DE102017004966A1

DE102017004966A1 - Electric rotary machine with an improved construction

Info

Publication number: DE102017004966A1
Application number: DE102017004966.1A
Authority: DE
Inventors: Denis Even
Original assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Current assignee: Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2017-11-30
Also published as: FR3052001A1

Abstract

Die Erfindung betrifft im Wesentlichen eine elektrische Rotationsmaschine (10) umfassend einen Klauenrotor (12) und einen Stator (16), der den besagten Klauenrotor (12) in Anwesenheit eines Luftspalts (14) zwischen dem Innenumfang des besagten Stators (16) und dem Außenumfang des besagten Klauenrotors (12) umgibt, wobei der besagte Stator (16) zumindest eine mehrphasige Wicklung und einen Körper (43) aufweist, der mit einer Vielzahl Nuten (48) versehen ist, welche jeweils durch zwei aufeinanderfolgende Zähne (44) begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass für eine elektrische Rotationsmaschine (10) aufweisend p Polpaare der besagte Klauenrotor (12) 2p Klauen (29) und der besagte Stator (16) 3p Zähne (44) umfasst.The invention relates generally to a rotary electric machine (10) comprising a claw rotor (12) and a stator (16) supporting said claw rotor (12) in the presence of an air gap (14) between the inner periphery of said stator (16) and the outer periphery said claw rotor (12) surrounding said stator (16) comprising at least one polyphase coil and a body (43) provided with a plurality of grooves (48) each delimited by two consecutive teeth (44), characterized in that for a rotary electric machine (10) having p pole pairs, said claw rotor (12) comprises 2p claws (29) and said stator (16) comprises 3p teeth (44).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Rotationsmaschine mit einem verbesserten Aufbau. Die Erfindung hat eine bevorzugte aber nicht ausschließliche Anwendung auf dem Gebiet der Stromgeneratoren für Kraftfahrzeuge. Ein Stromgenerator dieses Typs wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um und kann reversibel sein.The present invention relates to a rotary electric machine having an improved structure. The invention has a preferred but not exclusive application in the field of power generators for motor vehicles. A power generator of this type converts mechanical energy into electrical energy and can be reversible.

Ein reversibler Stromgenerator, auch bekannt als Stromgenerator-Anlasser, ermöglicht es, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, insbesondere um die Verbrennungsmaschine des Fahrzeugs zu starten.A reversible power generator, also known as a power generator starter, makes it possible to convert electrical energy into mechanical energy, in particular to start the internal combustion engine of the vehicle.

In bekannter Weise umfasst ein Stromgenerator ein Gehäuse, und innerhalb des Gehäuses einen Klauenrotor, der drehfest mit einer Welle ist, und einen Stator, der den Rotor in Anwesenheit eines Luftspalts umgibt.In a known manner, a power generator comprises a housing, and inside the housing a claw rotor, which is non-rotatable with a shaft, and a stator, which surrounds the rotor in the presence of an air gap.

Der Rotor umfasst zwei Polräder mit jeweils einem Flansch entgegengesetzter Orientierung, der auf seinem Außenumfang mit axial gerichteten Klauen versehen ist. Die Klauen der Polräder sind ineinander geschachtelt. Ein zylindrischer Kern ist axial zwischen den Flanschen der Räder angeordnet. Dieser Kern trägt auf seinem Außenumfang eine Erregerwicklung, die um ein Isolationselement herum gebildet ist, welches radial zwischen dem Kern und der Wicklung angeordnet ist.The rotor comprises two pole wheels, each with a flange of opposite orientation, which is provided on its outer periphery with axially directed claws. The claws of the pole wheels are nested. A cylindrical core is disposed axially between the flanges of the wheels. This core carries on its outer circumference a field winding which is formed around an insulating member which is arranged radially between the core and the winding.

Zusätzlich umfasst der Stator einen Körper aus einem Stapel dünner Bleche, die eine Krone bilden, deren innere Stirnseite mit Nuten versehen ist, welche sich in das Innere öffnen, um Phasenwicklungen aufzunehmen. Diese Wicklungen verlaufen durch die Nuten im Statorkörper hindurch und bilden Wickelköpfe, die auf beiden Seiten des Startorkörpers vorstehen. Die Phasenwicklungen werden beispielsweise von einem durchgehenden Draht erhalten, der mit Emaille beschichtet ist, oder von leitenden Elementen in Form von Stäben, die miteinander durch Schweißen verbunden sind.In addition, the stator comprises a body of a stack of thin sheets forming a crown whose inner end face is provided with grooves which open into the interior to receive phase windings. These windings pass through the grooves in the stator body and form winding heads which protrude on both sides of the starter body. The phase windings are obtained, for example, from a continuous wire coated with enamel, or from conductive elements in the form of rods which are joined together by welding.

