DE102011086348A1

DE102011086348A1 - Electric machine e.g. claw pole generator for motor car, has pole core and claw pole that are integrally formed, and rotor shaft that is interrupted in region of pole core to reduce magnetic flux by formation of air gaps

Info

Publication number: DE102011086348A1
Application number: DE201110086348
Authority: DE
Inventors: Gert Wolf; Bernd Haeusser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2013-05-16

Abstract

The electric machine has a rotor (20) that is provided with a rotor shaft (27) on which pole core (22a) and claw pole (22,23) are located. The pole core and claw pole are integrally formed. The rotor shaft is interrupted in the region of pole core to reduce magnetic flux by formation of air gaps. The both sides of pole core are provided with receiving openings (28) at which shaft elements (27.1,27.2) of rotor shaft is inserted. An independent claim is included for a method for manufacturing electric machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Klauenpolgenerator, zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an electric machine, in particular a claw pole generator, for converting mechanical energy into electrical energy, according to the preamble of claim 1.

Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Klauenpolgenerators, zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.Moreover, the invention relates to a method for producing an electrical machine, in particular a claw pole generator, for converting mechanical energy into electrical energy, according to the preamble of claim 5.

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie oder reversibel ausgeführt zur Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on an electrical machine for converting mechanical energy into electrical energy or reversibly designed for the conversion of electrical energy into mechanical energy according to the preamble of the independent claims.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind elektrische Maschinen, insbesondere Klauenpolgeneratoren, zur Gleichspannungsversorgung von Bordnetzen in Kraftfahrzeugen.The subject matter of the present invention is electrical machines, in particular claw pole generators, for the DC voltage supply of vehicle electrical systems in motor vehicles.

Aus dem Stand der Technik sind Generatoren zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie im Kraftfahrzeug bekannt. Üblich ist der Einsatz von Generatoren, die mit einer elektrischen Erregung ausgestattet sind. Diese Generatoren erzeugen Wechselströme, der über einen Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt werden, um diesen Strom in Gleichspannungsbordnetzen von Kraftfahrzeugen zu nutzen. In Kraftfahrzeugen werden dabei zur Energieerzeugung vor allem Wechselstromgeneratoren in Form von Klauenpolgeneratoren verwendet. Der Läufer umfasst die Läuferwelle, auf welcher ein Polkern, zwei Klauenpole und eine Distanzscheibe angebracht sind. Bei einer Drehung der Läuferwelle bzw. des Läufers dreht sich dieser gegenüber einem Stator. Geführt ist der Läufer beidseitig mittels Lagerschildern in Wälzlagern. Fließt ein Gleichstrom durch eine Erregerwicklung in dem Läufer, entsteht ein Magnetfeld. Sobald sich der Läufer dreht, induziert das Magnetfeld in den Statorwicklungen eine Wechselspannung.From the prior art generators for converting mechanical energy into electrical energy in the motor vehicle are known. Common is the use of generators, which are equipped with an electrical excitation. These generators generate alternating currents, which are converted into direct current via a rectifier in order to use this current in DC on-board motor vehicles. In motor vehicles, especially AC generators in the form of claw pole generators are used to generate energy. The rotor comprises the rotor shaft on which a pole core, two claw poles and a spacer are mounted. Upon rotation of the rotor shaft or the rotor, this rotates relative to a stator. The runner is guided on both sides by means of end shields in roller bearings. If a direct current flows through a field winding in the rotor, a magnetic field is created. As the rotor rotates, the magnetic field induces an AC voltage in the stator windings.

Der Polkern, die zwei Klauenpole und die Distanzscheibe sind im Stand der Technik auf die Läuferwelle aufgepresst. Dazu müssen die Klauenpole und der Polkern in der Mitte durchbohrt werden. Um die notwendigen Aufpresskräfte gering zu halten und ein Verformen der Läuferwelle zu vermeiden, weist die Läuferwellen im Klemm- bzw. Aufpressbereich von Polkern und Klauenpole eine Rändelung oder einen abgesetzten Durchmesser, das heißt mehrere, unterschiedlich große Durchmesser, auf. Dadurch entstehen im Bereich der Läuferwelle und zwischen dem Polkern und den Klauenpolen Luftspalte, welche den magnetischen Fluss abschwächen und folglich die Leistung des Generators reduzieren.The pole core, the two claw poles and the spacer are pressed in the prior art on the rotor shaft. For this purpose, the claw poles and the pole core must be pierced in the middle. In order to keep the necessary Aufpresskräfte low and to avoid deformation of the rotor shaft, the rotor shafts in the clamping or Aufpressbereich of Polkern and Klauenpole a knurling or a stepped diameter, that is several, different sized diameter on. This creates in the rotor shaft and between the pole core and the claw poles air gaps, which weaken the magnetic flux and thus reduce the power of the generator.

Aus der DE 297 17 417 U1 ist eine elektrische Maschine, insbesondere ein Drehstromgenerator, bekannt, bei der eine zweiteilige Läuferwelle einstückig mit einem Klauenpol ausgebildet ist und ein antriebsseitiger Wellenstumpf der Läuferwelle mit dem Polkern durch Reibschweißung verbunden ist. Die Läuferwelle ist hierbei in den Polkern integriert ausgebildet.From the DE 297 17 417 U1 is an electric machine, in particular an alternator, known, in which a two-part rotor shaft is formed integrally with a claw pole and a drive-side stub shaft of the rotor shaft is connected to the pole core by friction welding. The rotor shaft is formed here integrated in the pole core.

Weiterhin ist aus der FR 1 590 580 ein Drehstromgenerator bekannt, bei dem eine Läuferwelle, ein Polkern und ein Klauenpol einteilig ausgebildet sind. Die Läuferwelle ist hierbei einteilig ausgebildet.Furthermore, from the FR 1 590 580 an alternator is known in which a rotor shaft, a pole core and a claw pole are integrally formed. The rotor shaft is formed in one piece.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des entsprechenden Hauptanspruches oder nebengeordneten Anspruches haben dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass bei einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Klauenpolgenerator, zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie, mit einem Läufer umfassend eine drehbare Läuferwelle, auf welcher ein Polkern und zwei Klauenpole angeordnet sind, der Polkern und einer der Klauenpole einteilig ausgebildet sind und die Läuferwelle im Bereich des Polkerns unterbrochen, also mindestens zweiteilig, ausgebildet ist, um eine Verringerung des magnetischen Flusses durch die Ausbildung von Luftspalten zu vermeiden. Durch die Vermeidung von Luftspalten wird vorteilhafterweise die Ausbildung eines magnetischen Flusses im Polkern verbessert, sodass weiterhin vorteilhaft die Leistung der elektrischen Maschine gesteigert wird. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist bevorzugt reversibel ausführbar, um nicht nur mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln zu können, sondern auch elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. The electric machine according to the invention and the inventive method with the features of the corresponding main claim or independent claim have the advantage over the prior art that in an electrical machine, in particular a claw pole generator, for converting mechanical energy into electrical energy, comprising a rotor comprising a rotatable Rotor shaft, on which a pole core and two claw poles are arranged, the pole core and one of the claw poles are integrally formed and the rotor shaft interrupted in the region of the pole core, so at least two parts, is formed to prevent a reduction of the magnetic flux through the formation of air gaps , By avoiding air gaps, the formation of a magnetic flux in the pole core is advantageously improved, so that further advantageously the power of the electric machine is increased. The electric machine according to the invention is preferably reversible executed in order not only to convert mechanical energy into electrical energy, but also to convert electrical energy into mechanical energy.

