DE112016005490T5 - Klauenrotor einer elektrischen Rotationsmaschine mit zumindest einer in einer Klaue ausgebildeten Fase - Google Patents

Klauenrotor einer elektrischen Rotationsmaschine mit zumindest einer in einer Klaue ausgebildeten Fase Download PDF

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Mostafa Kadiri
Amar DJEBBAR
Stéphane Desenclos
Benjamin POUCHELLE
Stéphane CALON
Lionel Momont
Daniel Bouclet
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/243Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors of the claw-pole type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02Details
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Abstract

Die Erfindung betrifft im Wesentlichen einen Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine eines Kraftfahrzeugs umfassend zumindest ein Polrad (24, 25), das eine Mehrzahl von Klauen (29) aufweist, wobei zumindest eine Klaue (29) umfasst: - eine Basis (53) und ein axial gegenüberliegendes freies Ende (54), - eine Vorderkante (51) und eine Hinterkante (52), die sich zwischen der Basis (53) und dem freien Ende (54) erstrecken, - eine in der Hinterkante (52) ausgebildete Fase (57), wobei der Rotor dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Verhältnis einer Breite (CB1) der besagten Fase (57), gemessen auf Höhe der Basis (53), zu einer Breite (LB1) der Basis der Klaue (29) zwischen 0,17 und 0,23 liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Klauenrotor einer elektrischen Rotationsmaschine mit zumindest einer in einer Klaue ausgebildeten Fase. Die Erfindung findet eine besonders vorteilhafte, aber nicht ausschließliche, Anwendung im Bereich der Generatoren und reversiblen elektrischen Maschinen für Kraftfahrzeuge. Ein Generator wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. Eine reversible Maschine ermöglicht es auch, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, insbesondere um den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs zu starten.
  • In bekannter Weise umfasst ein Generator, wie er in Dokument EP0762617 beschrieben ist, aus einem Gehäuse und einem in diesem befindlichen Klauenrotor, der direkt oder indirekt mit einer Welle drehfest verbunden ist, und einem Stator, der den Rotor mit einem Luftspalt umgibt. Am vorderen Ende der Welle ist eine Riemenscheibe befestigt.
  • Der Stator umfasst einen Körper in Form eines Blechpakets, der mit Nuten versehen ist, die mit einer Nutenisolierung zur Montage der Statorwicklung ausgestattet sind. Die Wicklung umfasst eine Mehrzahl von Phasenwicklungen, die durch die Nuten des Körpers verlaufen und gemeinsam mit allen Phasenwicklungen einen vorderen Wickelkopf und einen hinteren Wickelkopf auf beiden Seiten des Statorkörpers bilden. Die Wicklungen werden z.B. aus einem mit Emaille überzogenen Endlosdraht oder aus leitfähigen Elementen in Stabform, wie beispielsweise Stiften in Form eines „U“, erhalten, deren Enden zum Beispiel durch Schweißen miteinander verbunden sind.
  • Diese Phasenwicklungen sind beispielsweise dreiphasige Wicklungen, die in Form eines Sterns oder Dreiecks verschaltet sind, deren Ausgänge an mindestens ein elektronisches Gleichrichtermodul mit Gleichrichterelementen wie Dioden oder Transistoren angeschlossen sind.
  • Außerdem umfasst der Rotor zwei Polräder. Jedes Polrad hat einen Flansch mit Querausrichtung, der an seinem Außenumfang mit Klauen versehen ist, die z.B. trapezförmig und axial orientiert sind. Die Klauen eines Rades sind axial zum Flansch des anderen Rades ausgerichtet. Jede Klaue eines Polrades dringt in den Raum ein, der zwischen zwei benachbarten Klauen des anderen Polrades liegt, so dass die Klauen der Polräder ineinander geschachtelt sind. Ein zylindrischer Kern ist axial zwischen den Flanschen der Räder angeordnet. Dieser Kern trägt an seinem Außenumfang eine Erregerwicklung, die auf einen radial zwischen dem Kern und dieser Wicklung angeordneten Isolator gewickelt ist.
