DE102020129142B4 - Rotor for a rotating electrical machine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Läufer (40) für eine permanentmagnetlose Synchronmaschine (70), mit einer magnetischen Einheit (42), die einen Grundkörper (44) aufweist und ausgebildet ist, luftspaltseitig in Umfangsrichtung alternierend magnetische Pole (16) bereitzustellen, wobei jedem magnetischen Pol (16) ein am Grundkörper (44) angeordneter Wicklungsabschnitt (48, 50) einer Erregerwicklung des Läufers (40) zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist jeder Wicklungsabschnitt (48, 50) in wenigstens zwei diesem jeweiligen magnetischen Pol (16) zugeordneten Wicklungskammern (52, 54) angeordnet, die durch jeweilige im Grundkörper (44) ausgebildete Durchgangsöffnungen (58) gebildet sind, wobei die Durchgangsöffnungen (58) jeweilige Flusssperrabschnitte bereitstellen, welche zum Sperren eines magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb ausgebildet sind, wobei die Durchgangsöffnungen (58) durch einen jeweiligen Flussleitabschnitt (56) voneinander getrennt sind, welcher zum Führen des magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb ausgebildet ist, wobei die Durchgangsöffnungen (58) beabstandet von einer Drehachse (22) des Läufers (40) angeordnet sind und sich in einer axialen Richtung parallel zur Drehachse (22) erstrecken, wobei der Grundkörper (44) zumindest teilweise eine Läuferoberfläche (28) des Läufers (40) bereitstellt und zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart bereitgestellten magnetischen Polen (16) eine radiale Ausnehmung (64) aufweist, die sich in axialer Richtung erstreckt und in der ein Koppelelement (46) angeordnet ist, wobei das Koppelelement (46) aus einem kornorientierten magnetisierbaren Werkstoff gebildet ist.The invention relates to a rotor (40) for a synchronous machine (70) without permanent magnets, having a magnetic unit (42) which has a base body (44) and is designed to provide magnetic poles (16) alternating in the circumferential direction on the air gap side, with each magnetic pole (16) a winding section (48, 50) arranged on the base body (44) is associated with an excitation winding of the rotor (40). According to the invention, each winding section (48, 50) is arranged in at least two winding chambers (52, 54) assigned to this respective magnetic pole (16), which are formed by respective through-openings (58) formed in the base body (44), the through-openings (58) provide respective flux blocking sections which are designed to block a magnetic flux during normal operation, the through-openings (58) being separated from one another by a respective flux-conducting section (56) which is designed to conduct the magnetic flux during normal operation, the through-openings (58 ) are arranged at a distance from an axis of rotation (22) of the rotor (40) and extend in an axial direction parallel to the axis of rotation (22), the base body (44) at least partially providing a rotor surface (28) of the rotor (40) and between two magneti provided immediately adjacent in the circumferential direction rule poles (16) has a radial recess (64) which extends in the axial direction and in which a coupling element (46) is arranged, wherein the coupling element (46) is formed from a grain-oriented magnetizable material.

Description

Die Erfindung betrifft einen Läufer für eine permanentmagnetlose Synchronmaschine, mit einer magnetischen Einheit, die einen Grundkörper aufweist und ausgebildet ist, im bestimmungsgemäßen Betrieb luftspaltseitig in Umfangsrichtung in Bezug auf eine Drehachse des Läufers magnetische Pole derart bereitzustellen, dass die magnetischen Pole in Umfangsrichtung alternierende Polaritäten aufweisen, wobei jedem magnetischen Pol ein am Grundkörper angeordneter Wicklungsabschnitt einer Erregerwicklung des Läufers zugeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine permanentmagnetlose Synchronmaschine mit einem Ständer und einem gegenüber dem Ständer drehbar angeordneten Läufer. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer permanentmagnetlosen Synchronmaschine. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen eines Läufers für eine permanentmagnetlose Synchronmaschine, wobei eine magnetische Einheit des Läufers, die einen Grundkörper aufweist, ausgebildet wird, um im bestimmungsgemä-ßen Betrieb luftspaltseitig in Umfangsrichtung in Bezug auf eine Drehachse des Läufers magnetische Pole derart bereitzustellen, dass die magnetischen Pole in Umfangsrichtung alternierende Polaritäten aufweisen, wobei jedem magnetischen Pol ein am Grundkörper angeordneter Wicklungsabschnitt einer Erregerwicklung des Läufers zugeordnet wird.The invention relates to a rotor for a synchronous machine without permanent magnets, with a magnetic unit that has a base body and is designed, during normal operation, to provide magnetic poles on the air gap side in the circumferential direction with respect to an axis of rotation of the rotor in such a way that the magnetic poles have alternating polarities in the circumferential direction , Each magnetic pole being assigned a winding section, arranged on the base body, of an excitation winding of the rotor. Furthermore, the invention relates to a synchronous machine without permanent magnets, having a stator and a rotor which is arranged such that it can rotate with respect to the stator. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a synchronous machine without permanent magnets. Finally, the invention also relates to a method for producing a rotor for a synchronous machine without permanent magnets, wherein a magnetic unit of the rotor, which has a base body, is designed in order to have magnetic poles on the air gap side in the circumferential direction in relation to an axis of rotation of the rotor during normal operation to provide that the magnetic poles have alternating polarities in the circumferential direction, with each magnetic pole being assigned a winding section, arranged on the base body, of an excitation winding of the rotor.

Läufer mit magnetischen Einheiten, permanentmagnetlose Synchronmaschinen, insbesondere fremderregte Synchronmaschinen, und Kraftfahrzeuge sowie auch Verfahren zu deren Herstellung sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es dem Grunde nach eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises diesbezüglich nicht bedarf. Gattungsgemäße Synchronmaschinen werden nicht nur, aber mittlerweile häufig bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen wie beispielsweise Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen oder dergleichen im Bereich einer jeweiligen Antriebseinrichtung eingesetzt. Sie können darüber hinaus jedoch nicht nur bei der Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs sondern auch bei anderen Antriebsfunktionen zum Einsatz kommen, beispielsweise bei einem Fensterheber, einem Anlasser und/oder dergleichen.Rotors with magnetic units, synchronous machines without permanent magnets, in particular externally excited synchronous machines, and motor vehicles as well as methods for their production are extensively known in the prior art, so that there is basically no need for separate printed evidence in this regard. Generic synchronous machines are not only, but are now often used in electrically driven motor vehicles such as hybrid vehicles, electric vehicles or the like in the area of a respective drive device. In addition, however, they can be used not only in the drive device of the motor vehicle but also in other drive functions, for example in a window winder, a starter and/or the like.

Die Synchronmaschine ist eine rotierende elektrische Maschine, die in einem Motorbetrieb elektrische Energie in mechanische Energie, insbesondere Bewegungsenergie in Form einer Rotation und/oder in einem Generatorbetrieb mechanische Energie in elektrische Energie umformt. Bei der Bewegung handelt es sich in der Regel um eine Drehbewegung, die vom Läufer gegenüber dem Ständer ausgeführt wird. Der Ständer ist im Unterschied zum Läufer in der Regel drehfest angeordnet, das heißt, bei einer Drehbewegung handelt es sich um eine Drehbewegung des Läufers gegenüber dem Ständer.The synchronous machine is a rotating electrical machine that converts electrical energy into mechanical energy, in particular kinetic energy in the form of a rotation and/or mechanical energy into electrical energy in generator operation. The movement is usually a rotary movement performed by the rotor relative to the stator. In contrast to the rotor, the stator is generally arranged in a rotationally fixed manner, that is to say that a rotary movement involves a rotary movement of the rotor relative to the stator.

Der Ständer und der Läufer sind mittels eines magnetischen Flusses verkettet, wodurch im Motorbetrieb die Kraftwirkung, nämlich das Drehmoment, erzeugt wird, die den Läufer gegenüber dem Ständer drehend antreibt. Im Generatorbetrieb kann dagegen dem Läufer zugeführte mechanische Energie in Form eines Drehmoments in elektrische Energie umgewandelt werden. Zu diesem Zweck weist der Ständer und auch der Läufer in der Regel eine magnetische Einheit auf, die ihrerseits eine von einem elektrischen Strom durchflossene Wicklung umfasst. Rotierende elektrische Maschinen der gattungsgemäßen Art sind insbesondere zum Beispiel Drehfeldmaschinen, die an ein mehrphasiges, insbesondere dreiphasiges, elektrisches Energieversorgungsnetz anschließbar sind, und zwar besonders Synchronmaschinen, Synchron-Reluktanzmaschinen, Synchronmaschinen mit Dämpferkäfig oder dergleichen. Die rotierende elektrische Maschine kann sowohl als Innenläufer als auch als Außenläufer ausgebildet sein.The stator and the rotor are linked by means of a magnetic flux, whereby the force effect, namely the torque, is generated during motor operation, which drives the rotor to rotate in relation to the stator. In generator operation, on the other hand, mechanical energy supplied to the rotor can be converted into electrical energy in the form of torque. For this purpose, the stator and also the rotor generally have a magnetic unit, which in turn comprises a winding through which an electric current flows. Rotating electrical machines of the generic type are in particular, for example, induction machines that can be connected to a multi-phase, in particular three-phase, electrical power supply network, specifically synchronous machines, synchronous reluctance machines, synchronous machines with a damper cage or the like. The rotating electrical machine can be designed both as an internal rotor and as an external rotor.

Bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug dient die rotierende elektrische Maschine häufig zum Antrieb des Kraftfahrzeugs während eines bestimmungsgemäßen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs. Daneben kann sie auch für andere Antriebsfunktionen vorgesehen sein, beispielsweise bei einem Fensterheber, bei einer Öl- und/oder Wasserpumpe und/oder dergleichen.In an electrically drivable motor vehicle, the rotating electrical machine is often used to drive the motor vehicle during normal driving operation of the motor vehicle. In addition, it can also be provided for other drive functions, for example in a window winder, in an oil and/or water pump and/or the like.

Magnetische Einheiten, die sowohl im Ständer als auch insbesondere im Läufer angeordnet sind, dienen unter anderem dazu, insbesondere während des bestimmungsgemäßen Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine, den dabei auftretenden magnetischen Fluss in vorgebbarer Weise bereitzustellen und/oder zu führen, um die gewünschte Kraftwirkung beziehungsweise das gewünschte Drehmoment realisieren zu können. Dabei ist zu bedenken, dass eine magnetische Flussdichte sowie auch die Richtung der magnetischen Flussdichte beziehungsweise eines magnetischen Flusses in der magnetischen Einheit sehr unterschiedlich sein kann. Im Stand der Technik wird für die magnetische Einheit häufig ein Blechpaket aus in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse des Läufers aufeinanderfolgend angeordneten und elektrisch gegenüber einander isolierten einzelnen Blechen oder auch ein Körperelement aus einem magnetisierbaren Werkstoff eingesetzt, der elektrisch schlecht leitfähig ist. Eine solche magnetische Einheit weist in der Regel nahezu isotrope Flussführungseigenschaften für den magnetischen Fluss auf.Magnetic units, which are arranged both in the stator and in particular in the rotor, serve, among other things, to provide and/or guide the magnetic flux that occurs in a predetermined manner, in particular during normal operation of the rotating electrical machine, in order to achieve the desired force effect or to achieve the desired torque. It should be borne in mind here that a magnetic flux density and also the direction of the magnetic flux density or a magnetic flux in the magnetic unit can be very different. In the prior art, a stack of laminations consisting of individual laminations arranged one after the other in the axial direction in relation to the axis of rotation of the rotor and electrically insulated from one another, or a body element made of a magnetizable material that is electrically poorly conductive, is often used for the magnetic unit. Such a magnetic unit usually has almost isotropic flux-guiding properties for the magnetic flux.

In diesem Zusammenhang offenbart zum Beispiel die EP 3 629 447 A1 eine Anordnung für eine elektrische Maschine mit reduziertem Läuferpfostenverlust. Ferner offenbart die US 8 618 708 B2 eine elektrische Maschine. Schließlich offenbart die EP 3 018 802 A2 ein Verfahren zum Herstellen eines Läufers.In this context, for example, disclosed EP 3 629 447 A1 an arrangement for an electric machine with reduced rotor-post loss. Furthermore, the U.S. 8,618,708 B2 an electric machine. Finally revealed the EP 3 018 802 A2 a method of making a runner.