Der Läufer der elektrischen Maschine umfasst in einer Ausführung zwei Klauenpole, einen Polkern und die Läuferwelle. Die beiden Klauenpole sind in einer Ausführung als Klauenpol und Gegenklauenpol, kurz Gegenpol genannt, ausgebildet. Der Polkern wird von den beiden Klauenpolen umgeben. In einer Ausführung weisen der Klauenpol und der Gegenpol eine Vielzahl von Klauenpolfingern, beispielsweise sechs, sieben, acht oder neun Klauenpolfinger, auf. Die Anzahl der Klauenpolfinger ist vorzugsweise an dem Klauenpol und an dem Gegenpol gleich ausgebildet. Bevorzugt ist an dem Polkern eine Erregerwicklung angeordnet, welche auch von den Klauenpolen, genauer gesagt von den Klauenpolfingern des Klauenpoles und des Gegenpols, umschlossen wird. Die Klauenpole und der Polkern sind auf der drehbaren Läuferwelle angeordnet. Die Läuferwelle ist bevorzugt stangenförmig, beispielsweise als Rundstange mit einem runden Querschnitt, ausgebildet. The rotor of the electric machine in one embodiment comprises two claw poles, a pole core and the rotor shaft. The two claw poles are in one embodiment as a claw pole and Gegenklauenpol, called the opposite pole, formed. The pole core is surrounded by the two claw poles. In one embodiment, the claw pole and the antipole have a plurality of claw pole fingers, such as six, seven, eight, or nine claw pole fingers. The number of Klauenpolfinger is preferably formed the same at the claw pole and at the opposite pole. Preferably, an exciter winding is arranged on the pole core, which is also enclosed by the claw poles, more precisely by the claw pole fingers of the claw pole and the counter pole. The claw poles and the pole core are arranged on the rotatable rotor shaft. The rotor shaft is preferably rod-shaped, for example, as a round rod with a round cross-section formed.

Erfindungsgemäß ist der Polkern in einen der beiden Klauenpole integriert ausgebildet, das heißt der Polkern und ein Klauenpol sind einteilig ausgeführt. Dieses Bauteil, das heißt der Klauenpol mit dem Polkern, ist in radialer und axialer Richtung ununterbrochen, wobei sich die Richtungsangaben radial und axial auf eine Längenerstreckung der Läuferwelle beziehen. Der andere, zweite Klauenpol bzw. der Gegenpol ist erfindungsgemäß separat von dem Polkern mit dem integrierten Klauenpol ausgebildet und mit diesem verbunden. Weiterhin ist die Läuferwelle zumindest im Bereich der Klauenpole unterbrochen, das heißt mindestens zweiteilig, ausgebildet. Bevorzugt umfasst die zweiteilige Läuferwelle einen ersten und einen zweiten Wellenteil, welche axial voneinander beabstandet sind. Die Wellenteile sind vorteilhafterweise stangenförmig, beispielsweise als Rundstangen mit rundem Querschnitt, ausgebildet. Dabei sind die beiden Wellenteile voneinander getrennt ausgebildet, das heißt, es besteht kein direkter Kontakt zwischen den Wellenteilen. In einer Ausführung bildet der Klauenpol mit dem Polkern einen Materialsteg aus, welcher eine direkte Kontaktierung der beiden Wellenteile der Läuferwelle verhindert. Aufgrund des durchgehenden Materialsteges ist ein Magnetflussbereich durch den Polkern nicht durch einen Luftspalt, wie beispielsweise bei durchgängigen, im Bereich des Polkerns ununterbrochenen Wellen, unterbrochen. According to the invention, the pole core is integrated in one of the two claw poles, that is to say the pole core and a claw pole are designed in one piece. This component, that is the claw pole with the pole core, is uninterrupted in the radial and axial directions, wherein the directional data relate radially and axially to a longitudinal extension of the rotor shaft. The other, second claw pole or the opposite pole is formed according to the invention separately from the pole core with the integrated claw pole and connected thereto. Furthermore, the rotor shaft is interrupted at least in the region of the claw poles, that is, at least two parts, formed. Preferably, the two-part rotor shaft comprises a first and a second shaft part, which are axially spaced from each other. The shaft parts are advantageously rod-shaped, for example, as round rods with a round cross-section formed. The two shaft parts are formed separately from each other, that is, there is no direct contact between the shaft parts. In one embodiment, the claw pole forms a material web with the pole core, which prevents direct contacting of the two shaft parts of the rotor shaft. Due to the continuous material web, a magnetic flux region through the pole core is not interrupted by an air gap, as for example in the case of continuous waves which are continuous in the region of the pole core.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen und nebengeordneten Ansprüchen vorgegebenen Vorrichtungen möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent and independent claims predetermined devices are possible.

