EP4674035A1 - Rotor mit magnetischem material im kragen eines polzahns, fremderregte axialflussmaschine, verfahren zur herstellung eines rotors - Google Patents

Rotor mit magnetischem material im kragen eines polzahns, fremderregte axialflussmaschine, verfahren zur herstellung eines rotors

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Publication number
EP4674035A1
EP4674035A1 EP24707467.7A EP24707467A EP4674035A1 EP 4674035 A1 EP4674035 A1 EP 4674035A1 EP 24707467 A EP24707467 A EP 24707467A EP 4674035 A1 EP4674035 A1 EP 4674035A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
collar
pole
magnetic material
yoke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24707467.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lukas Kirzinger
Eberhard Kull
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4674035A1 publication Critical patent/EP4674035A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/223—Rotor cores with windings and permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a rotor for a separately excited axial flux machine, wherein the rotor has a pole tooth with a pole shaft and a pole shoe, and magnetic material is formed in a collar of the pole shoe in order to specify the orientation of a magnetic flux.
  • the invention also relates to a separately excited axial flux machine with the rotor according to the invention. Furthermore, the invention relates to a method for producing the rotor according to the invention.
  • the known axial flux machines usually have a rotor.
  • the rotor comprises a pole tooth on which a rotor winding is wound.
  • a stator with a plurality of stator teeth arranged in the circumferential direction is usually arranged at a distance from the rotor via an air gap, with a stator winding arranged on the stator teeth.
  • An object of the invention is to provide a rotor for an axial flow machine, by means of which the axial flow machine can have reduced torque ripples and increased performance.
  • the invention relates to a rotor for a separately excited axial flux machine, comprising a yoke, a pole tooth arranged on the yoke, wherein the pole tooth has a pole shaft and a pole shoe adjacent to the pole shaft, a rotor winding wound on the pole shaft, wherein the pole shoe has a collar and a magnetic material is arranged in the collar at least in sections.
  • a rotor is provided for an externally excited axial flux machine.
  • the axial flux machine is preferably part of a traction drive for an at least partially electrically driven motor vehicle.
  • the rotor has a yoke, with a pole tooth arranged and/or formed on the yoke. It is conceivable that the pole tooth is arranged on the yoke in a materially bonded, non-positively bonded and/or positively bonded manner. It is preferably provided that the yoke is formed in one piece with the pole tooth. A plurality of pole teeth are usually arranged on the yoke, which are arranged at a distance from one another on a fictitious circular ring.
  • the yoke is usually designed as a disk or circular ring and the pole tooth extends parallel to a normal of the yoke or in the longitudinal direction of the yoke.
  • the pole tooth has a pole shaft and a pole shoe adjacent to the pole shaft.
  • the pole shaft is connected to the yoke or attached to the yoke.
  • the pole shaft is formed between the yoke and the pole shoe.
  • a rotor winding that can be energized is wound on the pole shaft.
  • the pole shoe has a collar. The collar preferably extends in a direction perpendicular to the normal of the yoke or perpendicular to the longitudinal direction of the yoke and projects beyond an outer side of the pole shaft.
  • a magnetic material is arranged and/or formed in the collar so that an orientation of a magnetic flux generated by the rotor winding can be influenced and/or specified.
  • torque ripples in the axial flux machine can be minimized, which can also have a beneficial effect on the performance of the axial flux machine.
  • the collar is formed at least in sections or has at least one interruption all around the pole shoe.
  • the collar is formed only on one side, preferably on a side that extends in the radial direction of the yoke. It is particularly preferred that the collar is designed to be circumferential, i.e. uninterrupted.
  • the magnetic material is formed in the collar at least in sections.
  • the magnetic material in the collar has at least one interruption in the longitudinal extension of the collar. In this way, magnetic material can be saved and, in addition, a magnetic flux orientation can be specified by the proportion of magnetic material in order to minimize stray fluxes.
  • the magnetic material is preferably arranged exclusively in the collar, which extends in a radial direction of the yoke. This allows the magnetic material to be reduced and the stray fluxes to be minimized at the same time.
  • the magnetic material is formed over the entire length of the collar. In other words, the magnetic material is formed without interruption.
  • the magnetic material is designed and/or configured to have magnetic properties. It is conceivable, but not limited to, that the magnetic material is a permanently excited material.
  • the magnetic material is a neodymium iron (NdFe). It is conceivable that the magnetic material is a ferrite. It is also conceivable that the magnetic material is a samarium cobalt (SmCo) material.
