DE102020130124A1

DE102020130124A1 - Reduction of the aerodynamic flow resistance in an electrical machine through partially modified electrical laminations of a rotor and motor vehicle

Info

Publication number: DE102020130124A1
Application number: DE102020130124.3A
Authority: DE
Inventors: Norman Borchardt; Thomas Prosser
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2022-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrisch erregte Synchronmaschine mit Schenkelpoltopologie, der mehrere Schenkelpole mit jeweils einem Polschuh aufweist. Eine in bestimmungsgemäßer Einbaulauge des Rotors in der Synchronmaschine deren Luftspalt zugewandte Oberfläche des jeweiligen Polschuhs beschreibt dabei über die gesamte Breite des Polschuhs in Umfangsrichtung in einer Querschnittsebene, die senkrecht zu einer zentralen Rotationsachse des Rotors steht, einen Kreisbogen eines Kreises. Der Mittelpunkt dieses Kreises liegt auf der zentralen Rotationsachse. Das Material des Polschuhs ist in einem dem Luftspalt zugewandten äußeren Bereich bearbeitet, sodass dieser äußere Bereich und ein weiter von dem Luftspalt beabstandeter innerer Bereich des Polschuhs unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweisen. Die Erfindung betrifft weiter eine entsprechende Synchronmaschine und ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug.The invention relates to a rotor for an electrically excited synchronous machine with a salient pole topology, which has a plurality of salient poles, each with a pole shoe. A surface of the respective pole shoe that faces the air gap when the rotor is properly installed in the synchronous machine describes an arc of a circle over the entire width of the pole shoe in the circumferential direction in a cross-sectional plane that is perpendicular to a central axis of rotation of the rotor. The center of this circle lies on the central axis of rotation. The material of the pole shoe is machined in an outer area facing the air gap, so that this outer area and an inner area of the pole shoe further spaced from the air gap have different magnetic properties. The invention further relates to a corresponding synchronous machine and a motor vehicle equipped with it.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrisch erregte Synchronmaschine mit Schenkelpoltopologie, eine solche Synchronmaschine und ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug.The present invention relates to a rotor for an electrically excited synchronous machine with a salient pole topology, such a synchronous machine and a motor vehicle equipped therewith.

Sowohl elektrische Maschinen im Allgemeinen als auch elektrisch erregte Synchronmaschinen mit Schenkelpoltopologie im Speziellen sind bereits seit langer Zeit bekannt. Nichtsdestotrotz besteht weiterhin Interesse und Bedarf an Weiterentwicklungen und Verbesserungen, beispielsweise hinsichtlich einer verbesserten Effizienz, Leistungsdichte und/oder dergleichen mehr.Both electrical machines in general and electrically excited synchronous machines with salient pole topology in particular have been known for a long time. Nevertheless, there is still interest in and need for further developments and improvements, for example with regard to improved efficiency, power density and/or the like.

Beispielsweise ist aus der DE 10 2015 110 652 A1 eine Rotor-Stator-Anordnung für eine hybriderregte Synchronmaschine bekannt. Der Rotor hat dabei ein Innenteil, das entlang seines Umfangs alternierend Polstutzen und Ausnehmungen aufweist, wobei in jeder Ausnehmung zumindest eine Erregerwicklung eingesetzt ist. In der Ausnehmung ist ein Außenteil derart angeordnet, dass das Außenteil den Rotor radial nach außen begrenzt und in Umfangsrichtung zu den Innenwandungen der jeweiligen Ausnehmung des Innenteils zumindest einen Spalt bildet. In diesem Spalt ist ein Permanentmagnet gehalten, wobei der Spalt nicht radial symmetrisch zu der Erregerwicklung ist. Damit soll ein verbesserter Rotor für eine hybriderregte Synchronmaschine bereitgestellt werden, der die Vorteile der leistungssteigernden magnetischen Asymmetrie ausnutzt, aber gleichzeitig in allen vier Betriebsbereichen eine verbesserte Leistungsfähigkeit aufweist. For example, from the DE 10 2015 110 652 A1 a rotor-stator arrangement for a hybrid-excited synchronous machine is known. The rotor has an inner part which has pole pieces and recesses alternating along its circumference, with at least one field winding being inserted in each recess. An outer part is arranged in the recess in such a way that the outer part delimits the rotor radially outwards and forms at least one gap in the circumferential direction relative to the inner walls of the respective recess of the inner part. A permanent magnet is held in this gap, the gap not being radially symmetrical to the field winding. The aim is to provide an improved rotor for a hybrid-excited synchronous machine, which exploits the advantages of performance-enhancing magnetic asymmetry, but at the same time has improved performance in all four operating ranges.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders effiziente elektrische Maschine, insbesondere eine besonders effiziente elektrisch erregte Synchronmaschine mit Schenkelpoltopologie, bereitzustellen.The object of the present invention is to provide a particularly efficient electrical machine, in particular a particularly efficient electrically excited synchronous machine with a salient pole topology.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of the independent patent claims. Possible refinements and developments of the present invention are specified in the dependent patent claims, in the description and in the drawing.