An den beiden Wellenteilen sind der einteilige Klauenpol mit Polkern sowie der Gegenpol montiert. Zur Befestigung dieser Bauteile an den Wellenteilen weist der Klauenpol mit dem integrierten Polkern in einer Ausführung beidseitig Aufnahmeöffnungen auf, in denen jeweils ein Wellenteil der Läuferwelle in einem montierten Zustand eingefügt ist. Die Aufnahmeöffnungen sind bevorzugt an den Stirnseiten des Klauenpols bzw. des Polkerns ausgebildet. Weiterhin vorteilhaft sind die Aufnahmeöffnungen spiegelbildlich an den Stirnseiten ausgebildet. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die beiden Aufnahmeöffnungen separat voneinander, das heißt unverbunden bzw. unzusammenhängend, ausgeführt sind. Somit sind die Aufnahmeöffnungen nicht als Durchgangsöffnungen, sondern nach Art eines Sacklochs ausgebildet. Beispielsweise sind die Aufnahmeöffnungen als Bohrungen und/oder Ausstanzungen ausgeführt. Vorzugsweise erstrecken sich die Aufnahmeöffnungen axial zu einer Erstreckung der Läuferwelle. Die Aufnahmeöffnungen weisen vorzugsweise einen rotationssymmetrischen Querschnitt, insbesondere einen runden Querschnitt, auf. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die Wellenteile und die Aufnahmeöffnungen komplementär, insbesondere hinsichtlich ihres Querschnitts, ausgebildet sind, um eine Einpassung der Enden der Wellenteile in die Aufnahmeöffnungen zu gewährleisten. Je ein Wellenteil ist mit einem Ende in je einer Aufnahmeöffnung angeordnet. Das Einfügen bzw. Fixieren der Wellenteile in den Aufnahmeöffnungen erfolgt vorzugsweise mittels Reibschweißen.On the two shaft parts of the one-piece claw pole with pole core and the opposite pole are mounted. For attachment of these components to the shaft parts of the claw pole with the integrated pole core in one embodiment on both sides receiving openings, in each of which a shaft portion of the rotor shaft is inserted in an assembled state. The receiving openings are preferably formed on the end faces of the claw pole or pole core. Further advantageously, the receiving openings are formed mirror-inverted on the end faces. A preferred embodiment provides that the two receiving openings are made separately from each other, that is, unconnected or discontinuous. Thus, the receiving openings are not formed as through holes, but in the manner of a blind hole. For example, the receiving openings are designed as holes and / or punched. Preferably, the receiving openings extend axially to an extension of the rotor shaft. The receiving openings preferably have a rotationally symmetrical cross section, in particular a round cross section. A preferred embodiment provides that the shaft parts and the receiving openings are complementary, in particular with respect to their cross-section, formed in order to ensure a fitting of the ends of the shaft parts in the receiving openings. Depending on a shaft part is arranged with one end in a respective receiving opening. The insertion or fixing of the shaft parts in the receiving openings is preferably carried out by friction welding.

In einer anderen Ausführung ist vorgesehen, dass der Läufer im Bereich des Polkerns und/oder der Läuferwelle luftspaltfrei ausgebildet ist. Durch die erfindungsgemäße einteilige Ausführung des einen Klauenpols und des Polkerns sowie die zweiteilige Ausführung der Läuferwelle wird vorteilhafterweise die Ausbildung von Luftspalten zwischen den Klauenpolen, dem Polkern und der Läuferwelle, also im Bereich der Läuferwelle, verhindert. Vielmehr ist in diesem Bereich ein durchgehender Steg ausgebildet. Weiterhin wird die Ausbildung eines Luftspaltes zwischen dem Klauenpol und dem integrierten Polkern verhindert, sodass weiterhin vorteilhaft der Bereich des Polkerns luftspaltfrei ausgebildet ist. Es wird lediglich zwischen dem separaten Gegenpol und dem Klauenpol mit dem Polkern ein Luftspalt ausgebildet. Beispielsweise wird der Luftspalt an der Grenzfläche zwischen Klauenpol mit integriertem Polkern und Gegenpol ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der Luftspalt möglichst klein ausgebildet. Erfindungsgemäß werden die bisher ausgebildeten drei Luftspalte gemäß dem Stand der Technik, also zwischen dem Polkern, den Klauenpolen und der Läuferwelle, erfindungsgemäß auf einen einzigen Luftspalt zwischen Polkern und Gegenpol reduziert. Somit wird der magnetische Fluss im Polkern und im Klauenpol verbessert bzw. die magnetischen Verluste werden reduziert. Hierdurch kann wiederum die Leistung der elektrischen Maschine verbessert werden. Vorteilhafterweise erbringt dann ein Läufer mit den erfindungsgemäßen Merkmalen, jedoch mit verringerter Größe, die gleiche Leistung auf, wie ein größerer Läufer ohne die erfindungsgemäßen Merkmale.In another embodiment, it is provided that the rotor is formed free of air gaps in the region of the pole core and / or the rotor shaft. The inventive one-piece design of a claw pole and the pole core and the two-part design of the rotor shaft advantageously the formation of air gaps between the claw poles, the pole core and the rotor shaft, ie in the rotor shaft, prevented. Rather, a continuous web is formed in this area. Furthermore, the formation of an air gap between the claw pole and the integrated pole core is prevented, so that further advantageously the region of the pole core is formed free of air gaps. It is only formed between the separate opposite pole and the claw pole with the pole core, an air gap. For example, the air gap is formed at the interface between claw pole with integrated pole core and opposite pole. Advantageously, the air gap is formed as small as possible. According to the invention, the hitherto formed three air gaps according to the prior art, ie between the pole core, the claw poles and the rotor shaft, according to the invention are reduced to a single air gap between the pole core and the opposite pole. Thus, the magnetic flux in the pole core and in the claw pole is improved or the magnetic losses are reduced. In this way, in turn, the performance of the electric machine can be improved. Advantageously, then provides a runner with the features of the invention, but with a reduced size, the same performance as a larger runner without the features of the invention.