Diese Wicklungen sind mehrphasige Wicklungen, deren Enden mit einem elektronischen Leistungsmodul verbunden sind, das insbesondere eine Gleichrichterbrücke aufweist. Diese Gleichrichterbrücke umfasst gleichrichtende Elemente, die beispielsweise durch Transistoren des Typs MOSFET gebildet sind.These windings are polyphase windings whose ends are connected to an electronic power module, which in particular has a rectifier bridge. This rectifier bridge comprises rectifying elements, which are formed for example by transistors of the MOSFET type.

Bei konventionellen Wicklungen gibt es Schwierigkeiten beim Stanzen des Blechs und Einsetzen der Wicklungen, insbesondere aufgrund der großen Anzahl von Nuten, der geringen Größe der Nutenöffnung, des geringen Füllgrades und der Fragilität der Einsetzwerkzeuge.In conventional windings, there are difficulties in stamping the sheet and inserting the windings, particularly because of the large number of grooves, the small size of the groove opening, the low degree of filling and the fragility of the insertion tools.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile wirksam zu überwinden, indem eine elektrische Rotationsmaschine vorgeschlagen wird, umfassend einen Klauenrotor und einen Stator, der den besagten Klauenrotor in Anwesenheit eines Luftspalts zwischen dem Innenumfang des besagten Stators und dem Außenumfang des besagten Klauenrotors umgibt, wobei der besagte Stator zumindest eine mehrphasige Wicklung und einen Körper aufweist, der mit einer Vielzahl Nuten versehen ist, welche jeweils durch zwei aufeinanderfolgende Zähne begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass für eine elektrische Rotationsmaschine aufweisend p Polpaare der besagte Klauenrotor 2p Klauen und der besagte Stator 3p Zähne umfasst.The object of the invention is to effectively overcome these disadvantages by proposing a rotary electric machine comprising a claw rotor and a stator which surrounds said claw rotor in the presence of an air gap between the inner periphery of said stator and the outer periphery of said claw rotor said stator comprises at least a polyphase winding and a body provided with a plurality of grooves each delimited by two consecutive teeth, characterized in that, for a rotary electric machine having p pole pairs, said claw rotor comprises 2p claws and said stator 3p Teeth includes.

Die Erfindung ermöglicht es somit, die Herstellung der Wicklungen zu vereinfachen, indem die Anzahl an Zähnen des Stators für eine gegebene Anzahl an Polen reduziert wird, während die magnetischen Geräusche der elektrischen Maschine minimiert werden. Die Erfindung ist insbesondere für die Herstellung kleiner low-cost Maschinen geeignet, die einfacher zu wickeln sind.The invention thus makes it possible to simplify the manufacture of the windings by reducing the number of teeth of the stator for a given number of poles while minimizing the magnetic noise of the electrical machine. The invention is particularly suitable for the production of small low-cost machines that are easier to wind.

Gemäß einer Ausführungsvariante weist die elektrische Maschine eine dreiphasige Wicklung auf.According to one embodiment variant, the electrical machine has a three-phase winding.

Gemäß einer Ausführungsvariante weist die elektrische Maschine zwei unabhängige dreiphasige Wicklungen auf.According to one embodiment variant, the electric machine has two independent three-phase windings.

Gemäß einer Ausführungsvariante ist/sind die Wicklung(en) vom konzentrierten Typ und umfasst/umfassen eine Vielzahl an Spulen, wobei jede Spule um einen entsprechenden Zahn des besagten Stators gewickelt ist.According to one embodiment, the winding (s) are of the concentrated type and comprise a plurality of coils, each coil being wound around a corresponding tooth of said stator.

Gemäß einer Ausführungsvariante sind die besagten Spulen jeder Phase elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet.According to one embodiment, said coils of each phase are electrically connected in series or in parallel.

Gemäß einer Ausführungsvariante erhält jeder Zahn zumindest zwei Spulen, die jeweils mit einer bestimmten Wicklung verknüpft sind.According to one embodiment, each tooth receives at least two coils, each associated with a particular winding.

Gemäß einer Ausführungsvariante ist/sind die Wicklung(en) vom Schleifentyp.According to one embodiment variant, the winding (s) are of the loop type.

Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Phasen der Wicklung(en) im Dreieck verschaltet.According to one embodiment, the phases of the winding (s) are connected in a triangle.

Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Phasen der Wicklung(en) im Stern verschaltet.According to one embodiment, the phases of the winding (s) are connected in a star.

Gemäß einer Ausführungsvariante weist die besagte elektrische Rotationsmaschine interne axiale Ventilationsmittel auf.According to one embodiment variant, said rotary electric machine has internal axial ventilation means.

Gemäß einer Ausführungsvariante weist der besagte Stator ein variables Zahnprofil auf. Dies ermöglicht es, den Kompromiss zwischen dem Stromdurchfluss und den Geräuschen der elektrischen Maschine zu optimieren. According to one embodiment, said stator has a variable tooth profile. This makes it possible to optimize the trade-off between the current flow and the noise of the electric machine.

Gemäß einer Ausführungsvariante beträgt der besagte Luftspalt auf der Achse zumindest eines Zahns des besagten Stators 100% und steigt an den Seiten des besagten Zahns auf 250% an.According to one embodiment, said air gap on the axis of at least one tooth of said stator is 100% and increases to 250% on the sides of said tooth.

Die Erfindung ist durch das Lesen der nachfolgenden Beschreibung und Untersuchung der diese begleitenden Figuren besser zu verstehen. Diese Figuren sind nur zur Veranschaulichung gegeben und beschränken die Erfindung in keiner Weise.The invention will be better understood by reading the following description and examination of the accompanying figures. These figures are given by way of illustration only and in no way limit the invention.

1 ist eine Ansicht eines Stromgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt. 1 is a view of a current generator according to the present invention in longitudinal section.

2 zeigt eine Teilansicht eines Stators gemäß der vorliegenden Erfindung im Querschnitt, der mit einer Wicklung des Schleifentyps ausgestattet ist. 2 shows a partial view of a stator according to the present invention in cross section, which is equipped with a loop of the loop type.

3 ist eine perspektivische Teilansicht des Statorkörpers, der mit einer Wicklung des konzentrierten Typs verwendet ist. 3 FIG. 15 is a partial perspective view of the stator body used with a concentrated type winding. FIG.

4a und 4b sind perspektivische Ansichten einer Spule/entsprechenden Spulenisolatoranordnung vor und nach ihrer Montage durch Einsetzen auf einen zugeordneten Statorzahn. 4a and 4b FIG. 12 is perspective views of a coil / corresponding coil insulator assembly before and after assembly by insertion on an associated stator tooth. FIG.

5 ist eine Teilansicht eines Stators im Querschnitt, der mit einer konzentrierten Wicklung ausgestattet ist, die die Form der Öffnung zwischen zwei aneinander grenzenden Spulen veranschaulicht, welche den Durchgang der Luft innerhalb der elektrischen Maschine erlaubt. 5 Figure 12 is a partial cross-sectional view of a stator equipped with a concentrated winding illustrating the shape of the opening between two adjacent coils which allows the passage of air within the electrical machine.

6 ist eine Teilansicht eines gewickelten Stators im Querschnitt, die eine alternative Ausführungsvariante veranschaulicht, bei der zwei Spulen auf jeden Zahn implantiert sind. 6 Figure 4 is a partial cross-sectional view of a wound stator illustrating an alternative embodiment in which two coils are implanted on each tooth.

Elemente, die identisch, ähnlich oder entsprechend sind, behalten von einer Figur zur nächsten dasselbe Bezugszeichen.Elements that are identical, similar or corresponding retain the same reference number from one figure to the next.

1 zeigt einen kompakten mehrphasigen Stromgenerator 10, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Der Stromgenerator 10 kann mechanische in elektrische Energie umwandeln, und kann reversibel sein. Ein reversibler Stromgenerator dieses Typs, auch bekannt als Stromgenerator-Anlasser, ermöglicht es, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, insbesondere um die Verbrennungsmaschine des Fahrzeugs zu starten. 1 shows a compact multiphase power generator 10 , in particular for a motor vehicle. The power generator 10 can convert mechanical into electrical energy, and can be reversible. A reversible power generator of this type, also known as a power generator starter, makes it possible to convert electrical energy into mechanical energy, in particular to start the internal combustion engine of the vehicle.

