DE69830452T2 - Elektrische Maschine mit Flussumschaltung, insbesondere Stromgenerator für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Elektrische Maschine mit Flussumschaltung, insbesondere Stromgenerator für Kraftfahrzeuge Download PDF

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein rotierende Maschinen, wie etwa Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge.
  • Der Mehrphasengenerator, den ein herkömmlicher Kraftfahrzeuggenerator bildet, umfaßt allgemein einen Ständer, in dessen Innern ein Läufer mit einer Erregerwicklung drehend gelagert ist. Diese Wicklung wird durch Kohlebürsten gespeist, die sich mit zwei Schleifringen in Kontakt befinden, die auf einem vorstehendem Teil der Läuferwelle vorgesehen sind.
  • Der Einsatz von Kohlebürsten weist jedoch Nachteile auf, unter anderem eine große axiale Länge des Wechselstromgenerators, eine Gruppe von Kohlebürsten und Kommutatoren, durch die sich die Herstellungskosten entsprechend erhöhen, sowie Funktionsstörungen, die vor allem durch den Verschleiß infolge eines fehlerhaften Kontakts zwischen den Kohlebürsten und den Schleifringen bedingt sind.
  • Nach dem Stand der Technik existieren gewisse Vorschläge, die darauf abzielen, rotierende Maschinen auszuführen, die sich als Wechselstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge eignen können und die ohne Kohlebürsten konstruiert sind.
  • So ist ein Wechselstromgenerator bekannt, bei dem die Klauen der beiden Polräder des Läufers, die normalerweise ineinander greifen, so abgeschnitten sind, daß sie in einer Querebene den Durchgang eines Trägers für eine ortsfeste Erregerwicklung ermöglichen, die im Innern der Polräder angeordnet ist. Diese Vorgehensweise wirkt sich jedoch nachteilig auf den Wirkungsgrad der Maschine aus, da sich die Luftspaltflächen dann ganz erheblich verkleinern. Außerdem ist eine derartige Maschine bei einer gegebenen Leistungs-/Drehzahlkurve deutlich schwerer als eine herkömmliche Maschine, was im Falle von Bordgeneratoren besonders nachteilig ist.
  • Des Weiteren ist ein Wechselstromgenerator bekannt, bei dem zwei ineinander greifende Klauenpolräder von einem axialen Ende der Maschine aus auskragend zwischen einer ortsfesten inneren Erregerwicklung und äußeren Ständerwicklungen gelagert sind.
  • Diese bekannte Lösung weist ebenfalls Nachteile auf, insbesondere aufgrund des Umstands, daß sich die axiale Abmessung der Maschine notwendigerweise vergrößert, ebenso wie ihr Gewicht. Darüber hinaus verringert die Vergrößerung der Luftspalte im Bereich des Läufers den Wirkungsgrad der Maschine.
  • Im übrigen erfordert in den beiden vorstehend angesprochenen Fällen die Konzeption der Maschine unbedingt die Berücksichtung der elektromagnetischen Erscheinungen nicht nur in der zur Drehachse senkrechten Ebene, das heißt in zwei Richtungen, sondern auch in der Richtung dieser Achse, das heißt in der dritten Dimension des Raumes.
  • Aufgrund dieser Notwendigkeit einer dreidimensionalen Konzeption der Maschine gestaltet sich die Optimierung der verschiedenen Parameter äußerst schwierig und aufwendig.
  • Schließlich ist insbesondere aus der EP-0 707 374 eine Struktur mit Flußumschaltung ohne Kohlebürsten bekannt, die den Vorteil aufweist, daß sie sich einfacher gestalten und in rein zweidimensionaler Weise optimieren läßt.
  • Diese bekannte Struktur weist jedoch gewisse Nachteile auf, wenn sie entweder ausschließlich durch Magneten oder durch Magneten in Verbindung mit Erregerwicklungen erregt wird. Insbesondere in dem zuerst genannten Fall ermöglicht der Umstand, daß der Magnetfluß, auf den der Ankerstrom zurückgeht, ausschließlich durch Permanentmagneten herbeigeführt wird, keine Kontrolle der Erregung der Maschine. Eine derartige Maschine dürfte sich daher kaum für Kraftfahrzeuggeneratoren eignen, deren Drehzahl äußerst unterschiedlich ausfallen kann. Eine bekannte Lösung besteht in diesem Fall darin, elektronische Leistungsbauteile zu verwenden, um die Ausgangsspannung auf einem festen Wert von etwa 14 Volt zu halten. Unter Berücksichtung der starken Ströme, die hier zur Anwendung kommen, fällt diese Lösung platzaufwendig und kostenintensiv aus. Außerdem ist die Stromregelung im Bereich des Läufers auf der Ebene der Energiebilanz uninteressant, da sie einen reinen Verlust eines Teils der durch den Wechselstromgenerator erzeugten elektrischen Leistung mit sich bringt.