Eine weitere Ausführung sieht vor, dass eine um die Läuferwelle angeordnete Distanzscheibe mit dem Klauenpol und dem integrierten Polkern einteilig ausgebildet ist. Die Distanzscheibe wird vorteilhafterweise zum Längenausgleich, der einzelnen Läuferbauteile, welche auf die Läuferwelle aufgesetzt, verwendet. Der Längenausgleich erfolgt hierbei in axialer Richtung, also in Richtung der Längserstreckung der Läuferwelle. Die Distanzscheibe dient zum Ausgleich in axialer Richtung, um eine axiale Mitte des magnetisch aktiven Teils des Klauenpols mit dem integrierten Polkern mit einer axialen Mitte des Ständereisens in Übereinstimmung zu bringen. In einer Ausführung ist die Distanzscheibe hierzu in den Klauenpol und den Polkern integriert ausgebildet.A further embodiment provides that a spacer arranged around the rotor shaft is integrally formed with the claw pole and the integrated pole core. The spacer is advantageously used for length compensation, the individual rotor components, which placed on the rotor shaft. The length compensation takes place here in the axial direction, ie in the direction of the longitudinal extension of the rotor shaft. The spacer serves to compensate in the axial direction to an axial center of the magnetically active part of the claw pole with the integrated pole core with an axial center of the Stanchion iron to match. In one embodiment, the spacer for this purpose is formed integrated into the claw pole and the pole core.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des entsprechenden Hauptanspruches oder nebengeordneten Anspruches hat dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass bei einer elektrischen Maschine zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie, mit einem Läufer, welcher eine drehbare Läuferwelle umfasst, auf welcher ein Polkern und zwei Klauenpole angeordnet sind, der Polkern und einer der Klauenpole einteilig und die Läuferwelle zweiteilig ausgebildet bzw. hergestellt werden. Vorteilhafterweise werden somit der Polkern und ein Klauenpol einstückig hergestellt. Der andere Klauenpol, auch Gegenpol genannt, wird vorteilhafterweise separat ausgebildet. Weiterhin wird die Läuferwelle bevorzugt zweiteilig mit einem ersten und einem zweiten Wellenteil hergestellt. In einer weiteren Ausführung wird eine Distanzscheibe für einen Längenausgleich der einzelnen Bauteile des Läufers in den Klauenpol mit dem Polkern integriert ausgeführt. Der Klauenpol, der Polkern und die Distanzscheibe werden somit in einer Ausführung einstückig hergestellt. Durch die einteilige Ausführung von Polkern und Klauenpol, sowie durch die zweiteilige Ausführung der Läuferwelle und/oder die zusätzliche Integration der Distanzscheibe werden bevorzugt Arbeitsschritte beim Zusammenbauen der Bauteile des Läufers sowie Material in der Herstellung eingespart. Zusätzlich kann vorteilhafterweise Material für die Bauteile eingespart werden, da durch die verbesserte Leistung der elektrischen Maschine, die Größe des Läufers reduziert werden kann.The inventive method with the features of the corresponding main claim or independent claim has the advantage over the prior art that in an electrical machine for converting mechanical energy into electrical energy, with a rotor, which comprises a rotatable rotor shaft on which a pole core and two Claw poles are arranged, the pole core and one of the claw poles in one piece and the rotor shaft are formed in two parts or produced. Advantageously, therefore, the pole core and a claw pole are produced in one piece. The other claw pole, also called the opposite pole, is advantageously formed separately. Furthermore, the rotor shaft is preferably produced in two parts with a first and a second shaft part. In a further embodiment, a spacer for a length compensation of the individual components of the rotor in the claw pole is performed integrated with the pole core. The claw pole, the pole core and the spacer are thus produced in one piece in one piece. Due to the one-piece design of Polkern and Klauenpol, as well as by the two-part design of the rotor shaft and / or the additional integration of the spacer work steps are preferably saved in assembling the components of the rotor and material in the production. In addition, advantageously, material for the components can be saved, since the improved performance of the electric machine, the size of the rotor can be reduced.

In einer Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Läuferwelle mit ihren zwei Wellenteilen in den Klauenpol mit dem integrierten Polkern eingefügt wird. Der Klauenpol mit dem Polkern ist im montierten Zustand auf die Läuferwelle bzw. deren beiden Wellenteile aufgesetzt. Dazu werden die Wellenteile in Aufnahmeöffnungen in dem Klauenpol eingefügt. Die Wellenteile kontaktieren sich im eingesetzten Zustand nicht, da der Klauenpol und der Polkern einen Materialsteg zwischen den Enden der Wellenteile ausbilden. Die Wellenteile und die Aufnahmeöffnungen werden bevorzugt mit einer komplementären Form, insbesondere komplementärem Querschnitt, hergestellt. In one embodiment of the method it is provided that the rotor shaft is inserted with its two shaft parts in the claw pole with the integrated pole core. The claw pole with the pole core is mounted in the mounted state on the rotor shaft or its two shaft parts. For this purpose, the shaft parts are inserted into receiving openings in the claw pole. The shaft parts do not contact each other in the inserted state, since the claw pole and the pole core form a material web between the ends of the shaft parts. The shaft parts and the receiving openings are preferably made with a complementary shape, in particular complementary cross-section.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die zwei Wellenteile in dem Klauenpol mit dem integrierten Polkern, das heißt in den Aufnahmeöffnungen, stoffschlüssig, insbesondere mittels Reibschweißen fixiert werden. Die Verbindung der Wellenteile in den Aufnahmeöffnungen wird vorteilhafterweise mittels eines Schweiß- oder Klebeverfahrens hergestellt. Bei diesen Verfahren wird beispielsweise zusätzlich ein Form- und/oder Reibschluss ausgebildet. Bevorzugt wird das Verbinden der Bauteile mittels Reibschweißen durchgeführt.An embodiment provides that the two shaft parts in the claw pole with the integrated pole core, that is, in the receiving openings, are firmly bonded, in particular by means of friction welding. The connection of the shaft parts in the receiving openings is advantageously produced by means of a welding or gluing process. In these methods, for example, additionally a form and / or frictional connection is formed. The joining of the components is preferably carried out by means of friction welding.

Eine weitere Ausführung des Verfahrens sieht bei einer Montage der elektrischen Maschine zumindest die folgenden Schritte vor: Einfügen der zwei Wellenteile der Läuferwelle in Aufnahmeöffnungen in dem einen Klauenpol mit dem integrierten Polkern, Fixieren der Wellenteile mittels Reibschweißen und Aufpressen des anderen Klauenpols auf den Polkern. Der Klauenpol mit dem integrierten Polkern und bevorzugt der integrierten Distanzscheibe wird beispielsweise durch Umformen, insbesondere Warm- oder Halbwarmumformen und/oder Schmieden, aus einem Rundstangenmaterial hergestellt. In der Mitte des Klauenpols werden zur Montage der Bauteile auf die Läuferwelle vorteilhafterweise zwei Bohrungen vorgeformt, anschließend gebohrt und ausgerieben. Je nach Qualität des Umformens erfolgt vorteilhafterweise eine zusätzliche zerspanende Bearbeitung des Bauteils. Der Gegenpol wird in einer Ausführung ebenfalls durch Umformen aus einem Rundstangenmaterial hergestellt und in der Mitte ausgestanzt. Je nach Qualität des Umformens kann auch hier eine zusätzliche zerspanende Bearbeitung des Bauteils erfolgen. Die Wellenteile der Läuferwelle werden beispielsweise zerspanend aus einem Rundstangenmaterial hergestellt. Alternativ kann anstatt des Rundstangematerials ein umgeformtes Halbzeug, das heißt eine vorgefertigte Rohmaterialform, verwendet werden. Die Enden der Wellenteile, welche in die Aufnahmeöffnungen eingefügt werden, sind vorzugsweise komplementär zu der Form der Aufnahmeöffnungen, bevorzugt rund, ausgebildet. Dadurch werden Ungenauigkeiten in der Herstellung und somit magnetische Verluste reduziert.A further embodiment of the method provides for mounting the electric machine at least the following steps: inserting the two shaft parts of the rotor shaft in receiving openings in the one claw pole with the integrated pole core, fixing the shaft parts by means of friction welding and pressing the other claw pole on the pole core. The claw pole with the integrated pole core and preferably the integrated spacer is produced, for example, by forming, in particular hot or warm forging and / or forging, from a round rod material. In the middle of the claw pole advantageously two holes are preformed for mounting the components on the rotor shaft, then drilled and rubbed. Depending on the quality of the forming advantageously takes place an additional machining of the component. The opposite pole is also made in one embodiment by forming a round rod material and punched in the middle. Depending on the quality of the forming, an additional machining of the component can also take place here. The shaft parts of the rotor shaft are produced, for example, by machining from a round bar material. Alternatively, instead of the round rod material, a shaped semi-finished product, that is to say a prefabricated raw material mold, can be used. The ends of the shaft parts, which are inserted into the receiving openings, are preferably complementary to the shape of the receiving openings, preferably round. As a result, inaccuracies in the production and thus magnetic losses are reduced.