Darüber hinaus offenbart die DE 10 2007 040 750 A1 einen stromerregten Synchronmotor insbesondere für Fahrzeugantriebe. Die DE 10 2016 204 154 A1 offenbart eine rotierende elektrische Maschine. Die US 2018/0166937 A1 offenbart eine Synchron-Reluktanzmaschine. Weiterhin offenbart die WO 2014 / 024 023 A2 einen Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine. Ferner offenbart die JP 2016-59099 A eine rotierende elektrische Maschine.In addition, the DE 10 2007 040 750 A1 a current-excited synchronous motor, in particular for vehicle drives. the DE 10 2016 204 154 A1 discloses a rotating electric machine. the US 2018/0166937 A1 discloses a synchronous reluctance machine. Furthermore, WO 2014/024 023 A2 discloses a rotor of a rotating electrical machine. Furthermore, the JP 2016-59099 A a rotating electrical machine.

Auch wenn sich der vorgenannte Stand der Technik bewährt hat, so verbleibt dennoch Verbesserungsbedarf. Häufig zeigen permanenterregte Synchronmaschinen einen höheren Wirkungsgrad als fremderregte Synchronmaschinen. Zugleich ist jedoch die fremderregte Synchronmaschine hinsichtlich des bestimmungsgemäßen Betriebs günstiger steuerbar, weil aufgrund des fremderregten Läufers ein zusätzlicher Freiheitsgrad für die Steuerung der elektrischen Maschine zur Verfügung steht.Even if the aforementioned prior art has proven itself, there still remains a need for improvement. Permanently excited synchronous machines are often more efficient than separately excited synchronous machines. At the same time, however, the separately excited synchronous machine can be controlled more favorably with regard to the intended operation, because the separately excited rotor provides an additional degree of freedom for controlling the electrical machine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier eine Verbesserung zu erreichen.The object of the invention is to achieve an improvement here.

Zur Lösung der Aufgabe werden mit der Erfindung ein Läufer, eine permanentmagnetlose Synchronmaschine, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Läufers gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.To achieve the object, the invention proposes a rotor, a synchronous machine without permanent magnets, a motor vehicle and a method for producing a rotor according to the independent claims.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich anhand von Merkmalen der abhängigen Ansprüche.Advantageous developments result from the features of the dependent claims.

In Bezug auf einen gattungsgemäßen Läufer wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass jeder Wicklungsabschnitt in wenigstens zwei diesem jeweiligen magnetischen Pol zugeordneten Wicklungskammern angeordnet ist, die durch jeweilige im Grundkörper ausgebildete Durchgangsöffnungen gebildet sind, wobei die Durchgangsöffnungen jeweilige Flusssperrabschnitte bereitstellen, welche zum Sperren eines magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb ausgebildet sind, wobei die Durchgangsöffnungen durch einen jeweiligen Flussleitabschnitt voneinander getrennt sind, welcher zum Führen des magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb ausgebildet ist, wobei die Durchgangsöffnungen beabstandet von der Drehachse des Läufers angeordnet sind und sich in einer axialen Richtung parallel zur Drehachse des Läufers erstrecken.With regard to a generic rotor, the invention proposes in particular that each winding section be arranged in at least two winding chambers assigned to this respective magnetic pole, which are formed by respective through-openings formed in the base body, with the through-openings providing respective flux blocking sections which are used to block a magnetic Flux are formed in normal operation, the through-openings being separated from one another by a respective flux-guiding section, which is designed to guide the magnetic flux in normal operation, the through-openings being arranged at a distance from the axis of rotation of the rotor and extending in an axial direction parallel to the axis of rotation of the runner.

In Bezug auf eine gattungsgemäße permanentmagnetlose Synchronmaschine wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass der Läufer gemäß der Erfindung ausgebildet ist.With regard to a generic synchronous machine without permanent magnets, the invention proposes in particular that the rotor be designed according to the invention.

In Bezug auf ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die permanentmagnetlose Synchronmaschine gemäß der Erfindung ausgebildet ist.With regard to a generic motor vehicle, the invention proposes in particular that the synchronous machine without permanent magnets be designed according to the invention.

In Bezug auf ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Läufers wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass der Wicklungsabschnitt in wenigstens zwei diesem jeweiligen magnetischen Pol zugeordneten Wicklungskammern angeordnet wird, die durch jeweilige im Grundkörper ausgebildete Durchgangsöffnungen ausgebildet werden, wobei die Durchgangsöffnungen jeweilige Flusssperrabschnitte bereitstellen, welche zum Sperren eines magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb ausgebildet sind, wobei die Durchgangsöffnungen durch einen jeweiligen Flussleitabschnitt voneinander getrennt werden, welcher zum Führen des magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb ausgebildet ist, wobei die Durchgangsöffnungen beabstandet von der Drehachse des Läufers angeordnet werden und sich in einer axialen Richtung parallel zur Drehachse des Läufers erstrecken.With regard to a generic method for producing a rotor, the invention proposes in particular that the winding section be arranged in at least two winding chambers assigned to this respective magnetic pole, which are formed by respective through-openings formed in the base body, the through-openings providing respective flux blocking sections which are designed to block a magnetic flux during normal operation, with the through-openings being separated from one another by a respective flux-guiding section, which is designed to conduct the magnetic flux during normal operation, with the through-openings being arranged at a distance from the axis of rotation of the rotor and being in an axial Extend direction parallel to the axis of rotation of the rotor.

Die Erfindung nutzt unter anderem den Gedanken, dass bei einer fremderregten Synchronmaschine der Wirkungsgrad insbesondere in einem Teillastbereich dadurch vergrößert werden kann, dass zusätzlich eine Antriebswirkung unter Nutzung des Reluktanzeffekts nach Art einer Reluktanz-Synchronmaschine erreicht werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der magnetischen Einheit des Läufers kann nämlich erreicht werden, dass mit der Läuferwicklung nicht nur eine Magnetisierung entsprechend einer fremderregten Synchronmaschine realisiert werden kann, sondern darüber hinaus ergänzend auch der Reluktanzeffekt für Antriebszwecke genutzt werden kann. Um diese Effekte nutzbar zu machen, schlägt die Erfindung vor, dass Durchgangsöffnungen in der magnetischen Einheit ausgebildet werden, die sich in axialer Richtung zur Drehachse des Läufers erstrecken, wobei in wenigstens einigen der Durchgangsöffnungen ein Teil der Erregerwicklung des Läufers angeordnet sein kann. Dadurch kann neben der typischen Erregung des Läufers und der Nutzung des Antriebseffekts einer fremderregten Synchronmaschine zugleich auch die Nutzung des Reluktanzeffekts erreicht werden, wodurch im bestimmungsgemäßen Betrieb Aufwand für die Fremderregung, insbesondere in einem Teillastbereich der Synchronmaschine, reduziert werden kann. Dem Grunde nach kann eine Antriebsfunktion sogar auch fremderregungslos realisiert werden, sodass die Antriebsfunktion durch die Synchronmaschine, insbesondere bei kleineren Leistungen, unter Umständen sogar ohne jegliche Fremderregung erreicht werden kann. Die Fremderregung braucht dann nur bei Bedarf entsprechend aktiviert zu werden, um zum Beispiel große Leistungen bereitstellen zu können. Insgesamt ergibt sich dadurch eine verbesserte Synchronmaschine, die auch einen höheren Wirkungsgrad gegenüber den entsprechenden Synchronmaschinen des Stands der Technik aufweisen kann. Dabei kann ferner berücksichtigt werden, dass die Nutzung einer Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs überwiegend bei einer Teilleistung erfolgt. Die maximale Leistung wird üblicherweise nur selten abgerufen. Die Erfindung erlaubt es, den Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung besonders in einem Teilleistungsbereich zu erhöhen, sodass auch eine Reichweite eines entsprechend angetriebenen elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs entsprechend vergrößert werden kann. Dies kann dadurch erreicht werden, dass unter anderem mittels der Durchgangsöffnungen Reluktanzwirkungen wie bei einer Synchron-Reluktanzmaschine hervorgerufen oder vergrößert werden.The invention uses, among other things, the idea that the efficiency of a separately excited synchronous machine can be increased, particularly in a partial load range, by additionally achieving a drive effect using the reluctance effect in the manner of a reluctance synchronous machine. The inventive design of the magnetic unit of the rotor can namely ensure that the rotor winding can not only be magnetized in accordance with a separately excited synchronous machine, but can also additionally use the reluctance effect for drive purposes. In order to utilize these effects, the invention proposes that through-openings are formed in the magnetic unit, which extend in the axial direction to the axis of rotation of the rotor, with part of the excitation winding of the rotor being able to be arranged in at least some of the through-openings. As a result, in addition to the typical excitation of the rotor and the use of the drive effect of a separately excited synchronous machine, the use of the reluctance effect can also be achieved, whereby the effort for the separate excitation can be reduced in normal operation, especially in a partial load range of the synchronous machine. Basically, a drive function can even be implemented without external excitation, so that the drive radio tion can be achieved by the synchronous machine, especially with smaller powers, under certain circumstances even without any external excitation. The external excitation then only needs to be activated accordingly when required, for example to be able to provide large outputs. Overall, this results in an improved synchronous machine, which can also have a higher degree of efficiency compared to the corresponding synchronous machines of the prior art. It can also be taken into account that the use of a drive device of a motor vehicle takes place predominantly with partial performance. The maximum performance is usually only rarely accessed. The invention makes it possible to increase the efficiency of the drive device, particularly in a partial power range, so that the range of a correspondingly driven electrically drivable motor vehicle can also be correspondingly increased. This can be achieved in that reluctance effects, such as in a synchronous reluctance machine, are caused or increased by means of the through-openings, among other things.

Die Durchgangsöffnungen sind in axialer Richtung im Wesentlichen mit einem konstanten Innendurchmesser ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen bilden zumindest teilweise die Flusssperrabschnitte, die zur vorgegebenen Behinderung des Flusses eine entsprechend geeignete Querschnittsform aufweisen können. Zwischen benachbart angeordneten Durchgangsöffnungen sind zumindest teilweise die Flussleitabschnitte ausgebildet, in denen der magnetische Fluss durch die magnetische Einheit geführt wird. Dadurch, dass in den Durchgangsöffnungen auch wenigstens ein elektrischer Leiter der Läuferwicklung angeordnet ist, kann die Durchgangsöffnung zugleich auch zur Realisierung einer Fremderregung genutzt werden. Zu diesem Zweck kann der elektrische Leiter abhängig von einer jeweiligen Fremderregung mit einem geeigneten elektrischen Gleichstrom beaufschlagt sein. Der elektrische Leiter ist in der Regel durch einen elektrisch gut leitfähigen Werkstoff gebildet, der nicht oder höchstens kaum magnetisierbar ist.The through openings are formed with a substantially constant inner diameter in the axial direction. The passage openings at least partially form the flow blocking sections, which can have a correspondingly suitable cross-sectional shape for the predetermined impeding of the flow. The flux-guiding sections, in which the magnetic flux is guided through the magnetic unit, are at least partially formed between adjacently arranged through-openings. Due to the fact that at least one electrical conductor of the rotor winding is also arranged in the through-openings, the through-opening can also be used to implement external excitation at the same time. For this purpose, the electrical conductor can be subjected to a suitable electrical direct current depending on a respective external excitation. The electrical conductor is usually formed by an electrically highly conductive material that is not or at most hardly magnetizable.

Die Durchgangsöffnungen können somit eine Erregerwicklung des Läufers zumindest teilweise aufnehmen. Vorzugsweise ist die Erregerwicklung vollständig in den Durchgangsöffnungen angeordnet. Um die Flusssperreigenschaften der Durchgangsöffnungen weitgehend erhalten zu können, ist der elektrische Leiter der Läuferwicklung aus einem nicht-magnetisierbaren Werkstoff wie beispielsweise Kupfer, Aluminium, Legierungen hiervon und/oder dergleichen gebildet. Der elektrische Leiter kann natürlich auch eine elektrische Isolation nach Art einer Beschichtung oder dergleichen aufweisen.The through-openings can thus at least partially accommodate an excitation winding of the rotor. The field winding is preferably arranged completely in the through-openings. In order to be able to largely maintain the flux blocking properties of the passage openings, the electrical conductor of the rotor winding is formed from a non-magnetizable material such as copper, aluminum, alloys thereof and/or the like. Of course, the electrical conductor can also have electrical insulation in the form of a coating or the like.

Ist ein Querschnitt der Durchgangsöffnungen größer als der wenigstens eine in ihnen angeordnete elektrische Leiter beziehungsweise mehreren elektrischen Leiter, kann der vom wenigstens einen elektrischen Leiter beziehungswiese mehreren elektrischen Leitern nicht beaufschlagte Bereich des Querschnitts der Durchgangsöffnung mit einem geeigneten Stoff aufgefüllt sein, beispielsweise einem Kunststoff, aber auch einem Gas wie Luft oder dergleichen, welches im Wesentlichen nicht magnetisierbar ist.If a cross-section of the through-openings is larger than the at least one electrical conductor or multiple electrical conductors arranged in them, the area of the cross-section of the through-opening that is not acted upon by the at least one electrical conductor or multiple electrical conductors can be filled with a suitable material, for example a plastic also a gas such as air or the like which is essentially non-magnetizable.