  • Es ist bekannt, dass diese Art von elektrischen Maschinen aufgrund der durch die vorhandenen Magnetkräfte erzeugten Schwingungen ein akustisches Phänomen abgibt. Dieses akustische Phänomen wie magnetisch bedingtes Rauschen ist in einem niedrigen Drehzahlbereich wahrnehmbar, insbesondere zwischen 1800 und 4000 Umdrehungen/Minute, und kann Unannehmlichkeiten verursachen. Im Endeffekt überdeckt das Lüftungsgeräusch des Ventilators das magnetische Betriebsgeräusch, so dass es nicht länger notwendig ist, letzteres zu reduzieren.
  • Die Erfindung hat zur Aufgabe, die magnetischen Betriebsgeräusche effektiv zu minimieren, indem ein Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen wird, umfassend zumindest ein Polrad, das eine Mehrzahl von Klauen aufweist, wobei zumindest eine Klaue (29) umfasst:
    • - eine Basis und ein axial gegenüberliegendes freies Ende,
    • - eine Vorderkante und eine Hinterkante, die sich zwischen der Basis und dem freien Ende erstrecken,
    • - eine in der Hinterkante ausgebildete Fase,
    wobei der Rotor dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Verhältnis einer Breite der besagten Fase, gemessen auf Höhe der Basis, zu einer Breite der Basis der Klaue zwischen 0,17 und 0,23 liegt.
  • Eine solche Fasenkonfiguration erlaubt es, eine beachtliche Verringerung des Schallpegels (in der Größenordnung von 5dB) zu erreichen, ohne die magnetische Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine zu verringern.
  • Gemäß einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer Breite der Fase, gemessen auf Höhe des freien Endes der Klaue, zu einer Breite des freien Endes der Klaue zwischen 0,34 und 0,5.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist eine weitere Fase in der Vorderkante zumindest einer Klaue ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer Breite der besagten anderen Fase, gemessen auf Höhe der Basis der Klaue, zu einer Breite der Basis der Klaue zwischen 0,09 und 0,20.
  • Gemäß einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer Breite der besagten anderen Fase, gemessen auf Höhe des freien Endes der Klaue, zu eine Breite des freien Endes der Klaue zwischen 0,1 und 0,35.
  • Gemäß einer Ausführungsform nimmt eine Oberfläche der Fase zum freien Ende der entsprechenden Klaue hin ab.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Klaue eine äußere radiale Oberfläche auf, und die Fase ist auf der besagten äußeren radialen Oberfläche ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die Fase axial zwischen der Basis und dem freien Ende der entsprechenden Klaue.
  • Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich ein radialer Querschnitt der Fase entlang einer Geraden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der besagte Rotor ein erstes Polrad und ein zweites Polrad und die Klauen der beiden Polräder sind symmetrisch.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der besagte Rotor ein erstes Polrad und ein zweites Polrad umfasst und die Klauen der beiden Polräder sind asymmetrisch.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Klauen eines der Polräder in Drehrichtung des Rotors geneigt, und die Klauen des anderen Polrades sind in der entgegengesetzten Richtung zur besagten Drehrichtung geneigt, um einen Raumbereich zwischen den Klauen mit parallelen Kanten zu haben. Eine solche Konfiguration erlaubt eine vereinfachte, standardmäßige Integration der interpolaren Magnete zwischen zwei aufeinanderfolgenden Klauen.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Klauen der Polräder in die gleiche Richtung geneigt.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der besagte Rotor ein erstes Polrad und ein zweites Polrad, und die Klauen eines der Polräder sind symmetrisch und die Klauen des anderen Polrades sind asymmetrisch.
  • Die Erfindung hat gleichermaßen eine elektrische Rotationsmaschine des Generatortyps oder eine reversible Maschine zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Rotor umfasst, wie er vorstehend definiert ist.
  • Die Erfindung wird besser beim Lesen der folgenden Beschreibung und beim Studium der sie begleitenden Figuren verstanden. Diese Figuren dienen der reinen Veranschaulichung, jedoch nicht der Einschränkung der Erfindung.
