-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine fremderregte Synchronmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer genannten fremderregten Synchronmaschine.
-
Fremderregte Synchronmaschinen umfassen Rotoren mit Erregerwicklungen, die über Schleifringe mit Strom versorgt werden, sodass diese Erregerfelder erzeugen können. Diese Schleifringe sind kostenintensiv und zudem störungsanfällig aufgrund von konstruktionsbedingtem Verschleiß. Fremderregte Synchronmaschinen mit Schleifringen sind somit teuer und wartungsintensiv. Werden derartige Synchronmaschinen in Fahrzeugen als Antrieb verwendet, so führen diese zu hohen Wartungsaufwand und Mehrkosten bei den Fahrzeugen.
-
Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Möglichkeit darzustellen, kostengünstige und verschleißarme und somit zuverlässige fremderregte Synchronmaschinen und somit wartungsarme Fahrzeuge bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine fremderregte Synchronmaschine bereitgestellt. Diese fremderregte Synchronmaschine umfasst einen Stator und einen Rotor, wobei der Rotor gegenüber dem Stator um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Der Rotor umfasst zumindest ein erstes Rotorelement und zumindest ein zweites Rotorelement, wobei das zumindest eine erste Rotorelement auf einem ersten „virtuellen“ Kreis konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist und das zumindest ein zweites Rotorelement auf einem zweiten „virtuellen“ Kreis konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist. Die fremderregte Synchronmaschine umfasst ferner zumindest ein erstes Ringelement, das sich um die Drehachse umlaufend erstreckt und gegenüber dem Stator feststehend angeordnet ist. Die fremderregte Synchronmaschine umfasst außerdem zumindest einen ersten elektrischen Leiter, der sich um die Drehachse umlaufend erstreckt und gegenüber dem Stator feststehend angeordnet ist. Dabei ist der zumindest eine erste elektrische Leiter an oder in dem zumindest einen ersten Ringelement angeordnet, sodass ein erster durch den zumindest einen ersten elektrischen Leiter fließenden elektrischen Strom ein erstes Magnetfeld in dem zumindest einen ersten Ringelement erzeugt, das in einem Querschnitt des zumindest einen ersten Ringelement verläuft. Das zumindest eine erste Ringelement umfasst weichmagnetisches Material, sodass das zumindest eine erste Ringelement ersten magnetischen Fluss des ersten Magnetfelds gebündelt in Richtung zu dem zumindest einen ersten Rotorelement führt. Das zumindest eine erste Rotorelement erstreckt sich zwischen dem Stator und dem ersten Ringelement derart, dass das zumindest eine erste Rotorelement den ersten magnetischen Fluss von dem zumindest einen ersten Ringelement gebündelt in Richtung zu dem Stator führt. Das zumindest eine zweite Rotorelement erstreckt sich ebenfalls zwischen dem Stator und dem ersten Ringelement, sodass das zumindest eine zweite Rotorelement den ersten magnetischen Fluss, der von dem Stator zurück zu dem zumindest einen zweiten Rotorelement geführt wird, gebündelt in Richtung zu dem zumindest einen ersten Ringelement führt. Dadurch bilden das zumindest eine erste Rotorelement einen magnetischen Südpol des Rotors der fremderregten Synchronmaschine und das zumindest eine zweite Rotorelement einem magnetischen Nordpol des Rotors aus. Das erste Magnetfest bildet somit das Erregerfeld des Rotors.
-
Durch die Einführung des zumindest einen ersten elektrischen Leiter und des zumindest einen ersten Ringelements und durch die Ausführung des Rotors in dem zumindest einen ersten Rotorelement und dem zumindest einen zweiten Rotorelement wird das Erregerfeld nicht direkt von dem sich drehenden Rotor erzeugt, sondern von dem gegenüber dem Stator feststehenden elektrischen Leiter und dem ebenfalls gegenüber dem Stator feststehenden Ringelement erzeugt bzw. verstärkt. Die beiden Rotorelemente bündeln den magnetischen Fluss des von dem elektrischen Leiter und dem Ringelement erzeugt und verstärken Erregerfeld und lenken diesen gebündelten magnetischen Fluss von dem zumindest einen ersten Ringelement in Richtung zu dem Stator und umgekehrt von dem Stator zu dem zumindest einen ersten Ringelement, sodass sich die beiden Rotorelemente jeweils wie ein magnetischer Süd- und ein magnetischer Nordpol eines konventionellen Rotors wirken, auf die ein von dem Stator in einer dem Fachmann bekannten Weise erzeugtes Statorfeld magnetische Kräfte ausübt.