  • In dem zweiten genannten Fall besteht eine bekannte Lösung für dieses Problem darin, den durch den Anker abgegebenen Strom im Bereich der Erregerwicklung(en) durch Umschaltung zu kontrollieren. Die Umkehrung des Erregerstroms dient dabei zur Verringerung des Flusses der Magneten bei hohen Drehzahlen. Aufgrund der Tatsache, daß der Erregerstrom bei einer derartigen Maschine grundsätzlich ein bidirektionaler Wechselstrom ist, würde eine solche Umschaltung den Einsatz einer "H"-Schaltbrücke erforderlich machen, die mit hohen Kosten verbunden ist.
  • Wenn im übrigen in Betracht gezogen würde, mit diesem durch Permanentmagneten erzeugten Magnetfluß einen durch Wicklungen erzeugten zusätzlichen Erregerfluß zu kombinieren, so ergäbe sich das Problem der Schaffung eines Ankerstroms gleich null oder nahezu gleich null, der vor allem bei einer Lastabschaltung im Bereich der durch den Wechselstromgenerator gespeisten elektrischen Einrichtungen wünschenswert ist.
  • Im übrigen ist aus der EP-A-0 394 527 eine heteropolar erregte Synchronmaschine bekannt, die auf dem Prinzip der variablen Reluktanz basiert und die es ermöglicht, eine Magneterregung und eine Wicklungserregung zu kombinieren, um die Erregung zwischen einem Wert im wesentlichen gleich null und einem Maximalwert zu verändern. Eine derartige Maschine erzeugt jedoch konstruktionsbedingt in den Ankerwicklungen einen Fluß, der stets in der gleichen Richtung verläuft. Das Eisen wird daher nicht optimal genutzt: bei gleicher Sättigungsbegrenzung verringert sich die Nutzflußveränderung in einem Verhältnis von etwa 1,15 bis 1,2 im Vergleich zu herkömmlichen Maschinen und Maschinen mit Flußumschaltung, woraus sich die Notwendigkeit ergibt, Ankerleiter hinzuzufügen und die Maschine dementsprechend überzudimensionieren.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine rotierende Maschine, insbesondere einen Wechselstromgenerator, vorzuschlagen, bei der die Regelung des abgegebenen Stroms durch eine entsprechende Veränderung der Erregung herbeigeführt werden kann und bei der sich die Erregung trotz des Einsatzes von Permanentmagneten zur Herbeiführung dieser Erregung zwischen einer Erregung gleich null oder im wesentlichen gleich null und einer Maximalerregung verändern läßt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Maschine auszuführen, bei der sich die Erregung in den vorgenannten Grenzen dank der Anwendung eines Erregerstroms verändert, der sich seinerseits zwischen einem Nullwert und einem Maximalwert verändert.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt daher eine elektrische Maschine vor, die einen Ständer und einen Läufer umfaßt, wobei der Ständer auf seiner Innenseite wenigstens eine in einem Nutenpaar aufgenommene Ankerwicklung enthält, und außerdem eine Reihe von Aufnahmen für Erregermittel umfaßt, wobei der Läufer ohne Wicklung ausgeführt ist und eine Mehrzahl von Zähnen enthält, die wahlweise veränderliche Magnetflüsse in den Ankerwicklungen herstellen können, und wobei die Erregermittel wenigstens einen Permanentmagneten, der einen Magnetfluß herstellen kann, der in einer Umfangsrichtung des Ständers in sich geschlossen ist, und wenigstens eine Erregerwicklung umfassen, die örtlich einen regelbaren Magnetfluß in einer Umfangsrichtung herstellen kann, die zur Richtung des durch den bzw. die Magneten erzeugten Flusses entgegengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferzähne so angeordnet sind, daß sie in Höhe des Ständers eine Flußumschaltung herbeiführen, und daß der bzw. jeder Permanentmagnet (214) eine Winkelposition einnimmt, die sich zwischen den Winkelpositionen der beiden Endstücke ein und derselben Ankerwicklung (213; 213a213c) befindet, um in der bzw. den Ankerwicklungen bei einer Drehung des Läufers einen magnetischen Wechselfluß zu erzeugen.
