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Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine fremderregte elektrische Maschine eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Der Rotor weist ein ringförmig ausgebildetes Joch auf. Auf einer in radialer Richtung des Rotors nach außen gerichteten Außenseite des Jochs ist ein Polzahn ausgebildet, wobei der Polzahn einen Polschaft aufweist. Der Polschaft weist zumindest eine erste Seitenfläche auf. Auf der ersten Seitenfläche ist zumindest eine erste Rippe angeordnet ist, über die sich eine auf dem Polschaft aufgewickelte Rotorwicklung abstützen kann. Die Erfindung betriff zudem eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Rotor. Überdies ist Gegenstand der Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
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Rotoren für eine fremderregte elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs sind allgemein bekannt. Derartige bekannte Rotoren weisen in der Regel ein ringförmig ausgebildetes Joch auf, wobei auf einer Außenseite des Jochs ein Polzahn ausgebildet ist. Der Polzahn weist einen Polschaft auf, der eine erste Seitenfläche und eine zur ersten Seitenfläche parallel angeordnete zweite Seitenfläche aufweist, wobei sich beide Seitenflächen in Längsrichtung des Rotors erstrecken. Auf den parallel zueinander angeordneten Seitenflächen ist eine Rotorwicklung angeordnet. Nachteilig bei der bekannten Ausbildung des Polzahns ist, dass sich die Rotorwicklung unter Fliehkrafteinfluss in Folge eine Rotation des Rotors um dessen Drehachse ausschließlich an dem Polschuh, der an den Polschaft angrenzt, abstützt. Dementsprechend konstruktiv verstärkt muss der Polschuh ausgebildet sein. Dies führt dazu, dass die Rotorwicklung einen erhöhten Abstand zu einer Außenseite des Polschuhs aufweist, so dass der Abstand zu einem dem Stator umgebenden Rotor vergrößert ist, wodurch die Perfomance der elektrischen Maschine reduziert sein kann.
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Die
US 2012 / 0 313 492 A1 , die
US 2013 / 0 134 823 A1 und die
JP 2013 - 5 676 A beschreiben jeweils einen Rotor mit einem ausgeprägten Pol, wobei auf einer Außenseite des Pols eine Rippe ausgebildet ist, die den Pol zur Aufnahme einer Wicklung in zwei Abschnitte unterteilt.
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Die
GB 1907 / 26 134 A beschreibt einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Rotor für eine fremderregte elektrische Maschine eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs anzugeben, so dass die elektrische Maschine eine erhöhte Performance aufweisen kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei kann jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen, sofern sich nicht explizit etwas Gegenteiliges aus der Beschreibung ergibt.
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In einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Rotor für eine fremderregte elektrische Maschine eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird, aufweisend ein ringförmig ausgebildetes Joch mit einer in radialer Richtung des Jochs nach außen gerichteten Außenseite, ein auf der Außenseite des Jochs angeordneter und/oder ausgebildeter Polzahn, der sich in radialer Richtung des Jochs erstreckt, wobei der Polzahn einen Polschaft und einen an den Polschaft angrenzenden Polschuh aufweist, und der Polschaft zwischen dem Joch und dem Polschuh ausgebildet ist, der Polschaft eine sich in Längsrichtung des Rotors erstreckende erste Seitenfläche aufweist, auf der zumindest eine sich in Längsrichtung des Rotors abschnittsweise erstreckende ersten Rippe ausgebildet ist, die die erste Seitenfläche in einen ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt und einen zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt unterteilt, wobei der erste Wicklungsaufnahmeabschnitt zwischen der ersten Rippe und dem Polschuh angeordnet ist und ein Breite des ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt in radialer Richtung des Rotors kleiner ist als ein Breite des zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitts in radialer Richtung des Rotors, und eine auf dem Polschaft angeordnete Rotorwicklung, die in dem ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt und dem zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt angeordnet und/oder aufgewickelt ist, wobei auf der ersten Seitenfläche eine zur ersten Rippe beabstandet angeordnete zweite Rippe angeordnet ist, so dass die erste Seitenfläche drei Wicklungsaufnahmeabschnitte aufweist,
und ein Abstand zwischen Polschuh und erster Rippe kleiner ist als ein Abstand zwischen der ersten Rippe und der zweiten Rippe, und der Abstand zwischen der ersten Rippe und der zweiten Rippe kleiner ist als ein Abstand zwischen der zweiten Rippe und der Außenseite des Jochs.