Die Flussleitabschnitte können ausgebildet sein, an einer luftspaltseitigen Läuferoberfläche des Läufers zumindest teilweise die magnetischen Pole bereitzustellen. Die magnetischen Pole sind vorzugsweise so ausgebildet, dass in Umfangsrichtung die Polarität des magnetischen Pols abwechselt. Zu diesem Zweck kann ferner vorgesehen sein, dass im Bereich eines jeweiligen magnetischen Pols ebenfalls schmale Durchgangsöffnungen in axialer Richtung ausgebildet sein können, um auf diese Weise im Bereich des magnetischen Pols eine spezifische Flussführung erreichen zu können. Ein Querschnitt dieser Durchgangsöffnungen kann zum Beispiel in radialer Richtung als Langloch oder dergleichen ausgebildet sein. Darüber hinaus können noch mehrere derartige Durchgangsöffnungen in Umfangsrichtung benachbart zueinander innerhalb eines jeweiligen Pols angeordnet sein. Die Durchgangsöffnungen können voneinander unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen.The flux-conducting sections can be designed to at least partially provide the magnetic poles on a rotor surface of the rotor on the air-gap side. The magnetic poles are preferably formed in such a way that the polarity of the magnetic pole alternates in the circumferential direction. For this purpose, it can also be provided that in the area of a respective magnetic pole, narrow through openings can also be formed in the axial direction in order to be able to achieve a specific flux guidance in this way in the area of the magnetic pole. A cross section of these through-openings can, for example, be in the form of a slot or the like in the radial direction. In addition, a plurality of such through openings can be arranged adjacent to one another in the circumferential direction within a respective pole. The through-openings can have cross-sectional areas that differ from one another.

Der Grundkörper stellt zumindest teilweise eine Läuferoberfläche des Läufers bereit und weist zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart bereitgestellten magnetischen Polen eine radiale Ausnehmung auf, die sich in axialer Richtung erstreckt und in der ein Koppelelement angeordnet ist. Durch das Koppelelement kann für die Herstellung der magnetischen Einheit ein Zugang zu den Durchgangsöffnungen bereitgestellt werden, in denen zumindest teilwiese die Erregerwicklung angeordnet werden soll. Ist die Erregerwicklung in den jeweiligen Durchgangsöffnungen angeordnet, kann durch das Anordnen des Koppelelements in der Ausnehmung erreicht werden, dass die Durchgangsöffnungen radial wieder verschlossen werden. Darüber hinaus kann im Bereich der Läuferoberfläche eine zusätzliche Stabilität erreicht werden. Die Ausnehmung kann ferner auch dazu dienen, die Bereitstellung der magnetischen Pole zu verbessern. Das Koppelelement kann jedoch unterschiedlich dazu zumindest teilweise auch einen Teil der Läuferoberfläche in Umfangsrichtung bereitstellen. Dadurch kann ein unerwünschter Streufluss weiter reduziert werden. Zugleich ermöglicht es das Koppelelement, dass die Anordnung des elektrischen Leiters in der jeweiligen Durchgangsöffnung erleichtert werden kann, wenn nämlich die Ausnehmung in wenigstens eine jeweilige Durchgangsöffnung mündet. So ist es möglich, zunächst den elektrischen Leiter durch die Ausnehmung in die noch offene Durchgangsöffnung axial einzuführen und anschließend die Durchgangsöffnung durch Einfügen des Koppelelements in der radialen Ausnehmung zu schließen.The base body at least partially provides a rotor surface of the rotor and has a radial recess between two magnetic poles provided immediately adjacent in the circumferential direction, which extends in the axial direction and in which a coupling element is arranged. For the production of the magnetic unit, the coupling element can provide access to the through-openings in which at least some of the field winding is to be arranged. If the field winding is arranged in the respective through-openings, arranging the coupling element in the recess can result in the through-openings being closed again radially. In addition, additional stability can be achieved in the area of the slider surface. The recess can also serve to improve the provision of the magnetic poles. However, in contrast to this, the coupling element can also at least partially provide a part of the rotor surface in the circumferential direction. As a result, an undesired leakage flux can be further reduced. At the same time, the coupling element makes it possible to facilitate the arrangement of the electrical conductor in the respective through-opening if the recess is in at least one respective through-opening opens out. It is thus possible first to insert the electrical conductor axially through the recess into the through-opening which is still open and then to close the through-opening by inserting the coupling element in the radial recess.

Das Koppelelement ist aus einem kornorientierten magnetisierbaren Werkstoff gebildet. Dadurch kann eine weitere Verbesserung der Führung des magnetischen Flusses mittels des Koppelelements erreicht werden. Die Kornorientierung ist vorzugsweise an eine Richtung des magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb angepasst gewählt.The coupling element is formed from a grain-oriented, magnetizable material. A further improvement in the guidance of the magnetic flux by means of the coupling element can thereby be achieved. The grain orientation is preferably chosen to be adapted to a direction of the magnetic flux in normal operation.

Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die magnetische Einheit Schenkelpole aufweist, an denen die Läuferwicklung zumindest teilweise angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders einfache Konstruktion erreicht werden. Im Bereich der Schenkelpole können natürlich auch die Durchgangsöffnungen der Erfindung angeordnet sein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass unmittelbar benachbarte Schenkelpole eine gemeinsame Durchgangsöffnung bereitstellen, in der jeweilige elektrische Leiter der Läuferwicklung angeordnet sind. Besonders vorteilhaft kann zwischen den beiden jeweiligen elektrischen Leitern der jeweiligen Läuferwicklung auch ein Flusssperrelement angeordnet sein. Dadurch kann der elektrische Leiter in seiner Position zugleich auch gut fixiert werden.According to a development, it is proposed that the magnetic unit has salient poles on which the rotor winding is at least partially arranged. As a result, a particularly simple construction can be achieved. The through openings of the invention can of course also be arranged in the area of the salient poles. Provision can thus be made, for example, for immediately adjacent salient poles to provide a common through-opening in which the respective electrical conductors of the rotor winding are arranged. A flux blocking element can also be arranged particularly advantageously between the two respective electrical conductors of the respective rotor winding. As a result, the electrical conductor can also be fixed well in its position at the same time.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass zumindest in einigen der Durchgangsöffnungen ergänzend zum jeweiligen Wicklungsabschnitt ein sich in axialer Richtung ersteckendes Flusssperrelement aus einem nicht-magnetisierbaren Werkstoff angeordnet ist. Das Flusssperrelement kann an den elektrischen Leiter angepasst ausgebildet sein und vorzugsweise ausgebildet sein, den Querschnitt der Durchgangsöffnung vollständig ausfüllen. Das Flusssperrelement kann zum Beispiel aus einem Kunststoff, einem Keramikwerkstoff oder dergleichen gebildet sein und im Rahmen der Herstellung des Läufers axial in die Durchgangsöffnung eingesteckt werden. Natürlich kann das Flusssperrelement auch durch ein Fluid gebildet sein, beispielsweise ein Öl, Luft, ein Gas oder dergleichen. Darüber hinaus kann das Flusssperrelement natürlich auch durch ein Kühlmittel gebildet sein, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine zugleich auch eine Kühlwirkung erreicht werden kann.In addition, it is proposed that at least in some of the passage openings, in addition to the respective winding section, a flux blocking element extending in the axial direction and made of a non-magnetizable material be arranged. The flux blocking element can be designed to match the electrical conductor and can preferably be designed to completely fill the cross section of the through-opening. The flux blocking element can be made of a plastic, a ceramic material or the like, for example, and can be inserted axially into the through-opening as part of the manufacture of the rotor. Of course, the flow blocking element can also be formed by a fluid, for example an oil, air, a gas or the like. In addition, the flux blocking element can of course also be formed by a coolant, so that a cooling effect can also be achieved at the same time during normal operation of the rotating electrical machine.

Vorzugsweise ist für einen jeweiligen der magnetischen Pole zusätzlich wenigstens eine wicklungslose Durchgangsöffnung ausgebildet. Die wenigstens eine wicklungslose Durchgangsöffnung kann sich nach Art einer in radialer Richtung langgestreckten Durchgangsöffnung im Grundkörper erstrecken. Vorzugsweise ist sie in Umfangsrichtung ihres Querschnitts geschlossen ausgebildet. Sie kann eine na die gewünschte Flussführung des magnetischen Flusses angepasste die Form im Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann der Querschnitt abhängig vom radialen Abstand zur Drehachse gewählt sein. So kann der Querschnitt in Umfangsrichtung bei einem kleinen Abstand größer als bei einem großen Abstand sein. Die Durchgangsöffnung kann zum Beispiel eine im Wesentlichen etwa dreieckförmige Querschnittsfläche aufweisen. Natürlich können für einen jeweiligen magnetischen Pol auch mehrere zusätzliche wicklungslose Durchgangsöffnungen vorgesehen sein. Sie brauchen nicht die gleiche Querschnittsfläche und/oder Querschnittsform aufzuweisen.At least one winding-free passage opening is preferably additionally formed for each of the magnetic poles. The at least one winding-free through-opening can extend in the basic body in the manner of a through-opening that is elongated in the radial direction. It is preferably designed to be closed in the circumferential direction of its cross section. It can have a shape in cross section that is adapted to the desired flux guidance of the magnetic flux. For example, the cross section can be selected depending on the radial distance from the axis of rotation. Thus, the cross section in the circumferential direction can be larger at a small pitch than at a large pitch. The through-opening can, for example, have an essentially approximately triangular cross-sectional area. Of course, several additional through-openings without windings can also be provided for a respective magnetic pole. They need not have the same cross-sectional area and/or cross-sectional shape.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmung und das Koppelelement jeweils Formschlusselemente aufweisen, die miteinander in Eingriff stehen, um das Koppelelement im in der Ausnehmung angeordneten Zustand in seiner Lage gesichert zu halten. Diese Weiterbildung nutzt den Gedanken, dass es das gesicherte Halten des Koppelelements in der Ausnehmung in seiner Lage erlaubt, dass besonders für den Läufer während des bestimmungsgemäßen Betriebs die Richtung des Koppelelements gegenüber der magnetischen Einheit, das heißt, gegenüber dem Blechpaket beziehungsweise dem Körperelement des Läufers, im Wesentlichen konstant ist und somit die Flussführungseigenschaften, insbesondere weil das Koppelelement aus einem kornorientierten Werkstoff gebildet ist, im bestimmungsgemäßen Betrieb im Wesentlichen unverändert aufrechterhalten werden können.In addition, it is proposed that the recess and the coupling element each have form-fitting elements which engage with one another in order to keep the coupling element secured in its position when it is arranged in the recess. This development uses the idea that the secure holding of the coupling element in its position in the recess allows the direction of the coupling element relative to the magnetic unit, i.e. relative to the laminated core or the body element of the rotor, especially for the rotor during normal operation , is essentially constant and thus the flow guidance properties, in particular because the coupling element is formed from a grain-oriented material, can be maintained essentially unchanged during normal operation.

Durch die Formschlusselemente, die miteinander in Eingriff stehen, kann auf besonders einfache und zuverlässige Weise ein gesichertes Halten der Lage des Koppelelements in der Ausnehmung realisiert werden. Die Formschlusselemente können beispielsweise durch Vorsprünge gebildet sein, die an einer Innenkontur der Ausnehmung und/oder an der Außenkontur des Koppelelements ausgebildet sind, die in entsprechende, jeweils gegenüberliegende Ausnehmungen an der Innenkontur der Ausnehmung beziehungsweise der Außenkontur des Koppelelements ausgebildet sind, eingreifen. Die Formschlusselemente können beispielsweise nach Art von Zähnen, Pilzen oder dergleichen ausgebildet sein, aber auch weitere eckige und/oder runde Strukturen aufweisen. Die Ausnehmungen sind dann vorzugsweise entsprechend angepasst ausgebildet, sodass eine formschlüssige Verbindung realisiert werden kann. Die Formschlusselemente können beispielsweise nach Art eines Puzzleteils ausgebildet sein. Die Formschlusselemente erstrecken sich zumindest teilweise über den Umfang der Innenkontur beziehungsweise der Außenkontur. Vorzugsweise sind sie im Wesentlichen vollumfänglich ausgebildet.The position of the coupling element in the recess can be securely held in a particularly simple and reliable manner by the positive-locking elements, which are in engagement with one another. The positive-locking elements can be formed, for example, by projections that are formed on an inner contour of the recess and/or on the outer contour of the coupling element, which engage in corresponding, opposite recesses on the inner contour of the recess or the outer contour of the coupling element. The positive-locking elements can be designed, for example, in the manner of teeth, mushrooms or the like, but can also have other angular and/or round structures. The recesses are then preferably designed to be appropriately adapted, so that a form-fitting connection can be implemented. The positive-locking elements can be designed, for example, in the manner of a jigsaw puzzle piece. The form-fitting elements extend at least partially over the circumference of the inner contour or the outer contour. preferred As they are essentially completely formed.