  • Im folgenden werden bevorzugte, aber nicht einschränkende Aspekte der erfindungsgemäßen Maschine angeführt:
    • – Der Ständer umfaßt entlang seinem Umfang eine Wechselfolge einer Mehrzahl von Permanentmagneten und Erregerwicklungen.
    • – Der bzw. jeder Permanentmagnet erstreckt sich in etwa auf der gesamten radialen Abmessung des Ständers.
    • – Der Ständer umfaßt ein einheitliches Gestell, in dem eine tiefe Nut in Verbindung mit dem bzw. jedem Permanentmagneten vorgesehen ist.
    • – Der Ständer umfaßt mehrere Gestellteile, die durch mehrere Permanentmagneten miteinander verbunden sind.
    • – Die bzw. jede Erregerwicklung ist in zwei Nuten angeordnet, die in der Innenfläche bzw. in der Außenfläche des Ständers vorgesehen sind.
    • – Die Maschine umfaßt eine gleiche Anzahl von Permanentmagneten, Erregerwcklungen und Ankerwicklungen, die gleichmäßig auf dem Umfang des Ständers verteilt sind.
    • – Die Flußumschaltzähne des Läufers weisen eine Winkelverteilung auf, die von der Winkelverteilung der Ankerwicklungen verschieden ist, um mit Mehrphasenströmen in den verschiedenen Ankerwicklungen zu arbeiten.
    • – Die Maschine umfaßt Mittel, um mit Hilfe der Erregerwicklung bzw. der Erregerwicklungen ein entgegengesetztes Magnetfeld zur Magnetisierung oder Aufmagnetisierung des bzw. der Permanentmagneten herzustellen.
    • – Die Maschine bildet einen Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge.
  • Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angeführt wird. Darin zeigen im einzelnen:
  • 1 eine im Querschnitt ausgeführte schematische Ansicht einer Baueinheit aus Läufer und Ständer einer rotierenden Maschine nach einer vereinfachten Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Zustand;
  • 2a eine Veranschaulichung der Maschine von 1 in einem zweiten Zustand und in einer ersten Position des Läufers;
  • 2b eine Veranschaulichung der gleichen Maschine in ebendiesem zweiten Zustand und in einer zweiten Läuferposition, und
  • 3 eine Querschnittansicht einer Baueinheit aus Läufer und Ständer einer erfindungsgemäß ausgeführten Dreiphasenmaschine.
  • Zunächst wird auf die 1, 2a und 2b Bezug genommen, in denen ein Ständer und ein Läufer dargestellt sind, mit denen eine elektrische Einphasenmaschine mit Flußumschaltung gemäß der Erfindung ausgerüstet werden kann.
  • Der Läufer 100 umfaßt an seinem Umfang eine Mehrzahl vorstehender Läuferzähne 101, deren Anzahl im vorliegenden Fall vier beträgt und die vorzugsweise gleichmäßig um 90° zueinander beabstandet sind. Wie dies weiter unten noch darzulegen sein wird, erfüllen diese Zähne 101 eine Flußumschaltfunktion, wenn die Maschine erregt ist.
  • Der Ständer 200 umfaßt seinerseits ein ringförmiges Gestell 210, das aus zwei Teilen besteht, die, gemeinsam mit zwei diametral gegenüberliegenden Permanentmagneten 214, eine durchgehende Ringstruktur bilden. Am inneren Umfang dieser Struktur, und zwar im einzelnen in den beiden Teilen des Gestells, ist eine Mehrzahl von Nuten vorgesehen, im vorliegenden Falle zwei Gruppen von drei Nuten, die gleichmäßig verteilt sein können oder nicht. Von einem dieser Permanentmagneten aus (im vorliegenden Falle vom Permanentmagneten im oberen Teil der Figur aus) erkennt man im Uhrzeigersinn einen Ständerzahn 212, eine Nut zur Aufnahme eines Endstücks einer Ankerwicklung 212, einen Ständerzahn 212, eine Nut zur Aufnahme eines Endstücks einer ersten Erregerwicklung 216, einen Ständerzahn 217, eine leere Nut 218, einen weiteren Zahn 217 und schließlich den diametral gegenüberliegenden Permanentmagneten 214. Beim weiteren Fortgang in der gleichen Richtung erkennt man zwei weitere Zähne 217, die eine leere Nut 218 begrenzen, eine Nut zur Aufnahme eines Endstücks einer zweiten Erregerwicklung 216 und schließlich zwei Zähne 212, die eine Nut für das andere Endstück der Ankerwicklung 213 begrenzen.
