DE29802113U1

DE29802113U1 - Synchronmaschine, insbesondere Generator für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE29802113U1
Application number: DE29802113U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-02-07
Filing date: 1998-02-07
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2008-02-08
Also published as: ITMI990190A1; JP3062261U; IT1307659B1; US6229244B1

Description

R.33094

21.11.97 v/wey

ROBERT BOSCH GMBH; 70442 Stuttgart

Synchronmaschine, insbesondere Generator für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Synchronmaschine, insbesondere o Generator für ein Kraftfahrzeug, mit einem Erregersystem aus einer Vielzahl elektrisch erregter Einzelpole in Stator oder Rotor, vorzugsweise in Form von durch zumindest eine gemeinsame Erregerspule erregter Klauenpole, und mit einer in den Freiräumen zwischen den Klauenpolen angeordneten Streufluß-Kompensationseinrichtung.

Eine Synchronmaschine dieser Art ist aus der DE-PS 1 209 651 und der DE 89 05 353 U1 bekannt. Als Streufluß-Kompensationseinrichtung werden Permanentmagnete verwendet, die im Streuflußbereich zwischen den Klauenpolen angeordnet sind. Die Befestigung der Permanentmagnete zwischen den Klauenpolen erfordert besonders ausgebildete Klauenpole oder zusätzliche Halterungsteile. Dabei wird nicht nur der Aufbau der Synchronmaschine verteuert, es wird auch eine Abhängigkeit der Kompensation des Streuflusses von Temperatur,

is Alterung und Toleranzen des Aufbaus der Klauenpole erhalten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Synchronmaschine der eingangs erwähnten Art eine Kompensation des Streuflusses zu schaffen, die eine Vereinfachung im Aufbau der Synchronmaschine bringt und die Einflüsse von Temperatur, Alterung und Toleranzen auf ein vernachlässigbares Maß reduziert.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Streufluß-KompensationseinrichtungalsstromdurchflosseneZusatzwicklungausgebildetist, die die Klauenpole so umschließt, daß die axiale Stromrichtung sich von Freiraum zu Freiraum ändert und der Strom zu den benachbarten Klauenpolen einen Zusatzfluß erzeugt, der den Hauptfluß unterstützt oder dem Streufluß entgegenwirkt.

Die Zusatzwicklung ist leicht aufzubringen und erfordert keine aufwendige Montage. Die Zusatzwicklung trägt in dieser Art zur Unterstützung des Hauptflusses und zur Verringerung des Streuflusses bei, sie verändert auch nicht die Eigenschaften, wie z.B. die Koerzitivkraft bei den Permanentmagneten, der Kompensation.

Die Alterung der Zusatzwicklung ist vernachlässigbar und die Zusatzwicklung ist unempfindlich gegenüber dem Gegenfeld, so daß auch eine Booster-Erregung möglich ist. Die Toleranzen der Klauenpole haben auf die Wirksamkeit der Streufeld-Kompensation keine Auswirkungen. Außerdem entfällt die Aufmagnetisierung.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Zusatzwicklung mäanderförmig um die Klauenpole geführt ist. Die elektrische Beschaltung der Zusatzwicklung kann in einfacher Weise so ausgeführt sein, daß die Zusatzwicklung mit der Erregerwicklung in Reihe geschaltet ist.

Die Ausgestaltung kann jedoch auch so vorgenommen sein, daß die Zusatzwicklung aus dünnen Drähten mit vielen Windungen besteht, die der Erregerwicklung parallelgeschaltet ist.

Die Zusatzwicklung kann mittels Kunststoff, Glasfaser oder antimagnetischem Material umhüllt oder durch Kleben oder Imprägnieren zu einer kompakten Einheit zusammengefügt sein. Dies erleichtert die Montage der Zusatzwicklung in den Streufeldbereichen, auch wenn der Rotor oder Stator vorgefertigt ist.

Um die Zusatzwicklung auf einem Rotor mit hohen Drehzahlen ausreichend festzulegen, um Zentrifugalkräfte abzufangen, sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß die Klauenpole Teile von Platinen sind und daß die den Platinen zugekehrten Wicklungsteile der Zusatzwicklung mittels antimagnetischen Befestigungsmitteln mit den Platinen verbunden sind. Dabei können die Befestigungsmittel schellenartig ausgebildet sein.

Aus Festigkeitsgründen kann zusätzlich vorgesehen sein, daß die freien Enden der Klauenpole mittels antimagnetischen Verbindern mit den zugekehrten gegenpoligen Platinen fest verbunden sind.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht einen Rotor einer Synchronmaschine und

Fig. 2 im Querschnitt die Synchronmaschine mit und ohne Streufeld-Kompensation.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Synchronmaschine weist einen auf einer Welle 2 mit Polkern 1 aufgebauten Rotor und einen diesen umschließenden Stator 12 mit Gegenpolen auf. Auf dem Polkern 1 ist eine Erregerwicklung 3 aufgebracht, die in dem Polkern 1 einen Magnetfluß erzeugt. Die beiden Enden des Polkernes 1 stehen mit Platinen 1a und 1b in magnetisch leitender Verbindung. Die Platinen 1a und 1b tragen Polklauen 5, die bei der Erregung der Erregerwicklung 3 Nordpole N oder Südpole S bilden.