Die Wellenteile werden in den Klauenpol mit dem integrierten Polkern, insbesondere in den Aufnahmeöffnungen, eingefügt bzw. aufgepresst und in einer bevorzugten Ausführung mittels Reibschweißen fixiert. Auf den Polkern wird in einer weiteren Ausführung eine Erregerwicklung, beispielsweise eine vorgewickelte Kupferspule, gefügt. Anschließend wird der Gegenpol auf den Polkern bzw. den anderen Klauenpol aufgepresst. Abschließend wird der Läufer vollständig montiert. Die Erregerwicklung in der Mitte des Läufers, also zwischen den Klauenpolen, induziert ein Magnetfeld, welches den Polkern durchsetzt und an den Klauenpolen die Magnetpole bildet.The shaft parts are inserted or pressed into the claw pole with the integrated pole core, in particular in the receiving openings, and fixed in a preferred embodiment by means of friction welding. In a further embodiment, a field winding, for example a pre-wound copper coil, is joined to the pole core. Subsequently, the opposite pole is pressed onto the pole core or the other claw pole. Finally, the runner is completely assembled. The excitation winding in the middle of the rotor, ie between the claw poles, induces a magnetic field which penetrates the pole core and forms the magnetic poles at the claw poles.

Die Verwendung von Klauenpolen mit integriertem Polkern reduziert vorteilhafterweise die Anzahl an Luftspalten zwischen Klauenpolen, Polkern und Läuferwelle von drei Luftspalten auf einen einzigen Luftspalt zwischen dem Gegenpol und dem Polkern. Der Läufer wird somit im Bereich der Läuferwelle vorteilhafterweise luftspaltfrei ausgebildet. Dadurch wird der magnetische Fluss im Polkern verbessert bzw. die magnetischen Verluste verringert. Zusammenfassend ergeben sich aus der Erfindung somit die folgenden Vorteile:

– Geringere magnetische Verluste durch die Reduzierung der Anzahl an Luftspalten von drei auf eins,
– Reduktion des Rohstoffbedarfs durch Umformen der Klauenpole, Teilung der Läuferwelle,
– Weitere Reduktion des Rohstoffbedarfs, da ein Durchbohren bzw. Durchstanzen der Klauenpole und des Polkerns vermieden ist und
– Reduktion der Montageschritte durch die Integration der Distanzscheibe in den Klauenpol.

The use of claw poles with integrated pole core advantageously reduces the number of air gaps between claw poles, pole core and rotor shaft of three air gaps to a single air gap between the opposite pole and the pole core. The rotor is thus advantageously formed in the region of the rotor shaft free of air gap. This causes the magnetic flux in the pole core improves or reduces the magnetic losses. In summary, the invention thus provides the following advantages:

Lower magnetic losses by reducing the number of air gaps from three to one
- Reduction of raw material requirements by forming the claw poles, division of the rotor shaft,
- Further reduction of raw material requirements, as a piercing or punching of the claw poles and the pole core is avoided and
- Reduction of assembly steps by integrating the spacer in the claw pole.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it:

1 in einer Querschnittsansicht eine als Klauenpolgenerator ausgebildete elektrische Maschine, 1 in a cross-sectional view of an electric machine designed as a claw pole generator,

2 einen Ausschnitt der elektrischen Maschine nach 1 in einer teilweisen geschnittenen Seitenansicht, 2 a section of the electric machine after 1 in a partially sectioned side view,

3a, b einen Klauenpol mit Polkern und Distanzscheibe in einer einteiligen Ausführung in einer Draufsicht und einer Querschnittansicht, und 3a , b a claw pole with pole core and spacer in a one-piece design in a plan view and a cross-sectional view, and

4a, b, c einen Gegenpol in zwei Seitenansichten und einer Draufsicht. 4a , b, c an antipole in two side views and a top view.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Die 1 zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine 10, welche in der hier dargestellten Ausführung als Klauenpolgenerator für Kraftfahrzeuge zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrischer Energie ausgeführt ist. Die elektrische Maschine 10 weist ein zweiteiliges Gehäuses 13 auf, welches ein erstes Lagerschild 13.1 und ein zweites Lagerschild 13.2 umfasst. Die Lagerschilde 13.1 und 13.2 nehmen in sich einen so genannten Stator 16 auf, der aus einem im Wesentlichen kreisringförmigen Ständereisen 17 besteht, und in dessen radial nach innen gerichteten, sich axial erstreckenden Nuten herausragende Ständerwicklungen 18 eingelegt bzw. eingezogen sind. Dieser ringförmige Stator 16 umgibt mit seiner radial nach innen gerichteten, genuteten Oberfläche einen Läufer 20, der als Klauenpolläufer ausgebildet ist (hier nicht detailliert gezeigt). Der Läufer 20 umfasst einen Klauenpol 22 und einen Gegenpol 23 (siehe auch 2), an deren Außenumfang jeweils sich in axialer Richtung erstreckende Klauenpolfinger 24 und 25 (auch als Pole bezeichnet) angeordnet sind (siehe 2). Im montierten Zustand werden der Klauenpol 22 und der Gegenpol 23 aneinander gepresst, sodass deren sich in axialer Richtung erstreckende Klauenpolfinger 24 bzw. 25 sich am Umfang des Läufers 20 abwechselnd angeordnet sind. Dadurch ergeben sich magnetisch erforderliche Zwischenräume zwischen den gegensinnig magnetisierten Klauenpolfingern 24 und 25, die als Klauenpolzwischenräume bezeichnet werden. Der Läufer 20 ist mittels einer Läuferwelle (siehe 2) und je einem, auf je einer Seite der Läuferwelle befindlichen Wälzlager (nicht detailliert gezeigt) in den jeweiligen Lagerschilden 13.1 bzw. 13.2 drehbar gelagert.The 1 shows a cross section through an electrical machine 10 , which is designed in the embodiment shown here as Klauenpolgenerator for motor vehicles for the conversion of mechanical energy into electrical energy. The electric machine 10 has a two-part housing 13 on which a first bearing shield 13.1 and a second end shield 13.2 includes. The bearing shields 13.1 and 13.2 take in a so-called stator 16 on top of a substantially circular stanchion 17 consists, and in its radially inwardly directed, axially extending grooves outstanding stator windings 18 are inserted or retracted. This annular stator 16 surrounds a runner with its radially inwardly directed, grooved surface 20 who is trained as a claw-pole runner (not shown in detail here). The runner 20 includes a claw pole 22 and a contrary pole 23 (see also 2 ), on the outer circumference in each case extending in the axial direction Klauenpolfinger 24 and 25 (also called poles) are arranged (see 2 ). When assembled, the claw pole 22 and the opposite pole 23 pressed against each other, so that their claw-pole fingers extending in the axial direction 24 respectively. 25 on the circumference of the runner 20 are arranged alternately. This results in magnetically required spaces between the oppositely magnetized Klauenpolfingern 24 and 25 , which are referred to as Klauenpolzwischenräume. The runner 20 is by means of a rotor shaft (see 2 ) and one each, located on each side of the rotor shaft bearings (not shown in detail) in the respective end shields 13.1 respectively. 13.2 rotatably mounted.