Der erfindungsgemäße Rotor ist für eine elektrisch erregte Synchronmaschine mit Schenkelpoltopologie vorgesehen, also ausgebildet. Eine solche Synchronmaschinen kann auch als Schenkelpolmaschine bezeichnet werden. Dazu weist der Rotor mehrere Schenkelpole mit jeweils einem Polschuh, der bzw. dessen Enden in Umfangsrichtung über einen jeweiligen Polschaft hinausragen, auf. Eine in bestimmungsgemäßer Einbaulage des Rotors in der Synchronmaschine deren Luftspalt zugewandte Oberfläche des jeweiligen Polschuhe beschreibt dabei über die gesamte Breite oder Erstreckung des Pohlschuhs in Umfangsrichtung in einer Querschnittsebene, die senkrecht zu einer zentralen Rotationsachse des Rotors bzw. der jeweiligen Synchronmaschine steht, einen Kreisbogen eines gedachten Kreises. Ein Mittelpunkt dieses gedachten Kreises, also derjenige Punkt, um den der Kreisbogen gekrümmt ist, liegt dabei in der Querschnittsebene betrachtet auf der zentralen Rotationsachse. Dieser Kreis ist also konzentrisch zu einem gedachten, vollständig in dem Luftspalt liegenden bzw. durch den Luftspalt gebildeten Kreis um die zentrale Rotationsachse. Mit anderen Worten weist der Polschuh an seiner luftspaltseitigen Oberfläche entlang seiner Breite oder Erstreckung in Umfangsrichtung den gleichen, also einen einheitlichen bzw. konstanten Krümmungsradius bezogen auf, also um die zentrale Rotationsachse des Rotors bzw. der jeweiligen Synchronmaschine herum auf.The rotor according to the invention is provided, ie designed, for an electrically excited synchronous machine with a salient pole topology. Such a synchronous machine can also be referred to as a salient pole machine. For this purpose, the rotor has a plurality of salient poles, each with a pole shoe which or whose ends protrude in the circumferential direction beyond a respective pole shaft. A surface of the respective pole shoe that faces the air gap when the rotor is installed in the synchronous machine as intended describes an arc of a circle over the entire width or extension of the pole shoe in the circumferential direction in a cross-sectional plane that is perpendicular to a central axis of rotation of the rotor or the respective synchronous machine imaginary circle. A center point of this imaginary circle, that is to say the point around which the circular arc is curved, lies on the central axis of rotation when viewed in the cross-sectional plane. This circle is therefore concentric to an imaginary circle lying completely in the air gap or formed by the air gap around the central axis of rotation. In other words, the pole shoe has the same, i.e. a uniform or constant, radius of curvature on its air-gap-side surface along its width or extension in the circumferential direction, i.e. around the central axis of rotation of the rotor or the respective synchronous machine.

Die Polschuhe des erfindungsgemäßen Rotors sind also nicht wie bei herkömmlichen Schenkelpolmaschinen üblich zu ihren über den jeweiligen Polschaft in Umfangsrichtung hinausragenden Enden hin stärker von dem Luftspalt weg gekrümmt oder beabstandet als in der Mitte des jeweiligen Polschuhs. Die Polschuhe des erfindungsgemäßen Rotors weist also keine Krümmung bzw. keinen Krümmungsradius auf, deren bzw. dessen zugehöriger Mittelpunkt nicht auf der zentralen Drehachse liegt.The pole shoes of the rotor according to the invention are not, as is usual in conventional salient-pole machines, curved or spaced away from the air gap more at their ends projecting beyond the respective pole shaft in the circumferential direction than in the center of the respective pole shoe. The pole shoes of the rotor according to the invention therefore have no curvature or no radius of curvature whose associated center point does not lie on the central axis of rotation.

Durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rotors kann zumindest im Bereich von dessen Polschuhen ohne Weiteres eine gleichmäßige, einheitliche Dicke, also radiale Ausdehnung des Luftspalts realisiert werden. Die radiale Dicke oder Ausdehnung des Luftspalts variiert bei Verwendung des erfindungsgemäßen Rotors also nicht in Abhängigkeit von der Position entlang der Polschuhe in Umfangsrichtung wie dies bei herkömmlichen Schenkelpolmaschinen typischerweise der Fall ist.Due to the configuration of the rotor according to the invention proposed here, a uniform, uniform thickness, that is to say a radial expansion of the air gap, can easily be implemented at least in the region of its pole shoes. When using the rotor according to the invention, the radial thickness or extent of the air gap does not therefore vary as a function of the position along the pole shoes in the circumferential direction, as is typically the case with conventional salient-pole machines.

Die zentrale Rotationsachse ist hier diejenige geometrische Achse, um die der Rotor in bestimmungsgemäßer Einbaulage in der jeweiligen Synchronmaschine bestimmungsgemäß rotiert oder rotieren kann. Die Umfangsrichtung verläuft also in der senkrecht zu der zentralen Rotationsachse stehenden Querschnittsebene um diese zentrale Rotationsachse herum.The central axis of rotation here is that geometric axis about which the rotor rotates or can rotate as intended in the intended installation position in the respective synchronous machine. The circumferential direction thus runs around this central axis of rotation in the cross-sectional plane perpendicular to the central axis of rotation.

Weiter ist erfindungsgemäß das, insbesondere metallische, Material des jeweiligen Polschuhs, insbesondere aller Polschuhe, des erfindungsgemäßen Rotors in einem dem Luftspalt zugewandten äußeren Bereich, insbesondere mechanisch und/oder thermisch, bearbeitet, sodass dieser äußere Bereich und ein weiter von dem Luftspalt beabstandeter innerer Bereich des jeweiligen Polschuhs unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweisen. So können sich der jeweilige bearbeitete äußere Bereich und der jeweilige innere Bereich aufgrund der Bearbeitung des äußeren Bereichs beispielsweise hinsichtlich ihrer Permeabilität, ihrer Magnetisierungskurve und ihrer magnetischen Sättigungsflussdichte unterscheiden, sodass in dem bearbeiteten Bereich eine magnetische Durchflutung oder Durchflutbarkeit im Betrieb, also bei Bestromung einer jeweiligen Erregerwicklung des jeweiligen Schenkelpols, verringert ist. Das bearbeitete Material des äußeren Bereichs kann also beispielsweise eine schmalere oder steilere Magnetisierungskurve bzw. eine geringere oder schlechtere Magnetisierbarkeit aufweisen als das Material in dem jeweiligen zugehörigen inneren Bereich. Der jeweilige innere Bereich kann dabei unbearbeitet, auf andere Weise bearbeitet und/oder weniger stark oder weniger intensiv bearbeitet sein als der jeweilige äußere Bereich.Furthermore, according to the invention, the material, in particular metallic, of the respective pole shoe, in particular all pole shoes, of the rotor according to the invention is processed, in particular mechanically and/or thermally, in an outer region facing the air gap, so that this outer Region and a further spaced from the air gap inner region of the respective pole shoe have different magnetic properties. The respective processed outer area and the respective inner area can differ due to the processing of the outer area, for example with regard to their permeability, their magnetization curve and their magnetic saturation flux density, so that in the processed area there is magnetic flux or flux during operation, i.e. when current is applied to a respective Excitation winding of the respective salient pole is reduced. The processed material of the outer area can therefore have, for example, a narrower or steeper magnetization curve or a lower or worse magnetizability than the material in the respective associated inner area. The respective inner area can be unprocessed, processed in a different way and/or processed to a lesser extent or less intensively than the respective outer area.

Durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rotors kann eine Polschuhkontur mit homogenem Radius, der insbesondere dem Radius des gesamten Rotors entsprechen kann, und damit ein besonders homogener, also besonders gleichmäßiger oder gleichförmiger Luftspalt realisiert werden. Dies kann vorteilhaft eine Luftreibung, also einen Luftwiderstand des Rotors im Betrieb reduzieren. Beispielsweise kann durch den gleichmäßig dicken Luftspalt eine Ausbildung einer laminaren Strömung in dem Luftspalt bewirkt oder über einen besonders weiten Drehzahlbereich unterstützt, also im Gegenzug eine turbulente Strömung oder Luftverwirbelungen in dem Luftspalt verhindert oder in einem besonders weiten Drehzahlbereich vermindert werden. Mit anderen Worten kann also ein aerodynamischer Strömungswiderstand des Rotors im Betrieb verbessert, also reduziert werden. Damit können letztlich entsprechende Luftreibungsverluste der jeweiligen Synchronmaschine im Betrieb reduziert werden.The configuration of the rotor according to the invention proposed here allows a pole shoe contour with a homogeneous radius, which can in particular correspond to the radius of the entire rotor, and thus a particularly homogeneous, ie particularly uniform or uniform, air gap to be implemented. This can advantageously reduce air friction, ie air resistance, of the rotor during operation. For example, the uniformly thick air gap can cause a laminar flow to form in the air gap or support it over a particularly wide speed range, i.e. in return a turbulent flow or air turbulence in the air gap can be prevented or reduced in a particularly wide speed range. In other words, an aerodynamic flow resistance of the rotor can be improved during operation, ie reduced. In this way, corresponding air friction losses of the respective synchronous machine can ultimately be reduced during operation.

In herkömmlichen Schenkelpolmaschinen dient die sich typischerweise zu seinen Enden hin stärker von dem jeweiligen Stator entfernende Ausgestaltung oder Formgebung der Polschuhe zum Erzeugen einer bestimmten, insbesondere möglichst sinusförmigen, magnetischen Durchflutung in dem Luftspalt entlang der Umfangsrichtung. Dieser Effekt wird vorliegend durch die veränderten magnetischen Eigenschaften in dem dem Luftspalt zugewandten äußeren Bereich, also die entsprechende Bearbeitung des dortigen Materials der Polschuhe des erfindungsgemäßen Rotors, zumindest teilweise nachgebildet, also zumindest teilweise erreicht. Würde die erfindungsgemäß vorgesehene Werkstoffmodifikation hingegen in dem äußeren Bereich nicht vorgesehen, sondern der homogene Luftspalt ausschließlich durch entsprechende Formgebung homogener Schenkelpole erreicht, so würde sich ein etwa trapezförmiger Flussdichteverlauf in dem Luftspalt ergeben. Durch die erfindungsgemäße Werkstoffmodifikation in dem äußeren Bereich kann trotz der beschriebenen erfindungsgemäßen Formgebung der Polschuhe bzw. von deren dem Luftspalt zugewandten Oberflächen ein Flussdichteverlauf mit zumindest näherungsweise sinusförmiger Form, also ein zwischen einer Sinusform und einer Trapezform liegender Flussdichteverlauf erreicht werden. Damit kann auch in magnetischer Hinsicht die gewünschte effektive und effiziente Funktionsweise der jeweiligen Synchronmaschine zumindest näherungsweise sichergestellt bzw. beibehalten werden.In conventional salient-pole machines, the design or shape of the pole shoes, which is typically further away from the respective stator toward its ends, serves to generate a specific, particularly sinusoidal, magnetic flux in the air gap along the circumferential direction. In the present case, this effect is at least partially simulated, ie at least partially achieved, by the changed magnetic properties in the outer region facing the air gap, ie the corresponding processing of the material there of the pole shoes of the rotor according to the invention. On the other hand, if the material modification provided according to the invention were not provided in the outer area, but instead the homogeneous air gap was achieved exclusively by appropriate shaping of homogeneous salient poles, an approximately trapezoidal flux density profile would result in the air gap. Due to the material modification according to the invention in the outer region, a flux density curve with at least approximately sinusoidal shape, i.e. a flux density curve lying between a sinusoidal shape and a trapezoidal shape, can be achieved despite the described inventive shaping of the pole shoes or of their surfaces facing the air gap. In this way, the desired effective and efficient functioning of the respective synchronous machine can be ensured or maintained, at least approximately, also from a magnetic point of view.

Insgesamt kann somit durch die Kombination der erfindungsgemäß vorgesehenen Gestaltungsmerkmale hinsichtlich der Form und der magnetischen Eigenschaften eine verbesserte Effizienz der jeweiligen mit dem erfindungsgemäßen Rotor ausgestatteten bzw. betriebenen Synchronmaschine im Vergleich zu herkömmlichen Schenkelpolmaschinen erreicht werden.Overall, the combination of the design features provided according to the invention with regard to the shape and the magnetic properties can improve the efficiency of the respective synchronous machine equipped or operated with the rotor according to the invention compared to conventional salient-pole machines.