  • the pole tooth and/or the yoke are designed in such a way that they are magnetically conductive and/or amplify a magnetic flux within the pole tooth. It is therefore conceivable that the yoke and/or the pole tooth are made of a soft magnetic material, in particular of an electrical sheet and/or a sintered material.
  • the magnetic material is arranged exclusively in the collar.
  • the pole shaft is designed without magnetic material.
  • no magnetic material is arranged in the area of the pole shoe in the extension of the pole shaft on the side facing away from the yoke. This ensures that the magnetic flux orientation is only specified in the collar, which also focused on the orientation, especially in the transition between two stator teeth.
  • the magnetic material is arranged in a groove formed in the collar, the groove being formed on an outer side of the collar facing away from the yoke.
  • the pole shoe has an outer side which is formed on the side facing away from the yoke.
  • the collar has a groove in the area of the outer side, the groove base of which is directed towards the yoke.
  • the magnetic material is filled into this groove.
  • the magnetic material extends from an inner side of the pole shoe to an outer side of the pole shoe.
  • the magnetic material can extend over the entire height of the collar, the height of the collar being aligned in the longitudinal direction of the rotor or parallel to the normal of the yoke.
  • the magnetic material is formed over the entire height of the collar, while in other areas of the collar the magnetic material is formed in a groove and/or recess on the outside of the collar.
  • a preferred embodiment of the invention provides that a groove is formed on the outside of the pole shoe, which is free of material.
  • the pole shoe has the groove or a recess in the extension of the pole shaft, which is free of material.
  • the groove formed on the outside can act as a flux barrier, whereby, in addition to the magnetic material in the collar of the pole shoe, the flux guidance of the magnetic flux can be specified and/or influenced accordingly.
  • a plurality of grooves are formed on the outside.
  • the grooves can have different groove widths and/or groove depths from one another.
  • the magnetic material is applied and/or arranged in a material-locking manner.
  • the material-locking connection can preferably be an adhesive connection and/or a welded connection.
  • the magnetic material can thus be arranged in a simple and inexpensive manner, whereby the manufacturing costs of the rotor can be reduced.
  • the invention in a second aspect, relates to a separately excited axial flux machine, comprising a stator and the rotor according to the invention arranged at a distance from the stator via an air gap, wherein the magnetic material is arranged in the collar and at least partially and/or sectionally influences the direction and/or orientation of a magnetic flux generated between a stator winding and the energized rotor winding.
  • a separately excited axial flux machine is provided.
  • the axial flux machine is preferably used in a traction drive of an at least partially electrically driven motor vehicle.
  • the axial flux machine has a stator and a rotor arranged at a distance from the stator in the axial direction of the axial flux machine.
  • An air gap is formed between the stator and the rotor.
  • the stator has at least one stator tooth on which a stator winding is arranged.
  • the magnetic material in the collar of the pole shoe can direct the orientation of the magnetic flux, so that in particular from a transition of the magnetic field from the rotor to the next stator tooth, the magnetic flux passes directly to the stator tooth and stray fluxes are minimized. Torque ripples of the axial flux machine can thus be reduced, which can increase the performance of the axial flux machine.
  • the invention relates to a method for producing the rotor according to the invention, wherein the magnetic material is arranged in a material-locking manner in the collar of the pole shoe.
  • the rotor is provided with the yoke with the pole tooth, wherein the magnetic material is arranged in a material-locking manner in the collar of the pole shoe.
  • the material-locking connection can be an adhesive connection and/or a welded connection.
  • a magnet can be glued onto the collar or into a groove in the collar.
  • the rotor is manufactured in a selective manufacturing process and, in this context, the magnetic material is introduced directly into the collar of the pole shoe. This can preferably also be done by a welding process. This provides a rotor that can reduce the torque ripple, as described above. This can also increase the performance of the axial flux machine.
  • Fig. 1 a section of a three-dimensional view of a rotor
  • Fig. 2 a prior art axial flow machine
  • Fig. 3 the axial flow machine in the area of a pole tooth in a first embodiment
  • Fig. 4 the axial flow machine in the area of the pole tooth in a second embodiment
  • Fig. 5 the axial flux machine in the area of the pole tooth in a third embodiment.
  • Fig. 1 shows a section of a three-dimensional view of a rotor RO for a separately excited axial flux machine AFM.