Der Läufer 20 weist zwei axiale Stirnflächen auf, an denen jeweils ein Lüfter 30 befestigt ist. Dieser Lüfter 30 besteht im Wesentlichen aus einem plattenförmigen bzw. scheibenförmigen Abschnitt, von dem Lüfterschaufeln ausgehen. Der Lüfter 30 dient dazu, über Öffnungen in den Lagerschilden 13.1 und 13.2 einen Luftaustausch zwischen der Außenseite der elektrischen Maschine 10 und dem Innenraum der elektrischen Maschine 10 zur Realisierung einer Luftkühlung zu ermöglichen. Dazu sind die Öffnungen im Wesentlichen an den axialen Enden der Lagerschilde 13.1 und 13.2 vorgesehen, über die mittels der Lüfter 30 Kühlluft in den Innenraum der elektrischen Maschine 10 eingesaugt wird. Diese Kühlluft wird durch die Rotation der Luft radial nach außen beschleunigt, sodass diese durch einen kühlluftdurchlässigen Wicklungsüberhang 45 hindurchtreten kann. Durch diesen Effekt wird zusätzlich der Wicklungsüberhang 45 gekühlt. Die Kühlluft gelangt nach dem Hindurchtreten durch den Wicklungsüberhang 45 bzw. nach dem Umströmen des Wicklungsüberhangs 45 in radialer Richtung durch die Öffnungen nach außen.The runner 20 has two axial end faces, on each of which a fan 30 is attached. This fan 30 consists essentially of a plate-shaped or disc-shaped portion, emanating from the fan blades. The fan 30 serves to over openings in the end shields 13.1 and 13.2 an air exchange between the outside of the electric machine 10 and the interior of the electric machine 10 to enable the realization of air cooling. For this purpose, the openings are substantially at the axial ends of the end shields 13.1 and 13.2 provided by means of the fan 30 Cooling air in the interior of the electric machine 10 is sucked in. This cooling air is accelerated radially outward by the rotation of the air, so that they pass through a cool air-permeable winding overhang 45 can pass through. This effect also causes the winding overhang 45 cooled. The cooling air passes after passing through the winding overhang 45 or after flowing around the winding overhang 45 in the radial direction through the openings to the outside.

Auf der rechten Seite ist in 1 eine Schutzkappe 47 dargestellt, die die Bauteile des Läufers 20 vor Umgebungseinflüssen und Schmutz schützt. Dabei deckt die Schutzklappe 47 eine so genannte Schleifringbaugruppe ab, die dazu dient, eine Erregerwicklung 51 mit Erregerstrom zu versorgen. Um diese Schleifringbaugruppe 49 herum ist ein Kühlkörper 53 angeordnet, der hier als Pluskühlkörper wirkt. Als so genannter Minuskühlkörper wirkt das Lagerschild 13.2. Zwischen dem Lagerschild 13.2 und dem Kühlkörper 53 ist eine Anschlussplatte 56 angeordnet, die dazu dient, im Lagerschild 13.2 angeordnete Minusdioden 58 und hier nicht gezeigte Plusdioden im Kühlkörper 53 miteinander zu verbinden und somit eine an sich bekannte Brückenschaltung darzustellen.On the right is in 1 a protective cap 47 representing the components of the rotor 20 Protects against environmental influences and dirt. This covers the protective flap 47 a so-called slip ring assembly, which serves a field winding 51 supply with excitation current. To this slip ring assembly 49 around is a heat sink 53 arranged, which acts here as plus heat sink. As a so-called minus heat sink, the end shield acts 13.2 , Between the end shield 13.2 and the heat sink 53 is a connection plate 56 arranged, which serves, in the bearing plate 13.2 arranged negative diodes 58 and not shown here plus diodes in the heat sink 53 to connect with each other and thus represent a known bridge circuit.