In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der jeweilige bearbeitete äußere Bereich zum Anpassen oder Einstellen seiner magnetischen Eigenschaften kaltumgeformt. Mit anderen Worten ist der äußere Bereich also durch Kaltumformen bzw. ein Kaltumformverfahren bearbeitet. Dadurch kann die gewünschte Veränderung oder Verkleinerung der Magnetisierungskurve, also die gewünschte Verringerung der magnetischen Durchflutung bzw. Durchflutbarkeit des äußeren Bereichs im Vergleich zu dem inneren Bereich besonders einfach und effektiv realisiert werden. Durch das Kaltumformen des äußeren Bereichs kann zudem dessen Härte oder Festigkeit im Vergleich zum unbearbeiteten Zustand signifikant erhöht werden. Dadurch können ohne Verziehen, Verformung oder Beschädigung des Rotors entsprechend höhere Drehzahlen realisiert werden, ohne dass dafür beispielsweise mehr Material oder ein teureres, inhärent festeres Material oder zusätzliche sichernde Bauteile verwendet werden müssten.In one possible embodiment of the present invention, the respective machined outer area is cold-formed to adapt or adjust its magnetic properties. In other words, the outer area is processed by cold forming or a cold forming process. As a result, the desired change or reduction in the magnetization curve, ie the desired reduction in the magnetic flux or flux potential of the outer region in comparison to the inner region, can be implemented in a particularly simple and effective manner. Cold forming of the outer area can also significantly increase its hardness or strength compared to the unmachined state. As a result, correspondingly higher speeds can be achieved without distortion, deformation or damage to the rotor, without having to use more material or a more expensive, inherently stronger material or additional securing components.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der bearbeitete äußere Bereich des jeweiligen Polschuhe in Umfangsrichtung zumindest im Wesentlichen von der Mitte des jeweiligen Polschuhe bis zu wenigstens einem Ende des Polschuhs. Dabei weist der äußere bearbeitete Bereich an dem jeweiligen Ende eine größere Ausdehnung in radialer Richtung, also eine größere Dicke auf als - in Umfangsrichtung betrachtet - näher an der Mitte des jeweiligen Polschuhs. Mit anderen Worten weist der bearbeitete äußere Bereich entlang seiner Erstreckung in Umfangsrichtung eine von der Mitte des jeweiligen Schenkelpols zu dessen Ende bzw. dem jeweiligen Ende des Pohlschuhs hin eine zunehmende Dicke oder Ausdehnung in radialer Richtung auf. Der bearbeitete äußere Bereich kann dabei in der Mitte des jeweiligen Schenkelpols als oder in Umfangsrichtung von dieser beabstandet beginnen. Entsprechend kann der bearbeitete äußere Bereich sich in Umfangsrichtung über die gesamte Ausdehnung des jeweiligen Polschuhs bzw. Schenkelpols durchgehend erstrecken oder nur in einer Hälfte vorgesehen sein oder in mehrere disjunkte Teilbereiche unterteilt sein. So kann beispielsweise in Umfangsrichtung betrachtet auf beiden Seiten oder in beiden Hälften, insbesondere in beiden über den jeweiligen Polschaft hinausragenden Überhängen, jeweils ein solcher bearbeiteter äußerer Teilbereich vorgesehen, also ausgebildet sein. Durch diese verschiedenen Ausgestaltungsmöglichkeiten wird eine flexible Anpassbarkeit des Rotors bzw. der magnetischen Eigenschaften des Rotors und damit des Verhaltens der jeweiligen Synchronmaschine an jeweilige Anwendungen, Einsatzzwecke oder Anforderungen ermöglicht. Durch die hier vorgeschlagene variierende, also zu wenigstens einem Ende des jeweiligen Polschuhs hin zunehmende Dicke des bearbeiteten äußeren Bereichs kann eine besonders effektive und effiziente magnetische Durchflutung des Luftspalts, insbesondere ein zumindest im Wesentlichen sinusförmiger Verlauf der magnetischen Durchflutung in dem Luftspalt entlang der Umfangsrichtung, realisiert werden.In a further possible embodiment of the present invention, the machined outer area of the respective pole shoe extends in the circumferential direction at least essentially from the center of the respective pole shoe to at least one end of the pole shoe. In this case, the outer machined area at the respective end has a greater extent in the radial direction, ie a greater thickness than—viewed in the circumferential direction—closer to the center of the respective pole shoe. In other words, the machined outer area points along its extension in the circumferential direction From the center of the respective salient pole to its end or the respective end of the pole shoe, a direction increases in thickness or expansion in the radial direction. The machined outer area can start in the middle of the respective salient pole or at a distance from it in the circumferential direction. Correspondingly, the machined outer area can extend continuously in the circumferential direction over the entire extent of the respective pole shoe or salient pole, or it can only be provided in one half, or it can be divided into several disjoint partial areas. For example, viewed in the circumferential direction, such a machined outer partial area can be provided, ie formed, on both sides or in both halves, in particular in both overhangs protruding beyond the respective pole shaft. These different configuration options enable the rotor or the magnetic properties of the rotor and thus the behavior of the respective synchronous machine to be flexibly adapted to the respective applications, purposes or requirements. The varying thickness of the machined outer region proposed here, i.e. increasing towards at least one end of the respective pole shoe, allows a particularly effective and efficient magnetic flux to flow through the air gap, in particular an at least essentially sinusoidal course of the magnetic flux through the air gap along the circumferential direction will.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Polschuhen ein Nutverschlusskeil aus einem elektrisch isolierenden, also einem elektrisch nichtleitenden bzw. elektrisch nichtleitfähigen Material angeordnet. Der jeweilige Nutverschlusskeil schließt dabei in Umfangsrichtung und in radialer Richtung zumindest im Wesentlichen bündig mit den dem Luftspalt zugewandten Oberflächen der jeweiligen beiden benachbarten Polschuhe ab. Die dem Luftspalt zugewandten Oberflächen der beiden benachbarten Polschuhe und die dem Luftspalt zugewandte Oberfläche des dazwischen angeordneten Nutverschlusskeil bilden mit anderen Worten dann also eine zumindest im Wesentlichen durchgehende, glatte Rotoroberfläche. Dadurch kann der Luftspalt über den gesamten Umfang des Rotors hinweg eine einheitliche, also homogene bzw. gleichmäßige Dicke, also Ausdehnung in radialer Richtung, aufweisen. Dadurch können ein besonders geringer Luftwiderstand des Rotors erreicht und somit entsprechende Reibungsverluste weiter verringert werden. Damit kann die Effizienz der entsprechenden Synchronmaschine weiter verbessert werden. Durch die Ausbildung des Nutverschlusskeils aus einem elektrisch isolierenden Material kann dabei gleichzeitig eine Kurzschluss- oder Überschlagsgefahr reduziert werden. Dass der Nutverschlusskeil bzw. dessen Oberfläche zumindest im Wesentlichen bündig mit den benachbarten Polschuhen abschließend angeordnet bzw. ausgebildet ist, kann hier beispielsweise bedeuten, dass fertigungstechnisch unvermeidbare oder toleranzbedingte Abstände oder Niveauunterschiede zwischen dem jeweiligen Nutverschlusskeil und den Polschuhen bestehen können.In a further possible embodiment of the present invention, a slot sealing wedge made of an electrically insulating, ie an electrically non-conductive or electrically non-conductive material is arranged between two pole shoes that are adjacent in the circumferential direction. The respective slot sealing wedge terminates in the circumferential direction and in the radial direction at least essentially flush with the surfaces of the respective two adjacent pole shoes facing the air gap. In other words, the surfaces of the two adjacent pole shoes facing the air gap and the surface of the slot sealing wedge arranged between them that faces the air gap then form an at least essentially continuous, smooth rotor surface. As a result, the air gap can have a uniform, ie homogeneous or uniform thickness, ie expansion in the radial direction, over the entire circumference of the rotor. As a result, a particularly low air resistance of the rotor can be achieved and thus corresponding friction losses can be further reduced. The efficiency of the corresponding synchronous machine can thus be further improved. By forming the slot sealing wedge from an electrically insulating material, the risk of short circuits or flashovers can be reduced at the same time. The fact that the slot sealing wedge or its surface is arranged or formed at least essentially flush with the adjacent pole shoes can mean here, for example, that production-related unavoidable or tolerance-related distances or level differences can exist between the respective slot sealing wedge and the pole shoes.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der bearbeitete äußere Bereich hinsichtlich seiner durch die Bearbeitung eingestellten oder beeinflussten magnetischen Eigenschaften in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung inhomogen, also variiert. Diese Inhomogenität oder Variation ist dabei derart gestaltet, dass die magnetischen Eigenschaften sich in radialer Richtung zu dem Luftspalt hin und/oder in Umfangsrichtung zu wenigstens einem Ende des Polschuhs hin zunehmend, also mehr oder stärker von den magnetischen Eigenschaften des inneren Bereichs unterscheiden. Dazu kann der äußere Bereich beispielsweise in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung unterschiedlich intensiv bearbeitet sein, insbesondere radial in Richtung des Luftspalt und/oder in Umfangsrichtung zu dem Ende bzw. den Enden des Poolschuhs hin stärker bearbeitet sein. Eine stärkere oder intensivere Bearbeitung kann dabei eine entsprechend geringere Permeabilität, magnetische Durchflutbarkeit und Magnetisierbarkeit bewirken.In a further possible embodiment of the present invention, the machined outer area is inhomogeneous, ie varied, in the radial direction and/or in the circumferential direction with regard to its magnetic properties set or influenced by the machining. This inhomogeneity or variation is designed such that the magnetic properties increase in the radial direction towards the air gap and/or in the circumferential direction towards at least one end of the pole shoe, i.e. differ more or more strongly from the magnetic properties of the inner area. For this purpose, the outer area can be machined with different degrees of intensity, for example in the radial direction and/or in the circumferential direction, in particular in the radial direction of the air gap and/or in the circumferential direction towards the end or ends of the pool shoe. Stronger or more intensive processing can result in a correspondingly lower permeability, magnetic permeability and magnetizability.