  • Der Ständer umfaßt im übrigen an seinem äußeren Umfang die beiden anderen Endstücke, wobei diese so gestaltet sind, daß sie einen im wesentlichen tangentialen Magnetfluß im Gestell 210 des Läufers 200 erzeugen.
  • Außerdem ist die N/S-Ausrichtung der Permanentmagneten so vorgesehen, daß sie einen in etwa umfangsmäßigen Magnetfluß im Gestell, im Uhrzeigersinn mit Blick auf 1, erzeugen.
  • 1 veranschaulicht die Situation, in der die Erregerwicklungen 216 durch keinen Strom gespeist sind.
  • Der Umstand, daß der Ständer in sich geschlossen ist, hat zur Folge, daß die beiden Magneten 214 im wesentlichen kreisförmige Feldlinien erzeugen, die sich um den Ständer drehen.
  • Daraus ergibt sich, daß kein Teil dieses Felds durch den Ständer 100 fließen kann (oder nur ein vernachlässigbarer Teil), und zwar unabhängig von der jeweiligen Winkelposition des Läufers, so daß kein Strom (abgesehen von einem vernachlässigbaren Strom) in der Ankerwicklung 213 erzeugt wird.
  • Die Erregung der Maschine ist daher gleich null.
  • Wenn nun (siehe 2a und 2b) ein Strom gleichbleibender Richtung in den Erregerwicklungen fließt, so daß ein Magnetfluß in der entgegengesetzten Richtung zu dem durch die Magneten 214 erzeugten Strom hervorgebracht wird, dann werden die entgegengesetzten Flüsse, jedes Mal, wenn dies möglich ist, danach streben, sich über die Zähne 101 des Läufers 100 abzulenken.
  • So ist in 2a der Fall dargestellt, daß die vier Zähne 101 des Ständers wie folgt im Uhrzeigersinn positioniert sind:
    • – einer in Höhe des Ständerzahns 212, der den oberen Magneten 214 von einem Endstück der Ankerwicklung 213 trennt;
    • – ein zweiter in Höhe eines Ständerzahns 217, der das untere Endstück einer der Erregerwicklungen 216 von einer leeren Nut 218 trennt;
    • – ein dritter in Höhe eines Zahns 217, der den unteren Magneten 214 von der anderen leeren Nut 218 trennt;
    • – und schließlich ein vierter in Höhe eines Zahns 212, der das untere Endstück der anderen Erregerwicklung 216 vom anderen Endstück der Ankerwicklung 213 trennt.
  • Es ist festzustellen, daß die Feldlinien dann mehrheitlich durch die Zähne 101 des Läufers hindurch verlaufen, die vier geschlossene Magnetfelder bilden. In der Position von 2a drehen sich zwei dieser Magnetfelder in zueinander entgegengesetzten Richtungen, und sie umschreiben jeweils die beiden Endstücke der Ankerwicklung 213 wobei sie zwischen diesen Endstücken in den Läufer hineinlaufen. Diese zwei Magnetkreise werden durch den oberen Permanentmagneten 214 bzw. durch die in 2a rechts befindliche Ankerwicklung 216 erregt.
  • Daraus folgt, daß ein Ankerstrom mit einem bestimmten Vorzeichen erzeugt wird.
  • 2b veranschaulicht die Situation, in der der Läufer 100, bezogen auf den Fall von 2a, eine Drehung um 2π/7, d.h. 45°, vollzogen hat. Dabei ist festzustellen, daß in diesem Fall der Magnetfluß zwischen den beiden Endstücken der Ankerwicklung 213 in der aus dem Läufer austretenden Richtung verläuft, um einen Ankerstrom mit entgegengesetztem Vorzeichen zu erzeugen.