    • Die 1 ist eine schematische Ansicht im Längsschnitt eines Generators gemäß der vorliegenden Erfindung;
    • Die 2 ist eine schematische Draufsicht auf die Polräder eines Rotors gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Klauen mit Doppelfasen versehen sind;
    • Die 3 ist eine schematische Draufsicht, die die Abmessungen der Klauen der Polräder zeigt, die bei der Definition der spezifischen Verhältnisse des Rotors gemäß der vorliegenden Erfindung beteiligt sind;
    • Die 4 ist eine Grafik, die zwei Kurven zeigt, welche den magnetischen Geräuschpegel eines dreiphasigen Generators in Abhängigkeit des Betriebs der Maschine jeweils für einen Standardrotor und für einen Rotor gemäß der Erfindung darstellen;
    • 5 ist eine schematische Ansicht einer Klaue des Polrads gemäß der vorliegenden Erfindung im Querschnitt;
    • Die 6a bis 6c zeigen schematische Ausführungsvarianten des Rotors gemäß der vorliegenden Erfindung, der mit mindestens einem Polrad mit asymmetrischen Klauen versehen ist.
  • Identische, ähnliche oder analoge Elemente behalten von einer Figur zur anderen dasselbe Bezugszeichen. Im Rahmen der Beschreibung wird angenommen, dass ein „vorderes“ Element auf der Seite der Riemenscheibe der Maschine angeordnet ist, und ein „hinteres“ Element auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
  • 1 zeigt einen kompakten, mehrphasigen Generator 10, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Dieser Generator 10 wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um und ist reversibel. Ein solcher reversibler Generator 10, Generator-Starter genannt, ermöglicht es, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, insbesondere um den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs zu starten.
  • Dieser Generator 10 umfasst ein Gehäuse 11 und in dessen Inneren einen auf einer Welle 13 montierten Klauenrotor 12, sowie einen Stator 16, der den Rotor 12 mit einem Luftspalt 17 umgibt. Auf der Welle 13 ist eine Riemenscheibe 14 befestigt. Diese Riemenscheibe gehört zu einer Vorrichtung zur Bewegungsübertragung mit Riemen zwischen dem Generator 10 und dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs. Die Achse X der Welle 13 bildet die Drehachse des Rotors 12.
  • Der Stator 16 umfasst einen Körper 19 in Form eines Blechpaketes mit eingebrachten Nuten, z.B. des halbgeschlossenen Typs, die mit einer Nutenisolierung zur Montage der Phasen des Stators 16 ausgestattet sind. Jede Phase umfasst mindestens eine Wicklung, die durch die Nuten des Körpers 19 des Stators 16 verläuft und mit allen Phasen einen vorderen Wickelkopf 20 und einen hinteren Wickelkopf 21 auf beiden Seiten des Statorkörpers 19 bildet.
  • Die Wicklungen werden beispielsweise aus einem mit Emaille überzogenen Endlosdraht oder aus leitfähigen Elementen in Stabform, wie beispielsweise Stiften, erhalten, die miteinander z.B. durch Schweißen verbunden sind. Diese Wicklungen sind z.B. dreiphasige Wicklungen oder Wicklungen, die mehr als drei Phasen aufweisen, die im Stern oder Dreieck verschaltet sind, deren Ausgänge mit mindestens einer Gleichrichterbrücke umfassend Gleichrichterelemente wie Dioden oder Transistoren vom Typ MOSFET verbunden sind, insbesondere wenn es sich um einen Generator-Starter handelt, wie er z.B. im Dokument FR2745445 beschrieben ist.
  • Der Rotor 12 umfasst zwei Polräder 24, 25, die jeweils einen Flansch 28 mit Querausrichtung haben, welcher an seinem Außenumfang mit Klauen 29 versehen ist, die z.B. trapezförmig und axial orientiert sind. Die Klauen 29 eines Rades 24, 25 sind axial zum Flansch 28 des anderen Rades gerichtet. Jede Klaue 29 eines Polrades 24, 25 dringt in den Raum ein, der zwischen zwei benachbarten Klauen 29 des anderen Polrades liegt, so dass die Klauen 29 der Polräder 24, 25 ineinander geschachtelt sind.