Der Stromgenerator 10 umfasst ein Gehäuse 11 und innerhalb des Gehäuses einen Klauenrotor 12, der auf einer Welle 13 befestigt ist, sowie einen Stator 16, der den Rotor 12 in Anwesenheit eines Luftspalts 14 zwischen dem Außenumfang des Rotors 12 und dem Innenumfang des Stator 16 umgibt. Die Achse X, entlang welcher sich die Welle 13 erstreckt, bildet die Rotationsachse des Rotors 12.The power generator 10 includes a housing 11 and within the housing a claw rotor 12 that on a wave 13 is attached, as well as a stator 16 who is the rotor 12 in the presence of an air gap 14 between the outer circumference of the rotor 12 and the inner circumference of the stator 16 surrounds. The axis X, along which the shaft 13 extends, forms the axis of rotation of the rotor 12 ,

Das Gehäuse 11 umfasst ein vorderes 17 und ein hinteres 18 Lager, die den Stator 16 lagern. Die Lager 16, 17 haben eine hohle Form und tragen jeweils zentral ein Kugellager zur drehbaren Lagerung der Welle 13.The housing 11 includes a front 17 and a back 18 Bearings that the stator 16 to store. Camps 16 . 17 have a hollow shape and each carry centrally a ball bearing for rotatable mounting of the shaft 13 ,

Genauer gesagt umfasst der Rotor 12 zwei Polräder 24, 25, die jeweils einen axial gerichteten Flansch 28 haben, dessen Außenumfang mit Klauen 29 versehen ist, welche beispielsweise trapezförmig und axial gerichtet sind. Die Klauen 29 eines Polrades 24, 25 liegen dem Flansch 28 des anderen Polrades axial gegenüber. Die Klauen 29 eines Polrades 24, 25 erstrecken sich in einen Zwischenzahnbereich hinein, der zwischen zwei benachbarten Klauen 29 des anderen Polrades besteht, so dass die Klauen 29 der Polräder 24, 25 in einander verschachtelt sind.More specifically, the rotor includes 12 two pole wheels 24 . 25 , each having an axially directed flange 28 have its outer circumference with claws 29 is provided, which are for example trapezoidal and axially directed. The claws 29 a pole wheel 24 . 25 lie the flange 28 the other pole wheel axially opposite. The claws 29 a pole wheel 24 . 25 extend into an intermediate tooth area, which between two adjacent claws 29 the other pole wheel exists, so the claws 29 the pole wheels 24 . 25 are nested in each other.

Ein zylindrischer Kern 30 ist axial zwischen den Flanschen 28 der Polräder 24, 25 angeordnet. In diesem Fall besteht der Kern 30 aus zwei Halbkernen, die jeweils zu einem der Flansche 28 gehören. Dieser Kern 30 trägt auf seinem Außenumfang eine Rotorerregerwicklung 31.A cylindrical core 30 is axial between the flanges 28 the pole wheels 24 . 25 arranged. In this case, the core exists 30 from two half-cores, each one to one of the flanges 28 belong. This core 30 carries on its outer circumference a rotor exciter winding 31 ,

Die Welle 13 kann kraftschlüssig in eine zentrale Bohrung in den Polrädern 24, 25 eingesetzt sein. An ihrem vorderen Ende kann die Welle 13 einen Gewindeabschnitt zur Befestigung einer Riemenrolle 35 aufweisen. Die Riemenrolle 35 gehört zu einer Bewegungsübertragungsvorrichtung mit zumindest einem Riemen zwischen dem Stromgenerator 10 und der Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs.The wave 13 can force fit into a central bore in the pole wheels 24 . 25 be used. At its front end can be the shaft 13 a threaded portion for attaching a belt pulley 35 exhibit. The belt pulley 35 belongs to a motion transmission device with at least one belt between the power generator 10 and the internal combustion engine of the motor vehicle.

Das hintere Lager 18 trägt einen Bürstenhalter 38, der mit Bürsten 39 ausgestattet ist, welche dafür vorgesehen sind, an Ringen 40 eines Kollektor 41 zu schleifen, um die Versorgung der Wicklungen des Rotors 12 mit Leistung sicherzustellen. Genauer gesagt umfasst der Bürstenhalter 38 ein Gehäuse mit Aufnahmen, die dazu vorgesehen sind, eine Bürste aufzunehmen.The rear bearing 18 carries a brush holder 38 that with brushes 39 equipped, which are intended to rings 40 a collector 41 to grind to supply the windings of the rotor 12 to ensure performance. More specifically, the brush holder includes 38 a housing with receptacles intended to receive a brush.