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Mit anderen Worten ist gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass ein Rotor für eine fremderregte elektrische Maschine eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise im Antriebsstrang des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs angeordnet. Der Rotor weist ein ringförmig ausgebildetes Joch auf. Auf einer in radialer Richtung nach außen gerichteten Außenseite des Jochs ist ein Polzahn angeordnet und/oder ausgebildet. Denkbar ist, dass der Polzahn kraftschlüssig, stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Joch verbunden ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Polzahn einstückig mit dem Joch ausgebildet ist. Der Polzahn weist einen Polschaft und einen an den Polschaft angrenzenden Polschuh auf. Der Polschaft ist zwischen dem Polschuh und dem Joch ausgebildet.
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Der Polschaft weist eine erste Seitenfläche auf, die sich in Längsrichtung des Rotors erstreckt. Auf der ersten Seitenfläche ist eine erste Rippe angeordnet und/oder ausgebildet, die sich zumindest abschnittsweise in Längsrichtung des Rotors erstreckt. Denkbar ist somit, dass die erste Rippe über die gesamte Länge des Rotors durchgehend ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass vorzugsweise gleichmäßige Blechquerschnitte zur Herstellung des Rotors verwendet werden können. Somit können die Teilevielfalt und die Kosten des Rotors reduziert werden. Möglich ist aber auch, dass die erste Rippe in Längsrichtung wenigstens eine Unterbrechung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Unterbrechungen, aufweist. Über die Unterbrechungen kann das Gewicht und/oder das Material des Rotors reduziert werden.
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Die sich in Längsrichtung des Rotors erstreckende Rippe unterteilt die erste Seitenfläche in einen ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt und einen zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt. Der erste Wicklungsaufnahmeabschnitt ist zwischen der ersten Rippe und dem Polschuh, insbesondere zwischen einer Polschuhinnenseite und einer dem Polschuh zugewandten Rippenaußenseite der ersten Rippe, ausgebildet. Ein Breite des ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt in radialer Richtung des Rotors ist kleiner als eine Breite des zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitts in radialer Richtung des Rotors.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass auf dem Polschaft eine Rotorwicklung angeordnet und/oder aufgewickelt ist. Die Rotorwicklung ist in dem ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt und dem zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt angeordnet. Die erste Rippe sorgt dafür, dass unter Fliehkrafteinfluss des Rotors nicht die gesamte Belastung aus der Rotorwicklung über den Polschuh abgefangen werden muss. Vielmehr wird ein Großteil über die Rippe aufgenommen. Da die Breite des ersten Wicklungsaufnahmeabschnitts reduziert ist, ist auch der Füllgrad der Rotorwicklung in diesem Bereich kleiner. Folglich ist die unmittelbare Einwirkung bzw. Belastung des Polschuhs aus der Rotorwicklung unter Fliehkrafteinfluss reduziert. Die Höhe des Polschuhes kann wegen der geringeren Belastung des Polschuhes reduziert werden. Dadurch