  • Der Außenumfang der Klauen 29 definiert zusammen mit dem Innenumfang des Körpers 19 des Stators 16 den Luftspalt 17 zwischen dem Stator 16 und dem Rotor 12. Der Innenumfang der Klauen 29 ist derart geneigt, dass die Klauen 29 an ihrem freien Ende 54 weniger dick sind.
  • Ein zylindrischer Kern 30 ist axial zwischen den Flanschen 28 der Räder 24, 25 angeordnet. In diesem Fall besteht der Kern 30 aus zwei Halbkernen, die jeweils zu einem der Flansche 28 gehören. Dieser Kern 30 trägt an seinem Außenumfang eine auf einen Isolator 32 gewickelte Erregerspule 31, die radial zwischen dem Kern 30 und der Spule 31 angeordnet ist.
  • Zusätzlich umfasst das Gehäuse 11 ein vorderes 35 und hinteres 36 Lager, die zusammengebaut sind. Die Lager 35, 36 haben eine Hohlform und tragen jeweils mittig ein Kugellager 37, 38 zur drehenden Halterung der Welle 13 des Rotors. Das hintere Lager 36 trägt einen Bürstenhalter 40, der mit Bürsten 41 versehen ist, die dazu bestimmt sind, an den Ringen 44 eines Kollektors 45 zu schleifen, welche durch Drahtverbindungen mit der Erregerwicklung 31 verbunden sind. Die Bürsten 41 sind elektrisch mit einem außerhalb der Maschine angebrachten Spannungsregler verbunden.
  • Das vordere und hintere Lager umfassen im Wesentlichen seitliche Öffnungen vorn 60 und hinten 61, um die Kühlung des Generators 10 durch Luftzirkulation zu ermöglichen, die durch die Drehung eines Lüfters 62 auf der Vorderseite des Rotors 12 und eines weiteren Lüfters 63 auf der Rückseite des Rotors erzeugt wird. Jeder Lüfter 62, 63 ist mit einer Mehrzahl von Schaufeln 64 versehen. Die vordere 60 und hintere 61 seitliche Öffnung befinden sich gegenüber den Wickelköpfen entsprechend vorn 20 bzw. hinten 21.
  • Genauer gesagt, wie in 2 und 3 zu sehen ist, umfasst jede trapezförmige Klaue 29 eine Vorderkante 51, die der Drehrichtung des Rotors 12 folgend, durch den Pfeil SR angedeutet, zuerst in Kontakt mit der Luft tritt, und eine Hinterkante 52, die auf der der Vorderkante 51 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Diese Kanten 51, 52 erstrecken sich zwischen der Basis 53 der Klaue 29, die örtlich mit dem Außenumfang des entsprechenden Flansches 28 zusammenfällt, und dem freien Ende 54 der Klaue 29.
  • In diesem Fall ist eine erste Fase 57 in der Hinterkante 52 jeder Klaue 29 der Polräder 24, 25 ausgebildet, und eine zweite Fase 57' ist in der Vorderkante 51 jeder Klaue 29 der Polräder 24, 25 ausgebildet. Die Fasen 57, 57' sind an der äußeren radialen Oberfläche 56 der entsprechenden Klaue 29 ausgebildet. Jede Fase 57, 57' erstreckt sich axial zwischen der Basis 53 und dem freien Ende 54 der entsprechenden Klaue 29.
  • Die Oberfläche der Fasen 57, in diesem Fall mit einer im Allgemeinen dreieckigen Form, nimmt in Richtung eines freien Endes 54 der Klaue 29 hin ab. Die Oberfläche der Fasen 57, 57' ist auf Höhe des freien Endes 54 der Klaue 29 im Wesentlichen null.
  • Vorteilhafterweise liegt ein erstes Verhältnis CB1/LB1 zwischen einer Breite CB1 der ersten Fase 57, gemessen auf Höhe der Basis 53, und einer Breite LB1 der Basis der Klaue 29 zwischen 0,17 und 0,23. Bevorzug liegt ein zweites Verhältnis Ce1/ LE1 zwischen einer Breite Ce1 der ersten Fase 57, gemessen auf Höhe des freien Endes 54 der Klaue, und einer Breite LE1 des freien Endes der Klaue zwischen 0,34 und 0,5.