  • the rotor RO has a yoke JO, with a pole tooth PZ arranged and/or formed on the yoke JO.
  • three pole teeth PZ are arranged on the yoke JO, which are arranged at a distance from one another on a fictitious circular ring. Reference is made below to one pole tooth PZ, with the description also applying to the majority of the pole teeth PZ.
  • the yoke JO is designed as a disk or circular ring and the pole tooth PZ extends parallel to a normal of the yoke JO or in the longitudinal direction of the yoke JO.
  • the pole tooth PZ has a pole shaft PST and a pole shoe PSH adjacent to the pole shaft PST.
  • the pole shaft PST is connected to the yoke JO or tied to the yoke JO.
  • the pole shaft PST is formed between the yoke JO and the pole shoe PSH.
  • An energizable rotor winding RW is wound on the pole shaft PST.
  • the pole shoe PSH has a collar KR.
  • the collar KR preferably extends in a direction perpendicular to the normal of the yoke JO or perpendicular to the longitudinal direction of the yoke JO.
  • a magnetic material MM is arranged and/or formed in the collar KR so that an orientation of a magnetic flux generated by the rotor winding RW can be influenced and/or specified or stray fluxes can be minimized.
  • torque ripples in the axial flux machine AFM can be minimized, which can also have a beneficial effect on the performance of the axial flux machine AFM.
  • Fig. 2 shows an axial flux machine AFM from the prior art.
  • the axial flux has a stator ST and a rotor RO arranged at a distance from the stator ST in the axial direction of the axial flux machine AFM.
  • An air gap LS is formed between the stator ST and the rotor RO.
  • the stator ST has at least one stator tooth SZ on which a stator winding SW is arranged.
  • the rotor RO has a pole tooth PZ and a rotor winding RW wound on the pole tooth PZ.
  • a magnetic field is generated between the rotor RO and the stator ST, causing the rotor RO to rotate about an axis of rotation of the rotor RO.
  • magnetic stray fluxes MSF can arise in the transition of the pole tooth PZ between two stator teeth SZ, which cause an increased torque ripple.
  • Fig. 3 shows the axial flux machine AFM in the area of the pole tooth PZ in a first embodiment.
  • magnetic material MM is arranged in the collar KR of the pole shoe PSH.
  • the magnetic material MM extends from an inner side IS of the pole shoe PSH to an outer side AS of the pole shoe PSH.
  • the magnetic material MM extends over the entire height of the collar KR, with the height of the collar KR being aligned in the longitudinal direction of the rotor RO or parallel to the normal of the yoke JO.
  • the orientation of the magnetic flux can be directed via the magnetic material, so that in particular from a transition of the magnetic field from the rotor to the next stator tooth, the magnetic flux passes directly to the stator tooth, thereby reducing stray flux. Consequently, torque ripples of the axial flux machine AFM can be reduced, whereby the performance of the axial flux machine AFM can be increased.
  • Fig. 4 shows the axial flux machine AFM in the area of the pole tooth PZ in a second embodiment.
  • the magnetic material MM does not extend over the entire height of the collar KR, but is arranged in a groove NU, wherein the groove is formed on the outside AS of the collar KR.
  • Fig. 5 shows the axial flow machine AFM in the area of the pole tooth PZ in a third embodiment.
  • a groove NU is formed on the outside AS of the pole shoe PSH, which is free of material.
  • the pole shoe PSH has the groove NU or a recess that is free of material in the extension of the pole shaft PST.
  • the groove NU formed on the outside AS can act as a flux barrier, whereby in addition to the magnetic material MM in the collar KR of the pole shoe PSH, the flow guidance of the magnetic flux can be specified and/or influenced accordingly in order to minimize stray fluxes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (RO) für eine fremderregte Axialflussmaschine (AFM), aufweisend ein Joch (JO), einen auf dem Joch (JO) angeordneten Polzahn (PZ), wobei der Polzahn (PZ) einen Polschaft (PST) und einen an den Polschaft (PST) angrenzenden Polschuh (PSH) aufweist, eine auf dem Polschaft (PST) aufgewickelte Rotorwicklung (RW), wobei der Polschuh (PSH) einen Kragen (KR) aufweist und in dem Kragen (KR) zumindest abschnittsweise ein magnetisches Material (MM) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Rotor mit magnetischem Material im Kragen eines Polzahns, fremderregte Axialflussmaschine, Verfahren zur Herstellung eines Rotors
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine fremderregte Axialflussmaschine, wobei der Rotor einen Polzahn mit einem Polschaft und einem Polschuh aufweist, und in einem Kragen des Polschuhs magnetisches Material ausgebildet ist, um die Orientierung eines Magnetflusses vorzugeben. Gegenstand der Erfindung ist zudem eine fremderregte Axialflussmaschine mit dem erfindungsgemäßen Rotor. Überdies ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rotors.