kann der Abstand zwischen einem dem Rotor umgebenden Stator und der Rotorwicklung reduziert werden, wodurch die Performance, also die Leistung, der elektrischen Maschine erhöht werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf der ersten Seitenfläche eine zur ersten Rippe beabstandet angeordnete zweite Rippe angeordnet ist, so dass die erste Seitenfläche drei Wicklungsaufnahmeabschnitte aufweist. Der erste Wicklungsaufnahmeabschnitt ist zwischen dem Polschuh und der ersten Rippe ausgebildet. Der zweite Wicklungsaufnahmeabschnitt erstreckt sich zwischen der ersten Rippe und der zweiten Rippe. Der dritte Wicklungsaufnahmeabschnitt erstreckt sich von der zweiten Rippe bis zur Außenseite des Jochs. In den drei Wicklungsaufnahmeabschnitten ist jeweils zumindest abschnittsweise die Rotorwicklung angeordnet und/oder aufgewickelt. Durch die wenigstens zwei Rippen werden Abstützvorrichtungen geschaffen, um die Fliehkraft der Rotorwicklung abzufangen und in den Polschaft einzuleiten.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen dem Polschuh und der ersten Rippe kleiner ist als ein Abstand zwischen der ersten Rippe und der zweiten Rippe, und der Abstand zwischen der ersten Rippe und der zweiten Rippe kleiner ist als ein Abstand zwischen der zweiten Rippe und der Außenseite des Jochs. Der jeweilige Abstand bezieht sich dabei auf eine Richtung in radialer Richtung des Rotors. Anders ausgedrückt ist die Breite des ersten Wicklungsaufnahmeabschnitts kleiner als die Breite des zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitts. Zudem ist die Breite des zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitts kleiner als die Breite des dritten Wicklungsaufnahmeabschnitts. Folglich nimmt die Breite der jeweiligen Wicklungsaufnahmeabschnitte mit zunehmendem Abstand vom Joch ab. In den schmaleren Wicklungsaufnahmeabschnitten kann folglich eine geringere Anzahl von Wicklungslagen angeordnet werden. Folglich kann somit auch der Fliehkrafteinfluss der Rotorwicklung auf den Polschuhe und/oder die erste Rippe reduziert werden. Die Breite der ersten Rippe bzw. die Höhe des Polschuhs können folglich reduziert werden.
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Die Rotorwicklung ist vorzugsweise ein Runddraht, der besonders bevorzugt aus Kupfer ausgebildet ist oder eine Kupferlegierung aufweist. Der Runddraht weist vorzugsweise eine elektrische Isolierung auf. Ein Außendurchmesser der Rotorwicklung bezieht sich auf den Außendurchmesser des Runddrahts inklusive der elektrischen Isolierung.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Breite des ersten Wicklungsaufnahmeabschnitts kleiner oder gleich dem fünffachen Außendurchmesser der Rotorwicklung ist. Vorzugsweise ist die Breite des ersten Wicklungsaufnahmeabschnitts kleiner oder gleich dem dreifachen, kleiner gleich dem zweifachen oder kleiner gleich dem einfachen Außendurchmesser der Rotorwicklung. Je kleiner die Breite des Wicklungsaufnahmeabschnitts ist, desto weniger Wicklungslagen der Rotorwicklung können folglich in dem ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt angeordnet werden. Folglich ist auch der Fliehkrafteinfluss der Rotorwicklung auf den Polschuh geringer, so dass dessen Höhe in radialer Richtung reduziert werden kann. Dadurch kann eine Leistungssteigerung der elektrischen Maschine ermöglicht werden.