Die Inhomogenität bzw. Variation der Bearbeitung bzw. der magnetischen Eigenschaften kann kontinuierlich sein, also einen graduellen Verlauf aufweisen. Dies kann gegebenenfalls eine besonders genaue Anpassung oder Einstellung der Eigenschaften bzw. des Verhaltens der jeweiligen Synchronmaschine ermöglichen. Ebenso kann die Inhomogenität bzw. Variation aber abschnittweise unterschiedlich sein. Mit anderen Worten können verschiedene Abschnitte oder Teilbereiche des äußeren Bereichs jeweils in sich homogen, also gleichartig bearbeitet, unterschiedliche derartige Abschnitte oder Teilbereiche aber voneinander verschieden, also etwa unterschiedlich intensiv bearbeitet sein. Damit kann sich ein abgestufter oder treppenförmiger Verlauf der magnetischen Eigenschaften ergeben. Dies kann gegebenenfalls eine besonders einfache Fertigung ermöglichen.The inhomogeneity or variation of the processing or the magnetic properties can be continuous, ie have a gradual course. If necessary, this can enable a particularly precise adaptation or adjustment of the properties or the behavior of the respective synchronous machine. Likewise, the inhomogeneity or variation can be different in sections. In other words, different sections or partial areas of the outer area can each be homogeneous, ie machined in the same way, but different sections or partial areas of this type can be machined differently from one another, ie machined with different degrees of intensity. This can result in a graded or stepped progression of the magnetic properties. If necessary, this can enable a particularly simple manufacture.

Durch die hier vorgeschlagene Inhomogenität innerhalb des jeweiligen bearbeiteten äußeren Bereichs kann in jedem Fall eine besonders genaue Einstellung der magnetischen Eigenschaften und des Rotors und damit des Verhaltens der jeweiligen Synchronmaschine erreicht oder ermöglicht werden. Damit kann letztlich die Effizienz der jeweiligen Synchronmaschine gegebenenfalls weiter verbessert werden.Due to the inhomogeneity proposed here within the respective machined outer area, a particularly precise setting of the magnetic properties and of the rotor and thus the behavior of the respective synchronous machine can be achieved or made possible in any case. In this way, the efficiency of the respective synchronous machine can ultimately be further improved if necessary.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der jeweilige bearbeitete äußere Bereich in axialer Richtung entlang der zentralen Rotationsachse hinsichtlich seiner durch die Bearbeitung eingestellten oder beeinflussten magnetischen Eigenschaften und/oder hinsichtlich seiner Dicke, also seiner Ausdehnung in radialer Richtung - jeweils bezogen auf bzw. in einer Schnittebene oder Schnittlinie in axialer Richtung - inhomogen, also variiert. Wie im Zusammenhang mit der inhomogenen Gestaltung des äußeren Bereichs in radialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung kann auch durch die hier vorgeschlagene Inhomogenität in axialer Richtung, also über eine Länge oder Längserstreckung des Rotors bzw. der entsprechenden Synchronmaschine hinweg, eine besonders genaue bzw. besonders flexible Anpassung oder Einstellung der magnetischen Eigenschaften und damit des Verhaltens der entsprechenden Synchronmaschine, beispielsweise zum weiteren Verbessern der Effizienz, der Laufruhe und/oder dergleichen mehr, erreicht werden.In a further possible embodiment of the present invention, the respective processed outer area is defined in the axial direction along the central axis of rotation with regard to its magnetic properties set or influenced by the processing and/or with regard to its thickness, i.e. its extent in the radial direction - in each case in relation to or in a cutting plane or cutting line in the axial direction - inhomogeneous, i.e. varied. As in connection with the inhomogeneous design of the outer region in the radial direction or in the circumferential direction, the inhomogeneity proposed here in the axial direction, i.e. over a length or longitudinal extent of the rotor or the corresponding synchronous machine, can also result in a particularly precise or particularly flexible Adaptation or adjustment of the magnetic properties and thus the behavior of the corresponding synchronous machine, for example to further improve the efficiency, the smooth running and/or the like, can be achieved.