Fremderregte Axialflussmaschinen sind grundsätzlich bekannt. Die bekannten Axialflussmaschinen weisen in der Regel einen Rotor auf. Der Rotor umfasst einen Polzahn, auf dem eine Rotorwicklung aufgewickelt ist. Über einen Luftspalt beabstandet zum Rotor ist in der Regel ein Stator mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung zueinander angeordneter Statorzähne angeordnet, wobei auf den Statorzähnen eine Statorwicklung angeordnet ist. Durch eine Bestromung der Rotorwicklung und des Statorwicklung wird ein Magnetfeld zwischen dem Polzahn und dem Statorzahn erzeugt. Im Zuge einer Rotation des Rotors um dessen Drehachse kann es vorkommen, dass der erzeugte Magnetfluss zwischen dem Polzahn und dem Statorzahn im Übergang von Statorzahn zu Statorzahn etwas hängt bzw. Streuflüsse aufweist. Diese Streuflüsse können zu unerwünschten Rippeln in der Axialflussmaschine führen.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Rotor für eine Axialflussmaschine, anzugeben, mit Hilfe dessen die Axialflussmaschine reduzierte Drehmomentrippel und eine erhöhte Performance aufweisen kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei kann jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen, sofern sich nicht explizit etwas Gegenteiliges aus der Beschreibung ergibt. In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Rotor für eine fremderregte Axialflussmaschine, aufweisend ein Joch, einen auf dem Joch angeordneten Polzahn, wobei der Polzahn einen Polschaft und einen an den Polschaft angrenzenden Polschuh aufweist, eine auf dem Polschaft aufgewickelte Rotorwicklung, wobei der Polschuh einen Kragen aufweist und in dem Kragen zumindest abschnittsweise ein magnetisches Material angeordnet ist.
Mit anderen Worten ist gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass ein Rotor für eine fremderregte Axialflussmaschine bereitgestellt wird. Die Axialflussmaschine ist vorzugsweise Bestandteil eines Traktionsantriebs für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Der Rotor weist ein Joch auf, wobei auf dem Joch ein Polzahn angeordnet und/oder ausgebildet ist. Denkbar ist, dass der Polzahn stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig auf dem Joch angeordnet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Joch einstückig mit dem Polzahn ausgebildet ist. Für gewöhnlich sind auf dem Joch eine Mehrzahl von Polzähnen angeordnet, die auf einem fiktiven Kreisring zueinander beabstandet angeordnet sind. Das Joch ist in der Regel als Scheibe oder Kreisring ausgebildet und der Polzahn erstreckt sich parallel zu einer Normalen des Jochs bzw. in Längsrichtung des Jochs. Der Polzahn weist einen Polschaft und einen an den Polschaft angrenzenden Polschuh auf. Der Polschaft ist mit dem Joch verbunden bzw. an das Joch angebunden. Anders ausgedrückt ist der Polschaft zwischen dem Joch und dem Polschuh ausgebildet. Auf dem Polschaft ist eine bestrombare Rotorwicklung aufgewickelt. Weiterhin ist vorgesehen, dass der Polschuh einen Kragen aufweist. Der Kragen erstreckt sich vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Normalen des Jochs bzw. senkrecht zur Längsrichtung des Jochs und überragt eine Außenseite des Polschafts. In dem Kragen ist ein magnetisches Material angeordnet und/oder ausgebildet, so dass eine Orientierung eines von der Rotorwicklung erzeugten Magnetflusses beeinflusst und/oder vorgegeben werden kann. Durch die Beeinflussung des Magnetflusses können Drehmomentrippel in der Axialflussmaschine minimiert werden, was sich zudem vorteilhaft auf die Performance der Axialflussmaschine auswirken kann.
Denkbar ist, dass der Kragen zumindest abschnittsweise ausgebildet ist, bzw. umlaufend um den Polschuh wenigstens eine Unterbrechung aufweist.