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Denkbar ist, dass eine Breite der ersten Rippe in radialer Richtung des Rotors gleich einer Breite der zweiten Rippe in radialer Richtung des Rotors ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass eine Breite der ersten Rippe in radialer Richtung des Rotors kleiner ist als eine Breite der zweiten Rippe in radialer Richtung des Rotors. Durch eine reduzierte Breite der ersten Rippe kann der Abstand der in dem zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt angeordneten Rotorwicklung zu dem den Rotor umgebenden Stator reduziert werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine erhöht werden kann. Die zweite Rippe ist entsprechend konstruktive ausgebildet, um die Belastung der Rotorwicklung aus Fliehkraft aufzunehmen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Rippe auf einer der ersten Seitenfläche abgewandten Seite ein distales erstes Rippenende aufweist, der Polschuh in Umfangsrichtung des Rotors ein distales Polschuhende aufweist, und ein Abstand des distalen ersten Rippenendes im rechten Winkel zu einer durch den Polzahn verlaufenden Polzahnachse gleich dem Abstand des distalen Polschuhendes im rechten Winkel zur Polzahnachse ist. Anders ausgedrückt weisen das distale Polschuhende und das distale erste Rippenende den gleichen Abstand zur Polzahnachse auf. Somit kann im zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt über die gesamte Tiefe der Rippe, die sich vom distalen ersten Rippenende bis zur ersten Seite erstreckt, die Rotorwicklung aufgewickelt werden. Auf diese Weise kann ein entsprechend hoher Füllgrad der Rotorwicklung erreicht werden. Die unter Fliehkrafteinfluss resultierende Kraft, der aus der im zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt aufgewickelten Rotorwicklung, kann über die erste Rippe in den Polschaft eingeleitet werden. Durch den erhöhten Füllgrad der Rotorwicklung kann die Leistung der elektrischen Maschine erhöht werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Rippe auf einer der ersten Seitenfläche abgewandten Seite ein distales zweites Rippenende aufweist, und ein Abstand des distalen zweiten Rippenendes im rechten Winkel zur Polzahnachse kleiner oder gleich dem Abstand des distalen ersten Rippenendes im rechten Winkel zur Polzahnachse ist. Somit kann einerseits vorgesehen sein, dass das distale erste Rippenende und das distale zweite Rippenende jeweils den gleichen Abstand zur Polzahnachse aufweisen. In Verbindung damit, dass das distale Polschuhende den gleichen Abstand wie das distale erste Rippenende aufweist, kann somit für den Fall, dass die erste Rippe die Belastung der Rotorwicklung aus dem zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt aufnehmen soll, und die zweite Rippe die Belastung der Rotorwicklung aus dem dritten Wicklungsaufnahmeabschnitt aufnehmen soll, ein maximaler Wicklungsfüllgrad erreicht werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine erhöht werden kann.
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Denkbar ist jedoch auch, dass der Abstand des distalen zweiten Rippenendes zur Polzahnachse kleiner ist als der Abstand des distalen ersten Rippenendes zur Polzahnachse. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn ein geringerer Füllgrad der Rotorwicklung angestrebt wird. Durch die kürzere zweite Rippe kann dann das Material und auch das Gewicht des Rotors reduziert werden. Folglich können auch die Kosten reduziert werden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Polzahn auf einer der ersten Rippe zugewandten Seite eine Polschuhinnenseite aufweist und die erste Rippe auf einer der Polschuhinnenseite zugewandten Seite eine Rippenaußenseite aufweist, wobei die Rippenaußenseite zumindest abschnittweise parallel zur Polschuhinnenseite ausgebildet ist. Der parallele Abschnitt erstreckt sich zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, vom distalen ersten Rippenende in Richtung erste Seitenfläche. Der Übergang von der ersten Seitenfläche zur Polschuhinnenseite und/oder zur ersten Rippenaußenseite ist vorzugsweise ausgerundet, um Kerbspannungen zu reduzieren.
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Alternativ dazu liegt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass der Polzahn auf einer der ersten Rippe zugewandten Seite eine Polschuhinnenseite aufweist und die erste Rippe auf einer der Polschuhinnenseite zugewandten Seite eine Rippenaußenseite aufweist, wobei die Polschuhinnenseite im rechten Winkel zur Polzahnachse ausgebildet ist, und die Rippenaußenseite derart zur Polzahnachse geneigt und/oder gewinkelt ausgerichtet ist, dass der Abstand zwischen der Polschuhinnenseite und Rippenaußenseite, ausgehend von dem distalen ersten Rippenende, in Richtung erste Seitenfläche des Polschafts zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über die gesamte Tiefe des Wicklungsaufnahmeabschnitts in einer Richtung senkrecht zur Polzahnachse, zulaufend ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Wicklung einfacher in den schmalen ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt aufgewickelt werden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Polschaft eine zur ersten Seitenfläche beabstandet ausgebildete zweite Seitenfläche aufweist, und die zweite Seitenfläche entsprechend der ersten Seitenfläche um die Polzahnachse gespiegelt ausgebildet ist. Somit sind die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche mit der darauf angeordneten und/oder ausgebildeten ersten Rippe und wahlweise zusätzlichen zweiten Rippe gleich ausgebildet.