Zusätzlich, wie es in den 2, 3, 5 und 6 gezeigt ist, umfasst der Stator 16 einen Körper 43 bestehend aus einem axialen Stapel flacher Bleche. Der Statorkörper 43 umfasst Zähne 44, die winklig gleichmäßig auf dem Innenumfang eines Jochs 45 verteilt sind. Diese Zähne 44 begrenzen Nuten 48 derart, dass jede Nut 48 von zwei aufeinanderfolgenden Zähnen 44 begrenzt ist.In addition, as it is in the 2 . 3 . 5 and 6 is shown, the stator comprises 16 a body 43 consisting of an axial stack of flat sheets. The stator body 43 includes teeth 44 at an angle evenly on the inner circumference of a yoke 45 are distributed. These teeth 44 limit grooves 48 such that every groove 48 of two consecutive teeth 44 is limited.

Die Nuten 48 öffnen sich axial zu den axialen Stirnseiten des Statorkörpers 43. Die Nuten 48 öffnen sich auch radial zum Inneren des Statorkörpers 43. Der Stator 16 kann Zahnfüße 50 an den freien Enden der Zähne 44 aufweisen, wie dies in den 2, 5 und 6 gezeigt ist. Jeder Zahnfuß 50 erstreckt sich in Umfangsrichtung beidseits eines entsprechenden Zahns 44. Die Nuten 48 sind vorzugsweise mit einem Nutenisolator zur Aufnahme der Phasen des Stators 16 ausgebildet. The grooves 48 open axially to the axial end faces of the stator body 43 , The grooves 48 also open radially to the interior of the stator body 43 , The stator 16 can be tooth feet 50 at the free ends of the teeth 44 have, as in the 2 . 5 and 6 is shown. Every tooth root 50 extends circumferentially on both sides of a corresponding tooth 44 , The grooves 48 are preferably with a slot insulator for receiving the phases of the stator 16 educated.

In einer Wicklung des Schleifentyps, wie er in 2 gezeigt ist, umfasst jede Phase zumindest eine Phasenwicklung 49, die durch die Nuten 48 im Statorkörper 43 hindurch verläuft. Gemeinsam mit den anderen Phasen bildet diese Phasenwicklung 49 einen vorderen Wickelkopf 46 und einen hinteren Wickelkopf 47 auf beiden Seiten des Statorkörpers 43, wie dies in 1 gezeigt ist. Die Phasenwicklungen 49 werden beispielsweise aus einem durchgehenden Draht erhalten, der mit Emaille beschichtet ist, oder von leitenden Elementen in Form von Stäben, die elektrisch miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Schweißen. Die Phasenwicklungen 49 sind über ihre Phasenausgänge elektrisch mit elektronischen Leistungsmodulen verbunden.In a loop of the loop type, as in 2 is shown, each phase comprises at least one phase winding 49 passing through the grooves 48 in the stator body 43 passes through. Together with the other phases, this phase winding forms 49 a front winding head 46 and a rear winding head 47 on both sides of the stator body 43 like this in 1 is shown. The phase windings 49 are obtained, for example, from a continuous wire which is coated with enamel, or from conductive elements in the form of rods, which are electrically connected to each other, for example by welding. The phase windings 49 are electrically connected to electronic power modules via their phase outputs.

Diese Leistungsmodule bilden einen Spannungsbrückengleichrichter, um die vom Stromgenerator 10 erzeugte Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln, insbesondere um die Batterie und das on-board Netzwerk des Fahrzeugs mit Leistung zu versorgen. Die Leistungsmodule können auch gesteuert werden, um einen Strom in die verschiedenen Phasen der elektrischen Maschine einzuspeisen, wenn diese als Motor betrieben wird.These power modules form a voltage bridge rectifier to that of the power generator 10 converted AC voltage into a DC voltage, in particular to power the battery and the on-board network of the vehicle. The power modules can also be controlled to feed a current into the various phases of the electric machine when it is operated as a motor.

Um die Wicklungen zu bilden, sind eine Vielzahl an Phasenwicklungen 49 in den Nuten 48 des Körpers 43 angeordnet. In dem gezeigten Beispiel umfasst die Maschine zwei unabhängige Dreiphasenwicklungen A1, B1, C1 und A2, B2, C2, die miteinander verbunden sind. In einer Variante ist die Wicklung eine einzelne Dreiphasenwicklung. Die Phasen der Wicklung(en) können im Stern oder Dreieck verschaltet sein.To form the windings are a plurality of phase windings 49 in the grooves 48 of the body 43 arranged. In the example shown, the machine comprises two independent three-phase windings A1, B1, C1 and A2, B2, C2 connected together. In a variant, the winding is a single three-phase winding. The phases of the winding (s) can be connected in star or delta.