In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der jeweilige bearbeitete äußere Bereich hinsichtlich seiner durch die Bearbeitung eingestellten oder beeinflussten magnetischen Eigenschaften und/oder hinsichtlich seiner Ausdehnung in radialer Richtung in einem in der axialen Richtung zentralen Abschnitt zumindest im Wesentlichen homogen ausgebildet. Dieser zentrale Abschnitt kann dabei wenigstens 75 % aber ebenso beispielsweise wenigstens 85 % oder wenigstens 90 % der Länge des Rotors in der axialen Richtung umfassen. Es können dementsprechend dann beide in axialer Richtung außenliegende oder endseitige Abschnitte des jeweiligen bearbeiteten äußeren Bereichs bzw. des Rotors unterschiedlich zu dem zentralen Abschnitt ausgestaltet bzw. bearbeitet sein. Insbesondere kann dabei in dem jeweiligen endseitigen Abschnitt die Bearbeitung intensiver und/oder der äußere Bereich in radialer Richtung in dem jeweiligen endseitigen Abschnitt dicker sein. Damit können besonders effektiv endseitige magnetische Streufelder oder Streueffekte gehemmt oder gedämpft werden, während gleichzeitig in dem zentralen Abschnitt, also in einem Arbeitsbereich, in dem im Betrieb der jeweiligen Synchronmaschine ein Großteil der Arbeit verrichtet bzw. der jeweiligen Leistung oder Energie umgesetzt wird, möglichst homogene Bedingungen geschaffen werden können. Auf diese Weise kann die Effizienz der jeweiligen Synchronmaschine weiter verbessert werden.In a possible development of the present invention, the respective machined outer area is at least essentially homogeneous with regard to its magnetic properties set or influenced by the machining and/or with regard to its expansion in the radial direction in a central section in the axial direction. This central section can include at least 75% but also, for example, at least 85% or at least 90% of the length of the rotor in the axial direction. Accordingly, both outer or end sections of the respective machined outer area or of the rotor in the axial direction can then be configured or machined differently from the central section. In particular, the processing can be more intensive in the respective end-side section and/or the outer area can be thicker in the radial direction in the respective end-side section. In this way, end-side magnetic stray fields or stray effects can be inhibited or dampened particularly effectively, while at the same time in the central section, i.e. in a working area in which a large part of the work is carried out or the respective power or energy is converted during operation, it is as homogeneous as possible conditions can be created. In this way, the efficiency of the respective synchronous machine can be further improved.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektrisch erregte Synchronmaschine mit Schenkelpoltopologie, die einen Stator sowie einen von diesem durch einen Luftspalt beabstandeten und relativ zu dem Stator um eine zentrale Rotationsachse drehbar gelagerten erfindungsgemäßen Rotor aufweist. Die erfindungsgemäße elektrisch erregte Synchronmaschine kann insbesondere die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Rotor genannte Synchronmaschine sein und dementsprechend einige oder alle der dort beschriebenen Merkmale und/oder Eigenschaften aufweisen. Die erfindungsgemäße elektrisch erregte Synchronmaschine kann beispielsweise als elektrische Traktionsmaschine für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Ebenso sind aber andere Anwendungen oder Einsatzzwecke möglich.A further aspect of the present invention is an electrically excited synchronous machine with a salient pole topology, which has a stator and a rotor according to the invention which is spaced apart from this by an air gap and is mounted rotatably relative to the stator about a central axis of rotation. The electrically excited synchronous machine according to the invention can in particular be the synchronous machine mentioned in connection with the rotor according to the invention and accordingly have some or all of the features and/or properties described there. The electrically excited synchronous machine according to the invention can be designed, for example, as an electric traction machine for a motor vehicle. However, other applications or purposes are also possible.

In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist der Stator eine Vielzahl von Statorzähnen mit dazwischenliegenden Statornuten auf. Die Statorzähne können dabei von einem Statorjoch in Richtung des Luftspalts ragen. Dem Luftspalt zugewandte Öffnungen der Statornuten sind dabei durch Statorverschlusselemente aus einem elektrisch isolierenden Material verschlossen, also abgedeckt. Diese Statorverschlusselemente schließen in radialer Richtung und in Umfangsrichtung zumindest im Wesentlichen bündig mit den dem Luftspalt zugewandten Oberflächen der Statorzähne ab. Mit anderen Worten sind die Statorverschlusselemente also derart ausgebildet und angeordnet, dass die dem Luftspalt zugewandten Oberflächen der Statorzähne und der Statorverschlusselemente eine zumindest im Wesentlichen durchgängige, glatte Oberfläche bilden. Auf diese Weise kann also der Luftspalt in radialer Richtung auf beiden Seiten durch entsprechende glatte, zumindest im Wesentlichen geschlossene Oberflächen mit konstanter Krümmung begrenzt sein. Dadurch kann ein weiter verringerter Luftwiderstand erreicht und beispielsweise eine verbesserte oder robustere Ausbildung einer Seminarenluftströmung in dem Luftspalt im Betrieb der elektrischen Synchronmaschine begünstigt werden. Dies ermöglicht letztlich eine weiter verbesserte Effizienz der erfindungsgemäßen elektrisch erregten Synchronmaschine.In a possible development of the present invention, the stator has a multiplicity of stator teeth with stator slots in between. The stator teeth can protrude from a stator yoke in the direction of the air gap. Openings of the stator slots facing the air gap are closed, ie covered, by stator closure elements made of an electrically insulating material. In the radial direction and in the circumferential direction, these stator closure elements terminate at least essentially flush with the surfaces of the stator teeth facing the air gap. In other words, the stator closure elements are designed and arranged in such a way that the surfaces of the stator teeth and of the stator closure elements facing the air gap form an at least essentially continuous, smooth surface. In this way, the air gap can be delimited in the radial direction on both sides by corresponding smooth, at least essentially closed surfaces with a constant curvature. As a result, a further reduction in air resistance can be achieved and, for example, an improved or more robust formation of a seminar air flow in the air gap during operation of the electrical synchronous machine can be promoted. Ultimately, this enables a further improvement in the efficiency of the electrically excited synchronous machine according to the invention.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, das wenigstens eine erfindungsgemäße elektrisch erregte Synchronmaschine aufweist, insbesondere als Traktionsmaschine. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Rotor und/oder in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrisch erregten Synchronmaschine genannte Kraftfahrzeug sein.A further aspect of the present invention is a motor vehicle which has at least one electrically excited synchronous machine according to the invention, in particular as a traction machine. The motor vehicle according to the invention can in particular be the motor vehicle mentioned in connection with the rotor according to the invention and/or in connection with the electrically excited synchronous machine according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description and the features and feature combinations shown below in the description of the figures and/or in the figures alone are not only in the combinations specified in each case tion, but also in other combinations or used alone, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine ausschnittweise schematische Querschnittansicht einer elektrisch erregten Synchronmaschine mit Schenkelpoltopologie; und
2 eine ausschnittweise schematische Darstellung eines Kraftahrzeugs mit einer derartigen Synchronmaschine.