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Denkbar ist, dass die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche derart geneigt zueinander ausgerichtet sind, dass eine Breite des Polschafts, die in einer Richtung senkrecht zur Polzahnachse zu messen ist, in radialer Richtung nach außen zunehmend ausgebildet ist. Die Breite des Polschafts nimmt somit mit zunehmendem Abstand zum Joch, vorzugsweise über die gesamt Polschaftlänge zu. Auf diese Weise kann die über Seitenflächen ein zusätzlicher Lastabtrag der aus der Rotorwicklung resultierenden Fliehkraft in den Polschaft ermöglicht werden, so dass die Breite der Rippen in radialer Richtung des Rotors reduziert werden kann. Dies kann, je nach Neigung der Seitenflächen, einen erhöhten Füllgrad der Rotorwicklung ermöglichen, wodurch die Leistung der elektrischen Maschine erhöht werden kann.
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Alternativ dazu liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche parallel zueinander verlaufen. Dies ermöglicht ein gleichmäßiges Wicklungsschema auf dem Polschaft und kann einen erhöhten Füllgrad der Rotorwicklung bewirken.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Rotor eine Mehrzahl von Polzähnen aufweist, die in Umfangsrichtung des Rotors zueinander beabstandet auf der Außenseite des Jochs angeordnet und/oder ausgebildet sind.
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In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine für einen Traktionsantrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Rotor.
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In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
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Es sei bemerkt, dass sämtliche Merkmale, welche vorstehend und nachfolgend in Bezug auf einen Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, gleichermaßen für jeden anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung gelten. Im Speziellen können sämtliche Merkmale des Rotors auch Merkmale der elektrischen Maschine und/oder des Kraftfahrzeugs sein. Dies gilt auch umgekehrt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmalen zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen, oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
- 1 ein Polzahn eines Rotors gemäß einer ersten Ausgestaltung,
- 2 der Polzahn des Rotors gemäß einer zweiten Ausgestaltung,
- 3 der Polzahn des Rotors gemäß einer dritten Ausgestaltung,
- 4 der Polzahn des Rotors gemäß einer vierten Ausgestaltung,
- 5 der Polzahn des Rotors gemäß einer fünften Ausgestaltung,
- 6 ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine,
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In 1 ist ein Polzahn PZ eines Rotors RO für eine fremderregte elektrische Maschine EM eines Kraftfahrzeugs KFZ gezeigt. Der Rotor RO weist ein ringförmig ausgebildetes Joch JO auf. Die 1 zeigt lediglich ein Segment des Jochs JO. Auf einer in radialer Richtung nach außen gerichteten Außenseite AS des Jochs JO ist der Polzahn PZ angeordnet und/oder ausgebildet. Der Polzahn PZ ist einstückig mit dem Joch JO ausgebildet. Weiterhin ist ersichtlich, dass der Polzahn PZ einen Polschaft PST und einen an den Polschaft PST angrenzenden Polschuh PSH aufweist. Der Polschaft PST ist zwischen dem Polschuh PSH und der Außenseite AS des Jochs JO ausgebildet.
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Der Polschaft PST weist eine erste Seitenfläche ESF und eine zur ersten Seitenfläche ESF beabstandet angeordnete zweite Seitenfläche ZSF auf, die sich in Längsrichtung des Rotors RO erstrecken. Im Ausführungsbeispiel sind die erste Seitenfläche ESF und die zweite Seitenfläche ZSF parallel zueinander angeordnet. Im Folgenden wird lediglich auf die Ausgestaltung der ersten Seitenfläche ESF eingegangen, wobei die entsprechende Ausführung der ersten Seitenfläche ESF auch für die zweite Seitenfläche ZSF gilt.