Jede Phasenwicklung 49 ist aus zumindest einem durchgehenden Leiter gebildet, der im Inneren des Stators in die Nuten 48 gewickelt ist, um eine oder mehrere Windungen zu bilden. Jede Phase A1, B1, C1 und A2, B2, C2 ist einer Reihe von Nuten 48 des Nutensatzes zugeordnet, so dass jede Nut 48 den Leiter einer Einzelphase mehrfach aufnimmt.Every phase winding 49 is formed of at least one continuous conductor inside the stator in the grooves 48 is wound to form one or more turns. Each phase A1, B1, C1 and A2, B2, C2 is a series of slots 48 assigned to the groove set, so that each groove 48 receives the leader of a single phase multiple times.

Zwei aufeinanderfolgende Nuten einer Serie sind durch benachbarte Nuten einer jeweils anderen Serie von Nuten getrennt, die einer der anderen Phasen A1, B1, C1 und A2, B2, C2 zugeordnet sind. Somit sind die Leiter einer Einzelphasenwicklung bei Vorliegen von K Phasen in jede K + 1 Nut eingelegt. Liegt die Phase A1 beispielsweise in der Nut Nr. 1 ein, ist sie dann bei einer Maschine mit zwei dreiphasigen Wicklungen, das heißt K = 6, in die siebte Nut eingelegt.Two consecutive grooves of one series are separated by adjacent grooves of a different series of grooves associated with one of the other phases A1, B1, C1 and A2, B2, C2. Thus, in the presence of K phases, the conductors of a single-phase winding are inserted in each K + 1 groove. If, for example, phase A1 is in slot No. 1, it is then inserted into the seventh slot in a machine with two three-phase windings, that is to say K = 6.

In der Ausführungsvariante in 5 und 6 ist die Wicklung vom konzentrierten Typ. In diesem Fall umfasst jede Phasenwicklung 49 eine Vielzahl an Spulen 52, die in den 4a und 4b gezeigt sind. Diese Spulen 52 sind aus einem Draht 53 hergestellt, der mehrere Male gewickelt ist um eine Vielzahl von Windungen zu bilden. Der Draht 53 kann einen runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Es wird ebenfalls möglich sein, zwei oder mehr Drähte parallel zu verwenden, um das Wickelverfahren auszuführen. Ein Spulenisolator 55 ist vorzugsweise zwischen jede Spule 52 und den entsprechenden Zahn 44 des Stators 16 eingefügt.In the embodiment in 5 and 6 the winding is of the concentrated type. In this case, each phase winding includes 49 a variety of coils 52 that in the 4a and 4b are shown. These coils 52 are from a wire 53 made, which is wound several times to form a plurality of turns. The wire 53 can have a round or rectangular cross-section. It will also be possible to use two or more wires in parallel to perform the winding process. A coil insulator 55 is preferably between each coil 52 and the corresponding tooth 44 of the stator 16 inserted.

Um die Kühlung des Stators mit Spulen auf Zähnen 44 zu verbessern, werden Spulen 52 mit einem rechteckigen Querschnitt verwendet, die im Querschnitt dreieckige Passagen 54 zwischen den Spulen 52 freilassen, wie durch 5 veranschaulicht ist. Es ist möglich, Luft durch diese Passagen 54 zirkulieren zu lassen, indem interne axiale Ventilationsmittel verwendet werden. Wie in 1 zu sehen ist, umfassen die Ventilationsmittel zwei Lüfter 52, die jeweils auf einem axialen Ende des Rotors 12 befestigt sind. Die Spulen 52 sind mit ihren parallelen Seiten um die Zähne 44 montiert.To cool the stator with coils on teeth 44 to improve, coils will 52 used with a rectangular cross section, which in cross section triangular passages 54 between the coils 52 release as through 5 is illustrated. It is possible to air through these passages 54 circulate using internal axial ventilation means. As in 1 As can be seen, the ventilation means comprise two fans 52 , each on one axial end of the rotor 12 are attached. The spools 52 are with their parallel sides around the teeth 44 assembled.

Erfindungsgemäß umfasst der Rotor 12 für eine elektrische Maschine mit p Polpaaren 2p an Klauen, und der Stator 16 umfasst 3p an Zähnen 44.According to the invention, the rotor comprises 12 for an electric machine with p pole pairs 2p on claws, and the stator 16 includes 3p of teeth 44 ,