In Bezug auf das Verfahren wird ferner vorgeschlagen, dass zunächst in der Läuferoberfläche zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart bereitgestellten magnetischen Polen eine radiale Ausnehmung ausgebildet wird, die sich in axialer Richtung erstreckt, sodann die Läuferwicklung an der magnetischen Einheit angeordnet wird und anschließend in der Ausnehmung ein Koppelelement angeordnet wird. Auf diese Weise kann der erfindungsgemäße Läufer einfach hergestellt werden. Als besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn die radiale Ausnehmung mit einer oder mehrerer der Durchgangsöffnungen in Verbindung steht, in denen die Wicklungsabschnitte beziehungsweise die Wicklungsteilabschnitte angeordnet werden sollen. Dabei kann das Koppelelement vorzugsweise die Durchgangsöffnung im fertig montierten Zustand in radialer Richtung abschließen. Dadurch entstehen geschlossene Durchgangsöffnungen in Umfangsrichtung.With regard to the method, it is also proposed that a radial recess is first formed in the rotor surface between two magnetic poles provided immediately adjacent in the circumferential direction, which extends in the axial direction, then the rotor winding is arranged on the magnetic unit and then in the recess a coupling element is arranged. In this way, the rotor according to the invention can be manufactured easily. It has proven to be particularly advantageous if the radial recess is connected to one or more of the through-openings in which the winding sections or partial winding sections are to be arranged. In this case, the coupling element can preferably close off the through-opening in the radial direction in the fully assembled state. This creates closed through openings in the circumferential direction.

Die für den erfindungsgemäßen Läufer angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen auch für die mit dem erfindungsgemäßen Läufer ausgestattete Synchronmaschine sowie das mit der erfindungsgemäßen Synchronmaschine ausgestattete Kraftfahrzeug sowie auch das Verfahren zum Herstellen des Läufers und umgekehrt. Insofern können Vorrichtungsmerkmale auch als Verfahrensmerkmale und umgekehrt formuliert sein.The advantages and effects specified for the rotor according to the invention naturally also apply equally to the synchronous machine equipped with the rotor according to the invention and the motor vehicle equipped with the synchronous machine according to the invention as well as the method for producing the rotor and vice versa. In this respect, device features can also be formulated as method features and vice versa.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Läufers beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the runner according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, unless the embodiments were described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine schematische Schnittansicht einer magnetischen Einheit eines Läufers einer fremderregten Synchronmaschine nach dem Stand der Technik;
  • 2 eine schematische Schnittansicht nach dem Stand der Technik wie 1, bei der im Bereich jeweiliger magnetischer Pole radiale Langlöcher ausgebildet sind;
  • 3 eine schematische Schnittansicht nach dem Stand der Technik wie 2, bei der in einem jeweiligen magnetischen Pol jeweils zwei Langlöcher ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung beabstandet zueinander sind und die in einem radial innenliegenden Bereich mit jeweiligen Ringabschnittsöffnungen mit benachbarten Langlöchern von benachbarten Polen verbunden sind;
  • 4 eine schematische Schnittansicht einer magnetischen Einheit eines Läufers einer fremderregten Synchronmaschine gemäß der Erfindung, bei der Wicklungsabschnitte einer Erregerwicklung, die einem jeweiligen magnetischen Pol zugeordnet sind, in zwei diesem jeweiligen magnetischen Pol zugeordneten Wicklungskammern angeordnet sind;
  • 5 eine schematische Schnittdarstellung wie 4, bei der im Bereich eines jeweiligen Pols zusätzliche wicklungslose Durchgangsöffnungen ausgebildet sind;
  • 6 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs VI in 5, wobei zwischen zwei benachbarten Polen eine weitere Ausgestaltung für ein Koppelelement in einer Ausnehmung eines Grundkörpers der magnetischen Einheit angeordnet ist;
  • 7 eine schematische Darstellung wie 6, jedoch mit einer weiteren Ausgestaltung für ein Koppelelement;
  • 8 eine schematische Darstellung wie 6, jedoch mit einer weiteren Ausgestaltung für ein Koppelelement;
  • 9 eine schematische Schnittdarstellung wie 5, bei der nunmehr zwischen benachbarten Polen jeweils eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist;
  • 10 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs X in 9;
  • 11 eine schematische Schnittdarstellung eines Koppelelements aus einem kornorientierten Werkstoff gemäß 10;
  • 12 eine schematische Schnittdarstellung wie 9, bei der in einem radial innenliegenden Bereich eines jeweiligen Pols eine zusätzliche Durchgangsöffnung ausgebildet ist;
  • 13 eine schematische Schnittansicht eines Grundkörpers der magnetischen Einheit des Läufers gemäß 9;
  • 14 eine schematische Schnittansicht wie 13, bei der im Grundkörper nunmehr die entsprechenden Wicklungsabschnitte in den Durchgangsöffnungen angeordnet gemäß einem ersten Herstellungsschritt des Läufers sind;
  • 15 eine schematische Schnittdarstellung wie 14, bei der in jeweiligen Ausnehmungen des Grundkörpers jeweilige Koppelelemente gemäß einem zweiten Herstellungsschritt des Läufers angeordnet sind;
  • 16 eine schematische Schnittdarstellung wie 15, bei der in den Durchgangsöffnungen zusätzlich Flusssperrelemente gemäß einem dritten Herstellungsschritt des Läufers angeordnet sind; und
  • 17 in einer schematischen Seitenansicht ein Elektrofahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, die eine fremderregte Synchronmaschine umfasst.
Exemplary embodiments are described below in connection with the invention. For this shows:
  • 1 a schematic sectional view of a magnetic unit of a rotor of a separately excited synchronous machine according to the prior art;
  • 2 a schematic sectional view according to the prior art as 1 in which radial slots are formed in the region of respective magnetic poles;
  • 3 a schematic sectional view according to the prior art as 2 in which two elongated holes are formed in a respective magnetic pole, which are spaced apart from one another in the circumferential direction and which are connected in a radially inner area with respective ring section openings to adjacent elongated holes of adjacent poles;
  • 4 a schematic sectional view of a magnetic unit of a rotor of a separately excited synchronous machine according to the invention, in which winding sections of an exciter winding which are assigned to a respective magnetic pole are arranged in two winding chambers assigned to this respective magnetic pole;
  • 5 a schematic sectional view as 4 , in which additional winding-free passage openings are formed in the region of a respective pole;
  • 6 an enlarged view of an area VI in 5 , wherein a further configuration for a coupling element is arranged in a recess of a base body of the magnetic unit between two adjacent poles;
  • 7 a schematic representation of how 6 , but with a further configuration for a coupling element;
  • 8th a schematic representation of how 6 , but with a further configuration for a coupling element;
  • 9 a schematic sectional view as 5 , in which a through hole is now formed between adjacent poles;
  • 10 an enlarged view of an area X in 9 ;
  • 11 a schematic sectional view of a coupling element made of a grain-oriented material according to 10 ;
  • 12 a schematic sectional view as 9 , in which an additional through opening is formed in a radially inner region of a respective pole;
  • 13 a schematic sectional view of a base body of the magnetic unit of the rotor according to FIG 9 ;
  • 14 a schematic sectional view as 13 in which the corresponding winding sections are now arranged in the passage openings in the base body according to a first manufacturing step of the rotor;
  • 15 a schematic sectional view as 14 in which respective coupling elements are arranged in respective recesses of the base body according to a second manufacturing step of the rotor;
  • 16 a schematic sectional view as 15 , in which flow blocking elements are additionally arranged in the passage openings according to a third manufacturing step of the rotor; and
  • 17 in a schematic side view, an electric vehicle with an electric drive device that includes a separately excited synchronous machine.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.

1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen Läufer 10 einer nicht weiter dargestellten, fremderregten Synchronmaschine nach dem Stand der Technik. Der Läufer 10 weist eine magnetische Einheit 12 einen Grundkörper 14 sowie eine Erregerwicklung mit Wicklungsabschnitten 20 auf. Der Grundkörper 14 ist als Blechpaket aus magnetisierbaren Einzelblechen gebildet, die in einer axialen Richtung parallel zu einer Drehachse 22 des Läufers 10 benachbart zueinander und elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind. In dieser Ausgestaltung sind die Wicklungsabschnitte 20 elektrisch in Reihe geschaltet. In alternativen Ausgestaltungen kann jedoch auch zumindest teilweise eine Reihenschaltung vorgesehen sein. Eine Läuferwelle 18 des Läufers 10 ist mit dem Grundkörper 14 beziehungsweise der magnetischen Einheit 12 des Läufers 10 drehfest verbunden. In der Ausgestaltung gemäß 1 ist der Läufer 10 nach Art eines Innenläufers ausgebildet. 1 shows a schematic sectional view of a rotor 10 of a not shown, separately excited synchronous machine according to the prior art. The rotor 10 has a magnetic unit 12 , a base body 14 and an excitation winding with winding sections 20 . The base body 14 is formed as a laminated core of magnetizable individual laminations, which are arranged adjacent to one another and electrically insulated from one another in an axial direction parallel to an axis of rotation 22 of the rotor 10 . In this embodiment, the winding sections 20 are electrically connected in series. In alternative configurations, however, a series connection can also be provided, at least in part. A rotor shaft 18 of the rotor 10 is connected to the base body 14 or the magnetic unit 12 of the rotor 10 in a rotationally fixed manner. In accordance with the design 1 the rotor 10 is designed in the manner of an internal rotor.

Der Grundkörper 14 ist ausgebildet, im bestimmungsgemäßen Betrieb luftspaltseitig in Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse 22 magnetische Pole 16 derart bereitzustellen, dass die magnetischen Pole 16 in Umfangsrichtung alternierende Polaritäten aufweisen. Zu diesem Zweck ist jedem magnetischen Pol 16 einer der am Grundkörper 14 angeordneten Wicklungsabschnitte 20 der Erregerwicklung des Läufers 10 zugeordnet.The base body 14 is designed to provide magnetic poles 16 on the air gap side in the circumferential direction in relation to the axis of rotation 22 in the intended operation in such a way that the magnetic poles 16 have alternating polarities in the circumferential direction. For this purpose, each magnetic pole 16 is assigned one of the winding sections 20 of the field winding of the rotor 10 arranged on the base body 14 .

Zwischen in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten magnetischen Polen 16 sind nicht bezeichnete Ausnehmungen ausgebildet, sodass die Wicklungsabschnitte 20 für einen jeweiligen Pol 16 am Grundkörper 14 angeordnet werden können. Nach dem Anordnen der Wicklungsabschnitte 20 werden die verbliebenen Ausnehmungen mittels jeweiliger Kunststoffkörper 24 verschlossen, die zugleich auch dazu dienen, die Wicklungsabschnitte 20 in den jeweiligen Ausnehmungen zu fixieren. Schließlich wird an jedem Kunststoffelement 24 radial außen noch ein Abschlusselement 26 angebracht, welches mit einer Läuferoberfläche 28, die zumindest teilweise durch den Grundkörper 14 bereitgestellt ist, in Umfangsrichtung und in axialer Richtung abschließt.Recesses (not designated) are formed between immediately adjacent magnetic poles 16 in the circumferential direction, so that the winding sections 20 for a respective pole 16 can be arranged on the base body 14 . After the winding sections 20 have been arranged, the remaining recesses are closed by means of respective plastic bodies 24, which at the same time also serve to fix the winding sections 20 in the respective recesses. Finally, a terminating element 26 is attached to each plastic element 24 radially on the outside, which terminates in the circumferential direction and in the axial direction with a runner surface 28 that is at least partially provided by the base body 14 .

Die Funktion der fremderregten Synchronmaschine ist dem Fachmann dem Grunde nach bekannt, weshalb von weiteren detaillierten Erläuterungen hierzu abgesehen wird. Im bestimmungsgemäßen Betrieb werden die Wicklungsabschnitte 20 mit einem Gleichstrom beaufschlagt, sodass an den magnetischen Polen 16 die entsprechenden magnetischen Polaritäten bereitgestellt werden können. Diese sind in Umfangsrichtung alternierend.The function of the separately excited synchronous machine is basically known to the person skilled in the art, which is why further detailed explanations in this regard are dispensed with. In normal operation, the winding sections 20 are supplied with a direct current, so that the corresponding magnetic polarities can be provided at the magnetic poles 16 . These alternate in the circumferential direction.