Die 2 zeigt einen Ausschnitt der elektrischen Maschine 10 nach 1 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, wobei hier nur auf die erfindungswesentlichen Bauteile eingegangen wird. Im Übrigen entspricht die Ausführung der 2 der bereits beschriebenen Ausführung der 1. Auf eine erneute Beschreibung bereits beschriebener Bauteile wird daher verzichtet. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der Ausschnitt der elektrischen Maschine 10 zeigt im Wesentlichen den Läufer 20 mit der Läuferwelle 27. Die 2 zeigt eine erfindungsgemäß einteilige Ausführung des Klauenpols 22 und des Polkerns 22a. Der Bezugspfeil zu 22a ist hierbei auf den Bereich des Polkerns 22a im Klauenpol 22 gerichtet, da diese Bauteile erfindungsgemäß einstückig bzw. integriert ausgeführt sind. Die Läuferwelle 27 ist erfindungsgemäß zweiteilig bzw. unterbrochen ausgeführt. Dabei umfasst die Läuferwelle 27 ein erstes Wellenteil 27.1 und ein zweites Wellenteil 27.2. Die Läuferwelle 27, also auch die Wellenteile 27.1 und 27.2, weisen einen runden Querschnitt auf. Sie erstrecken sich in axialer Richtung des Läufers 20. In dem hier gezeigten montierten Zustand des Läufers 20 sind der Klauenpol 22 mit dem Polkern 22a und der Gegenpol 23 durch Aufpressen auf die Läuferwelle 27 bzw. Verbinden mit dem jeweiligen Wellenteil 27.1 bzw. 27.2 miteinander verbunden. Diese Bauteile sind auf der Läuferwelle 27 bzw. deren Wellenteilen 27.1 und 27.2 fest angeordnet. Hierzu weist der Klauenpol 22 mit dem integrierten Polkern 22a zwei Aufnahmeöffnungen 28 auf. Die gebohrten oder gestanzten Aufnahmeöffnungen 28 sind jeweils an den Stirnseiten des Klauenpols 22 in deren Mitte angeordnet. Weiterhin erstrecken sich die Aufnahmeöffnungen 28 in axialer Richtung koaxial zueinander. Erfindungsgemäß sind die Aufnahmeöffnungen 28 nicht zusammenhängend oder miteinander verbunden, sondern separat voneinander ausgeführt, das heißt, durch einen Materialsteg 26 getrennt. Entsprechend bildet der Klauenpol 22 mit dem Polkern 22a einen Materialsteg 26 zwischen den Aufnahmeöffnungen 28 aus. Die zueinander weisenden Enden der Wellenteile 27.1 und 27.2 sind in die Aufnahmeöffnungen 28 eingefügt, wobei sich die Wellenteile 27.1 und 27.2 nicht kontaktieren, und dort stoffschlüssig mittels Reibschweißen fixiert. Dabei sind die Enden der Wellenteile 27.1 und 27.2 und die Aufnahmeöffnungen 28 komplementär ausgeführt.The 2 shows a section of the electric machine 10 to 1 in a partially sectioned side view, which will be discussed only on the components essential to the invention. Incidentally, the execution corresponds to the 2 the already described embodiment of 1 , On a renewed description of already described components is therefore omitted. The same components are identified by the same reference numerals. The cutout of the electric machine 10 essentially shows the runner 20 with the rotor shaft 27 , The 2 shows an inventive one-piece design of the claw pole 22 and the polkernel 22a , The reference arrow to 22a is here on the range of Polkerns 22a in claw pole 22 directed, since these components are designed according to the invention in one piece or integrated. The rotor shaft 27 is executed according to the invention in two parts or interrupted. This includes the rotor shaft 27 a first shaft part 1.27 and a second shaft part 27.2 , The rotor shaft 27 So also the shaft parts 1.27 and 27.2 , have a round cross-section. They extend in the axial direction of the rotor 20 , In the assembled state of the rotor shown here 20 are the claw pole 22 with the pole core 22a and the opposite pole 23 by pressing on the rotor shaft 27 or connecting to the respective shaft part 1.27 respectively. 27.2 connected with each other. These components are on the rotor shaft 27 or their shaft parts 1.27 and 27.2 firmly arranged. For this purpose, the claw pole 22 with the integrated pole core 22a two receiving openings 28 on. The drilled or punched receiving openings 28 are each on the front sides of the claw pole 22 arranged in the middle. Furthermore, the receiving openings extend 28 in the axial direction coaxial with each other. According to the invention, the receiving openings 28 not connected or connected to each other, but executed separately from each other, that is, by a material web 26 separated. Accordingly, the claw pole forms 22 with the pole core 22a a material bridge 26 between the receiving openings 28 out. The mutually facing ends of the shaft parts 1.27 and 27.2 are in the receiving openings 28 inserted, with the shaft parts 1.27 and 27.2 do not contact, and there firmly bonded by means of friction welding. Here are the ends of the shaft parts 1.27 and 27.2 and the receiving openings 28 executed complementary.

Durch die einteilige Ausführung von Klauenpol 22 und Polkern 22a und die zweiteilige Ausführung der Läuferwelle 27 ist der Läufer 20 im Bereich der Läuferwelle 27 luftspaltfrei ausgebildet. Es wird lediglich zwischen Klauenpol 22 und Gegenpol 23 ein Luftspalt 29 ausgebildet. Das Bezugszeichen 29 kennzeichnet den Bereich dieses Luftspalts, nicht jedoch seine exakten Ausmaße, die je nach Ausführungsform variieren können. Erfindungsgemäß ist die Anzahl der Luftspalte im Läufer 20 gegenüber dem Stand der Technik auf den Luftspalt 29 zwischen dem Klauenpol 22 und dem Gegenpol 23 reduziert. Dadurch werden die magnetischen Verluste verringert und die Leistung der elektrischen Maschine 10 verbessert.Due to the one-piece design of claw pole 22 and polkernels 22a and the two-piece version of the rotor shaft 27 is the runner 20 in the area of the rotor shaft 27 formed free of air gaps. It is only between Klauenpol 22 and opposite pole 23 an air gap 29 educated. The reference number 29 indicates the range of this air gap, but not its exact dimensions, which may vary depending on the embodiment. According to the invention, the number of air gaps in the rotor 20 over the prior art on the air gap 29 between the claw pole 22 and the opposite pole 23 reduced. This reduces the magnetic losses and the performance of the electric machine 10 improved.

Der Läufer 20 umfasst weiter eine Distanzscheibe 21, um einen Längenausgleich der auf die Läuferwelle 27 montierten Bauteile zu gewährleisten. In der Ausführung der 2 ist die Distanzscheibe 21 ebenfalls in den Klauenpol 22 integriert. Der Klauenpol 22, der Polkern 22a und der Distanzscheibe 21 sind somit einstückig ausgeführt. Durch die einteilige Ausführung von Klauenpol 22 und Polkern 22a und die zweiteilige Ausführung der Läuferwelle 27 reduziert sich die Anzahl der Luftspalte zwischen den auf montierten Bauteilen im Bereich der Läuferwelle 27. Um Arbeitsschritte bei der Montage und Material bei der Herstellung des Distanzringes zu reduzieren, ist die Distanzscheibe 21 in den Klauenpol 22 integriert.The runner 20 further includes a spacer 21 To compensate for the length of the rotor shaft 27 to ensure mounted components. In the execution of 2 is the spacer 21 also in the claw pole 22 integrated. The claw pole 22 , the pole core 22a and the spacer 21 are thus made in one piece. Due to the one-piece design of claw pole 22 and polkernels 22a and the two-piece version of the rotor shaft 27 reduces the number of air gaps between the mounted on components in the rotor shaft 27 , In order to reduce work steps during assembly and material in the manufacture of the spacer ring, the spacer is 21 in the claw pole 22 integrated.