-
Da kein Erregerstrom von einer gegenüber dem Stator feststehenden elektrischen Leitung zu dem sich gegenüber dem Stator rotierenden Rotor mehr übertragt werden muss, entfallen Bürste und Schleifringe für eine elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Leitung und dem Rotor, die anfällig gegenüber Verschleiß und somit wartungs- und folglich kostenintensiv sind.
-
Dadurch kann eine fremderregte Synchronmaschine bereitgestellt werden, die kostengünstiger und wartungsarmer und somit zuverlässiger ist als konventionelle fremderregte Synchronmaschinen mit Bürsten und Schleifringen.
-
Vorzugsweise umfasst das zumindest eine erste Rotorelement und das zumindest eine zweite Rotorelement wie das zumindest eine erste Ringelement weichmagnetisches Material.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Synchronmaschine weist das zumindest eine erste Ringelement eine erste sich in Umfangsrichtung des zumindest einen ersten Ringelements und konzentrisch zu dem zumindest einen ersten Ringelement erstreckende geschlossene Nut auf, in der der zumindest eine erste elektrische Leiter angeordnet ist.
-
Durch die Anordnung des zumindest einen ersten elektrischen Leiters in einer Nut des zumindest einen ersten Ringelements kann das zumindest eine erste Ringelement den magnetischen Fluss des ersten, von dem elektrischen Leiter erzeugten Magnetfeldes noch stärker bündeln als bei einer beabstandeten Anordnung des Leiters von dem zumindest einen ersten Ringelement.
-
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Synchronmaschine weist das zumindest eine erste Ringelement in dessen Umfangsrichtung betrachtet einen U-förmigen Querschnitt mit einem ersten freiliegenden ringförmigen Endbereich auf, der von der Drehachse aus in radialer Richtung betrachtet auf eine inneren Seite des zumindest einen ersten Ringelements liegt. Das zumindest eine erste Rotorelement weist in Umfangsrichtung der Rotorwelle betrachtet eine erste, zu dem ersten freiliegenden Endbereich des zumindest einen ersten Ringelements hin sich weitende und umgekehrt sich verjüngende Querfläche auf. Vorzugsweise weist die erste Querfläche des zumindest einen ersten Rotorelements in Umfangsrichtung der Rotorwelle betrachtet eine T-Form auf.
-
Die zwei zuletzt beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen weisen einen Vorteil auf, dass der räumliche Abstand zwischen zwei zueinander zugewandt liegenden Oberflächen des ersten freiliegenden Endbereichs des zumindest einen ersten Ringelements und des breiteren Bereichs des zumindest einen ersten Rotorelements vergleichsweise keiner ist als im Vergleich zu den restlichen Bereichen des zumindest einen ersten Ringelements und des zumindest einen ersten Rotorelements, sodass ein magnetischer Fluss konzentriert über diese beiden zueinander zugewandten Oberflächen von dem ersten freiliegenden Endbereich des zumindest einen ersten Ringelements zu dem zumindest einen ersten Rotorelement geführt wird.
-
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Synchronmaschine weist das zumindest eine erste Ringelement den U-förmigen Querschnitt mit einem zweiten freiliegenden ringförmigen Endbereich auf, der von der Drehachse aus in radialer Richtung betrachtet auf einer äußeren Seite des Ringelements liegt. Das zumindest eine zweite Rotorelement weist in Umfangsrichtung der Rotorwelle betrachtet eine zweite, zu dem zweiten freiliegenden Endbereich des zumindest einen ersten Ringelements hin sich weitende und umgekehrt sich verjüngende Querfläche auf. Vorzugsweise weist die zweite Querfläche des zumindest einen zweiten Rotorelements in Umfangsrichtung der Rotorwelle betrachtet eine T-Form auf.