2 zeigt eine Schnittdarstellung wie 1, bei der dargestellt ist, dass im Bereich eines jeden Pols 16 zusätzlich eine innenliegende radiale Öffnung ausgebildet ist, die sich ebenfalls in axialer Richtung erstreckt und als Durchgangsöffnung 30 ausgebildet ist. Durch die Durchgangsöffnung 30 soll eine verbesserte Nutzung eines Relunktanzdrehmoments erreicht werden können. Dadurch kann der Wirkungsgrad der fremderregten Synchronmaschine verbessert werden. 2 shows a sectional view like 1 , in which it is shown that in the region of each pole 16 there is also an internal radial opening which also extends in the axial direction and is designed as a through-opening 30 . The through-opening 30 is intended to make it possible to achieve improved utilization of a reluctance torque. As a result, the efficiency of the separately excited synchronous machine can be improved.

3 zeigt eine weitere entsprechende Ausgestaltung nach dem Stand der Technik, die auf der Ausgestaltung gemäß 2 basiert und bei der im Bereich eines jeweiligen der Pole 16 nicht nur eine Durchgangsöffnung 30, sondern in Umfangsrichtung benachbart zwei Durchgangsöffnungen 30 ausgebildet sind. In einem radial inneren Bereich sind jeweils zwei Durchgangsöffnungen 30 von zwei unmittelbar benachbart ausgebildeten magnetischen Polen 16 über einen jeweiligen Ringabschnitt 32, der ebenfalls als Durchgangsöffnung ausgebildet ist, miteinander verbunden. 3 FIG. 1 shows a further corresponding embodiment according to the prior art, which is based on the embodiment according to FIG 2 based and at the im Area of each of the poles 16 not only a through-opening 30, but in the circumferential direction adjacent two through-openings 30 are formed. In a radially inner region, two through-openings 30 of two immediately adjacent magnetic poles 16 are connected to one another via a respective annular section 32, which is also designed as a through-opening.

Die Wicklungsabschnitte 20 sind in jeweiligen Wicklungskammern 34 angeordnet, die sich ebenfalls in axialer Richtung erstrecken und nach Art einer Ausnehmung ausgebildet sind, die luftspaltseitig geöffnet ist. Die Wicklungskammern zweier benachbarter magnetischer Pole 16 können ineinander übergehen.The winding sections 20 are arranged in respective winding chambers 34 which also extend in the axial direction and are designed in the manner of a recess which is open on the air gap side. The winding chambers of two adjacent magnetic poles 16 can merge into one another.

4 zeigt eine Ausgestaltung für einen Läufer für eine permanentmagnetlose Synchronmaschine 70 (17) gemäß der Erfindung. Diese Ausgestaltung basiert auf der Ausgestaltung gemäß 1, weshalb ergänzend auf die voranstehenden Erläuterungen verwiesen wird. Der Läufer 40 weist eine magnetische Einheit 42 auf, die einen Grundkörper 44 aufweist. Die magnetische Einheit 42 ist ausgebildet, im bestimmungsgemäßen Betrieb luftspaltseitig in Umfangsrichtung in Bezug auf eine Drehachse 22 des Läufers 40 magnetische Pole 16 derart bereitzustellen, dass die magnetischen Pole 16 in Umfangsrichtung alternierende Polaritäten aufweisen. Jedem magnetischen Pol 16 ist ein am Grundkörper 44 angeordneter Wicklungsabschnitt, der zwei Wicklungsteilabschnitte 48, 50 aufweist, einer nicht weiter dargestellten Erregerwicklung des Läufers 40 zugeordnet. Die Wicklungsteilabschnitte 48, 50 können elektrische in Reihe oder auch parallelgeschaltet sein, um den jeweiligen Wicklungsabschnitt zu bilden. Im bestimmungsgemäßen Betrieb ist die Erregerwicklung und damit jeder der Wicklungsabschnitte sowie Wicklungsteilabschnitte 48, 50 mit einem Gleichstrom beaufschlagbar, um das Bereitstellen der magnetischen Pole 16 im bestimmungsgemäßen Betrieb zu ermöglichen oder zu unterstützen. 4 shows an embodiment for a rotor for a synchronous machine without permanent magnets 70 ( 17 ) according to the invention. This embodiment is based on the embodiment according to FIG 1 , which is why reference is also made to the explanations above. The rotor 40 has a magnetic unit 42 which has a base body 44 . The magnetic unit 42 is designed, during normal operation, to provide magnetic poles 16 on the air gap side in the circumferential direction in relation to a rotational axis 22 of the rotor 40 such that the magnetic poles 16 have alternating polarities in the circumferential direction. Each magnetic pole 16 is assigned a winding section which is arranged on the base body 44 and has two partial winding sections 48, 50, an excitation winding of the rotor 40 which is not shown in any more detail. The partial winding sections 48, 50 can be electrically connected in series or else in parallel in order to form the respective winding section. In normal operation, the field winding and thus each of the winding sections and partial winding sections 48, 50 can be supplied with a direct current in order to enable or support the provision of the magnetic poles 16 in normal operation.

Jeder Wicklungsteilabschnitt 48, 50 ist somit ebenfalls einem jeweiligen der magnetischen Pole 16 zugeordnet. Darüber hinaus ist jeder Wicklungsabschnitt in Wicklungsteilabschnitte 48, 50 unterteilt, wobei jeder Wicklungsteilabschnitt 48, 50 in einer jeweiligen Wicklungskammer 52, 54 angeordnet ist. Der Wicklungsabschnitt ist also - entgegen dem Stand der Technik - nicht in einer einzigen Wicklungskammer - wie bei dem Läufer 10 gemäß 1 - angeordnet, sondern jeder Wicklungsabschnitt ist in zwei, dem jeweiligen magnetischen Pol 16 zugeordneten Wicklungskammern 52, 54 angeordnet.Each partial winding section 48, 50 is thus also assigned to a respective one of the magnetic poles 16. In addition, each winding section is divided into partial winding sections 48, 50, with each partial winding section 48, 50 being arranged in a respective winding chamber 52, 54. The winding section is - contrary to the prior art - not in a single winding chamber - as in the rotor 10 according to 1 - Arranged, but each winding section is arranged in two, the respective magnetic pole 16 associated winding chambers 52, 54.

Die Wicklungskammern 52, 54 sind durch jeweilige im Grundkörper 44 ausgebildete Durchgangsöffnungen 58 gebildet. Dadurch werden jeweilige Flusssperrabschnitte durch die Durchgangsöffnungen 58 bereitgestellt, welche zugleich zum Sperren eines magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb der Synchronmaschine 70 dienen. Die Flusssperrabschnitte zeichnen sich gegenüber dem Grundkörper 44 dadurch aus, dass sie eine erheblich kleinere relative magnetische Permeabilität und damit eine entsprechend kleinere magnetische Leitfähigkeit bereitstellen und somit für den magnetischen Fluss einen entsprechend großen magnetischen Widerstand im Vergleich zum Grundkörper 44 bereitstellen. Der Grundkörper 44 ist vorliegend ansonsten wie der Grundkörper 14 des Läufers 10 gemäß 1 ausgebildet, wenngleich die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist.The winding chambers 52, 54 are formed by respective through openings 58 formed in the base body 44. As a result, respective flux blocking sections are provided by the through-openings 58, which at the same time serve to block a magnetic flux during normal operation of the synchronous machine 70. Compared to the base body 44, the flux blocking sections are characterized in that they provide a significantly lower relative magnetic permeability and thus a correspondingly lower magnetic conductivity and thus provide a correspondingly large magnetic resistance for the magnetic flux compared to the base body 44. In the present case, the base body 44 is otherwise like the base body 14 of the rotor 10 according to FIG 1 formed, although the invention is not limited thereto.

Für die Erfindung ist es jedoch nicht wesentlich, dass der Grundkörper 14 beziehungsweise 44 als Blechpaket ausgebildet ist. Dem Grunde nach kann hier auch ein geeigneter anderer Werkstoff vorgesehen sein, der eine möglichst große Magnetisierbarkeit bereitstellt bei einer möglichst kleinen elektrischen Leitfähigkeit. Dies kann zum Beispiel auch durch einen geeigneten Ferrit oder dergleichen erfolgen.However, it is not essential for the invention that the base body 14 or 44 is designed as a laminated core. Basically, another suitable material can also be provided here, which provides the greatest possible magnetizability with the lowest possible electrical conductivity. This can also be done, for example, using a suitable ferrite or the like.

Darüber hinaus sind die Durchgangsöffnungen 58, die einem jeweiligen der Pole 16 zugeordnet sind, durch einen jeweiligen Flussleitabschnitt 56 voneinander getrennt. Der Flussleitabschnitt 56 dient zum Führen des magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb. In der Ausgestaltung gemäß 4 sind die Wicklungsteilabschnitte 48, 50 in radialer Richtung durch den Flussleitabschnitt 56 voneinander getrennt.In addition, the through openings 58 associated with each of the poles 16 are separated from each other by a respective flux guide section 56 . The flux-conducting section 56 is used to guide the magnetic flux during normal operation. In accordance with the design 4 the partial winding sections 48, 50 are separated from one another in the radial direction by the flux-conducting section 56.

Die Durchgangsöffnungen 58 sind beabstandet von der Drehachse 22 des Läufers 40 angeordnet und erstrecken sich in einer axialen Richtung parallel zur Drehachse 22 des Läufers 40.The through openings 58 are arranged at a distance from the axis of rotation 22 of the rotor 40 and extend in an axial direction parallel to the axis of rotation 22 of the rotor 40.

In einer jeweiligen der Wicklungskammern 52, 54 ist jeweils ein Teil eines jeweiligen Wicklungsabschnitts, nämlich ein jeweiliger Wicklungsteilabschnitts 48, 50, angeordnet, wobei diese Wicklungskammern 52, 54 voneinander in Umfangsrichtung getrennt sind. In dem hierdurch gebildeten Zwischenraum sind sich in axialer Richtung erstreckende Kunststoffelemente als Flusssperrelemente 24, 60 angeordnet. Dadurch sind die jeweiligen Wicklungskammern 52, 54 verschlossen und halten die jeweiligen Wicklungsteilabschnitte 48, 50 in ihren jeweiligen Positionen.A part of a respective winding section, namely a respective partial winding section 48, 50, is arranged in each of the winding chambers 52, 54, with these winding chambers 52, 54 being separated from one another in the circumferential direction. Plastic elements extending in the axial direction are arranged as flow blocking elements 24, 60 in the intermediate space formed in this way. As a result, the respective winding chambers 52, 54 are closed and hold the respective partial winding sections 48, 50 in their respective positions.

Ein jeweiliger der Wicklungsabschnitte beziehungsweise der Wicklungsteilabschnitte 48, 50 umschließt somit einen jeweiligen der magnetischen Pole 16 der magnetischen Einheit 42. Die Erregerwicklung des Läufers 40 ist somit Bestandteil der magnetischen Einheit 42.Each of the winding sections or partial winding sections 48, 50 thus encloses a respective one of the magnetic Poles 16 of the magnetic unit 42. The excitation winding of the rotor 40 is therefore part of the magnetic unit 42.

Zwischen einem jeweiligen Flusssperrelement 24 und einem jeweiligen Flusssperrelement 60 ist ein jeweiliges Koppelelement 46 angeordnet, welches vorliegend aus dem gleichen Werkstoff wie der Grundkörper 44 ausgebildet ist. In alternativen Ausgestaltungen kann hier auch ein anderer Werkstoff zum Einsatz kommen, wie dies zum Beispiel anhand der weiteren Ausführungsbeispiele in Bezug auf die 9 bis 11 noch erläutert werden wird. An dem jeweiligen Flusssperrelement 24 ist radial außen ein jeweiliges Abdeckelement 26 angeordnet, welches mit der durch den Grundkörper 44 bereitgestellten Läuferoberfläche 28 abschließt. Dadurch kann in Umfangsrichtung eine nahezu homogene Läuferoberfläche 28 erreicht werden. Zugleich kann das Flusssperrelement 24 vor Einwirkungen aus dem Luftspalt im bestimmungsgemäßen Betrieb geschützt werden.A respective coupling element 46 is arranged between a respective flow blocking element 24 and a respective flow blocking element 60 , which in the present case is made of the same material as the base body 44 . In alternative configurations, a different material can also be used here, as is the case, for example, with reference to the further exemplary embodiments in relation to FIG 9 until 11 will be explained later. A respective cover element 26 is arranged radially on the outside of the respective flux blocking element 24 and terminates with the rotor surface 28 provided by the base body 44 . As a result, an almost homogeneous rotor surface 28 can be achieved in the circumferential direction. At the same time, the flux blocking element 24 can be protected from the effects of the air gap during normal operation.