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Auf der ersten Seitenfläche ESF ist eine erste Rippe ER angeordnet und/oder ausgebildet, die sich zumindest abschnittsweise in Längsrichtung des Rotors RO erstreckt. Denkbar ist somit, dass sich die erste Rippe ER über die gesamte Länge des Rotors RO in dessen Längsrichtung durchgehend erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass vorzugsweise gleichmäßige Blechquerschnitte zur Herstellung des Rotors RO verwendet werden können. Somit können die Teilevielfalt und die Kosten reduziert werden. Möglich ist aber auch, dass die erste Rippe ER in Längsrichtung wenigstens eine Unterbrechung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Unterbrechungen aufweist. Über die Unterbrechungen kann das Gewicht und/oder das Material des Rotors RO reduziert werden. Die Unterbrechungen können vorzugsweise durch Rotorbleche realisiert werden, die rippenfrei ausgebildet sind.
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Die sich in Längsrichtung des Rotors RO erstreckende erste Rippe ER unterteilt die erste Seitenfläche ESF in einen ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt EWA und einen zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt ZWA. Der erste Wicklungsaufnahmeabschnitt EWA ist zwischen der ersten Rippe ER und dem Polschuh PSH, insbesondere zwischen einer Polschuhinnenseite PSI und einer dem Polschuh PSH zugewandten Rippenaußenseite RA der ersten Rippe ER, ausgebildet. Ein Breite des ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt EWA in radialer Richtung des Rotors RO ist kleiner als eine Breite des zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitts ZWA in radialer Richtung des Rotors RO.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass auf dem Polschaft PST eine Rotorwicklung RW aufgewickelt ist. Die Rotorwicklung RW ist in dem ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt EWA und dem zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt ZWA angeordnet. Die erste Rippe ER sorgt dafür, dass unter Fliehkrafteinfluss des Rotors RO nicht die gesamte Belastung aus der Rotorwicklung RW über den Polschuh PSH abgefangen werden muss. Vielmehr wird ein Großteil der Belastung über die erste Rippe ER aufgenommen und in den Polschaft PST eingeleitet. Da die Breite des ersten Wicklungsaufnahmeabschnitts EWA reduziert ist, ist auch der Füllgrad der Rotorwicklung RW in diesem Bereich kleiner. Folglich ist die unmittelbare Belastung des Polschuhs PSH durch die Rotorwicklung RW unter Fliehkrafteinfluss reduziert. Somit kann der Abstand zwischen einem dem Rotor RO umgebenden Stator (nicht dargestellt) und der Rotorwicklung RW durch eine reduzierte Höhe h des Polschuhs PSH verringert werden, wodurch die Performance, also die Leistung der elektrischen Maschine EM, erhöht werden kann.
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Die erste Rippe ER weist auf einer der ersten Seitenfläche ESF abgewandten Seite ein distales erstes Rippenende ERE aufweist. Zudem weist der Polschuh PSH in Umfangsrichtung des Rotors RO ein distales Polschuhende PSE auf. Ein Abstand des distalen ersten Rippenendes ERE im rechten Winkel zu einer durch den Polzahn PZ verlaufenden Polzahnachse PZA ist gleich dem Abstand des distalen Polschuhendes PSE im rechten Winkel zur Polzahnachse PZA. Anders ausgedrückt weisen das distale Polschuhende PSE und das distale erste Rippenende ERE den gleichen Abstand zur Polzahnachse PZA auf. Somit kann im zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt ZWA über die gesamte Tiefe der ersten Rippe, die sich vom distalen ersten Rippenende ERE bis zur ersten Seite ESF erstreckt, die Rotorwicklung RW aufgewickelt werden. Auf diese Weise kann ein entsprechend hoher Füllgrad der Rotorwicklung RW im zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt ZWE erreicht werden. Die unter Fliehkrafteinfluss resultierende Kraft der aus der im zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt ZWA aufgewickelten Rotorwicklung RW kann über die erste Rippe ER in den Polschaft PST eingeleitet werden. Durch den erhöhten Füllgrad der Rotorwicklung RW im zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt ZWA kann die Leistung der elektrischen Maschine EM erhöht werden.
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In 2 ist der Polzahn PZ des Rotors RO in einer zweiten Ausgestaltung gezeigt. Um Wiederholung zu vermeiden, wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in 1 gezeigten Polzahn PZ eingegangen.