-
Die zwei zuletzt beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen weisen den gleichen Vorteil der zwei davor genannten Ausgestaltungen auf.
-
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Synchronmaschine ferner zumindest ein zweites Ringelement, das sich um die Drehachse umlaufend erstreckt und gegenüber dem Stator feststehend angeordnet ist. Ferner weist die Synchronmaschine zumindest einen zweiten elektrischen Leiter auf, der sich ebenfalls um die Drehachse umlaufend erstreckt und gegenüber dem Stator feststehend angeordnet ist. Dabei ist der zumindest eine zweite elektrische Leiter an oder in dem zweiten Ringelement angeordnet, sodass ein zweiter durch den elektrischen Leiter fließender elektrischer Strom ein zweites Magnetfeld in dem Ringelement erzeugt, dass in einem Querschnitt des Ringelements verläuft. Das zumindest eine zweite Ringelement umfasst weichmagnetisches Material, sodass das zumindest eine zweite Ringelement einen zweiten magnetischen Fluss des zweiten Magnetfeldes gebündelt in Richtung zu dem zumindest einen ersten Rotorelement führen kann. Das zumindest eine erste Rotorelement erstreckt sich ferner zwischen dem Stator und dem zumindest einen zweiten Ringelement derart, dass das zumindest eine erste Rotorelement den zweiten magnetischen Fluss von dem zumindest einen zweiten Ringelement gebündelt in Richtung zu dem Stator führt. Analog erstreckt sich das zumindest eine zweite Rotorelement zwischen dem Stator und dem zumindest einen zweiten Ringelement derart, dass diese den zweiten magnetischen Fluss, der von dem Stator zurück zu dem zumindest einen zweiten Rotorelement geführt wird, gebündelt in Richtung zu dem zumindest einen zweiten Ringelement führt.
-
Durch den zumindest einen zweiten elektrischen Leiter und das zumindest eine zweite Ringelement bzw. das zweite Magnetfeld von dem zumindest einen zweiten elektrischen Leiter bilden die beiden Rotorelemente den magnetischen Süd- und Nordpol mit einer höheren magnetischen Kraftwirkung aus.
-
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Synchronmaschine weist das zumindest eine zweite Ringelement eine zweite sich in Umfangsrichtung des zumindest einen zweiten Ringelements erstreckende geschlossene Nut auf, in der der zumindest eine zweite elektrische Leiter konzentrisch zu dem zumindest einen zweiten Ringelement angeordnet ist.
-
Vorzugsweise sind das zumindest eine zweite Ringelement und der zumindest eine zweite elektrischer Leiter bezogen auf das zumindest eine erste Rotorelement und/oder das zumindest eine zweite Rotorelement spiegelsymmetrisch zu dem zumindest einen ersten Ringelement bzw. dem zumindest einen zweiten elektrischen Leiter ausgebildet.
-
Durch die symmetrische Anordnung der beiden elektrischen Leiter und der beiden Ringelemente zueinander und in Bezug auf die beiden Rotorelemente wird ein in Bezug auf die Symmetrielinie zwischen den beiden elektrischen Leitern und den beiden Ringelementen symmetrisches Erregerfeld erzeugt, das für eine gleichmäßige Einwirkung magnetischer Kräfte auf den Rotor führt.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs bereitgestellt, wobei die elektrische Maschine als eine zuvor beschriebene fremderregte Synchronmaschine ausgebildet ist.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der oben dargestellten fremderregten Synchronmaschine sind, soweit im Übrigen auf das oben genannte Fahrzeug übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Fahrzeugs anzusehen.
-
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine fremderregte Synchronmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Querschnittdarstellung;
-
2 die in 1 dargestellte Synchronmaschine in einer schematischen Teilschnittdarstellung.
-
Zunächst sei auf 1 verwiesen, in der eine fremderregte Synchronmaschine SM in eine Querschnittdarstellung schematisch dargestellt ist.