Durch die Konstruktion der Erregerwicklung gemäß 4 kann gegenüber der des Läufers 10 gemäß 1 eine deutliche Vergrößerung des Reluktanz-Drehmoments erreicht werden. Durch die Flusssperrelemente 24, 60 werden im fertig montierten Zustand auch die entsprechenden Wicklungskammern 52, 54 von benachbarten magnetischen Polen 16 getrennt.By designing the excitation winding according to 4 can compared to that of the runner 10 according to 1 a significant increase in the reluctance torque can be achieved. In the fully assembled state, the flux blocking elements 24, 60 also separate the corresponding winding chambers 52, 54 from adjacent magnetic poles 16.

5 zeigt nun in einer Schnittansicht eine Weiterbildung der Ausgestaltung gemäß 4. Die voranstehenden Erläuterungen zur Ausgestaltung gemäß 4 gelten dem Grunde nach auch für die Ausgestaltung gemäß 5, weshalb ergänzend auf die Ausführungen zum Läufer 40 gemäß 4 verwiesen wird. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede erläutert. 5 now shows a sectional view of a development of the embodiment according to FIG 4 . The above explanations for the design according to 4 basically also apply to the design 5 , which is why in addition to the statements on the rotor 40 according to 4 is referenced. Only the differences are explained below.

Der Läufer 40 gemäß 5 unterscheidet sich vom Läufer 40 gemäß 4 dadurch, dass im Bereich der magnetischen Pole 16 zusätzlich wicklungslose Durchgangsöffnungen 62 ausgebildet sind. Durch die Durchgangsöffnungen 62, die sich im Wesentlichen in eine axiale Richtung und eine radiale Richtung erstrecken und die voneinander durch Flussleitabschnitte des Grundkörpers 44 getrennt sind, kann das Reluktanz-Drehmoment weiter erhöht werden. Die Durchgangsöffnungen 62 sind in der Schnittdarstellung gemäß 5 als Langlochöffnungen erkennbar, deren radiale Erstreckungsrichtung im Wesentlichen linear ist. Für einen jeweiligen der magnetischen Pole 16 sind vorliegend jeweils fünf in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Durchgangsöffnungen 62 vorgesehen, die sich bis in einen Bereich der Läuferoberfläche 28 erstrecken. Sie erstrecken sich ferner radial nach innen, wobei die in Umfangsrichtung mittlere der Durchgangsöffnungen 62 sich über die jeweiligen Wicklungskammern 52 und 54 hinaus erstreckt. Die hierzu in Umfangsrichtung benachbarten der Durchgangsöffnungen 62 erstrecken sich hingegen lediglich noch über die radial äußeren Wicklungskammern 52 nach innen, wohingegen die äußersten der Durchgangsöffnungen 62 sich lediglich radial nach innen bis etwa zur jeweiligen Wicklungskammer 52 erstrecken.The runner 40 according to 5 differs from the runner 40 according to 4 in that in the area of the magnetic poles 16 additional through-openings 62 without windings are formed. The reluctance torque can be further increased by the through-openings 62, which essentially extend in an axial direction and a radial direction and which are separated from one another by flux-conducting sections of the base body 44. The through-openings 62 are shown in the sectional view according to FIG 5 recognizable as slot openings, the radial direction of extension of which is essentially linear. For each of the magnetic poles 16 , five through openings 62 are provided which are spaced apart from one another in the circumferential direction and extend into a region of the rotor surface 28 . They also extend radially inward, with the circumferentially middle one of the through openings 62 extending beyond the respective winding chambers 52 and 54 . The through-openings 62 that are adjacent to this in the circumferential direction, on the other hand, only extend inward beyond the radially outer winding chambers 52 , whereas the outermost of the through-openings 62 only extend radially inward to approximately the respective winding chamber 52 .

In 5 ist ein Bereich VI dargestellt, der in 6 vergrößert dargestellt ist. In 6 ist zugleich auch eine alternative Ausgestaltung in Bezug auf das Koppelelement 46 gemäß 5 dargestellt. Wie aus 6 ersichtlich ist, ist bei dieser Ausgestaltung ein Koppelelement 84 vorgesehen, welches anstelle des Koppelelements 46 in 5 eingesetzt ist. Das Koppelelement 84 besteht aus einem Werkstoff wie das Koppelelement 46, jedoch erstreckt es sich zwischen zwei benachbarten der Wicklungskammern 54 in radialer Richtung hindurch. Darüber hinaus ist das Flusssperrelement 60 der 5 hier nun durch zwei Flusssperrelemente 86 ersetzt. Die Flusssperrelemente 86 sind jeweils zwischen dem jeweiligen Wicklungsteilabschnitt 50 und einem entsprechenden Bereich des Koppelelements 84 angeordnet. Die Flusssperrelemente 86 können aus dem gleichen Material wie das Flusssperrelement 24 oder das Flusssperrelement 60 gebildet sein.In 5 a region VI is shown, which in 6 is shown enlarged. In 6 is also an alternative embodiment in relation to the coupling element 46 according to 5 shown. How out 6 As can be seen, in this embodiment a coupling element 84 is provided, which instead of the coupling element 46 in 5 is used. The coupling element 84 consists of a material like the coupling element 46, but it extends through between two adjacent winding chambers 54 in the radial direction. In addition, the flow blocking element 60 of 5 replaced here by two flow blocking elements 86 . The flux blocking elements 86 are each arranged between the respective partial winding section 50 and a corresponding area of the coupling element 84 . Flow blocking elements 86 may be formed from the same material as flow blocking element 24 or flow blocking element 60 .

7 zeigt in einer Darstellung wie 6 eine dritte Ausgestaltung für ein Koppelelement 80, welches anstelle des Koppelelements 46 gemäß 5 vorgesehen sein kann. Bei dieser Ausgestaltung, die auf der Ausgestaltung gemäß 6 basiert, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird, ragt das Koppelelement 80 darüber hinaus auch radial nach außen in einen Bereich, der die zwei benachbarten Wicklungskammern 52 voneinander trennt. Insofern ist nunmehr bei dieser Ausgestaltung das Flusssperrelement 24 gemäß der Ausgestaltung gemäß 5 ersetzt durch zwei Flusssperrelemente 88, die ebenso wie die Flusssperrelemente 86 zwischen dem Koppelelement 80 und dem jeweiligen Wicklungsteilabschnitt 48 angeordnet sind, um die jeweilige Durchgangsöffnung 58 auszufüllen. Dadurch braucht auch das Abdeckelement 26 nicht mehr vorgesehen zu sein. Das Koppelelement 80 kann somit auch dieses Element ersetzen. 7 shows in a representation like 6 a third embodiment for a coupling element 80, which instead of the coupling element 46 according to 5 can be provided. In this embodiment, based on the embodiment 6 is based, which is why reference is also made to the relevant explanations, the coupling element 80 also protrudes radially outwards into an area that separates the two adjacent winding chambers 52 from one another. In this respect, in this embodiment, the flux blocking element 24 is now in accordance with the embodiment 5 replaced by two flux blocking elements 88 which, like the flux blocking elements 86, are arranged between the coupling element 80 and the respective partial winding section 48 in order to fill the respective passage opening 58. As a result, the cover element 26 also no longer needs to be provided. The coupling element 80 can thus also replace this element.

8 zeigt nun eine weitere Ausgestaltung für ein Koppelelement 82, welches auf der Ausgestaltung gemäß 7 basiert, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Im Unterschied zur Ausgestaltung des Koppelelements 80 gemäß 7 ragt das Koppelelement 82 gemäß 8 radial nicht über die radial innere der Wicklungskammern 54 hinaus, sondern lediglich bis zu deren radialen Position. Bezüglich des radial äußeren Bereichs des Koppelelements 82 entspricht die Ausgestaltung somit im Wesentlichen der Ausgestaltung des Koppelelements 80 gemäß 7. Da das Koppelelement 82 jedoch nicht in einen radialen Bereich der Wicklungskammern 54 hineinragt, ist dort bei dieser Ausgestaltung wieder das Flusssperrelement 60 angeordnet. Dem Grunde nach entspricht dies dem, was bereits zu 4 und 5 erläutert wurde. 8th now shows a further configuration for a coupling element 82, which is based on the configuration according to FIG 7 is based, which is why reference is also made to the relevant statements. In contrast to the configuration of the coupling element 80 according to FIG 7 protrudes the coupling element 82 according to 8th radially not beyond the radially inner of the winding chambers 54, but only up to the radial position. Regarding the radial In the outer region of the coupling element 82, the configuration thus essentially corresponds to the configuration of the coupling element 80 7 . However, since the coupling element 82 does not protrude into a radial region of the winding chambers 54, the flux blocking element 60 is again arranged there in this embodiment. Basically, this corresponds to what is already to 4 and 5 was explained.

Die Koppelelemente 46, 80, 82, 84 sind vorliegend nach Art von langgestreckten Profilen ausgebildet, sodass sie bei der Herstellung des Läufers 40 axial von einer seiner Stirnseite des Läufers 40 in eine jeweilige Ausnehmung 64 des Grundkörpers 44 eingeschoben werden können. Bezüglich der Herstellung des Läufers 40 wird auf die folgenden weiteren Erläuterungen verwiesen.In the present case, the coupling elements 46, 80, 82, 84 are designed in the manner of elongated profiles, so that during the production of the rotor 40 they can be pushed axially from one of its end faces of the rotor 40 into a respective recess 64 of the base body 44. With regard to the manufacture of the rotor 40, reference is made to the following further explanations.

Die voranstehenden Ausgestaltungen der Koppelelemente 46, 80, 82, 84 zeigen, dass die Realisierung von mindestens zwei Wicklungskammern für einen jeweiligen Wicklungsabschnitt einfach handhabbare unterschiedliche Herstellungsverfahren genutzt werden können. Darüber hinaus kann auch eine bedarfsgerechte Anpassung an die Funktionalität der Synchronmaschine 70 erreicht werden. Je nach Gestaltung der Durchgangsöffnungen 58, 62 und Positionierung der Wicklungsabschnitte kann die Funktion weiter beeinflusst werden.The above configurations of the coupling elements 46, 80, 82, 84 show that the realization of at least two winding chambers for a respective winding section can be used using easily manageable different manufacturing methods. In addition, a need-based adaptation to the functionality of the synchronous machine 70 can also be achieved. Depending on the design of the through openings 58, 62 and the positioning of the winding sections, the function can be further influenced.

9 zeigt eine weitere Ausgestaltung für einen Läufer 40, die auf den vorhergehenden Ausgestaltungen basiert, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Die Ausgestaltung gemäß 9 unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausgestaltungen unter anderem durch die Anordnung und Gestaltung der Wicklungskammern 52, 54. Diese sind durch entsprechende Durchgangsöffnungen 58 gebildet. Die Durchgangsöffnungen 58 basieren hinsichtlich ihres Querschnitts und ihrer Position und ihrer Querschnittsform auf Reluktanzöffnungen, wie sie bei Läufern von Synchron-Reluktanzmaschinen vorgesehen sind. Die Durchgangsöffnungen 58 unterteilen deshalb den Grundkörper 44 in entsprechende Flussleitabschnitte 56 und Flusssperrabschnitte, die durch die Durchgangsöffnungen 58 gebildet sind. Dadurch besteht die Möglichkeit, bereits ohne Aktivierung einer Erregung ein großes Reluktanzdrehmoment erreichen zu können. Darüber hinaus sind durch die Durchgangsöffnungen 58 nunmehr entsprechende geformte Wicklungskammern 52, 54 bereitgestellt, in denen die jeweiligen Wicklungsteilabschnitte 48, 50 der Erregerwicklung des Läufers 40 angeordnet sind. Diesbezüglich wird auf die entsprechenden vorhergehenden Ausführungen verwiesen. Darüber hinaus sind in den Durchgangsöffnungen entsprechende Flusssperrelemente 86, 88 ergänzend angeordnet, um einen Querschnitt der Durchgangsöffnungen 58 vollständig auszufüllen. Bezüglich der Flusssperrelemente 86, 88 wird ergänzend auf die Ausführungen zu 6 und 7 verwiesen. 9 shows a further configuration for a rotor 40, which is based on the previous configurations, which is why reference is also made to the relevant statements. The design according to 9 differs from the previous configurations, among other things, in the arrangement and design of the winding chambers 52, 54. These are formed by corresponding through-openings 58. With regard to their cross-section and their position and their cross-sectional shape, the through openings 58 are based on reluctance openings as are provided in rotors of synchronous reluctance machines. The through-openings 58 therefore divide the main body 44 into corresponding flow-guiding sections 56 and flow-blocking sections, which are formed by the through-openings 58 . This makes it possible to achieve a large reluctance torque without activating an excitation. In addition, the passage openings 58 now provide correspondingly shaped winding chambers 52, 54, in which the respective partial winding sections 48, 50 of the field winding of the rotor 40 are arranged. In this regard, reference is made to the corresponding previous statements. In addition, corresponding flow blocking elements 86 , 88 are additionally arranged in the through-openings in order to completely fill out a cross-section of the through-openings 58 . With regard to the flux blocking elements 86, 88, the explanations are also provided 6 and 7 referred.