Gemäß einer Ausführungsvariante ist eine Maschine mit 24 Startorzähnen in der Lage, eine äquivalente konventionelle Maschine mit 48 Statornuten zu ersetzen, während sie im Wesentlichen die selbe elektromotorische Kraft im Verhältnis zu demselben Rotor mit 16 Klauen bereitstellt. Die Wicklung wird einfacher mit 24 Spulen auf Zähnen, die alle in gleicher Weise neun oder zehn Windungen umfassen, von denen jeweils acht pro Phase parallel mit einem Verbinder verbunden sind, wo die Phasenausgänge um 360° frei verteilt werden können. Im Falle einer Wicklung des konzentrierten Typs wird die Anzahl an Windungen beispielsweise zwischen 8 und 11 sein können. Im Fall einer Schleifenwicklung wird es möglich sein, zwischen 0,5 und 1 Windung pro Phasenwicklung bereitzustellen.In one embodiment, a machine having 24 starter teeth is capable of replacing an equivalent conventional machine with 48 stator slots while providing substantially the same electromotive force relative to the same 16-claw rotor. The winding becomes easier with 24 coils on teeth, all of which equally comprise nine or ten turns, eight each per phase connected in parallel with a connector where the phase outputs can be freely distributed 360 °. For example, in the case of a concentrated type winding, the number of turns will be between 8 and 11. In the case of a loop winding, it will be possible to provide between 0.5 and 1 turn per phase winding.

Im Fall einer Doppel-Dreiphasen-Wicklungsmaschine, zum Beispiel 12 V und 48 V, kann die Anzahl und der Durchmesser der Drähte 53 jeder Spule 52 sehr fein an die elektromotorische Kraft und die nominale Intensität angepasst werden, um jede Wicklung zu optimieren.In the case of a double three-phase winding machine, for example, 12V and 48V, the number and diameter of the wires can be 53 every coil 52 be very finely adjusted to the electromotive force and the nominal intensity to optimize each winding.

Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst eine 12 V und 48 V Doppel-Wicklungsmaschine 16 Pole und 24 Statorzähne mit gleicher Nennleistung in beiden Schaltkreisen.According to an alternative embodiment, a 12 V and 48 V double winding machine comprises 16 poles and 24 stator teeth with the same rated power in both circuits.

Jeder Zahn 44 kann zwei separate Spulen 52, 52' aufnehmen. Die erste Spule umfasst 10 Windungen mit einem Durchmesser von 1,60 mm für eine 12 V Wicklung. Acht Spulen 52 sind vorgesehen, die pro Phase elektrisch parallel geschaltet sind.Every tooth 44 can have two separate coils 52 . 52 ' take up. The first coil consists of 10 turns with a diameter of 1.60 mm for a 12 V winding. Eight coils 52 are provided which are electrically connected in parallel per phase.

Die zweite Spule 52' umfasst 40 Windungen mit einem Durchmesser von 0,80 für die 48 V Wicklung. Es können acht Spulen 52 pro Phase elektrisch parallel geschaltet sein.The second coil 52 ' includes 40 turns with a diameter of 0.80 for the 48 V winding. There can be eight coils 52 be electrically connected in parallel per phase.

Alternativ umfasst die zweite Spule 52 zehn Windungen mit einem Durchmesser von 1,60 mm, und vier Spulen 52 sind jeweils auf zwei parallelen Wegen pro Phase elektrisch in Reihe geschaltet. Die Verwendung von zwei Spulen 52, 52' mit demselben Drahtdurchmesser ermöglicht es, das Wicklungsverfahren leichter auszuführen.Alternatively, the second coil comprises 52 ten turns with a diameter of 1.60 mm, and four coils 52 are each electrically connected in series on two parallel paths per phase. The use of two coils 52 . 52 ' with the same wire diameter makes it easier to carry out the winding process.

Die Spulen 52, 52' können aufeinander gewickelt sein. Vorzugsweise liegen sie jedoch entlang des Zahns 44 auf einem Spulenisolator 55 getrennt, der fachbildend spritzgegossen ist, wie dies in 6 gezeigt ist. Dies ermöglicht es, die Wicklung und die Verbindung auf den entsprechenden Verbindern zu vereinfachen. Die Verbinder können in einem gemeinsam spritzgegossenen Teil mitumfasst sein.The spools 52 . 52 ' can be wound on each other. Preferably, however, they are along the tooth 44 on a coil insulator 55 separated, which is injection-molded, as in 6 is shown. This makes it possible to simplify the winding and connection on the corresponding connectors. The connectors may be included in a co-molded part.

Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als zwei unabhängige Wicklungen herzustellen.Of course, it is also possible to produce more than two independent windings.