-
Die Synchronmaschine SM umfasst ein Gehäuse GH, in dem ein Stator ST drehfest in dem Gehäuse GH angeordnet ist. Dabei ist der Stator ST hohlzylinderförmig ausgebildet und weist eine Zylinderachse, die zugleich eine Drehachse DA einer nachfolgend zu beschreibenden Rotorwelle RW der Synchronmaschine SM ist. Konzentrisch zu dem Stator ST und somit zur Drehachse DA ist ein Rotor RT in dem Gehäuse GH angeordnet, der mit der Rotorwelle RW drehfest verbunden ist. Über zwei Wellenlager WL sind die Rotorwelle RW und der Rotor RT gegenüber dem Stator ST drehbar in dem Gehäuse GH gelagert. In dem Gehäuse GH weist die Synchronmaschine SM zudem ein erstes ringförmiges Ringelement R1 und ein zweites ringförmiges Ringelement R2 auf, die ebenfalls konzentrisch zur Drehachse DA und somit konzentrisch zu dem Stator ST und dem Rotor RT ausgebildet sind und über jeweils ein Befestigungselement BF an dem Gehäuse GH befestigt sind. Dabei sind die beiden Ringelemente R1, R2 zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildet und auch um den Rotor RT spiegelsymmetrisch angeordnet. Außerdem umfassen die beiden Ringelemente R1, R2 aus einem weichmagnetischen Material und weisen somit höhere magnetische Leitfähigkeit als die Umgebung auf.
-
Auf einer dem Rotor RT zugewandten Seite weist das erste Ringelement R1 eine erste, sich in Umfangsrichtung UR2 des ersten Ringelements R1 erstreckende geschlossene Nut N1 auf. Durch die erste Nut N1 weist das erste Ringelement R1 in dessen Umfangsrichtung UR2 betrachtet einen U-förmigen Querschnitt UQ mit einem ersten ringförmigen, von der Rotorwelle RW abgewandten Endbereich EB1 und einem zweiten ringförmigen, der Rotorwelle RW zugewandten Endbereich EB2 auf. Auf der Stirnseite des ersten Endbereichs EB1 weist das erste Ringelement R1 eine erste kreisringförmige Oberfläche OF1 auf, die zum Rotor RT weisen. Auf der Stirnseite des zweiten Endbereichs EB2 weist das zweite Ringelement R2 eine zweite kreisringförmige Oberfläche OF2 auf, die ebenfalls zum Rotor RT weisen.
-
Analog weist das zweite Ringelement R2 auf einer zum Rotor RT zugewandten Seite eine zweite, sich in Umfangsrichtung UR3 des zweiten Ringelements R2 erstreckende geschlossene Nut N2 auf. Durch die zweite Nut N2 weist das zweite Ringelement R2 in dessen Umfangsrichtung UR3 betrachtet ebenfalls einen U-förmigen Querschnitt UQ mit einem dritten ringförmigen, von der Rotorwelle RW abgewandten Endbereich EB3 und einem vierten ringförmigen, der Rotorwelle RW zugewandten Endbereich EB4 auf. Auf der Stirnseite des dritten Endbereichs EB3 weist das zweite Ringelement R2 eine dritte kreisringförmige Oberfläche OF3 auf, die zum Rotor RT weisen. Auf der Stirnseite des vierten Endbereichs EB4 weist das zweite Ringelement R2 eine vierte kreisringförmige Oberfläche OF4 auf, die ebenfalls zum Rotor RT weisen.
-
Die Synchronmaschine umfasst ferner einen ersten elektrischen Leiter EL1 und einen zweiten elektrischen Leiter EL2. Der erste elektrische Leiter EL1 ist ringförmig gewickelt und in der ersten Nut N1 angeordnet und über eine in der Figur nicht dargestellte Klebemaße an dem ersten Ringelement R1 fixiert. Analog ist der zweite elektrische Leiter EL2 ebenfalls ringförmig gewickelt und in der zweiten Nut N2 angeordnet und über eine in der Figur nicht dargestellte Klebemaße an dem zweiten Ringelement R2 fixiert. Die beiden elektrischen Leiter EL1, EL2 sind jeweils über eine elektrischen Verbindung EV mit einer in der Figur nicht dargestellten Stromquelle elektrisch verbunden.