Beispielsweise ist dieser nur an einer Seite ausgebildet, vorzugsweise an einer Seite, die sich in radialer Richtung des Jochs erstreckt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Kragen umlaufend, also unterbrechungsfrei, ausgebildet ist.
Vorstellbar ist, dass das magnetische Material im Kragen zumindest abschnittsweise ausgebildet ist. Mit anderen Worten weist das magnetische im Kragen wenigstens eine Unterbrechung in Längserstreckung des Kragens auf. Auf diese Weise kann magnetisches Material eingespart und zudem durch den Anteil des magnetischen Materials eine magnetische Flussorientierung vorgegeben werden, um Streuflüsse zu minimieren.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das magnetische Material vorzugsweise ausschließlich im Kragen angeordnet ist, der sich in einer radialen Richtung des Jochs erstreckt. Somit kann einerseits magnetisches Material reduziert und zugleich die Streuflüsse minimiert werden.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das magnetische Material über die gesamte Länge des Kragens ausgebildet ist. Anders ausgedrückt, ist das magnetische Material unterbrechungsfrei ausgebildet.
Grundsätzlich ist das magnetische Material dazu eingerichtet und/oder ausgebildet magnetische Eigenschaften aufzuweisen. Denkbar ist, jedoch nicht darauf beschränkt, dass das magnetische Material ein permanent erregtes Material ist. Vorzugsweise ist das magnetische Material ein Neodym Eisen (NdFe). Denkbar ist, dass das magnetische Material es ein Ferrit ist. Ebenso ist vorstellbar, dass das magnetische Material ein Samarium Cobalt (SmCo) Material ist.
Der Polzahn und/oder das Joch sind derart ausgebildet, dass diese magnetisch leitfähig sind und/oder einen Magnetfluss innerhalb des Polzahn verstärken. Denkbar ist somit, dass das Joch und/oder der Polzahn aus einem weichmagnetischen Werkstoff, insbesondere aus einem Elektroblech und/oder einem gesinterten Werkstoff, hergestellt sind.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das magnetische Material ausschließlich im Kragen angeordnet ist. Mit anderen ist der Polschaft magnetmaterialfrei ausgebildet. Ebenso ist in dem Bereich des Polschuhs in Verlängerung des Polschafts auf der dem Joch abgewandten Seite kein magnetisches Material angeordnet. Somit kann sichergestellt werden, dass lediglich im Kragen die magnetische Flussorientierung vorgegeben wird, die sich auch auf die Orientierung, insbesondere im Übergang zwischen zwei Statorzähnen konzentriert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das magnetische Material in einer im Kragen ausgebildeten Nut angeordnet ist, wobei die Nut auf einer dem Joch abgewandten Außenseite des Kragens ausgebildet ist. Anders ausgedrückt weist der Polschuh eine Außenseite auf, die auf der dem Joch abgewandten Seite ausgebildet ist. Der Kragen weist im Bereich der Außenseite eine Nut auf, dessen Nutgrund in Richtung Joch gerichtet ist. In diese Nut ist das magnetische Material eingefüllt. Eine derartige Ausbildung des Polzahns mit der im Kragen ausgebildeten Nut kann Vorteile bei der Herstellung des Rotors haben. Denkbar ist, dass zunächst der Rotor hergestellt wird und die Nut bereits im Kragen ausgebildet ist oder durch ein spanabhebendes Verfahren ausgebildet wird. Im Nachgang wird das magnetische Material in die Nut stoffschlüssig eingebracht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich das magnetische Material von einer Innenseite des Polschuhs bis zu einer Außenseite des Polschuhs erstreckt. Mit anderen Worten kann das magnetische Material auf die gesamte Höhe des Kragens erstrecken, wobei die Höhe des Kragens in Längsrichtung des Rotors bzw. parallel zur Normale des Jochs ausgerichtet ist.
Vorstellbar und nicht ausgeschlossen ist, dass in Teilbereichen das magnetische Material über die gesamte Höhe des Kragens ausgebildet ist, während in weiteren Teilbereichen des Kragens das magnetische Material in einer Nut und/oder Vertiefung auf der Außenseite des Kragens ausgebildet ist.