  • Bevorzugt liegt ein drittes Verhältnis CB2/LB1 zwischen einer Breite CB2 der zweiten Fase 57', gemessen auf Höhe der Basis 53 der Klaue 29, und einer Breite LB1 der Basis 53 der Klaue 29 zwischen 0,09 und 0,20. Stets bevorzugt, liegt ein viertes Verhältnis Ce2/LE1 zwischen einer Breite Ce2 der zweiten Fase 57', gemessen auf Höhe des freien Endes 54 der Klaue 29, und einer Breite LE1 des freien Endes 54 der Klaue 29 zwischen 0,1 und 0,35.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist die Breite LB2 der Basis 53 der Klaue 29 des vorderen Rads 24 gleich der Breite LB1 der Basis 53 der Klaue 29 des hinteren Rads 25. Ebenso ist die Breite LE2 des freien Endes 54 der Klaue 29 des vorderen Rads 24 gleich der Breite LE1 des freien Endes 54 der Klaue 29 des hinteren Rads 25. Alternativ können die Breite LB2 und die Breite LB1 unterschiedliche Maße haben. Ebenso können die Breite LE2 und die Breite LE1 unterschiedliche Maße haben.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist auf Höhe des freien Endes 54 die Breite Ce3 der in der Klaue 29 des vorderen Rades 24 ausgebildeten Fase 57 gleich der Breite Ce1 der in der Klaue 29 des hinteren Rades 25 ausgebildeten Fase 57. Alternativ können die Breite Ce3 und die Breite Ce1 unterschiedliche Maße haben.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist auf Höhe des freien Endes 54 die Breite Ce4 der in der Klaue 29 des vorderen Rades 24 ausgebildeten Fase 57' gleich der Breite Ce2 der in der Klaue 29 des hinteren Rades 25 ausgebildeten Fase 57'. Alternativ können die Breite Ce4 und die Breite Ce2 unterschiedliche Maße haben.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist auf Höhe der Basis 53 die Breite CB3 der in der Klaue 29 des vorderen Rades 24 ausgebildeten Fase 57 gleich der Breite CB1 der in der Klaue 29 des hinteren Rades 25 ausgebildeten Fase 57. Alternativ können die Breite CB3 und die Breite CB1 unterschiedliche Maße haben.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist auf Höhe der Basis 53 die Breite CB4 der in der Klaue 29 des vorderen Rades 24 ausgebildeten Fase 57' gleich der Breite CB2 der in der Klaue 29 des hinteren Rades 25 ausgebildeten Fase 57'. Alternativ können die Breite CB4 und die Breite CB2 unterschiedliche Maße haben.
  • Die Breiten CB1, CB2, CB3 und CB4 werden auf Höhe der Basis 53 gemessen, das heißt, dass sie bei einem maximalen Abstand h1 zwischen der Basis 53 der entsprechenden Klaue 29 und dem 15% der Gesamtlänge Lg der Klaue 29 entsprechenden Maß gemessen wird. Mit anderen Worten werden die Breiten in einer Ebene gemessen, die parallel zu der radialen Fläche des Flansches 28 ist, die in dem Abstand h1 relativ zu der Basis der Klaue 29 angeordnet ist. Somit ist für eine Länge Lg der Klaue in der Größenordnung von 20 mm die Länge h1 in der Größenordnung von 3 mm.
  • Die Breiten Ce1, Ce2, Ce3, Ce4 sowie die Längen LE1 und LE2 werden auf Höhe des freien Endes 54 gemessen, das heißt, dass sie in einer Ebene parallel zu der radialen Fläche des Flanschs 28 gemessen werden, die in einem Abstand h2 zur Basis 53 liegt. Dieser Abstand h2 ist gleich der Länge Lg der Klaue 29 abzüglich der dem vorgenannten Abstand h1.
  • Jede Fase 57, 57' kann eine ebene Form bilden. In diesem Fall erstreckt sich ein radialer Querschnitt der Fase 57, 57' entlang einer Geraden. Alternativ bildet jede Fase 57 eine abgerundete Ecke entlang einem Krümmungsradius R1, R2, wie in 5 zu sehen ist. Die Krümmungsradien R1, R2 können identisch oder unterschiedlich zueinander sein. Die Breiten CB1, Ce1 (oder CB2, Ce2) werden dann zwischen einer Geraden D1, parallel zur Mittelebene PM der Klaue 29 und tangential zur entsprechenden abgerundeten Ecke, und dem Schnittpunkt zwischen dem ebenen Querschnitt der Fase 57 und dem Bearbeitungsradius R3 des Rotors 12 gemessen.