-
Nachfolgend wird der Rotor RT anhand 2 in Verbindung mit 1 näher erläutert.
-
Der Rotor RT umfasst sechs erste Rotorelemente RE1, die zueinander weitgehend identisch gebaut sind und auf einem ersten „virtuellen“ Kreis KR1 angeordnet sind, der in Umfangsrichtung UR4 des Rotors RT umlaufend konzentrisch zur Drehachse DA liegt. Ferner umfasst der Rotor RT weitere sechs zweite Rotorelemente RE2, die ihrerseits zueinander weitgehend identisch gebaut sind und auf einem zweiten „virtuellen“ Kreis KR2 angeordnet sind, der ebenfalls in Umfangsrichtung UR4 des Rotors RT umlaufend konzentrisch zur Drehachse DA liegt. Dabei sind die sechs ersten Rotorelemente RE1 und die sechs zweiten Rotorelemente RE2 in Umfangsrichtung UR4 des Rotors RT verteilt zueinander abwechselnd nebeneinander angeordnet und jeweils mittels in den Figuren nicht dargestellten Befestigungselementen aus beispielsweise Kunststoff miteinander und an der Rotorwelle RW bewegungsfest fixiert. Sowohl die ersten als auch die zweiten Rotorelemente RE1, RE2 bestehen aus einem weichmagnetischen Material und weisen somit höhere magnetische Leitfähigkeit als die Umgebung auf.
-
In Umfangsrichtung UR4 des Rotors RT betrachtet, weisen die ersten Rotorelemente RE1 jeweils eine T-förmige Querschnittfläche QF1 auf, die sich zu dem ersten ringförmigen Endbereich EB1 des ersten Ringelement R1 und dem dritten Endbereich EB3 des zweiten Ringelement R2 hin weitend geformt ist. Damit weisen die ersten Ringelemente R1 auf jeweiligen zur Rotorwelle RW weisenden Seiten jeweils einen breiteren ersten Endabschnitt EA1 und auf jeweiligen von der Rotorwelle RW abgewandten und somit zum Stator ST weisenden Seiten jeweils einen schmaleren zweiten Endabschnitt EA2 auf.
-
Dabei weisen die ersten Rotorelemente RE1 an den jeweiligen ersten Endabschnitten EA1 in Umfangrichtung UR4 des Rotors RT betrachtet jeweils eine erste Seitenfläche SF1 und eine zweite Seitenfläche SF2 auf, die auf zwei Seiten der jeweiligen ersten Endabschnitten EA1 der jeweiligen ersten Rotorelemente RE1 voneinander abgewandt und jeweils zur ersten Oberfläche OF1 des ersten Ringelements R1 und zur dritten Oberfläche OF3 des zweiten Ringelements R2 zugewandt liegen. Die Abstände von den jeweiligen ersten Seitenflächen SF1 der jeweiligen ersten Rotorelemente RE1 zu der ersten Oberfläche OF1 des ersten Ringelements R1 sind wesentlich kleiner als die Abstände zwischen restlichen Bereichen der ersten Rotorelemente RE1 und des ersten Ringelements R1. Analog sind die Abstände von den jeweiligen zweiten Seitenflächen SF2 der jeweiligen ersten Rotorelemente RE1 zu der dritten Oberfläche OF3 des zweiten Ringelements R2 wesentlich kleiner als die Abstände zwischen restlichen Bereichen der ersten Rotorelemente RE1 und des zweiten Ringelements R2.
-
Die zweiten Rotorelemente RE2 weisen analog zu den ersten Rotorelementen RE1 jeweils eine T-förmige Querschnittfläche QF2 auf, die sich zu dem zweiten Endbereich EB2 des ersten Ringelement R1 und dem vierten Endbereich EB4 des zweiten Ringelement R2 hin weitend geformt ist. Damit weisen die zweiten Ringelemente R2 auf jeweiligen zur Rotorwelle RW weisenden Seiten jeweils einen breiteren dritten Endabschnitt EA3 und auf jeweiligen von der Rotorwelle RW abgewandten und somit zum Stator ST weisenden Seiten jeweils einen schmaleren vierten Endabschnitt EA4 auf.