Denkbar ist somit, dass auf einer Seite des Kragens, die sich vorzugsweise in radialer Richtung des Jochs erstreckt, die Höhe des magnetischen Materials verschieden ist, von der gegenüberliegenden Seite des Kragens. Diese Asymmetrie kann ebenfalls vorteilhaft sein, um das Drehmomentrippel zu reduzieren.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf der Außenseite des Polschuhs eine Nut ausgebildet ist, die materialfrei ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass in Verlängerung des Polschafts der Polschuh die Nut oder eine Ausnehmung aufweist, die materialfrei ausgebildet ist. Die auf der Außenseite ausgebildete Nut kann als Flussbarriere fungieren, wodurch in Ergänzung zu dem magnetischen Material im Kragen des Polschuhs die Flussführung des magnetischen Flusses vorgegeben und/oder entsprechend beeinflusst werden kann.
In diesem Zusammenhang ist vorstellbar, dass eine Mehrzahl von Nuten auf der Außenseite ausgebildet ist. Die Nuten können voneinander verschiedene Nutbreiten und/oder Nuttiefen aufweisen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das magnetische Material stoffschlüssig aufgetragen und/oder angeordnet ist. Die stoffschlüssige Verbindung kann vorzugsweise eine Klebeverbindung und/oder eine Schweißverbindung sein. Somit kann das magnetische Material in einfacher und preiswerter Weise angeordnet werden, wodurch die Herstellungskosten des Rotors reduziert werden können.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine fremderregte Axialflussmaschine, aufweisend einen Stator und den über einen Luftspalt zum Stator beabstandet angeordneten erfindungsgemäßen Rotor, wobei das magnetische Material im Kragen angeordnet ist, und die Richtung und/oder Orientierung eines zwischen einer Statorwicklung und der bestromten Rotorwicklung erzeugten Magnetflusses zumindest teilweise und/oder abschnittsweise beeinflusst.
Mit anderen Worten ist gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass eine fremderregte Axialflussmaschine bereitgestellt wird. Die Axialflussmaschine findet vorzugsweise Anwendung in einem Traktionsantrieb eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Die Axialflussmaschine weist einen Stator und einen zum Stator in axialer Richtung der Axialflussmaschine beabstandet angeordneten Rotor auf. Zwischen dem Stator und dem Rotor ist ein Luftspalt ausgebildet. Der Stator weist wenigstens einen Statorzahn auf, auf dem eine Statorwicklung angeordnet ist. Durch eine Bestromung der Rotorwicklung und der Statorwicklung wird ein Magnetfeld zwischen Rotor und Stator erzeugt, wodurch der Rotor in eine Drehbewegung um eine Drehachse des Rotors versetzt wird. Das magnetische Material im Kragen des Polschuhs kann die Orientierung des Magnetflusses lenken, so dass insbesondere von einem Übergang des Magnetfelds vom Rotor auf den nächsten Statorzahn der Magnetfluss direkt auf den Statorzahn übergeht und Streuflüsse minimiert werden. Somit können Drehmomentrippel der Axialflussmaschine reduziert werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der Axialflussmaschine erhöht werden kann. In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rotors, wobei das magnetische Material stoffschlüssig im Kragen des Polschuhs angeordnet wird.
Mit anderen Worten ist gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass der Rotor, aufweisend das Joch mit dem Polzahn bereitgestellt wird, wobei im Kragen des Polschuhes das magnetische Material stoffschlüssig angeordnet wird. Die stoffschlüssige Verbindung kann eine Klebeverbindung und/oder eine Schweißverbindung sein. Beispielsweise kann ein Magnet auf den Kragen, oder in eine Nut des Kragens eingeklebt werden. Weiterhin ist denkbar, dass in einem selektiven Fertigungsverfahren der Rotor hergestellt wird, und in diesem Zusammenhang, das magnetische Material direkt in den Kragen des Polschuhs eingebracht wird. Dies kann vorzugsweise auch durch ein Schweißverfahren erfolgen. Somit wird ein Rotor bereitgestellt, der die Drehmomentwelligkeit, wie vorstehend beschrieben, reduzieren kann. Somit kann auch die Leistung der Axialflussmaschine erhöht werden.
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 gelten sämtliche Merkmale des Rotors gleichermaßen auch für die fremderregte Axialflussmaschine und/oder für das Verfahren zur Herstellung des Rotors. Dies gilt auch umgekehrt.
