DE19958503A1 - Elektrische Maschine - Google Patents
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Abstract
Es wird eine elektrische Maschine mit einem Rotor (10), insbesondere einem Klauenpolrotor, vorgeschlagen. Der Rotor (10) weist ein Erregersystem aus elektrisch erregten Einzelpolen im Rotor (10) in Form von elektromagnetisch erregten Polen (28) und Gegenpolen (34) auf. Ein Pollückenverschluß (55) ist zwischen den sich am Umfang des Rotors (10) abwechselnden Polen (28) und Gegenpolen (34) eingesetzt, der Freiräume zumindest teilweise ausfüllt. Der Pollückenverschluß (55) ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser sich mit zumindest einem seiner axialen Endbereiche (61) unter Überständen (64) an Polwurzeln (37; 31) abstützt.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine,
insbesondere einen Klauenpolgenerator für Kraftfahrzeuge,
gemäß der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Elektrische Maschinen für Kraftfahrzeuge sind beispielsweise
bekannt aus der Europäischen Patentschrift EP 0 720 275. Die
bekannte elektrische Maschine umfaßt einen Rotor in
Klauenpolbauweise, der unter anderem aus einer Achse, zwei
Polrädern, einer Erregerspule und einem Polverschluß
besteht. Der Polverschluß ist so ausgebildet, daß dieser die
Zwischenräume der gegenpoligen Klauenpole derart schließt,
daß an den in etwa axial ausgerichteten radial
außenliegenden Kanten der Pole keine Strömung abreißt und
dadurch damit verbundene Geräuschentwicklung verhindert. Der
Klauenverschluß ist weiterhin derart ausgebildet, daß ein
wesentlicher Teil seiner zentrifugal wirkenden Eigenlast
über die Innenseite der Klauenpolspitzen an diese übertragen
wird.
Diese bekannte elektrische Maschine weist unter anderem den
Nachteil auf, daß durch die Aufnahme der zentrifugalen Last
des Klauenverschlusses über die Klauenpole diese über ihre
Eigenlast hinaus zusätzlich belastet werden.
Mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit den
Merkmalen des unabhängigen Anspruchs ist es möglich, die
zentrifugale Eigenlast des Klauenverschlusses so auf die
Polräder zu übertragen, daß die Pole beziehungsweise
Gegenpole nicht belastet werden. Hierzu ist vorgesehen, daß
sich der Polverschluß mit zumindest einem seiner axialen
Endbereiche unter Überständen an den Polwurzeln abstützt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der im unabhängigen Anspruch angegebenen Merkmale.
Der Polverschluß weist im Bereich der axialen Endbereiche
Ausnehmungen auf, in die die Überstände der Polwurzeln
eingepaßt sind. Dies hat den Vorteil, daß sich so eine im
wesentlichen zylindrische Oberfläche des Rotors ergibt.
Dadurch, daß die Polräder durch einen Umformprozeß
hergestellt sind, ist es von Vorteil, wenn die Überstände
ebenfalls durch Umformen gefertigt sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bleibt
zwischen zumindest einem Endbereich des Polverschlusses und
zumindest einer Kehle zwischen zwei Polwurzeln eine Öffnung
zu einem Raum radial innerhalb der Pole und Gegenpole
ausgespart. Diese Aussparung ermöglicht ein besseres
Einfließen eines Imprägnierharzes zum Fixieren der
Erregerspule.
Damit am Übergang von den nach außen gerichteten Oberflächen
der Pole und Gegenpole zum Polverschluß die Luftströmung
nicht ablöst, muß der Übergang zwischen den Oberflächen und
Gegenpole des Polverschlusses und den Polen und Gegenpolen
stufenlos erfolgen.
Um eine bessere Eigensteifigkeit des Polverschlusses zu
erhalten, sind die Verschlußbereiche des Polverschlusses
durch einen Ring miteinander verbunden. Eine weitere
Verbesserung des Polverschlusses ergibt sich dadurch, daß
ein Bereich zwischen dem Ring und einem Endbereich des
Polverschlusses durch ein Flächenelement geschlossen ist.
Damit der Polverschluß zwischen zwei überständen an den
Polwurzeln nicht zu stark auf Biegung belastet wird, soll
sich das Flächenelement nach einer weiteren Ausbildung an
einer radial nach innen gerichteten Unterseite eines Pols
oder Gegenpols abstützen.
Die Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungsbeispiel
anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Rotors einer
erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,
Fig. 2 eine axiale Ansicht auf ein Polrad,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen
Klauenverschlusses und
Fig. 4 eine Stirnansicht auf den Rotor mit Polverschluß.
Identische beziehungsweise gleichwirkende Bauteile sind mit
gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel eines Rotors 10 der
erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. Der Rotor 10 ist
dargestellt als Rotor in Klauenpolbauweise. Der Rotor hat
ein Polrad 13 und ein Gegenpolrad 16, die beide auf einer
Rotorwelle 19 befestigt sind. Das Polrad 13 und das
Gegenpolrad 16 sind durch einen Rotorkern 22 beabstandet.