The drawing shows in:

1 a partial schematic cross-sectional view of an electrically excited synchronous machine with salient pole topology; and
2 a partial schematic representation of a motor vehicle with such a synchronous machine.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols.

In 1 ist ausschnittweise eine schematische Querschnittansicht einer elektrischen Maschine 10 mit Schenkelpoltopologie dargestellt. Aufgrund der Rotationsymmetrie ist hier nur eine Hälfte dargestellt, die jedoch zur Vervollständigung einfach gespiegelt werden kann. Die elektrische Maschine 10 umfasst hier einen - rein beispielhaft außenliegenden - Stator 12 und einen - ebenfalls entsprechend beispielhaft als Innenläufer ausgebildeten - Rotor 14. Der Rotor 14 ist relativ zu dem Stator 12 um eine schematisch angedeutete zentrale Rotationsachse 16 drehbar gelagert. Der Rotor 14 und der Stator 12 sind in radialer Richtung durch einen Luftspalt 18 voneinander beabstandet.In 1 a schematic cross-sectional view of an electrical machine 10 with a salient-pole topology is shown in part. Due to the rotational symmetry, only one half is shown here, but it can easily be mirrored for completeness. The electric machine 10 here comprises a stator 12--purely for example external--and a rotor 14--also correspondingly designed as an internal rotor. The rotor 14 and the stator 12 are spaced apart from one another in the radial direction by an air gap 18 .

Der Stator 12 weist ein außenliegendes Statorjoch 20 sowie davon in radialer Richtung zu dem Luftspalt 18 hin ausgehende Statorzähne 22 auf.The stator 12 has an external stator yoke 20 and stator teeth 22 extending from it in the radial direction toward the air gap 18 .

Der Rotor 14 weist seinerseits ein Rotorjoch 24 mit mehreren davon in radialer Richtung zu dem Luftspalt 18 hin ausgehenden Rotorschenkeln 26, also mehreren Schenkelpolen, auf. An dem Luftspalt 18 zugewandten Enden der Rotorschenkel 26 ist jeweils ein Polschuh 28 ausgebildet. Die Polschuhe 28 weisen jeweils einen inneren, dem jeweiligen Rotorschenkel 26 bzw. dem Rotorjoch 24 zugewandten, also von dem Luftspalt 18 abgewandten inneren Bereich 30 sowie wenigstens einen dem Luftspalt 18 zugewandten äußeren Bereich 32 auf.The rotor 14 for its part has a rotor yoke 24 with a plurality of rotor limbs 26 emanating from it in the radial direction toward the air gap 18 , that is to say a plurality of salient poles. A pole shoe 28 is formed at the ends of the rotor limbs 26 facing the air gap 18 . The pole shoes 28 each have an inner area 30 facing the respective rotor leg 26 or the rotor yoke 24 , ie facing away from the air gap 18 , and at least one outer area 32 facing the air gap 18 .

Zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Rotorschenkeln 26 ist hier ein jeweiliger Nutverschlusskeil 34 angeordnet. Zwischen den Rotorschenkeln 26 und den Nutverschlusskeilen 34 freibleibende Räume können in der Praxis durch - hier der hier Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte - Erregerwicklungen der Schenkelpole ausgefüllt sein.A respective slot sealing wedge 34 is arranged here between two rotor limbs 26 that are adjacent in the circumferential direction. Spaces that remain free between the rotor legs 26 and the slot sealing wedges 34 can in practice be filled with excitation windings of the salient poles—not shown here for the sake of clarity.

Zur weiteren Verdeutlichung sind hier auch eine d-Achse 36 und eine q-Achse 38 der elektrischen Maschine 10 angedeutet.For further clarification, a d-axis 36 and a q-axis 38 of the electrical machine 10 are also indicated here.

Eine jeweilige Kontur der Polschuhe 28 weist einen konstanten Radius auf, sodass der Luftspalt 18 homogen, also entlang des gesamten Umfangs von gleicher radialer Ausdehnung ist. Dies erzeugt eine besonders geringe Luftreibung bei einer Rotation des Rotors 14 um die zentrale Rotationsachse 16 im Betrieb der elektrischen Maschine 10. Der Rotor 14 kann aus einem Stapel mehrerer in axialer Richtung, also entlang der zentralen Rotationsachse 16 hintereinander angeordneter Elektrobleche aufgebaut sein, von denen in der hier dargestellten Querschnittansicht nur eines sichtbar ist. Diese Elektrobleche, also letztlich der Rotor 14, sind in den äußeren Bereichen 32 durch entsprechende Bearbeitung, insbesondere Kaltumformung, definiert, also in vorgegebener Weise, dahingehend modifiziert, dass dort eine kleinere Magnetisierungskurve, also eine schlechtere Durchflutbarkeit oder Magnetisierbarkeit vorliegt als in den inneren Bereichen 30. Durch diese Bearbeitung, also die entsprechend unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften der äußeren Bereiche 32 und der inneren Bereiche 30 kann in dem Luftspalt 18 trotz der hier vorgesehenen Polschuhkonturen mit homogenem Radius, also entsprechend gleichförmigem Luftspalt 18, eine sinusförmige magnetische Durchflutung in dem Luftspalt 18 erzeugt werden. Dadurch können eine besonders geringe Anregung harmonischer Oberwellen, ein besonders geringes Pendelmoment und eine besonders geringe akustische Anregung im Betrieb der elektrischen Maschine 10 erreicht werden.A respective contour of the pole shoes 28 has a constant radius, so that the air gap 18 is homogeneous, that is to say has the same radial extent along the entire circumference. This produces particularly low air friction when the rotor 14 rotates about the central axis of rotation 16 when the electrical machine 10 is in operation only one is visible in the cross-sectional view shown here. These electrical steel sheets, i.e. ultimately the rotor 14, are defined in the outer regions 32 by appropriate processing, in particular cold forming, i.e. in a predetermined manner, modified to the effect that there is a smaller magnetization curve, i.e. poorer flux or magnetizability than in the inner regions 30. As a result of this processing, i.e. the correspondingly different magnetic properties of the outer areas 32 and the inner areas 30, a sinusoidal magnetic flux can be generated in the air gap 18 in spite of the pole shoe contours provided here with a homogeneous radius, i.e. a correspondingly uniform air gap 18 will. A particularly low excitation of harmonics, a particularly low oscillating torque and a particularly low acoustic excitation during operation of the electrical machine 10 can thereby be achieved.