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 Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen, oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
In diesen zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer dreidimensionalen Ansicht eines Rotors, Fig. 2 eine Axialflussmaschine aus dem Stand der Technik,
Fig. 3 die Axialflussmaschine im Bereich eines Polzahns in einer ersten Ausgestaltung,
Fig. 4 die Axialflussmaschine im Bereich des Polzahns in einer zweiten Ausgestaltung,
Fig. 5 die Axialflussmaschine im Bereich des Polzahns in einer dritten Ausgestaltung.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt einer dreidimensionalen Ansicht eines Rotors RO für eine fremderregte Axialflussmaschine AFM gezeigt. Der Rotor RO weist ein Joch JO auf, wobei auf dem Joch JO ein Polzahn PZ angeordnet und/oder ausgebildet ist. Vorliegend sind drei Polzähne PZ auf dem Joch JO angeordnet, die auf einem fiktiven Kreisring zueinander beabstandet angeordnet sind. Nachstehend wird auf einen Polzahn PZ Bezug genommen, wobei die Beschreibung auch für die Mehrzahl der Polzähne PZ gilt.
Das Joch JO ist als Scheibe bzw. Kreisring ausgebildet und der Polzahn PZ erstreckt sich parallel zu einer Normalen des Jochs JO bzw. in Längsrichtung des Jochs JO. Der Polzahn PZ weist einen Polschaft PST und einen an den Polschaft PST angrenzenden Polschuh PSH auf. Der Polschaft PST ist mit dem Joch JO verbunden bzw. an das Joch JO angebunden. Anders ausgedrückt ist der Polschaft PST zwischen dem Joch JO und dem Polschuh PSH ausgebildet. Auf dem Polschaft PST ist eine bestrombare Rotorwicklung RW aufgewickelt. Weiterhin ist vorgesehen, dass der Polschuh PSH einen Kragen KR aufweist. Der Kragen KR erstreckt sich vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Normalen des Jochs JO bzw. senkrecht zur Längsrichtung des Jochs JO. In dem Kragen KR ist ein magnetisches Material MM angeordnet und/oder ausgebildet, so dass eine Orientierung eines von der Rotorwicklung RW erzeugten Magnetflusses beeinflusst und/oder vorgegeben werden kann, bzw. Streuflüsse minimiert werden können. Durch die Beeinflussung des Magnetflusses können Drehmomentrippel in der Axialflussmaschine AFM minimiert werden, was sich zudem vorteilhaft auf die Performance der Axialflussmaschine AFM auswirken kann. Fig. 2 zeigt eine Axialflussmaschine AFM aus dem Stand der Technik. Die Axialfluss weist einen Stator ST und einen zum Stator ST in axialer Richtung der Axialflussmaschine AFM beabstandet angeordneten Rotor RO auf. Zwischen dem Stator ST und dem Rotor RO ist ein Luftspalt LS ausgebildet.
Der Stator ST weist wenigstens einen Statorzahn SZ auf, auf dem eine Statorwicklung SW angeordnet ist. Der Rotor RO weist einen Polzahn PZ und eine auf dem Polzahn PZ aufgewickelte Rotorwicklung RW auf. Durch eine Bestromung der Rotorwicklung RW und der Statorwicklung SW wird ein Magnetfeld zwischen Rotor RO und Stator ST erzeugt, wodurch der Rotor RO in eine Drehbewegung um eine Drehachse des Rotors RO versetzt wird.
Wie ersichtlich ist, können im Übergang des Polzahns PZ zwischen zwei Statorzähnen SZ magnetische Streuflüsse MSF entstehen, die einen erhöhten Drehmomentrippel bewirken.
Fig. 3 zeigt die Axialflussmaschine AFM im Bereich des Polzahns PZ in einer ersten Ausgestaltung. In der ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im Kragen KR des Polschuhs PSH magnetisches Material MM angeordnet ist. Das magnetische Material MM erstreckt sich von einer Innenseite IS des Polschuhs PSH bis zu einer Außenseite AS des Polschuhs PSH. Mit anderen Worten erstreckt sich das magnetische Material MM über die gesamte Höhe des Kragens KR, wobei die Höhe des Kragens KR in Längsrichtung des Rotors RO bzw. parallel zur Normale des Jochs JO ausgerichtet ist. Über das magnetische Material kann die Orientierung des Magnetflusses gelenkt werden, so dass insbesondere von einem Übergang des Magnetfelds vom Rotor auf den nächsten Statorzahn der Magnetfluss direkt auf den Statorzahn übergeht, wodurch Streuflüsse reduziert werden. Folglich können Drehmomentrippel der Axialflussmaschine AFM reduziert werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der Axialflussmaschine AFM erhöht werden kann.