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Der Polzahn PZ gemäß der zweiten Ausgestaltung weist auf der ersten Seitenfläche ESF eine zur ersten Rippe ER beabstandet angeordnete zweite Rippe ZR auf, so dass die erste Seitenfläche ESF drei Wicklungsaufnahmeabschnitte aufweist. Der erste Wicklungsaufnahmeabschnitt EWA ist zwischen dem Polschuh PSH und der ersten Rippe ER ausgebildet. Der zweite Wicklungsaufnahmeabschnitt ZWA erstreckt sich zwischen der ersten Rippe ER und der zweiten Rippe ZR. Der dritte Wicklungsaufnahmeabschnitt DWA erstreckt sich von der zweiten Rippe ZR bis zur Außenseite AS des Jochs JO. In den drei Wicklungsaufnahmeabschnitten ist jeweils zumindest abschnittsweise die Rotorwicklung RW angeordnet und/oder aufgewickelt. Durch die wenigstens zwei Rippen werden Abstützvorrichtungen geschaffen, um die Fliehkraft aus Rotorwicklung RW abzufangen und in den Polschaft PST einzuleiten.
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Weiter ist ersichtlich, dass ein Abstand zwischen Polschuh PSH und erster Rippe ER kleiner ist als ein Abstand zwischen der ersten Rippe ER und der zweiten Rippe ZR. Zudem ist der Abstand zwischen der ersten Rippe ER und der zweiten Rippe ZR kleiner ist als ein Abstand zwischen der zweiten Rippe ZR und der Außenseite AS des Jochs JO. Der jeweilige Abstand bezieht sich dabei auf die radiale Richtung des Rotors RO. Anders ausgedrückt ist die Breite des ersten Wicklungsaufnahmeabschnitts EWA kleiner als die Breite des zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitts ZWA. Zudem ist die Breite des zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitts ZWA kleiner als die Breite des dritten Wicklungsaufnahmeabschnitts DWA. Die Breite der jeweiligen Wicklungsaufnahmeabschnitte nimmt mit zunehmendem Abstand vom Joch JO ab. In den schmaleren Wicklungsaufnahmeabschnitten kann folglich eine geringere Anzahl von Wicklungslagen der Rotorwicklung RW angeordnet werden, so dass der Fliehkrafteinfluss aus der Rotorwicklung RW auf die erste Rippe ER und/oder den Polschuh PSH in Folge eine Rotation des Rotors RO um dessen Drehachse reduziert ist.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass eine Breite der ersten Rippe ER in radialer Richtung des Rotors RO kleiner ist als eine Breite der zweiten Rippe ZR in radialer Richtung des Rotors RO. Durch eine reduzierte Breite der ersten Rippe ER kann der Abstand der in dem zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt ZWA angeordneten Rotorwicklung RW zu dem den Rotor RO umgebenden Stator (nicht dargestellt) reduziert werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine EM erhöht werden kann. Die zweite Rippe ZR ist entsprechend konstruktive ausgebildet, um den Fliehkrafteinfluss aus der im dritten Wicklungsaufnahmeabschnitt DWA angeordneten Rotorwicklung RW aufzunehmen.
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Die zweite Rippe ZR weist auf einer der ersten Seitenfläche ESF abgewandten Seite ein distales zweites Rippenende ZRE auf. Ein Abstand des distalen zweiten Rippenendes ZRE im rechten Winkel zur Polzahnachse PZA ist gleich dem Abstand des distalen ersten Rippenendes ERE im rechten Winkel zur Polzahnachse PZA. Somit kann die erste Rippe ER die Belastung der Rotorwicklung RW aus dem zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt ZWA aufnehmen. Die zweite Rippe ZR fängt die Fliehkräfte der aus dem dritten Wicklungsaufnahmeabschnitt DWE angeordneten Rotorwicklung RW auf. Somit kann ein hoher bzw. maximaler Wicklungsfüllgrad erreicht werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine EM erhöht werden kann.
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In 3 ist der Polzahn PZ des Rotors RO in einer dritten Ausgestaltung gezeigt. Um Wiederholung zu vermeiden, wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in 2 gezeigten Polzahn PZ eingegangen.