10 zeigt nun einen vergrößerten Ausschnitt X aus 9. Zu erkennen ist aus 10, dass ein Koppelelement 90 vorgesehen ist, welches aus einem kornorientierten Werkstoff gebildet ist. Dieses Koppelelement 90 ist in einer Schnittansicht in 11 als separates Teil dargestellt. Aus 11 ist ersichtlich, dass das Koppelelement 90 aus einem kornorientierten magnetisierbaren Werkstoff gebildet ist. Vorliegend handelt es sich um ein kornorientiertes Elektroblech. Die Kornorientierung ist durch waagerecht dargestellte Linien in 11 dargestellt. Darüber hinaus ist aus 11 ersichtlich, dass das Koppelelement 90 Formschlusselemente 66 aufweist, die mit entsprechend ausgebildeten Formschlusselementen der Ausnehmung 64 (14) im Eingriff stehen, um das Koppelelement 90 im in der Ausnehmung 64 angeordneten Zustand in seiner Lage gesichert zu halten. In der vorliegenden Ausgestaltung ist das Koppelelement 90 somit mittels der Formschlusselemente 66 mit dem Grundkörper 44 fest verbunden. Das Koppelelement 90 ist als langgestrecktes Strangteil ausgebildet, sodass es von einer der Stirnseiten des Läufers 40 bei der Herstellung axial eingeschoben werden kann. Diese Ausgestaltung gilt vorzugsweise auch für die zuvor beschriebenen Koppelelemente. 10 now shows an enlarged section X 9 . Visible is off 10 that a coupling element 90 is provided, which is formed from a grain-oriented material. This coupling element 90 is shown in a sectional view in 11 shown as a separate part. Out of 11 it can be seen that the coupling element 90 is formed from a grain-oriented magnetizable material. The present case is a grain-oriented electrical steel sheet. The grain orientation is indicated by horizontal lines in 11 shown. Beyond that is off 11 It can be seen that the coupling element 90 has form-fitting elements 66 which, with correspondingly designed form-fitting elements of the recess 64 ( 14 ) are engaged to keep the coupling element 90 secured in position when arranged in the recess 64 . In the present embodiment, the coupling element 90 is thus firmly connected to the base body 44 by means of the positive-locking elements 66 . The coupling element 90 is designed as an elongated line part, so that it can be pushed in axially from one of the end faces of the rotor 40 during production. This refinement preferably also applies to the coupling elements described above.

12 zeigt eine weitere Ausgestaltung für einen Läufer 40, welche auf der Ausgestaltung gemäß 9 basiert, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede weiter erläutert. 12 shows a further configuration for a rotor 40, which is based on the configuration according to FIG 9 is based, which is why reference is also made to the relevant statements. Only the differences are explained further below.

Die Ausgestaltung gemäß 12 unterscheidet sich einerseits dadurch von der Ausgestaltung des Läufers gemäß 9, dass im Bereich der Pole 16 zentrisch in Bezug auf einen jeweiligen magnetischen Pol 16 eine in der Schnittdarstellung gemäß 12 etwa dreieckförmige wicklungslose Durchgangsöffnung 100 angeordnet ist. Darüber hinaus ist anstelle des Koppelelements 90 gemäß 9 vorgesehen, dass zwei Koppelelemente 92, 94 in der jeweiligen Ausnehmung 64 angeordnet sind. Ferner sind die Flusssperrelemente 86, 88 durch einteilige Flusssperrelemente 96, 98 ersetzt. Dadurch braucht das Koppelelement 90 nicht mehr vorgesehen zu sein, welches die Wicklungskammern 52, 54 in radialer Richtung durchragt. Vielmehr sind nunmehr die Wicklungskammern 52, 54 von benachbart angeordneten magnetischen Polen 16 durch die Flusssperrelemente 96, 98 voneinander getrennt. Zur Verbesserung der Stabilität weisen die Flusssperrelemente 96, 98 ebenfalls Formschlusselemente 66 wie die Koppelelemente 92, 94 auf. Dadurch kann eine gute Stabilität auch bei großen Drehzahlen des Läufers 40 erreicht werden, obwohl das Koppelelement 92 nur bis zur ersten Durchgangsöffnung 58 von radial außen gesehen radial nach innen ragt. Durch diese Konstruktion kann das Reluktanz-Drehmoment weiter deutlich erhöht werden.The design according to 12 differs on the one hand from the design of the rotor according to 9 that in the area of the poles 16 centrically with respect to a respective magnetic pole 16 according to the sectional view 12 approximately triangular winding-free passage opening 100 is arranged. In addition, instead of the coupling element 90 according to 9 provided that two coupling elements 92, 94 are arranged in the respective recess 64. Furthermore, the flow blocking elements 86,88 are replaced by one-piece flow blocking elements 96,98. As a result, the coupling element 90 no longer needs to be provided, which protrudes through the winding chambers 52, 54 in the radial direction. Rather, the winding chambers 52, 54 of adjacent magnetic poles 16 are now separated from one another by the flux blocking elements 96, 98. To improve the stability, the flow blocking elements 96, 98 also have form-fitting elements 66 like the coupling elements 92, 94. This allows good stability even with large Speeds of the rotor 40 can be reached, although the coupling element 92 protrudes radially inwards only as far as the first through-opening 58 viewed from radially outside. With this construction, the reluctance torque can be further significantly increased.

Die folgenden 13 bis 16 beziehen sich auf die Herstellung des Läufers 40 gemäß 9. 13 zeigt in einer schematischen Schnittansicht den Grundkörper 34, der mit der Läuferwelle 18 bereits verbunden ist. Zu erkennen ist, dass der Grundkörper 44 die Durchgangsöffnungen 58 aufweist, die jeweils zwischen zwei benachbarten magnetischen Polen 16 über die Ausnehmung 64 miteinander verbunden sind. Die Ausnehmung 64 ist radial nach außen offen. Die Ausnehmung 64 umfasst die Formschlusselemente 66, wie sie bereits zuvor erläutert wurden.The following 13 until 16 refer to the manufacture of the rotor 40 according to 9 . 13 shows the base body 34, which is already connected to the rotor shaft 18, in a schematic sectional view. It can be seen that the base body 44 has the through openings 58 which are connected to one another between two adjacent magnetic poles 16 via the recess 64 . The recess 64 is open radially outwards. The recess 64 includes the form-fitting elements 66, as already explained above.

14 zeigt nun in einer schematischen Schnittdarstellung wie 13 die Anordnung der Erregerwicklung am Grundkörper 44, um die magnetische Einheit 42 zu bilden. Dadurch, dass die Durchgangsöffnungen 58 über die Ausnehmung 64 von außen zugänglich sind, kann auf einfache Weise ein elektrischer Leiter der jeweiligen Wicklungsteilabschnitte 48, 50 in die jeweiligen Durchgangsöffnungen 58 eingeführt werden. Die entsprechenden elektrischen Leiter werden von radial außen nach radial innen in die jeweiligen Durchgangsöffnungen 58 eingebracht. Sobald die Wicklungsteilabschnitte 48, 50 in den jeweiligen Durchgangsöffnungen 58 eingebracht sind, werden die entsprechenden Koppelelemente 90 von einer Stirnseite in die entsprechenden Ausnehmungen 64 eingeschoben. Dadurch werden die Wicklungskammern 52, 54 voneinander und auch von den entsprechenden Wicklungskammern der benachbarten Pole 16 getrennt. Dies ist in der schematischen Schnittdarstellung gemäß 15 gezeigt. 14 now shows in a schematic sectional view how 13 the arrangement of the excitation winding on the base body 44 to form the magnetic unit 42. Because the through-openings 58 are accessible from the outside via the recess 64, an electrical conductor of the respective partial winding sections 48, 50 can be inserted into the respective through-openings 58 in a simple manner. The corresponding electrical conductors are introduced into the respective through-openings 58 from radially outside to radially inside. As soon as the partial winding sections 48, 50 have been introduced into the respective passage openings 58, the corresponding coupling elements 90 are pushed into the corresponding recesses 64 from one end. This isolates the winding chambers 52, 54 from each other and also from the corresponding winding chambers of the adjacent poles 16. This is according to the schematic sectional view 15 shown.

Sodann werden in nicht durch Wicklungsteilabschnitte 48, 50 beaufschlagte Querschnittsflächen der Durchgangsbohrungen 58 die Sperrelemente 86, 88 ebenfalls von einer axialen Stirnseite des Läufers 40 eingeschoben. Dadurch werden die Wicklungsteilabschnitte 48, 50 in den jeweiligen Durchgangsöffnungen 58 fixiert. Dies ist in 16 dargestellt. Dadurch ist der Läufer 40 nunmehr hergestellt.The blocking elements 86 , 88 are then also pushed from an axial end face of the rotor 40 into cross-sectional areas of the through bores 58 which are not acted upon by partial winding sections 48 , 50 . As a result, the partial winding sections 48, 50 are fixed in the respective through-openings 58. this is in 16 shown. As a result, the runner 40 is now made.

17 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, welches hier als Elektrofahrzeug 76 ausgebildet ist. Das Elektrofahrzeug 76 weist eine elektrische Antriebseinrichtung 72 auf, die als rotierende elektrische Maschine eine fremderregte Synchronmaschine 70 zum Antreiben des Elektrofahrzeugs 76 in einem bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb aufweist. Die Synchronmaschine 70 weist einen Ständer 78 auf, der eine nicht dargestellte Durchgangsöffnung aufweist, in der ein Läufer 40 drehbar angeordnet ist. Der Läufer 40 ist vorliegend als Innenläufer ausgebildet. In alternativen Ausgestaltungen kann der Läufer 40 natürlich auch als Außenläufer ausgebildet sein. Die elektrische Antriebseinrichtung 72 ist ferner mittels eines als Energiewandler dienenden Wechselrichters 68 der elektrischen Antriebseinrichtung 72 an eine Hochvoltbatterie 74 angeschlossen, die der elektrischen Energieversorgung der Antriebseinrichtung 72 dient. 17 FIG. 12 shows an electrically drivable motor vehicle in a schematic side view, which is embodied here as an electric vehicle 76. The electric vehicle 76 has an electric drive device 72 which, as a rotating electric machine, has an externally excited synchronous machine 70 for driving the electric vehicle 76 in normal driving operation. The synchronous machine 70 has a stator 78 which has a through opening, not shown, in which a rotor 40 is rotatably arranged. In the present case, the rotor 40 is designed as an internal rotor. In alternative configurations, the runner 40 can of course also be designed as an external runner. The electric drive device 72 is also connected to a high-voltage battery 74, which is used to supply electric energy to the drive device 72, by means of an inverter 68 of the electric drive device 72, which is used as an energy converter.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie mittels geeigneter Anordnungen der Erregerwicklung eines Läufers das Reluktanz-Drehmoment verbessert bereitgestellt werden kann. Mit der Erfindung ist es möglich, bei einer Synchronmaschine den Reluktanzeffekt verstärkt zu nutzen. Dadurch braucht bei einer fremderregten Synchronmaschine weniger Erregerstrom zur Verfügung gestellt zu werden, wodurch der Wirkungsgrad erhöht und der Energieverbrauch reduziert werden können. Dies ist besonders vorteilhaft im Bereich bei kleiner Leistung. Dabei kann sich ein Vorteil insbesondere im Teillastbereich ergeben, bei dem das Kraftfahrzeug zumeist betrieben wird. Auf diese Weise kann eine Reichweite erhöht werden, weil eine volle Leistung in der Regel nur selten erforderlich ist. Dies gilt auch für die meisten Fahrzyklen, bei denen Antriebseinrichtungen der Kraftfahrzeuge häufig nur ein vergleichsweise kleines Drehmoment bereitzustellen brauchen.Overall, the examples show how the reluctance torque can be provided in an improved manner by means of suitable arrangements of the field winding of a rotor. With the invention it is possible to make greater use of the reluctance effect in a synchronous machine. As a result, with a separately excited synchronous machine, less excitation current needs to be made available, as a result of which the efficiency can be increased and the energy consumption can be reduced. This is particularly advantageous in the low-power range. This can result in an advantage in particular in the partial load range, in which the motor vehicle is mostly operated. In this way, a range can be increased because full power is usually only rarely required. This also applies to most driving cycles, in which drive devices in motor vehicles often only need to provide a comparatively small amount of torque.