Fig. 4 zeigt die Axialflussmaschine AFM im Bereich des Polzahns PZ in einer zweiten. Im Unterschied zur ersten Ausgestaltung erstreckt sich das magnetische Material MM nicht über die gesamte Höhe des Kragens KR, sondern ist in einer Nut NU angeordnet, wobei die Nut auf der Außenseite AS des Kragens KR ausgebildet ist.
Fig. 5 zeigt die Axialflussmaschine AFM im Beriech des Polzahns PZ in einer dritten Ausgestaltung. Im Unterschied zu der in Fig. 3 gezeigten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass auf der Außenseite AS des Polschuhs PSH eine Nut NU ausgebildet ist, die materialfrei ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass in Verlängerung des Polschafts PST der Polschuh PSH die Nut NU oder eine Ausnehmung aufweist, die materialfrei ausgebildet ist. Die auf der Außenseite AS ausgebildete Nut NU kann als Flussbarriere fungieren, wodurch in Ergänzung zu dem magnetischen Material MM im Kragen KR des Polschuhs PSH die Flussführung des magnetischen Flusses vorgegeben und/oder entsprechend beeinflusst werden kann, um Streuflüsse zu minimeren.

Claims

Patentansprüche
1 . Rotor (RO) für eine fremderregte Axialflussmaschine (AFM), aufweisend ein Joch (JO), einen auf dem Joch (JO) angeordneten Polzahn (PZ), wobei der Polzahn (PZ) einen Polschaft (PST) und einen an den Polschaft (PST) angrenzenden Polschuh (PSH) aufweist, eine auf dem Polschaft (PST) aufgewickelte Rotorwicklung (RW), wobei der Polschuh (PSH) einen Kragen (KR) aufweist und in dem Kragen (KR) zumindest abschnittsweise ein magnetisches Material (MM) angeordnet ist.
2. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (MM) ausschließlich im Kragen (KR) angeordnet ist.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (MM) ausschließlich im Kragen (KR) angeordnet ist, der sich in einer radialen Richtung des Jochs (JO) erstreckt.
4. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (MM) in einer im Kragen (KR) ausgebildeten Nut (NU) angeordnet ist, wobei die Nut (NU) auf einer dem Joch (JO) abgewandten Außenseite (AS) des Kragens (KR) ausgebildet ist.
5. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das magnetische Material (MM) von einer Innenseite (IS) des Polschuhs (PSH) bis zu einer Außenseite (AS) des Polschuhs (PSH) erstreckt.
6. Rotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite (AS) des Polschuhs (PSH) eine Nut (NU) ausgebildet ist, die materialfrei ist.
7. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass magnetische Material (MM) stoffschlüssig aufgetragen und/oder angeordnet ist.
8. Fremderregte Axialflussmaschine (AFM), aufweisend einen Stator (ST) und einen über einen Luftspalt (LS) zum Stator (ST) beabstandet angeordneten Rotor (RO) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das magnetische Material (MM) im Kragen (KR) angeordnet ist, und die Richtung und/oder Orientierung eines zwischen einer Statorwicklung (SW) und der bestromten Rotorwicklung (RW) erzeugten Magnetflusses zumindest teilweise und/oder abschnittsweise beeinflusst.
9. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (RO) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (MM) stoffschlüssig im
Kragen (KR) des Polschuhs (PSH) angeordnet wird.
EP24707467.7A 2023-02-27 2024-02-22 Rotor mit magnetischem material im kragen eines polzahns, fremderregte axialflussmaschine, verfahren zur herstellung eines rotors Pending EP4674035A1 (de)

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JP5120801B2 (ja) 2007-03-13 2013-01-16 学校法人金沢工業大学 回転機及び回転機を製造する方法
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DE102019132650A1 (de) 2019-12-02 2021-06-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Hybrid-Synchronmaschine sowie Kraftfahrzeug
CN113507176B (zh) * 2021-06-08 2022-11-25 南京航空航天大学 一种转子多槽型感应励磁式混合励磁电机
DE102021119135A1 (de) 2021-07-23 2023-01-26 Vitesco Technologies GmbH Rotor für eine fremderregte elektrische Maschine, elektrische Maschine und Kraftfahrzeug
DE102022004794A1 (de) 2022-12-19 2023-02-23 Mercedes-Benz Group AG Rotor mit einer Fremderregung und Axialflussmaschine mit einem fremderregten Rotor

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