  • Der Winkel K zwischen dem ebenen Querschnitt der Fase 57 und der Mittelebene PM der Klaue 29 kann identisch oder verschieden sein von einer Fase 57, 57' zur anderen. Der Winkel K liegt beispielsweise zwischen 60 und 78 Grad.
  • Wie aus der Grafik von 4 ersichtlich ist, ermöglicht eine solche Konfiguration, die magnetischen Betriebsgeräusche optimal über den gesamten Betriebsbereich des Rotors 12 zu minimieren, ohne die magnetische Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine zu verschlechtern. Der Durchschnitt der Schallreduktion des Rotors 12, der mit Klauen 29 mit doppelter Fase versehen ist (siehe Kurve C1) in Bezug auf einen Standardrotor (siehe Kurve C2) versehen ist, liegt in der Größenordnung von 5 dB.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 sind die Klauen 29 der Polräder 24, 25 symmetrisch, d.h. dass die durch die Mitte der Basis 53 verlaufende Mittellinie M auch durch das freie Ende 54 der Klaue 29 verläuft.
  • Alternativ können die Klauen 29 der Polräder 24, 25 asymmetrisch sein, d.h. dass die durch die Mitte der Basis 53 verlaufende Mittellinie M in Bezug zu einer parallelen Geraden D1 versetzt ist, die durch das freie Ende 54 der entsprechenden Klaue 29 verläuft.
  • Somit sind in der Ausführungsform von 6a die Klauen 29 eines der Polräder 24 in der Drehrichtung des Rotors SR geneigt (siehe Pfeil F1) und die Klauen 29 des anderen Polrades 25 sind in entsprechender Weise entgegengesetzt zu der genannten Drehrichtung SR geneigt (siehe Pfeil F2). Man erhält somit einen Raumbereich 66 zwischen zwei Klauen mit parallelen Kanten. Dies ermöglicht eine einfache Integration von standardmäßigen interpolaren Magneten 46 innerhalb der Raumbereiche 66 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Klauen.
  • Die Magnete 46 können im Inneren aller Raumbereiche 66 oder nur im Inneren einiger von ihnen angeordnet und gleichmäßig entlang des Umfangs des Rotors 12 verteilt sein. Die Magnete 46 können aus Seltenerden NeFeB bestehen (Neodym-Eisen-Bor) oder SmCo (Samarium-Kobalt). Die Wahl des Materials und der Anzahl der interpolaren Magnete 46 ermöglichen es, die magnetischen Eigenschaften des Rotors 12 leicht an die gewünschte Leistung des Generators anzupassen.
  • In der Ausführungsform der 6b sind die Klauen 29 der Polräder 24 und 25 in die gleiche Richtung geneigt. In diesem Fall sind die Klauen 29 der zwei Polräder 24, 25 in die Drehrichtung des Rotors 12 geneigt (siehe Pfeile F3 und F4), jedoch kann die Neigung alternativ in der entgegengesetzten Richtung ausgeführt sein. In diesem Fall haben die Raumbereiche 66 zwischen den Klauen keine parallelen Kanten. Der Grad der Neigung der Klauen 29 kann von einem Polrad zu einem anderen identisch oder verschieden sein.
  • In der Ausführungsform von 6c sind die Klauen 29 des Polrads 24 symmetrisch, während die Klauen 29 des anderen Polrads 25 asymmetrisch sind. In der Figur sind die Klauen 29 des Polrads 25 in die Drehrichtung SR des Rotors 12 geneigt (siehe Pfeil F5), jedoch können sie alternativ in der entgegengesetzten Richtung geneigt sein.
  • In jedem Fall ist die Konfiguration der in den Klauen 29 ausgeführten Fasen 57, 57' dieselbe wie diejenige, die vorstehend insbesondere in Bezug zu 3 beschrieben ist.