Das Polrad 13 besteht aus einer Polradscheibe 25, von der
Pole 28 ausgehen. Die Pole 28 erstrecken sich im
wesentlichen in Achsrichtung der Rotorwelle 19. Die Pole 28
sind über Polwurzeln 31 mit dem Polrad 13 beziehungsweise
der Polradscheibe 25, einstückig verbunden.
Der Aufbau des Gegenpolrads 16 gleicht dem Aufbau des
Polrads 13. Gegenpole 34 sind über Gegenpolwurzeln 37 mit
der Gegenpolradscheibe 40 einstückig verbunden. Dabei sind
die Polwurzeln 31 beziehungsweise die Gegenpolwurzeln 37 die
nicht frei tragenden Bereiche zwischen den Polen 28
beziehungsweise Gegenpolen 34 und der Polradscheibe 25
beziehungsweise Gegenpolradscheibe 37. Die Gegenpole 34
erstrecken sich wie die Pole 28 in Achsrichtung der
Rotorwelle 19.
Die einzelnen Pole 28 sind am Umfang des Rotors 10
gleichmäßig beabstandet und weisen zwischen den einzelnen
Polen 28 Pollücken auf. Die Gegenpole 34 des Gegenpolrads 16
sind ebenfalls am Umfang gleichmäßig beabstandet angeordnet
und bilden Gegenpollücken. In Einbaulage sind das Polrad 13
und das Gegenpolrad 16 so angeordnet, daß die Pole 28 des
Polrads 13 in die Gegenpollücken des Gegenpolrads 16
hineinreichen. Umgekehrt reichen die Gegenpole 34 des
Gegenpolrads 16 in die Pollücken des Polrads 13. Die
Gegenpole 34 und die Pole 28 sind darüber hinaus ebenfalls
gleichmäßig beabstandet angeordnet. Die Pole 28 und
Gegenpole 34 umgreifen eine Erregerspule 49, die einerseits
in axialer Richtung zwischen der Polradscheibe 25 und der
Gegenpolradscheibe 40 angeordnet ist und andererseits in
radialer Richtung zwischen dem Rotorkern 22 und den Polen 28
und Gegenpolen 34.
Die aerodynamischen Eigenschaften eines solchen Rotors 10
sind ohne Polverschluß schlecht. Der sich drehende Rotor 10
und die zahlreichen Zwischenräumen, die sogenannten
Pollücken 52, werden im Betrieb von Kühlluft umströmt. Diese
Pollücken ermöglichen es der umstömenden Luft an den in
axialer Richtung angeordneten axialen Kanten der Pole 28 und
Gegenpole 34 abzureißen. Es bildet sich dadurch eine
ungeordnete Strömung, die eine Ursache für die
Geräuschimmissionen eines Rotors beziehungsweise eines
Generators darstellt.
Indem in die Pollücken 52 ein Pollückenverschluß 55
eingesetzt wird, kann an den in etwa axialer Richtung
verlaufenden Kanten 58 der Pole 28 und Gegenpole 34 keine
geräuscherzeugende Strömung mehr abreißen. Der
Pollückenverschluß 55 stützt sich dabei mit zumindest einem
seiner axialen Endbereiche 61 unter Überständen 64 an den
Polwurzeln 31 beziehungsweise Gegenpolwurzeln 37 ab, siehe
auch Fig. 2. Der Pollückenverschluß 55 stützt sich an den
Gegenpolwurzeln 37 beziehungsweise Polwurzeln 31 ab. Dies
bedeutet, daß die vom Pollückenverschluß 55 ausgehende, nach
radial außen wirkende Zentrifugallast nicht über die
Gegenpole 34 beziehungsweise Pole 28 auf das Polrad 13
geleitet wird, sondern über die Überstände 64 an den
Gegenpolwurzeln 37 und Polwurzeln 31 ohne Momentenwirkung
auf das Polrad 13 beziehungsweise 16. Dies bedeutet eine
erhebliche Belastungsverringerung für die Pole 28
beziehungsweise 34 und deren Gegenpolwurzeln 37
beziehungsweise Polwurzeln 31, da hierbei die Biegebelastung
der Gegenpolwurzeln 37 und Polwurzeln 31 verringert ist.
Um eine möglichst wenig zerklüftete Oberfläche des Rotors 10
zu erhalten, weist der Pollückenverschluß 55 im Bereich der
Überstände 64 Ausnehmungen 67 auf, in die die Überstände 64
eingepaßt sind. Es ergibt sich so eine im wesentlichen
zylindrische Oberfläche des Rotors 10 aus den nach außen
gerichteten Oberflächen von Pollückenverschluß 55,
Gegenpolen 34 und Polen 28, siehe auch Fig. 1 und Fig. 3.