-
An den jeweiligen dritten Endabschnitten EA3 weisen die zweiten Rotorelemente RE2 in Umfangrichtung UR4 des Rotors RT betrachtet jeweils eine dritte Seitenfläche SF3 und eine vierte Seitenfläche SF4 auf, die auf zwei Seiten der jeweiligen zweiten Rotorelemente RE2 voneinander abgewandt und jeweils zur zweiten Oberfläche OF2 des ersten Ringelements R1 und zur vierten Oberfläche OF4 des zweiten Ringelements R2 zugewandt liegen. Die Abstände von den jeweiligen dritten Seitenflächen SF3 der jeweiligen zweiten Rotorelemente RE2 zu der zweiten Oberfläche OF2 des ersten Ringelements R1 sind wesentlich kleiner als die Abstände zwischen restlichen Bereichen der zweiten Rotorelemente RE2 und des ersten Ringelements R1. Analog sind die Abstände von den jeweiligen vierten Seitenflächen SF4 der jeweiligen zweiten Rotorelemente RE2 zu der vierten Oberfläche OF4 des zweiten Ringelements R2 wesentlich kleiner als die Abstände zwischen restlichen Bereichen der zweiten Rotorelemente RE2 und des zweiten Ringelements R2.
-
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Synchronmaschine SM anhand 1 und 2 näher erläutert.
-
Beim Betrieb der Synchronmaschine SM durchfließt ein erster Erregerstrom I1 durch den ersten Leiter EL1, der von der in den Figuren nicht dargestellten Stromquelle über die elektrische Verbindung EV bereitgestellt wird und in Richtung der Drehachse DA von links nach rechts (siehe 2) betrachtet gegen Uhrzeigesinn fließt. Der erste Erregerstrom I1 erzeugt ein erstes Magnetfeld mit einem ersten magnetischen Fluss FL1, dessen Flussrichtung in Stromflussrichtung des ersten Erregerstromes I1 betrachtet gemäß der Rechte-Faust-Regel (auch Korkenzieher-Regel genannt) im Uhrzeigesinn liegt. Dank der höheren magnetischen Leitfähigkeit bündelt bzw. verstärkt das erste Ringelement R1 den ersten magnetischen Fluss FL1 und führt diesen über die erste Oberfläche OF1 ab. Durch die vergleichsweise geringen Abstände zwischen der ersten Oberfläche OF1 des ersten Ringelements RE1 und den jeweiligen ersten Seitenflächen SF1 der jeweiligen ersten Rotorelemente RE1 und durch einen niedrigen magnetischen Widerstand in den ersten Rotorelementen RE1 wird der magnetische Fluss FL1 von dem ersten Ringelement R1 über die zweite Oberfläche OF2 und die jeweiligen ersten Seitenflächen SF1 zu den jeweiligen ersten Ringelementen RE1 geführt.
-
Diesen ersten magnetischen Fluss FL1 führen die ersten Rotorelemente RE1 jeweils durch deren jeweiligen T-förmigen Körper gebündelt und verstärkt durch und über die jeweiligen zum Stator ST weisenden zweiten Endabschnitte EA2 zu dem Stator ST weiter.
-
Durch die vergleichsweise kleineren Abstände zwischen den jeweiligen zweiten Endabschnitten EA2 der jeweiligen ersten Rotorelemente RE1 und dem Stator ST wird der magnetische Fluss FL1 von den jeweiligen ersten Ringelementen RE1 zu dem Stator ST geführt.