  • Bei der Drehung des Läufers wird daher im Bereich des Ankers ein, im wesentlichen sinusförmiger, Wechselankerstrom erzeugt, dessen Mittelwert gleich null oder nahezu gleich null ist.
  • Es dürfte verständlich sein, daß der Effektivwert dieses Wechselstroms von der Amplitude des durch die Erregerspulen 216 erzeugten Magnetfelds abhängig ist, um sich zwischen einem Wert in etwa gleich null und einem Maximalwert zu verändern.
  • In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß der Maximalwert des Magnetfelds in den Erregerwicklungen nicht präzise mit der Leistung der Permanentmagneten korrelieret sein muß, wobei er einfach so gewählt wird, daß die Permanentmagneten 214 weiterhin in der Lage sind, jedes signifikante entgegengesetzte Feld zu verhindern.
  • Es folgt nun unter Bezugnahme auf 3 die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer Mehrphasenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Diese Maschine, im vorliegenden Fall eine Dreiphasenmaschine, umfaßt einen in Umfangsrichtung durchgehenden Ständer 210, der in herkömmlicher Weise durch Blechung ausgeführt ist. Dieser Ständer besitzt zwölf Nuten, die ungleiche Tiefen aufweisen, aber im wesentlichen gleichmäßig winklig verteilt sind, wobei diese Nuten jeweils paarweise durch zwölf Zähne 212 begrenzt werden.
  • In den verschiedenen Nuten befinden sich, im Uhrzeigersinn von der oberen Nut in 3 ausgehend:
    • – ein erster Permanentmagnet 214;
    • – ein Endstück einer ersten Ankerwicklung 213a;
    • – ein Endstück einer ersten Erregerwicklung 216;
    • – ein Endstück einer zweiten Ankerwicklung 213b;
    • – ein zweiter Permanentmagnet 214;
    • – das andere Endstück der zweiten Ankerwicklung 213b;
    • – ein Endstück einer zweiten Erregerwicklung 216;
    • – ein Endstück einer dritten Ankerwicklung 213c;
    • – ein dritter Permanentmagnet 214;
    • – das andere Endstück der dritten Ankerwicklung 213c;
    • – ein Endstück einer dritten Erregerwicklung 216; und
    • – das andere Endstück der ersten Ankerwicklung 213a.
  • Die drei Permanentmagneten sind in Nuten aufgenommen, deren Tiefe nur etwas kleiner als die Dicke des Ständers in radialer Richtung ausfällt, und zwar um die Erzeugung von entgegengesetzten Feldern im Ständer in ihrem Bereich zu minimieren, wenn eine Erregung stattfindet. Dagegen fallen die Nuten zur Aufnahme der Erregerwicklungen und der Ankerwicklungen weniger tief aus.
  • Außerdem besitzen die drei Erregerwicklungen 216 jeweils zweite Endstücke, die in am äußeren Umfang des Ständergestells ausgebildeten Absätzen aufgenommen sind, um im wesentlichen tangentiale Erregerflüsse zu erzeugen.
  • Die Maschine weist somit eine Winkelsymmetrie um 120° auf, wobei sich die gleiche Struktur in drei Winkelabständen von jeweils 120° wiederholt.
  • Es dürfte verständlich sein, daß die drei Ankerwicklungen 213a, 213b und 213c die drei Phasen des Ständers bilden.
  • Damit die Drehung des Läufers 100 die gewünschten elektrischen Phasenverschiebungen um 120° bei diesen drei Phasen herbeiführt, besitzt der Läufer eine Anzahl und eine Verteilung von Zähnen, die so gewählt sind, daß bei jeder der drei jeweiligen Phasen die Position von Zähnepaaren mit den entsprechenden Winkelverschiebungen unterschiedlich ausfällt.
  • Dies wird vorteilhafterweise dadurch erzielt, daß am Läufer sieben Flußumschaltzähne 101 vorgesehen sind, die um 2π/7 gleichmäßig zueinander beabstandet sind. Es können auch andere Verteilungen in Betracht gezogen werden.
  • Außerdem ist festzustellen, daß die Breite der Zähne in etwa mit der Breite der Zähne 212, die die verschiedenen Nuten des Ständers trennen, identisch ist.