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Der Polzahn PZ gemäß der dritten Ausgestaltung unterscheidet sich von dem Polzahn PZ gemäß der zweiten Ausgestaltung in der Ausbildung der zweiten Rippe ZR. Der Abstand des distalen zweiten Rippenendes ZRE zur Polzahnachse PZA ist kleiner ist als der Abstand des distalen ersten Rippenendes ERE zur Polzahnachse PZA. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn ein geringerer Füllgrad der Rotorwicklung RW angestrebt wird. Durch die kürzere zweite Rippe ZR kann das Material und auch das Gewicht des Rotors RO reduziert werden.
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Zudem ist ersichtlich, dass die Breite der ersten Rippe ER gleich der Breite der zweiten Rippe ZR ist. Die jeweilige Breite bezieht sich auf die radiale Richtung des Rotors RO.
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In 4 ist der Polzahn PZ des Rotors RO in einer vierten Ausgestaltung gezeigt. Um Wiederholung zu vermeiden, wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in 3 gezeigten Polzahn PZ eingegangen.
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Der Polzahn PZ gemäß der vierten Ausgestaltung unterscheidet sich von dem Polzahn PZ gemäß der dritten Ausgestaltung in der Anordnung der ersten Seitenfläche ESF und der zweiten Seitenfläche ZSF zueinander.
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Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die erste Seitenfläche ESF und die zweite Seitenfläche ZSF derart geneigt zueinander ausgerichtet sind, dass eine Breite des Polschafts PST, die in einer Richtung senkrecht zur Polzahnachse PZA zu messen ist, in radialer Richtung nach außen zunehmend ausgebildet ist. Mit anderen Worten nimmt die Breite des Polschaft ausgehend von der Außenseite AS des Jochs JO in Richtung Polschuh PSH über die gesamte Länge des Polschafts PST zu. Auf diese Weise kann die über Seitenflächen ESF, ZSF ein zusätzlicher Lastabtrag der aus der Rotorwicklung RW resultierenden Fliehkraft in den Polschaft PST ermöglicht werden, so dass die Breite der Rippen in radialer Richtung des Rotors RO reduziert werden kann. Dies kann, je nach Neigung der Seitenflächen ESF, ZSF, einen erhöhten Füllgrad der Rotorwicklung RO, vorzugsweise in dem zweiten Wicklungsaufnahmeabschnitt und/oder den dritten Wicklungsaufnahmeabschnitt DWA ermöglichen, wodurch die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine EM erhöht werden kann.
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In 5 ist der Polzahn PZ des Rotors RO in einer fünften Ausgestaltung gezeigt. Um Wiederholung zu vermeiden, wird lediglich auf die Unterschiede zu dem in 4 gezeigten Polzahn PZ eingegangen.
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Der Polzahn PZ gemäß der fünften Ausgestaltung unterscheidet sich in der Ausgestaltung der ersten Rippe ER.
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Der Polzahn PZ weist auf einer der ersten Rippe ER zugewandten Seite die Polschuhinnenseite PIS auf. Die Rippenaußenseite RA der ersten Rippe ER ist der Polschuhinnenseite PIS zugewandt. Die Polschuhinnenseite PIS ist im rechten Winkel zur Polzahnachse PZA ausgebildet. Die Rippenaußenseite ist derart zur Polzahnachse PZA geneigt bzw. gewinkelt ausgerichtet ist, dass der Abstand zwischen der Polschuhinnenseite PIS und Rippenaußenseite RA, ausgehend von dem distalen ersten Rippenende ERE in Richtung erste Seitenfläche ES des Polschafts PST über die gesamte Tiefe des ersten Wicklungsaufnahmeabschnitts EWA in einer Richtung senkrecht zur Polzahnachse PZA, zulaufend ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Rotorwicklung RW einfacher in den schmalen ersten Wicklungsaufnahmeabschnitt EWE aufgewickelt werden.
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6 zeigt ein Kraftfahrzeug KFZ mit einem Traktionsantrieb, wobei im Traktionsantrieb die elektrische Maschine EM mit dem Rotor RO angeordnet ist.