Insgesamt zeigen die Beispiele auch, magnetische und festigkeitstechnische Koppelbauteile bei einem Läufer einer fremderregten Synchronmaschine anzuwenden. Die Koppelbauteile ermöglichen es, die Erregerwicklung des Läufers in mehreren Reluktanzöffnungen anordnen zu können, anstelle dass sie nur in einer einzigen Nut pro magnetischem Pol angeordnet ist. Dadurch kann mit dem auf diese Weise konstruierten Läufer ein erhöhtes Reluktanzdrehmoment erreicht werden. Die Anzahl, die Form und/oder die Größe der Reluktanzöffnungen kann optimiert werden, um ein möglichst großes Reluktanz-Drehmoment erreichen zu können. Die Koppelbauteile beziehungsweise Koppelelemente werden vorzugsweise erst nach einer Bewicklung beziehungsweise Fertigstellung der Erregerwicklung in einer axialen Richtung des Läufers eingesteckt. Die Koppelelemente haben dabei insbesondere zwei Aufgaben, nämlich koppeln sie erstens magnetisch zwei Flusswege im Läuferblechpaket beziehungsweise Grundkörper 44 und sie haben zweitens Formschlusskonturen, wodurch eine gute, feste Verbindung im Läufer erreicht werden kann. Dies erlaubt es, auch große Kräfte bei großen Drehzahlen des Läufers übertragen zu können, beispielsweise Zugkräfte, die aus einer magnetischen Drehmomentbildung entstehen, oder entsprechende Torsionskräfte. In alternativen Ausgestaltungen können die Koppelelemente natürlich auch eine Formschlussverbindung mit den Flusssperrelementen bereitstellen, die zum Beispiel auch durch einen Kunststoffausguss gebildet sein können.Overall, the examples also show how magnetic and strength-related coupling components can be used in a rotor of a separately excited synchronous machine. The coupling components allow the excitation winding of the rotor to be placed in multiple reluctance openings instead of being placed in just a single slot per magnetic pole. As a result, an increased reluctance torque can be achieved with the rotor constructed in this way. The number, shape and/or size of the reluctance openings can be optimized in order to be able to achieve the greatest possible reluctance torque. The coupling components or coupling elements are preferably inserted in an axial direction of the rotor only after the field winding has been wound or completed. The coupling elements have two particular tasks, namely, firstly, they magnetically couple two flux paths in the laminated rotor core or base body 44 and, secondly, they have positive-locking contours, as a result of which a good, firm connection can be achieved in the rotor. This makes it possible to also be able to transmit large forces at high speeds of the rotor, for example tensile forces that arise from magnetic torque formation, or corresponding torsional forces. In alternative configurations, the coupling elements can of course also provide a form-fitting connection with the flow blocking elements, which can also be formed by a plastic filling, for example.

Der Vorteil durch die Erfindung ergibt sich unter anderem dadurch, dass der Läufer wegen der zusätzlichen Reluktanz-Drehmomentbereitstellung bei gleicher Leistung weniger Erregerstrom braucht. Dadurch ergeben sich weniger Läuferverluste und eine kleinere Wärmebildung sowie eine höhere Reichweite bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen. Darüber hinaus kann auch ein maximal erreichbares Drehmoment bei gleichem Erregerstrom und gleicher maximaler Temperatur erhöht werden. Dadurch kann auch eine Erhöhung der Leistungsdichte erreicht werden.The advantage of the invention results, among other things, from the fact that the rotor requires less excitation current for the same power because of the additional provision of reluctance torque. This results in fewer rotor losses and less heat build-up, as well as a longer range for electrically driven motor vehicles. In addition, a maximum torque that can be achieved with the same excitation current and the same maximum temperature can also be increased. This can also increase the power density.

Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.The exemplary embodiments serve exclusively to explain the invention and are not intended to limit it.

Claims (8)

Läufer (40) für eine permanentmagnetlose Synchronmaschine (70), mit einer magnetischen Einheit (42), die einen Grundkörper (44) aufweist und ausgebildet ist, im bestimmungsgemäßen Betrieb luftspaltseitig in Umfangsrichtung in Bezug auf eine Drehachse (22) des Läufers (40) magnetische Pole (16) derart bereitzustellen, dass die magnetischen Pole (16) in Umfangsrichtung alternierende Polaritäten aufweisen, wobei jedem magnetischen Pol (16) ein am Grundkörper (44) angeordneter Wicklungsabschnitt (48, 50) einer Erregerwicklung des Läufers (40) zugeordnet ist, wobei jeder Wicklungsabschnitt (48, 50) in wenigstens zwei diesem jeweiligen magnetischen Pol (16) zugeordneten Wicklungskammern (52, 54) angeordnet ist, die durch jeweilige im Grundkörper (44) ausgebildete Durchgangsöffnungen (58) gebildet sind, wobei die Durchgangsöffnungen (58) jeweilige Flusssperrabschnitte bereitstellen, welche zum Sperren eines magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb ausgebildet sind, wobei die Durchgangsöffnungen (58) durch einen jeweiligen Flussleitabschnitt (56) voneinander getrennt sind, welcher zum Führen des magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb ausgebildet ist, wobei die Durchgangsöffnungen (58) beabstandet von der Drehachse (22) des Läufers (40) angeordnet sind und sich in einer axialen Richtung parallel zur Drehachse (22) des Läufers (40) erstrecken, wobei der Grundkörper (44) zumindest teilweise eine Läuferoberfläche (28) des Läufers (40) bereitstellt und zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart bereitgestellten magnetischen Polen (16) eine radiale Ausnehmung (64) aufweist, die sich in axialer Richtung erstreckt und in der ein Koppelelement (46) angeordnet ist, wobei das Koppelelement (46) aus einem kornorientierten magnetisierbaren Werkstoff gebildet ist.Rotor (40) for a synchronous machine (70) without permanent magnets, with a magnetic unit (42), which has a base body (44) and is designed, in normal operation, on the air gap side in the circumferential direction in relation to an axis of rotation (22) of the rotor (40) to provide magnetic poles (16) in such a way that the magnetic poles (16) have alternating polarities in the circumferential direction, with each magnetic pole (16) being assigned a winding section (48, 50) arranged on the base body (44) of an excitation winding of the rotor (40). , wherein each winding section (48, 50) is arranged in at least two winding chambers (52, 54) assigned to this respective magnetic pole (16), which are formed by respective through-openings (58) formed in the base body (44), the through-openings (58 ) Provide respective flux blocking sections, which are designed to block a magnetic flux during normal operation, the passages ng openings (58) are separated from one another by a respective flux-conducting section (56), which is designed to conduct the magnetic flux during normal operation, the through-openings (58) being arranged at a distance from the axis of rotation (22) of the rotor (40) and being located in in an axial direction parallel to the axis of rotation (22) of the rotor (40), the base body (44) at least partially providing a rotor surface (28) of the rotor (40) and between two magnetic poles (16) provided immediately adjacent in the circumferential direction a radial one Has a recess (64) which extends in the axial direction and in which a coupling element (46) is arranged, the coupling element (46) being formed from a grain-oriented magnetizable material. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einigen der Durchgangsöffnungen (58) ergänzend zum jeweiligen Wicklungsabschnitt (48, 50) ein sich in axialer Richtung ersteckendes Flusssperrelement (24, 60) aus einem nicht-magnetisierbaren Werkstoff angeordnet ist.runner after claim 1 , characterized in that a flux blocking element (24, 60) extending in the axial direction and made of a non-magnetizable material is arranged in at least some of the passage openings (58) in addition to the respective winding section (48, 50). Läufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen jeweiligen der magnetischen Pole (16) zusätzlich wenigstens eine wicklungslose Durchgangsöffnung (62) ausgebildet ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one winding-free passage opening (62) is additionally formed for each of the magnetic poles (16). Läufer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (64) und das Koppelelement (46) jeweils Formschlusselemente (66) aufweisen, die miteinander in Eingriff stehen, um das Koppelelement (46) im in der Ausnehmung (64) angeordneten Zustand in seiner Lage gesichert zu halten.Runner according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (64) and the coupling element (46) each have form-fitting elements (66) which engage with one another in order to hold the coupling element (46) in the state arranged in the recess (64). to keep it secured in place. Permanentmagnetlose Synchronmaschine (70), mit einem Ständer und einem gegenüber dem Ständer (78) drehbar angeordneten Läufer (40), dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Synchronous machine (70) without permanent magnets, with a stator and a rotor (40) arranged rotatably relative to the stator (78), characterized in that the rotor (40) is designed according to one of the preceding claims. Kraftfahrzeug (76) mit einer permanentmagnetlosen Synchronmaschine (70), dadurch gekennzeichnet, dass die permanentmagnetlose Synchronmaschine (70) nach Anspruch 5 ausgebildet ist.Motor vehicle (76) with a permanent magnet-free synchronous machine (70), characterized in that the permanent magnet-free synchronous machine (70) according to claim 5 is trained. Verfahren zum Herstellen eines Läufers (40) für eine permanentmagnetlose Synchronmaschine (70), wobei eine magnetische Einheit (42) des Läufers (40), die einen Grundkörper (44) aufweist, ausgebildet wird, um im bestimmungsgemäßen Betrieb luftspaltseitig in Umfangsrichtung in Bezug auf eine Drehachse (22) des Läufers (40) magnetische Pole (16) derart bereitzustellen, dass die magnetischen Pole (16) in Umfangsrichtung alternierende Polaritäten aufweisen, wobei jedem magnetischen Pol (16) ein am Grundkörper (44) angeordneter Wicklungsabschnitt (48, 50) einer Erregerwicklung des Läufers (40) zugeordnet wird, wobei der Wicklungsabschnitt (48, 50) in wenigstens zwei diesem jeweiligen magnetischen Pol (16) zugeordneten Wicklungskammern (52, 54) angeordnet wird, die durch jeweilige im Grundkörper (44) ausgebildete Durchgangsöffnungen (58) ausgebildet werden, wobei die Durchgangsöffnungen (58) jeweilige Flusssperrabschnitte bereitstellen, welche zum Sperren eines magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb ausgebildet sind, wobei die Durchgangsöffnungen (58) durch einen jeweiligen Flussleitabschnitt (56) voneinander getrennt werden, welcher zum Führen des magnetischen Flusses im bestimmungsgemäßen Betrieb ausgebildet ist, wobei die Durchgangsöffnungen (58) beabstandet von der Drehachse (22) des Läufers (40) angeordnet werden und sich in einer axialen Richtung parallel zur Drehachse (22) des Läufers (40) erstrecken, wobei der Grundkörper (44) zumindest teilweise eine Läuferoberfläche (28) des Läufers (40) bereitstellt und zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart bereitgestellten magnetischen Polen (16) eine radiale Ausnehmung (64) aufweist, die sich in axialer Richtung erstreckt und in der ein Koppelelement (46) angeordnet wird, wobei das Koppelelement (46) aus einem kornorientierten magnetisierbaren Werkstoff gebildet ist.Method for producing a rotor (40) for a synchronous machine (70) without permanent magnets, wherein a magnetic unit (42) of the rotor (40), which has a base body (44), is designed so that, during normal operation, it is positioned on the air gap side in the circumferential direction with respect to an axis of rotation (22) of the rotor (40) to provide magnetic poles (16) in such a way that the magnetic poles (16) have alternating polarities in the circumferential direction, each magnetic pole (16) having a winding section (48, 50 ) is assigned to an excitation winding of the rotor (40), the winding section (48, 50) being arranged in at least two winding chambers (52, 54) assigned to this respective magnetic pole (16), which are formed through respective through-openings (44) in the base body (44). 58) are formed, wherein the through openings (58) provide respective flux blocking portions which are intended for blocking a magnetic flux in the improper operation are formed, the through-openings (58) being separated from one another by a respective flux-conducting section (56) which is designed to conduct the magnetic flux during normal operation, the through-openings (58) being spaced apart from the axis of rotation (22) of the rotor (40) are arranged and extend in an axial direction parallel to the axis of rotation (22) of the rotor (40), the base body (44) at least partially providing a rotor surface (28) of the rotor (40) and between two magnetic poles provided immediately adjacent in the circumferential direction (16) has a radial recess (64) which extends in the axial direction and in which a coupling element (46) is arranged, the coupling element (46) being formed from a grain-oriented magnetizable material. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst in einer Läuferoberfläche (28) zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart bereitgestellten magnetischen Polen (16) eine radiale Ausnehmung (64) ausgebildet wird, die sich in axialer Richtung und in die Durchgangsöffnungen (58) erstreckt, sodann die Erregerwicklung am Grundkörper (44) angeordnet wird und anschließend in der Ausnehmung (64) ein Koppelelement (46) angeordnet wird.procedure after claim 7 , characterized in that first a radial recess (64) is formed in a rotor surface (28) between two magnetic poles (16) provided immediately adjacent in the circumferential direction, which extends in the axial direction and into the through-openings (58), then the field winding is arranged on the base body (44) and then a coupling element (46) is arranged in the recess (64).
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