  • Im übrigen sind die drei Erregerwicklungen 216 an der gleichen Erregungsquelle in Reihe oder vorzugsweise parallel geschaltet.
  • Die Maschine von 3 arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die Maschine der 1, 2a und 2b.
  • Wenn insbesondere keine Erregung an den Wicklungen 216 angelegt ist, wirken die drei Permanentmagneten 214 zusammen, um einen Magnetfluß zu erzeugen, der praktisch nur im Ständer fließt, und die Phasenwicklungen 213a bis 213c geben daher einen Strom etwa gleich null ab.
  • Die Erzeugung einer Erregung in der entgegengesetzten Richtung des durch die Permanentmagneten geschaffenen Felds bewirkt dagegen Feldschlußerscheinungen um verschiedene Endstücke der Phasenwicklungen herum, wobei diese Feldschlüsse durch die Zähne 101 des Läufers 100 zueinander phasenverschoben umgeschaltet werden, so daß die Maschine bei der Drehung des Läufers einen Dreiphasenwechselstrom erzeugt, dessen Mittelwert gleich null ist und dessen Effektivwert sich in etwa zwischen null und einem Maximalwert ändert, wenn der Erregerstrom zwischen null und einem maximalen Erregungswert verändert wird.
  • Abschließend ist festzustellen, daß die Maschinen der 1 bis 3 gegebenenfalls eine Anfangsmagnetisierung oder eine Aufmagnetisierung erfahren können.
  • Wenn im einzelnen die Magneten 214 im Ständer ohne vorherige Magnetisierung eingebaut werden, braucht man nur die Erregerwicklungen 216 mit einem zum Erregerstrom entgegengesetzten Strom zu speisen, wobei dann im Ständer ein Umfangsmagnetfeld in der gleichen Richtung wie das durch die Permanentmagneten erzeugte Feld entsteht, und dieses Feld ist in der Lage, die Magneten zu magnetisieren oder aufzumagnetisieren. Diese Erzeugung eines entgegengesetzten Magnetisierungs- oder Aufmagnetisierungsfelds kann beispielsweise mit Hilfe von Halbleiter-Schaltmitteln erfolgen, die der Fachmann problemlos ausarbeiten kann.
  • Dieser Vorgang kann entweder im Fahrzeug mit der durch die Batterie bereitgestellten Energie oder in der Werkstatt im Rahmen von Wartungsarbeiten durchgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist natürlich keineswegs auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
  • So können insbesondere, ausgehend von den vorstehend dargelegten Lehren, Maschinen ausgeführt werden, die sowohl im Generator- als auch im Motorbetrieb arbeiten, wie beispielsweise ein Anlassergenerator für Kraftfahrzeuge, und Maschinen, die eine beliebige Anzahl von Phasen aufweisen.

Claims (10)

  1. Elektrische Maschine, die einen Ständer (200) und einen Läufer (100) umfaßt, wobei der Ständer auf seiner Innenseite wenigstens eine in einem Nutenpaar aufgenommene Ankerwicklung (213; 213a213c) enthält, und außerdem eine Reihe von Aufnahmen für Erregermittel umfaßt, wobei der Läufer ohne Wicklung ausgeführt ist und eine Mehrzahl von Zähnen (101) enthält, die wahlweise veränderliche Magnetflüsse in den Ankerwicklungen herstellen können, und wobei die Erregermittel wenigstens einen Permanentmagneten (214), der einen Magnetfluß herstellen kann, der in einer Umfangsrichtung des Ständers in sich geschlossen ist, und wenigstens eine Erregerwicklung (216) umfassen, die örtlich einen regelbaren Magnetfluß in einer Umfangsrichtung herstellen kann, die zur Richtung des durch den bzw. die Magneten erzeugten Flusses entgegengesetzt ist, wobei die Läuferzähne (201) so angeordnet sind, daß sie in Höhe des Ständers eine Flußumschaltung herbeiführen, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Permanentmagnet (214) eine Winkelposition einnimmt, die sich zwischen den Winkelpositionen der beiden Endstücke ein und derselben Ankerwicklung (213; 213a213c) befindet, um in der bzw. den Ankerwicklungen bei einer Drehung des Läufers einen magnetischen Wechselfluß zu erzeugen.