Die Nutverschlusskeile 34 schließen hier ebenfalls bündig mit dem Radius, also der luftspaltseitigen Oberfläche oder Kontur der Polschuhe 28 ab. Dadurch können Luftverwirbelungen zwischen den Polschuhen 28 bzw. den Schenkelpolen des Rotors 14 vermieden oder reduziert werden. Auch dies trägt letztlich zu einer reduzierten Luftreibung des Rotors 14 bei.The slot sealing wedges 34 here also terminate flush with the radius, ie the surface or contour of the pole shoes 28 on the air gap side. As a result, air turbulence between the pole shoes 28 and the salient poles of the rotor 14 can be avoided or reduced. This also ultimately contributes to reduced air friction of the rotor 14 .

Zur weiteren Verbesserung können zwischen den Statorzähnen 22 Statorverschlusselemente zum Verschließen oder Abdecken von zwischen den Statorzähnen 22 ausgebildeten Statornuten vorgesehen werden, um auch statorseitig den Luftspalt 18 durch eine besonders glatte Oberfläche zu begrenzen.For further improvement, stator closure elements can be provided between the stator teeth 22 to close or cover stator slots formed between the stator teeth 22 in order to also delimit the air gap 18 on the stator side with a particularly smooth surface.

Durch die beschriebenen Merkmale kann eine Verringerung der Luftverwirbelungen bzw. Luftreibung und somit letztlich eine verbesserte Effizienz der elektrischen Maschine 10 erreicht werden.The features described can reduce the air turbulence or air friction and thus ultimately improve the efficiency of the electrical machine 10 .

Die elektrische Maschine 10 kann beispielsweise als Traktionsmaschine für ein Fahrzeug verwendet werden. Dazu zeigt 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 40, das eine solche elektrische Maschine 10 aufweist. Die elektrische Maschine 10 kann hier eine Antriebsachse 42, die zu angetriebenen Rädern 44 des Kraftfahrzeugs 40 führt, antreiben.The electric machine 10 can be used, for example, as a traction machine for a vehicle. For this shows 2 a schematic representation of a motor vehicle 40 having such an electric machine 10 . The electric machine 10 can have a drive axle 42 here leads to driven wheels 44 of motor vehicle 40, drive.

Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie eine Reduktion des aerodynamischen Strömungswiderstands von elektrisch erregten Synchronmaschinen mit Schenkelpoltopologie durch partiell modifizierte Elektrobleche praktikabel realisiert werden kann.Overall, the examples described show how a reduction in the aerodynamic flow resistance of electrically excited synchronous machines with a salient pole topology can be implemented in a practical manner using partially modified electrical steel sheets.

BezugszeichenlisteReference List

1010: elektrische Maschineelectric machine
1212: Statorstator
1414: Rotorrotor
1616: Rotationsachseaxis of rotation
1818: Luftspaltair gap
2020: Statorjochstator yoke
2222: Statorzähnestator teeth
2424: Rotorjochrotor yoke
2626: Rotorschenkelrotor arm
2828: Polschuhepole shoes
3030: innere Bereicheinner areas
3232: äußere Bereicheouter areas
3434: Nutverschlusskeileslot sealing wedges
3636: d-Achsed axis
3838: q-Achseq-axis
4040: Kraftfahrzeugmotor vehicle
4242: Antriebsachsedrive axle
4444: angetriebene Räderdriven wheels

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102015110652 A1 [0003]

Claims

Rotor (14) for an electrically excited synchronous machine (10) with salient-pole topology, having a plurality of salient poles, each with a pole shoe (28), whose surface facing the air gap (18) of the synchronous machine (10) when installed as intended, via the entire width of the pole shoe (28) in the circumferential direction in a cross-sectional plane, which is perpendicular to a central axis of rotation (16) of the rotor (14), describes an arc of a circle whose center point lies on the central axis of rotation (16), the material of the Pole shoe (28) is machined in an outer area (32) facing the air gap (18), so that this outer area (32) and an inner area (30) of the pole shoe (28) further away from the air gap (18) have different magnetic properties exhibit.

Rotor (14) after claim 1 , characterized in that the outer portion (32) is cold worked to adjust its magnetic properties.

Rotor (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the machined outer region (32) extends in the circumferential direction at least substantially from the center of the pole piece (28) to one end of the pole piece (28), the machined outer Area (32) at this end has a greater extent in the radial direction than closer to the center of the pole piece (28).

Rotor (14) according to one of the preceding claims, characterized in that a slot sealing wedge (34) made of an electrically insulating material is arranged between two pole shoes (28) which are adjacent in the circumferential direction and is flush with the air gap ( 18) facing surfaces of the two adjacent pole shoes (28).

Rotor (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the machined outer region (32) is inhomogeneous in the radial direction and/or in the circumferential direction with regard to its magnetic properties set by the machining, with these changing in the radial direction to the air gap ( 18) towards and/or in the circumferential direction towards at least one end of the pole shoe (28) and increasingly differ from the magnetic properties of the inner region (30).

Rotor (14) according to one of the preceding claims, characterized in that the machined outer region (32) is inhomogeneous in the axial direction along the central axis of rotation (16) with regard to its magnetic properties set by the machining and/or with regard to its expansion in the radial direction .

Rotor (14) after claim 6 , characterized in that the machined outer region (32) is at least substantially homogeneous in a central portion in the axial direction comprising at least 75% of the length of the rotor (14) in the axial direction.

Electrically excited synchronous machine (10) with a salient pole topology, which has a stator (12) and a rotor (14) which is spaced apart from this by an air gap (18) and is mounted so as to be rotatable about a central axis of rotation (16) relative to the stator (12), according to one of the preceding claims.

Electrically excited synchronous machine (10). claim 8 , characterized in that the stator has a large number of stator teeth (22) with stator slots in between and the air gap (18) facing openings of the stator slots are closed by stator closure elements made of an electrically insulating material, which in the radial direction and in the circumferential direction are at least essentially flush with close off the surfaces of the stator teeth facing the air gap (18).

Motor vehicle (40) according to an electrically excited synchronous machine (10). claim 8 or 9 has, in particular as an electric traction machine (10).