3a und 3b zeigen einen Klauenpol 22 mit Polkern 22a und Distanzscheibe 21 in einer einteiligen Ausführung in einer Draufsicht und einer Querschnittansicht. 3a zeigt die Draufsicht und 3b die Querschnittansicht. Der Klauenpol 22 mit dem Polkern 22a weist in der gezeigten Draufsicht einen rotationssymmetrischen, nahezu runden, Kernbereich mit acht daran ausgebildeten und davon in axialer und radialer Richtung abstehenden Klauenpolfinger 24 auf (siehe 3a). Die Klauenpolfinger 24 sind gleichmäßig beabstandet entlang des Umfangs des Kernbereichs angeordnet, weisen also einen gleichen Winkelversatz auf. Die Aufnahmeöffnungen 28 an den Stirnseiten des Klauenpols 22 sind jeweils mittig ausgebildet und erstrecken sich in axialer Richtung. Dabei weisen die Aufnahmeöffnungen 28 einen runden Querschnitt zur Aufnahme der korrespondierenden, ebenfalls runden Wellenteile der Läuferwelle auf (siehe 3a).Die beiden Aufnahmeöffnungen 28 sind nicht miteinander verbunden. Der Klauenpol 22 mit dem integrierten Polkern 22a und der Distanzscheibe 21 erstreckt sich somit sowohl in radialer als auch in axialer Richtung ununterbrochen. Die Distanzscheibe 21 ist an dem Klauenpol 22 umfänglich um die – in dieser Darstellung linke – Aufnahmeöffnung 28 ausgebildet und in den Klauenpol 22 integriert (siehe 3b). 3a and 3b show a claw pole 22 with polkernels 22a and spacer 21 in a one-piece embodiment in a plan view and a cross-sectional view. 3a shows the top view and 3b the cross-sectional view. The claw pole 22 with the pole core 22a has in the plan view shown a rotationally symmetrical, almost round, core area with eight formed thereon and projecting in the axial and radial direction Klauenpolfinger 24 on (see 3a ). The Claw Wolfers 24 are arranged uniformly spaced along the circumference of the core region, thus have an equal angular offset. The receiving openings 28 on the front sides of the claw pole 22 are each formed centrally and extend in the axial direction. In this case, the receiving openings 28 a round cross-section for receiving the corresponding, also round shaft parts of the rotor shaft (see 3a ) .The two receiving openings 28 are not connected. The claw pole 22 with the integrated pole core 22a and the spacer 21 thus extends continuously both in the radial and in the axial direction. The spacer 21 is at the claw pole 22 circumferentially around the - in this illustration left - receiving opening 28 trained and in the claw pole 22 integrated (see 3b ).

Die 4a, 4b und 4c zeigen einen Gegenpol 23 zwei Seitenansichten und einer Draufsicht. 4a zeigt eine erste Seitenansicht, 4b eine die Draufsicht und 4c eine weitere Seitenansicht. Der Gegenpol 23 weist wie der Klauenpol 22 in der gezeigten Draufsicht einen rotationssymmetrischen, nahezu runden, Kernbereich mit acht daran ausgebildeten und davon in axialer und radialer Richtung abstehenden Klauenpolfinger 25 auf. Dabei ist der Gegenpol 23 als Ring mit einer mittleren Durchlassöffnung 23a zum Aufnehmen des Polkerns 22a an dem Klauenpol 22 ausgebildet. Der Gegenpol 23 erstreckt sich somit in axiale Richtung ununterbrochen und wird in radialer Richtung von der Durchlassöffnung 23a unterbrochen (siehe 4b). Die Klauenpolfinger 25 sind gleichmäßig beabstandet entlang des Umfangs mit gleichem Winkelversatz angeordnet. Dabei sind die Klauenpolfinger 25 des Gegenpols 23 in die entgegengesetzte, axiale Richtung wie die Klauenpolfinger 24 des Klauenpols 22 ausgerichtet. Im montierten Zustand werden der Klauenpol 22 und der Gegenpol 23 derart zusammen gefügt, dass die Klauenpolfinger 24 und 25 des Klauenpols 22 und des Gegenpols 23 alternierend ineinander greifen. Hierzu wird der Gegenpol 23 auf den Polkern 22a aufgepresst und beispielsweise mittels Schweißen fixiert.The 4a . 4b and 4c show a contrary pole 23 two side views and a top view. 4a shows a first side view, 4b a the top view and 4c another side view. The opposite pole 23 points like the claw pole 22 in the plan view shown a rotationally symmetrical, nearly round, core area with eight formed thereon and thereof projecting in the axial and radial direction Klauenpolfinger 25 on. This is the opposite pole 23 as a ring with a central passage opening 23a for picking up the pole core 22a at the claw pole 22 educated. The opposite pole 23 thus extends in the axial direction uninterrupted and is in the radial direction of the passage opening 23a interrupted (see 4b ). The Claw Wolfers 25 are equally spaced along the circumference with the same angular offset arranged. Here are the Klauenpolfinger 25 of the opposite pole 23 in the opposite, axial direction as the Klauenpolfinger 24 of the claw pole 22 aligned. When assembled, the claw pole 22 and the opposite pole 23 so put together that the claw-pole 24 and 25 of the claw pole 22 and the opposite pole 23 alternately mesh. This is the opposite pole 23 on the pole core 22a pressed and fixed, for example by welding.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 29717417 U1 [0007]
FR 1590580 [0008]

Claims

Electric machine ( 10 ), in particular a claw pole generator, for converting mechanical energy into electrical energy, with a rotor ( 20 ) comprising a rotatable rotor shaft ( 27 ) on which a pole core ( 22a ) and two claw poles ( 22 . 23 ) are arranged, characterized in that the pole core ( 22a ) and one of the claw poles ( 22 ) are integrally formed and the rotor shaft ( 27 ) in the region of the pole core ( 22a ) is designed to reduce the magnetic flux through the formation of air gaps ( 29 ) to avoid.

Electric machine ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the claw pole ( 22 ) with the integrated pole core ( 22a ) on both sides receiving openings ( 28 ), in each of which a shaft part ( 1.27 . 27.2 ) of the rotor shaft ( 27 ) is inserted in an assembled state.

Electric machine ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the runner ( 20 ) in the region of the pole core ( 22a ) and / or the rotor shaft ( 27 ) is executed free of air gaps.

Electric machine ( 10 ) according to claim 1 to 3, characterized in that one around the rotor shaft ( 27 ) arranged spacer ( 21 ) with the claw pole ( 22 ) and the integrated pole core ( 22a ) is formed in one piece.

Method for producing an electrical machine ( 10 ), in particular a claw pole generator, for converting mechanical energy into electrical energy, with a rotor ( 20 ), which has a rotatable rotor shaft ( 27 ), on which a pole core ( 22a ) and two claw poles ( 22 . 23 ) are arranged, characterized in that the pole core ( 22a ) and one of the claw poles ( 22 ) in one piece and the rotor shaft ( 27 ) are formed in two parts.

Method according to claim 5, characterized in that the rotor shaft ( 27 ) with its two shaft parts ( 1.27 . 27.2 ) in the claw pole ( 22 ) with the integrated pole core ( 22a ) is inserted.

Method according to claim 5 or 6, characterized in that the two shaft parts ( 1.27 . 27.2 ) in the claw pole ( 22 ) with the integrated pole core ( 22a ) are firmly bonded, in particular by friction welding, fixed.

A method according to claim 5 to 7, characterized in that during assembly of the electrical machine ( 10 ) at least the following steps are included: inserting the two shaft parts ( 1.27 . 27.2 ) of the rotor shaft ( 27 ) in receiving openings ( 28 ) in the one claw pole ( 22 ) with the integrated pole core ( 22a ), cohesive fixing of the shaft parts ( 1.27 . 27.2 ), in particular by friction welding, and pressing on the other claw pole ( 23 ) on the pole core ( 22a ).