  2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer entlang seinem Umfang eine Wechselfolge einer Mehrzahl von Permanentmagneten (214) und Erregerwicklungen (216) umfaßt.
  3. Maschine nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der bzw. jeder Permanentmagnet (214) in etwa auf der gesamten radialen Abmessung des Ständers (200) erstreckt.
  4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer ein einheitliches Gestell (210) umfaßt, in dem eine tiefe Nut in Verbindung mit dem bzw. jedem Permanentmagneten (214) vorgesehen ist.
  5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer mehrere Gestellteile (210) umfaßt, die durch mehrere Permanentmagneten (214) miteinander verbunden sind.
  6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Erregerwicklung (216) in zwei Nuten angeordnet ist, die in der Innenfläche bzw. in der Außenfläche des Ständers (200) vorgesehen sind.
  7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine gleiche Anzahl von Permanentmagneten (214), Erregerwicklungen (216) und Ankerwicklungen (213a213c) umfaßt, die gleichmäßig auf dem Umfang des Ständers (200) verteilt sind.
  8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußumschaltzähne (101) des Läufers (100) eine Winkelverteilung aufweisen, die von derjenigen der Ankerwicklungen (213a213c) verschieden ist, um mit Mehrphasenströmen in den verschiedenen Ankerwicklungen zu arbeiten.
  9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel umfaßt, um mit Hilfe der Erregerwicklung bzw. der Erregerwicklungen (216) ein entgegengesetztes Magnetfeld zur Magnetisierung oder Aufmagnetisierung des bzw. der Permanentmagneten (214) herzustellen.
  10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge bildet.
DE69830452T 1997-10-07 1998-10-06 Elektrische Maschine mit Flussumschaltung, insbesondere Stromgenerator für Kraftfahrzeuge Expired - Lifetime DE69830452T2 (de)

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Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6731083B2 (en) * 1998-06-02 2004-05-04 Switched Reluctance Drives, Ltd. Flux feedback control system
GB9929995D0 (en) * 1999-12-17 2000-02-09 Switched Reluctance Drives Ltd Brushless machine control
US6563248B2 (en) 2000-12-28 2003-05-13 Asmo Co., Ltd. Hybrid-magnet DC motor
DE10137270A1 (de) * 2001-07-31 2003-02-20 Aloys Wobben Windenergieanlage mit Ringgenerator
JP2003180059A (ja) * 2001-12-10 2003-06-27 Denso Corp 車両用交流回転電機
DE10315269A1 (de) * 2002-04-04 2003-10-16 Asmo Co Ltd Gleichstrommotor vom Hybrid-Magnet-Typ
US7545056B2 (en) * 2003-05-27 2009-06-09 Pratt & Whitney Canada Corp. Saturation control of electric machine
JP2007312444A (ja) * 2004-08-19 2007-11-29 Tohoku Univ 可変磁気抵抗型発電装置
FR2898439B1 (fr) * 2006-03-08 2008-05-30 Centre Nat Rech Scient Machine electrique a commutation de flux et a double excitation
JP4193859B2 (ja) * 2006-04-04 2008-12-10 トヨタ自動車株式会社 モータおよびそのモータの通電制御装置
US7898135B2 (en) * 2007-03-07 2011-03-01 Qm Power, Inc. Hybrid permanent magnet motor
WO2008116463A1 (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Vestas Wind Systems A/S Method for estimating the magnetization level of one or more permanent magnets established in one or more permanent magnet rotors of a wind turbine generator and wind turbine
US20080272664A1 (en) * 2007-03-27 2008-11-06 Flynn Charles J Permanent magnet electro-mechanical device providing motor/generator functions
FR2923330B1 (fr) * 2007-11-07 2009-12-18 Technofan Moteur pour ventilateur aeronautique.