-
Der erste magnetische Fluss FL1 „durchströmt“ den Stator ST in einer dem Fachmann bekannten Weise und wird von dem Stator ST an die zweiten Endabschnitten EA4 der jeweiligen zweiten Rotorelemente RE2 wieder abgeführt, wobei der erste magnetische Fluss FL1 von dem Stator ST zu dem zweiten Rotorelement RE2 in einer Richtung „hineinfließt“, die von dem Betrachter der 1 aus gesehen in Richtung zur Figur-Ebene verläuft, wobei diese (Fluss-)Richtung des ersten magnetischen Flusses FL1 von dem Stator ST zu dem zweiten Rotorelement RE2 in 1 mit einem punktierten Kreis mit einer Kreuzung in der Kreismitte schematisch dargestellt ist. Durch die vergleichsweise geringen Abstände zwischen dem Stator ST und den jeweiligen zweiten Endabschnitten EA4 der jeweiligen zweiten Rotorelemente RE2 und durch die niedrigen magnetischen Widerstände der zweiten Rotorelemente RE2 „strömt“ der magnetische Fluss FL1 von dem Stator ST in die jeweiligen zweiten Ringelemente RE2 „hinein“ und „durchströmt“ die jeweiligen T-förmigen Körper der jeweiligen zweiten Rotorelemente RE2, wobei der magnetische Fluss FL1 von den jeweiligen zweiten Rotorelementen RE2 gebündelt und verstärkt und anschließend über die jeweiligen dritten Seitenflächen SF3 an das erste Ringelement R1 abgeführt wird.
-
Durch die geringen räumlichen Abstände zwischen den jeweiligen dritten Seitenflächen SF3 der jeweiligen zweiten Rotorelemente RE2 und der ersten Oberfläche OF1 des ersten Ringelements R1 „strömt“ der erste magnetische Fluss FL1 von den jeweiligen zweiten Rotorelementen RE2 in das erste Ringelement R1 „hinein“.
-
Dadurch bildet sich ein erstes magnetisches Erregerfeld zwischen dem ersten Ringelement R1, den ersten und den zweiten Rotorelementen RE1, RE2 und dem Stator ST, das mit dem Statorfeld des Stators ST in einer dem Fachmann bekannten Weise in einer elektromagnetischen Kraftwirkung steht, welche den Rotor RT samt den Rotorelementen RE1, RE2 sowie der Rotorwelle RW um die Drehachse DA in einer Drehbewegung versetzt.
-
Analog zu dem ersten Erregerstrom I1 durchfließt beim Betrieb der Synchronmaschine SM ein zweiter elektrischer Erregerstrom I2, der ebenfalls von der in den Figuren nicht dargestellten Stromquelle über die elektrische Verbindung EV bereitgestellt wird, durch den zweiten elektrischen Leiter L2, wobei dessen Flussrichtung eine der Flussrichtung des ersten elektrischen Erregerstromes I1 entgegengesetzte Richtung zeigt. In Richtung der Drehachse DA von links nach rechts (siehe 2) betrachtet fließt der zweite elektrische Erregerstrom I2 somit in Uhrzeigesinn.
-
Der zweite Erregerstrom I2 erzeugt ein zweites Magnetfeld mit einem zweiten magnetischen Fluss FL2, dessen Flussrichtung in Stromflussrichtung des zweiten Erregerstromes I2 betrachtet gemäß der Rechte-Faust-Regel (auch Korkenzieher-Regel genannt) im Uhrzeigesinn liegt.
-
Der zweite magnetische Fluss FL2 wird analog zu der oben beschriebenen Weise von dem zweiten Ringelement R2 zu den ersten Rotorelementen RE2 geführt und von den zweiten Rotorelementen RE2 wieder zu dem Stator ST weitergeführt. Von dem Stator ST wird der zweite magnetische Fluss FL2 zu den zweiten Rotorelementen RE2 und von den zweiten Rotorelementen RE2 wieder zu dem zweiten Ringelement R1 zurückgeführt.
-
Dabei wird der zweite magnetische Fluss FL2 durch die höhere magnetische Leitfähigkeit des zweiten Ringelements, der ersten und der zweiten Rotorelemente RE1, RE2 und des Stators ST stets von dem/den jeweiligen Element/en verstärkt und gebündelt an das/die jeweilige/n nachfolgende/n Element/en weitergeführt.
-
Dadurch bildet sich analog zu dem ersten magnetischen Erregerfeld ein zweites magnetisches Erregerfeld zwischen dem zweiten Ringelement R2, den ersten und den zweiten Rotorelementen RE1, RE2 und dem Stator ST, das in magnetische Wechselwirkung mit dem Statorfeld des Stators ST steht und somit die zuvor beschriebene elektromagnetische Kraftwirkung zwischen dem Rotor RT und dem Stator ST verstärkt.