Die Überstände 64 werden an das Polrad 13 und Gegenpolrad 16
mittels eines Umformprozesses angeformt. Alternativ ist es
auch möglich die Überstände 64 durch spanende Bearbeitung
der Polwurzeln 31 und Gegenpolwurzeln 37 herzustellen.
Der in Fig. 3 dargestellte Pollückenverschluß 55 weist die
bereits erwähnten Endbereiche 61 auf, die mittels
stabförmiger Bereiche 70 miteinander verbunden sind. Die
stabförmigen Bereiche 70 sind der Außenkontur der Pole 28
beziehungsweise Gegenpole 34 angepaßt. Die Stabilität des
Pollückenverschlusses 55 wird erhöht, indem die stabförmigen
Bereiche 70 auf ihrer radial nach innen gerichteten Seite
durch einen Ring 73 miteinander verbunden sind. Eine
nochmalige Steigerung der Stabilität des
Pollückenverschlusses 55 wird dadurch erreicht, daß die
Endbereiche 61 mit dem Ring 73 durch je ein Flächenelement
76 verbunden sind.
Aus der in Fig. 4 dargestellten perspektivischen Ansicht
des Rotors 10 ist eine Einbaulage des Pollückenverschlusses
55 zu erkennen. Der Endbereich 61 erstreckt sich zwischen
zwei Polwurzeln 31. Der Endbereich 61 hat eine
verhältnismäßig kurze radiale Erstreckung, so daß zwischen
dem Endbereich 61 des Pollückenverschlusses 55 und zumindest
einer Kehle 79 zwischen zwei Polwurzeln 31 eine Öffnung zu
einem Raum radial innerhalb der Pole 28 und Gegenpole 34
ausgespart ist. Die Pole 28 und die Gegenpole 34 weisen
sogenannte Polabhebungen 82 beziehungsweise 85 auf, wodurch
ein Übergang zwischen den radial nach außen gerichteten
Oberflächen des Pollückenverschlusses 55 und den Polen 28
beziehungsweise Gegenpolen 34 stufenlos ausgeführt ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der
Pollückenverschluß 55 nicht nur an Überständen 64 an den
Gegenpolwurzeln 37 beziehungsweise Polwurzeln 31 abgestützt,
sondern darüber hinaus auch an einer nach radial innen
gerichteten Unterseite des Pols 28 beziehungsweise des
Gegenpols 34.
Claims (8)
1. Elektrische Maschine mit einem Rotor (10), insbesondere
Klauenpolrotor, mit einem Erregersystem aus elektrisch
erregten Einzelpolen im Rotor (10) in Form von
elektromagnetisch erregten Polen (28) und Gegenpolen
(34), mit einem zwischen den sich am Umfang des Rotors
(10) abwechselnden Polen (28) und Gegenpolen (34)
eingesetzten Pollückenverschluß (55), der die Freiräume
zumindest teilweise ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß
der Pollückenverschluß (55) sich mit zumindest einem
seiner axialen Endbereiche unter Überständen (64) an
Polwurzeln (31, 37) abstützt.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Pollückenverschluß (55) im
Bereich der Überstände (64) Ausnehmungen (67) aufweist,
in die die Überstände (64) eingepaßt sind, so daß nach
außen gerichtete Oberflächen von Pollückenverschluß (55),
Polen (28) und Gegenpolen (34) eine im wesentlichen
zylindrische Oberfläche des Rotors (10) ergeben.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Überstände (64) durch einen
Umformprozeß der Polräder (13, 16) gefertigt sind.
4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zumindest
einem Endbereich des Pollückenverschlusses (55) und
zumindest einer Kehle (79) zwischen zwei Polwurzeln (31;
37) eine Öffnung zu einen Raum radial innerhalb der Pole
(28) und Gegenpole (34) ausgespart ist.
5. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergang
zwischen den Oberflächen des Pollückenverschlusses (55)
und den Polen (28) und Gegenpolen (34) stufenlos erfolgt.
6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Pollückenverschluß (55) stabförmige Bereiche (70)
aufweist, die durch einen Ring (37) miteinander verbunden
sind.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest ein Endbereich (61) mit dem
Ring (73) durch ein Flächenelement (76) verbunden ist.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest ein Flächenelement (76)
sich an einer nach radial innen gerichteten Unterseite
eines Pols (28) oder Gegenpols (34) abstützt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: BRAUN, HORST, DR., 70469 STUTTGART, DE LUTZ, HANS-JOACHIM, 68623 LAMPERTHEIM, DE WILLMS, DIETER, 74074 HEILBRONN, DE DEBARD, JEROME, CARDIFF, GB PERRIN-BONNET, ANNE, LLONTUIT FARDRE, GB |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130702 |