  • Alternativ umfasst jede Klaue 29 eine einzige Fase 57 oder 57', die in der Vorderkante 51 oder der Hinterkante 52 ausgebildet ist.
  • Selbstverständlich ist die vorstehende Beschreibung nur als Beispiel gegeben und schränkt den Umfang der Erfindung nicht ein, der auch nicht durch Ersetzen der verschiedenen Elemente durch andere Äquivalente verlassen wird werden würde.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0762617 [0002]
    • FR 2745445 [0028]

Claims (15)

  1. Rotor (12) einer elektrischen Rotationsmaschine eines Kraftfahrzeugs umfassend zumindest ein Polrad (24, 25), das eine Mehrzahl von Klauen (29) aufweist, wobei zumindest eine Klaue (29) umfasst: - eine Basis (53) und ein axial gegenüberliegendes freies Ende (54), - eine Vorderkante (51) und eine Hinterkante (52), die sich zwischen der Basis (53) und dem freien Ende (54) erstrecken, - eine in der Hinterkante (52) ausgebildete Fase (57), wobei der Rotor dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Verhältnis einer Breite (CB1) der besagten Fase (57), gemessen auf Höhe der Basis (53), zu einer Breite (LB1) der Basis der Klaue (29) zwischen 0,17 und 0,23 liegt.
  2. Rotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis einer Breite (Ce1) der Fase (57), gemessen auf Höhe des freien Endes (54) der Klaue, zu einer Breite (LE1) des freien Endes der Klaue zwischen 0,34 und 0,5 liegt.
  3. Rotor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Fase (57') in der Vorderkante (51) zumindest einer Klaue (29) ausgebildet ist.
  4. Rotor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis einer Breite (CB2) der besagten anderen Fase (57'), gemessen auf Höhe der Basis (53) der Klaue (29), zu einer Breite (LB1) der Basis (53) der Klaue (29) zwischen 0,09 und 0,20 liegt.
  5. Rotor gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis einer Breite (Ce2) der besagten anderen Fase (57'), gemessen auf Höhe des freien Endes (54) der Klaue (29), zu eine Breite (LE1) des freien Endes (54) der Klaue (29) zwischen 0,1 und 0,35 liegt.
  6. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der Fase zum freien Ende (54) der entsprechenden Klaue (29) hin abnimmt.
  7. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klaue (29) eine äußere radiale Oberfläche (56) aufweist und dass die Fase (57) auf der besagten äußeren radialen Oberfläche (56) ausgebildet ist.
  8. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fase (57, 57') axial zwischen der Basis (53) und dem freien Ende (54) der entsprechenden Klaue (29) erstreckt.
  9. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein radialer Querschnitt der Fase (57) entlang einer Geraden erstreckt.
  10. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er ein erstes Polrad (24) und ein zweites Polrad (25) umfasst und dass die Klauen (29) der beiden Polräder (24, 25) symmetrisch sind.
  11. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er ein erstes Polrad (24) und ein zweites Polrad (25) umfasst und dass die Klauen (29) der beiden Polräder (29) asymmetrisch sind.
  12. Rotor gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauen (29) eines der Polräder (24, 25) in Drehrichtung (SR) des Rotors geneigt sind und die Klauen (29) des anderen Polrades (24, 25) in der entgegengesetzten Richtung zur besagten Drehrichtung (SR) geneigt sind, um einen Raumbereich zwischen den Klauen mit parallelen Kanten zu haben.
  13. Rotor gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauen (29) der Polräder (24, 25) in die gleiche Richtung geneigt sind.
  14. Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er ein erstes Polrad (24) und ein zweites Polrad (25) umfasst und dass die Klauen (29) eines der Polräder (24, 25) symmetrisch und die Klauen (29) des anderen Polrades (24, 25) asymmetrisch sind.
  15. Elektrische Rotationsmaschine des Generatortyps oder reversible Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Rotor umfasst, wie er gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche definiert ist.
DE112016005490.4T 2015-12-01 2016-11-25 Klauenrotor einer elektrischen Rotationsmaschine mit zumindest einer in einer Klaue ausgebildeten Fase Withdrawn DE112016005490T5 (de)

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