Um den Kompromiss zwischen dem Stromdurchfluss und den magnetischen Geräuschen der Maschine mit 2p Polen und 3p Zähnen zu optimieren, ist es möglich, den Luftspalt 14 unterhalb jedes Statorzahns 44 weiterzubilden, insbesondere indem ein variables Zahnprofil 60 erzeugt wird, wie es in 5 dargestellt ist.In order to optimize the compromise between the current flow and the magnetic noise of the machine with 2p poles and 3p teeth, it is possible to optimize the air gap 14 below each stator tooth 44 educate, in particular by a variable tooth profile 60 is generated as it is in 5 is shown.

Der Luftspalt 14 kann somit 100% entlang der Achse des Zahns 44 sein, und bis auf 250% an den Kanten des Zahns 44 steigen. Der Luftspalt 14 kann asymmetrisch sein.The air gap 14 can thus be 100% along the axis of the tooth 44 be, and up to 250% at the edges of the tooth 44 climb. The air gap 14 can be asymmetric.

Der Zahn 44 kann auch asymmetrisch sein, indem er mit ungleichen Zahnfüßen 50 versehen ist. Da die Form des Zahns 44 durch Stanzen erhalten wird, gibt es durch die gegebenenfalls notwendige Verkomplizierung keine Mehrkosten.The tooth 44 can also be asymmetric by having uneven teeth feet 50 is provided. Because the shape of the tooth 44 is obtained by punching, there is no additional costs due to the possibly necessary complication.

Es wird dadurch möglich, Rotoren mit einfachen Klauenformen zu verwenden, ohne Fasen auf den Klauen, da die Maßnahme zur dynamischen Veränderungen des Luftspalts 14 ausschließlich wirkungsvoll seitens des Stators 16 erreicht werden kann.This makes it possible to use rotors with simple claw shapes, without bevels on the claws, as the measure for dynamically changing the air gap 14 only effective on the part of the stator 16 can be achieved.

Selbstverständlich dient die vorstehende Beschreibung als reines Beispiel und schränkt das Gebiet der Erfindung nicht ein, von dem eine Abweichung nicht vorläge, wenn die verschiedenen Elemente durch andere Äquivalente ersetzt würden.Of course, the above description serves as a mere example and does not limit the scope of the invention, of which there would be no variation if the various elements were replaced by other equivalents.

Des Weiteren können die verschiedenen Merkmale, Alternativen und/oder Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung gemäß verschiedenen Kombinationen miteinander verknüpft werden, vorausgesetzt, dass sie nicht inkompatibel sind oder sich gegenseitig ausschließen.Furthermore, the various features, alternatives, and / or embodiments of the present invention may be interlinked according to various combinations, provided that they are not incompatible or mutually exclusive.

Claims

Electric rotary machine ( 10 ) comprising a claw rotor ( 12 ) and a stator ( 16 ), the said claw rotor ( 12 ) in the presence of an air gap ( 14 ) between the inner circumference of said stator ( 16 ) and the outer periphery of said claw rotor ( 12 ), said stator ( 16 ) at least one multi-phase winding (A1, B1, C1, A2, B2, C2) and a body ( 43 ) provided with a plurality of grooves ( 48 ), which in each case by two successive teeth ( 44 ) Are limited, characterized in that (for a rotary electric machine 10 ) having p pole pairs said claw rotor ( 12 ) 2p claws ( 29 ) and said stator ( 16 ) 3p teeth ( 44 ).

Electric rotary machine according to claim 1, characterized in that it comprises a three-phase winding.

Electric rotary machine according to claim 1, characterized in that it comprises two independent three-phase windings (A1, B1, C1; A2, B2, C2).

Electric rotary machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the winding (s) (A1, B1, C1, type 2, B2, C2) is / are of the concentrated type and a multiplicity of coils ( 52 ), each coil ( 52 ) around a corresponding tooth ( 44 ) of said stator is wound.

Rotary electric machine according to claim 4, characterized in that said coils ( 52 ) of each phase are electrically connected in series or in parallel.

Rotary electric machine according to claims 3 and 4, characterized in that each tooth ( 44 ) at least two coils ( 52 . 52 ' ), each associated with a particular winding.

Electric rotary machine according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the winding (s) (A1, B1, C1; A2, B2, C2) are / are of the loop type.

Electric rotary machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the phases of the winding (s) are connected in a triangle.

Electric rotary machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the phases of the winding (s) are connected in the star.

Electric rotary machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises internal axial ventilation means ( 57 ) having.

Rotary electric machine according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the said stator ( 16 ) a variable tooth profile ( 60 ) having.

Electric rotary machine according to claim 11, characterized in that said air gap ( 14 ) on the axis of at least one tooth ( 44 ) of said stator ( 16 ) Is 100% and on the sides of said tooth ( 44 ) increases to 250%.