Die Polklauen 5 (N und S) der beiden Platinen sind gegeneinander gerichtet und ineinander verschachtelt, wobei sich dann Nordpole N und Südpole S in Umfangsrichtung abwechseln. Es muß nur gewährleistet sein, daß die beiden Platinen 1a und 1b die gleiche Anzahl von Klauenpolen 5 tragen. Zwischen benachbarten Klauenpolen 5 (N und S) verbleiben Freiräume 5a, die im Ausführungsbeispiel aufgrund der sich verjüngenden Klauenpole 5 (N und S) nicht parallel zur Welle 2 verlaufen, sondern zueinander und zur Wellenachse in einem Winkel stehen. Die Freiräume 5a zwischen den Klauenpolen 5 (N und S) sind mit einer Zusatzwicklung 4 ausgefüllt, die im Ausführungsbeispiel mäanderförmig ausgebildet und isolierstoffumspritzt ist.

Über zwei Anschlüsse 13 wird der Erregerwicklung 3 und der Zusatzwicklung 4 über eine Schleifringanordnung 13a Strom zugeführt. Dabei kann die Zusatzwicklung 4 mit der Erregerwicklung 3 in Reihe oder parallel geschaltet sein.

Anhand des Querschnitts nach Fig. 2 wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Streufluß-Kompensationseinrichtung näher erläutert. In der oberen Hälfte des geteilten Querschnitts ist der Magnetfluß bei der nicht kompensierten Synchronmaschine erläutert und in der unteren Hälfte der Magnetfluß in der kompensierten Synchronmaschine.

In der oberen Hälfte ist mit 7 der vom Nordpol N ausgehende Hauptfluß zum Stator 12 gekennzeichnet, während 8 den vom Stator 12 zum Südpol S zurückfließende Hauptfluß kennzeichnet. Von den Nordpolen N geht in Umfangsrichtung ein mit 9 gekennzeichneter Streufluß zu den benachbarten Südpolen S aus. Dieser Streufluß 9 kann bis zu 30 % des im Rotor erzeugten Magnetflusses betragen und den magnetischen Kreis des Rotors ungünstig belasten.

Die mäanderförmige Zusatzwicklung 4, die aus einer oder aus mehreren Windungen bestehen, ist so geführt, daß in den Freiräumen 5a die axiale Stromrichtung 6 von Freiraum 5a zu Freiraum 5a wechselt. Um die so geführten Leiter bzw. Windungen der Zusatzwicklung 4 entsteht ein Kompensations-Magnetfeld 10 und 11.

Mit 10 ist ein von der Zusatzwicklung 4 erzeugter Nutzfluß gekennzeichnet, der den Hauptfluß 7 aus den als Nordpol N erregten Klauenpolen 5 unterstützt. Mit 11 ist ein von der Zusatzwicklung 4 erzeugter Kompensationsfluß bezeichnet, der dem Streufluß 9 im Umfangsbereich entgegenwirkt und dessen Wirkung reduziert. Auf diese einfache Weise kann mit der Zusatzwicklung 4 der Wirkungsgrad der Synchronmaschine verbessert werden.

Bei der Montage wird die Zusatzwicklung 4 nach dem Aufbringen der Erregerwicklung 3 auf den Polkern 1 über die Erregerwicklung 3 geschoben und mit ihr verschaltet. Danach werden die Platinen 1a und 1b angebracht.

Claims

R.33094 21.11.97 v/wey ROBERT BOSCH GMBH; 70442 Stuttgart Ansprüche

1. Synchronmaschine, insbesondere f Generator für ein Kraftfahrzeug, mit einem Erregersystem aus einer Vielzahl elektrisch erregter Einzelpole in Stator oder Rotor, vorzugsweise in Form von durch zumindest eine gemeinsame Erregerspule erregter Klauenpole, und mit einer in den Freiräumen zwischen den Klauenpolen angeordneten Streufluß-Kommpensationseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Streufluß-Kompensationseinrichtung als stromdurchflossene Zusatzwicklung (4) ausgebildet ist, die die vorzugsweise an Platinen (1a, 1b) gebildeten Klauenpole (5,N₁S) so umschließt, daß die axiale Stromrichtung

(6) sich von Freiraum (5a) zu Freiraum (5a) ändert und der Strom zu den benachbarten Klauenpolen (N,S) einen Zusatzfluß erzeugt, der den

50 wit

Hauptfluß unterstützt (&4&thgr;&tgr; dem Streufluß entgegenwirkt.

2. Synchronmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (4) mäanderförmig um die Klauenpole (5,N,S) geführt ist.

3. Synchronmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (4) mit der Erregerwicklung (3) in Reihe geschaltet ist.

4. Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (4) aus dünnen Drähten mit vielen Windungen besteht, die der Erregerwicklung (3) parallelgeschaltet ist.

5. Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (4) mittels Kunststoff, Glasfaser oder antimagnetischem Material umhüllt ist.

6. Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (4) durch Kleben oder Imprägnieren zu einer kompakten Einheit zusammengefügt ist.

7. Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Klauenpole (5,N,S) Teile von Platinen (1a, 1b) sind und daß die den Platinen (1a, 1b) zugekehrten Wicklungsteile der Zusatzwicklung (4) mittels antimagnetischer Befestigungsmittel mit den Platinen (1a, 1b) verbunden sind.

8. Synchronmaschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Befestigungsmittel schellenartig ausgebildet sind.

9. Synchronmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die freien Enden der Klauenpole (5,N,S) mittels antimagnetischer Verbinder mit den zugekehrten gegenpoligen Platinen (1a, 1b) fest verbunden sind.