US7709989B2 (en) * 2007-11-14 2010-05-04 Larry Llewellyn Smith Brushless, windingless rotor, variable reluctance, electromechanical machines, having wound-field excitation
US10340778B2 (en) * 2009-10-19 2019-07-02 Qm Power, Inc. Parallel magnetic circuit motor
WO2011130485A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Qm Power, Inc. High force rotary actuator
CN101860283B (zh) * 2010-06-03 2012-11-21 常州工学院 永磁电机
CN102005837B (zh) * 2010-11-23 2012-05-30 东南大学 一种磁通切换型发电机
KR20130021210A (ko) * 2011-08-22 2013-03-05 삼성전기주식회사 스위치드 릴럭턴스 모터
KR101278348B1 (ko) * 2011-09-28 2013-06-25 삼성전기주식회사 스위치드 릴럭턴스 모터
FR2982714B1 (fr) 2011-11-10 2013-12-20 Leroy Somer Moteurs Machine electrique a commutation de flux
FR2982716B1 (fr) 2011-11-10 2013-12-20 Leroy Somer Moteurs Machine a commutation de flux
JP5798072B2 (ja) * 2012-03-26 2015-10-21 株式会社デンソー 回転機
DE102012007120A1 (de) * 2012-04-05 2013-10-10 Audi Ag Elektrischer Dämpfer
CN104953780A (zh) 2012-08-03 2015-09-30 埃塞克科技有限公司 模块化旋转横向磁通发电机
CA2827650A1 (en) 2012-09-24 2014-03-24 Eocycle Technologies Inc. Transverse flux electrical machine stator and assembly thereof
JP6074980B2 (ja) * 2012-09-26 2017-02-08 シンフォニアテクノロジー株式会社 回転機
CA2829812A1 (en) 2012-10-17 2014-04-17 Eocycle Technologies Inc. Transverse flux electrical machine rotor
JP6089606B2 (ja) * 2012-11-07 2017-03-08 シンフォニアテクノロジー株式会社 回転機
JP6083307B2 (ja) * 2013-04-11 2017-02-22 シンフォニアテクノロジー株式会社 回転機
US9041232B2 (en) * 2013-10-11 2015-05-26 General Electric Company Electric generator system
CN104485251A (zh) * 2014-11-20 2015-04-01 平高集团有限公司 高压开关操动机构及使用该机构的高压开关
WO2016189547A1 (en) * 2015-05-25 2016-12-01 Aditya Auto Products & Engg. (I) Pvt. Ltd. Switched reluctance machine (srm) with parallel flux path
CN104967230B (zh) * 2015-06-18 2018-06-15 河海大学常州校区 一种非对称和绕组配置的组合式双凸极混合励磁电机
WO2017051505A1 (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 ダイキン工業株式会社 回転電気機械
CN105141104B (zh) * 2015-10-22 2017-08-29 山东大学 一种轭部励磁绕组高功率密度混合励磁永磁直线发电机
EP3540917B1 (de) * 2016-12-20 2024-04-10 Daikin Industries, Ltd. Elektrische drehmaschine
GB201900536D0 (en) * 2019-01-15 2019-03-06 Rolls Royce Plc Electromechanical system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR397271A (fr) * 1908-07-11 1909-05-04 Leon J Le Pontois Magnéto à fer tournant
DE2310948C3 (de) * 1973-03-05 1978-12-14 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Ständer für dauermagneterregte Maschinen
DE2460630B2 (de) * 1974-12-20 1976-09-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Dauermagneterregte gleichstrommaschine
JPS54116610A (en) * 1978-03-03 1979-09-11 Hitachi Ltd Hook shaped magnetic pole generator
JPS54116621A (en) * 1978-03-03 1979-09-11 Mitsubishi Electric Corp Regenerative brake circuit of electric car
SE416436B (sv) * 1979-03-30 1980-12-22 Asea Ab Reluktansmaskinanordning
SE465696B (sv) * 1988-08-25 1991-10-14 Vilmos Toeroek Elektrisk motor och anordning foer matning av en saadan motor
DE58904848D1 (de) * 1989-04-27 1993-08-05 Siemens Ag Heteropolar erregte synchronmaschine.
US5455473A (en) * 1992-05-11 1995-10-03 Electric Power Research Institute, Inc. Field weakening for a doubly salient motor with stator permanent magnets
US5327069A (en) * 1992-06-19 1994-07-05 General Electric Company Switched reluctance machine including permanent magnet stator poles
US5672925A (en) * 1992-08-06 1997-09-30 Electric Power Research Institute, Inc. Doubly salient variable reluctance machine with stationary permanent magnets or auxiliary field windings
FR2725566A1 (fr) * 1994-10-10 1996-04-12 Centre Nat Rech Scient Actionneurs hybrides monophases a commutation de flux

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Publication number Publication date
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