to the rotation of the jaws or of the closure body inserted between the claws has the advantage that the noise development is significantly reduced. In addition, air turbulence due to the smooth rotor cylinder 4 significantly lower than the conventional claw pole generator with nested claws and a connected closure body.

Die Dicke der magnetischen und amagnetischen Zonen im Querschnitt und an der Oberfläche des Rotorzylinders 4 ist deshalb auf den magnetischen Fluss optimierbar ausgebildet.The thickness of the magnetic and non-magnetic zones in cross-section and on the surface of the rotor cylinder 4 is therefore designed to be optimized for the magnetic flux.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Klauenpolgenerators ergibt sich aus den 2 bis 5. Die 2 bis 5 zeigen einen Ausschnitt einer abgewickelten Manteloberfläche des Rotorzylinders 4. Die 2 bis 5 zeigen, dass die magnetischen und amagnetischen Zonen im und auf dem Rotorzylinder 4 frei definierbar sind, je nach gewünschten Anforderungen an den Generator. 2 zeigt an den Stirnseiten ineinander greifende klauenförmige Magnetpolfinger 5, 6, die in der Draufsicht eine Trapezform haben.Another advantage of Klauenpolgenerators invention results from the 2 to 5 , The 2 to 5 show a section of a developed shell surface of the rotor cylinder 4 , The 2 to 5 show that the magnetic and nonmagnetic zones in and on the rotor cylinder 4 are freely definable, depending on the desired requirements of the generator. 2 shows at the front sides interlocking claw-shaped Magnetpolfinger 5 . 6 which have a trapezoidal shape in plan view.

Die Verschlusszone 8 des amagnetischen Werkstoffs 7 ist in der 2 komplementär zu den trapezförmigen Magnetpolfingern 5 und 6 in einem breiten eckigen, in Zickzack verlaufenden Band auf der Manteloberfläche des Rotorzylinders 4 ausgebildet.The closure zone 8th of the non-magnetic material 7 is in the 2 complementary to the trapezoidal Magnetpolfingern 5 and 6 in a broad, zigzagging band on the mantle surface of the rotor cylinder 4 educated.

Bei der 3 bilden die Magnetpolfinger 5, 6 Dreiecke aus, so dass die Verschlusszone 8 des amagnetischen Werkstoffs 7 zickzackförmig in einem Band ausgebildet ist.In the 3 form the magnetic pole fingers 5 . 6 Triangles out, leaving the closure zone 8th of the non-magnetic material 7 formed zigzag in a band.

Die 4 zeigt besondere Ausführungsformen der Manteloberfläche des Rotorzylinders 4 mit rechteckförmigen Magnetpolfingern 5 und 6. Der amagnetische Werkstoff 7 ist auf der Oberfläche des Rotorzylinders 4 somit als rechteckförmige Verschlusszone in Form eines umlaufenden Rings ausgebildet.The 4 shows special embodiments of the mantle surface of the rotor cylinder 4 with rectangular Magnetpolfingern 5 and 6 , The non-magnetic material 7 is on the surface of the rotor cylinder 4 thus formed as a rectangular closure zone in the form of a circumferential ring.

Die 5 zeigt eine weitere besondere Ausführungsform eines Rotorzylinders 4 mit einer rechteckförmigen und einer schrägen Ablaufkante als vordere Flanke des Magnetpolfingers 5 und als hintere Flanke des Magnetpolfingers 6. Die Ablaufkante 12 schließt einen Winkel α zur Laufrichtung 13 ein, die mittels eines Pfeils dargestellt ist. Ein Formen durch Anfasen der Ablaufkante 12 von den klauenförmigen Magnetpolfingern 5, 6 verbessert das Geräuschverhalten vom Klauenpolgenerator. Dieses Anfasen ist nachteilig für die magnetischen Streuflüsse. Das Anfasen kann dadurch vermieden werden, indem der Winkel α der magnetischen Zone optimiert gestaltet wird. Durch einen optimierten Winkel α muss der Nachteil der magnetischen Streuflüsse nicht in Kauf genommen werden.The 5 shows another special out Guide shape of a rotor cylinder 4 with a rectangular and an oblique trailing edge as the front edge of the Magnetpolfingers 5 and as the trailing edge of the Magnetpolfingers 6 , The drainage edge 12 closes an angle α to the direction of travel 13 a, which is represented by an arrow. Shaping by chamfering the drainage edge 12 from the claw-shaped magnetic pole fingers 5 . 6 improves the noise behavior of the claw pole generator. This chamfering is detrimental to the magnetic leakage flux. The chamfering can be avoided by making the angle α of the magnetic zone optimized. Due to an optimized angle α, the disadvantage of the magnetic leakage fluxes does not have to be accepted.

Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerischen Darstellungen für die Erfindung als wesentlich verwiesen.All Figures show only schematic not to scale Representations. Incidentally, in particular, the graphic Illustrations for the invention as essential.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 07015929 A [0003]

Claims

Claw pole generator with a rotor shaft ( 1 ), a pole core ( 2 ), a rotor winding ( 3 ) and magnetic poles coupled with claw-shaped magnetic pole fingers ( 5 . 6 ) of end faces interlock and by an amagnetic, annular material ( 7 ), characterized in that the claw-shaped magnetic pole fingers ( 5 . 6 ) with the separating amagnetic material ( 7 ) as a rotor cylinder ( 4 ) are formed and over the rotor winding ( 3 ) are arranged, wherein the rotor cylinder ( 4 ) has a closed circular edge on both end faces.

Claw pole generator according to claim 1, characterized in that the claw-shaped Magnetpolfinger ( 5 . 6 ) are formed with the same magnetization as a continuous ring.

Claw pole generator according to claim 1 or 2, characterized in that the claw-shaped Magnetpolfinger ( 5 . 6 ) on the rotor cylinder ( 4 ) are rectangular.

Claw pole generator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the claw-shaped magnetic fingers on the rotor cylinder ( 4 ) Are V- or U-shaped.

Claw pole generator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the claw-shaped magnetic pole fingers ( 5 . 6 ) on the rotor cylinder ( 4 ) are formed asymmetrically, in particular a run-off edge ( 12 ) the magnetic pole finger ( 5 . 6 ) at least in the running direction ( 13 ) are formed at an angle α less than 90 °.

Claw pole generator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pole core ( 2 ) is a winding carrier, in particular with a coil base ( 9 ) with beveled flanks optimized for the magnetic flux ( 10 ).

Claw pole generator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rotor cylinder ( 4 ) seen in cross-section as a two-component tube of an outer magnetic material ( 7 ) and an inner non-magnetic material ( 7 ) is made.

Claw pole generator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the thickness of the magnetic and non-magnetic zones in cross section and on the surfaces of the rotor cylinder ( 4 ) can be formed optimally.

Claw pole generator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rotor cylinder ( 4 ) to the pole core ( 2 ), to the rotor winding ( 3 ), to the rotor shaft ( 1 ) and to a stator winding ( 14 ), which are all arranged stationary, relatively rotating on the rotor shaft ( 1 ) is trained.

Manufacturing method of a claw pole generator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rotor cylinder ( 4 ) with integrated claw-shaped magnetic pole fingers ( 5 . 6 ) and a magnetic pole finger ( 5 . 6 ) separating non-magnetic material ( 7 ), in particular in the metal powder injection molding (MIM), and preferably on the pole core ( 2 ) with the rotor winding ( 3 ) is pressed.