DE102008004620A1 - Generator system for motor vehicle i.e. hybrid vehicle, has electrical machine with rotor that is strongly coupled with driven shaft of drive train, and rectifier coupled with field winding of stator for producing direct current voltage - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Generatorsystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Generatorsystem, bei dem eine elektrische Maschine, die einen Stator und einen Rotor umfasst, als Generator betrieben wird.The The invention relates to a generator system for a motor vehicle according to the preamble of claim 1. In particular relates the invention a generator system in which an electrical machine, which comprises a stator and a rotor, operated as a generator becomes.
In Kraftfahrzeugen werden Generatorsysteme eingesetzt, um mechanische Energie in elektrische Energie umzusetzen und beispielsweise für ein Gleichspannungsbordnetz bereitzustellen. Hierzu werden in Kraftfahrzeugen nach dem Stand der Technik beispielsweise Klauenpolgeneratoren eingesetzt. Bei diesen umfasst der Rotor mindestens eine Erregungswicklung, die von einem regelbaren Strom durchflossen wird, um hierüber einen magnetischen Fluss zu steuern, der mit Feldwicklungen eines Stators bei einer Drehung des Rotors wechselwirkt, zu regeln. Da die in die Feldwicklungen des Stators induzierte Spannung von einer Änderung des Flusses durch die Feldwicklungen abhängig ist, ist die Spannung sowohl von einer Drehgeschwindigkeit des Rotors als auch dem durch den Rotor bereitgestellten magnetischen Fluss abhängig. Da ein Generator in einem Kraftfahrzeug starr mit einer angetriebenen Welle des Kraftfahrzeugs verbunden ist, ist es erforderlich, den magnetischen Fluss, der von dem Rotor bereitgestellt ist, zu variieren, wenn sich eine Drehzahl der angetriebenen Welle ändert, um eine konstante Ausgangsspannung bereitzustellen. Daher wird bei einem Klauenpolgenerator der Strom geregelt, der durch die mindestens eine Wicklung des Rotors fließt. Eine Zuführung des Stroms zu der sich mit dem Rotor drehenden mindestens einen Erregerwicklung erfolgt über Schleiferkontakte, die verschleißanfällig sind.In Motor vehicles are used to generate mechanical systems To convert energy into electrical energy and, for example, for to provide a DC electrical system. For this purpose, in motor vehicles used according to the prior art, for example Klauenpolgeneratoren. at this includes the rotor at least one excitation winding, the a controllable current flows through it to control a magnetic flux associated with field windings of a Stators interacts with a rotation of the rotor to regulate. There the voltage induced in the field windings of the stator of a change of the river is dependent on the field windings is the voltage of both a rotational speed of the rotor as also dependent on the magnetic flux provided by the rotor. As a generator in a motor vehicle rigid with a driven shaft is connected to the motor vehicle, it is necessary, the magnetic Flow, which is provided by the rotor, to vary, if a speed of the driven shaft changes to a provide constant output voltage. Therefore, at a Claw-pole generator of the current regulated by the at least a winding of the rotor flows. A feeder of the current to the rotating with the rotor at least one Exciter winding occurs via wiper contacts, which are susceptible to wear are.
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Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Generatorsystem für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welches einen geringeren Verschleiß als die bisher üblichen Klauenpolgeneratoren aufweist und zugleich eine kostengünstige Spannungsregelung bei einer starren Kopplung der elektrischen Maschine des Generatorsystems an einer angetriebenen Welle des Kraftfahrzeugs ermöglicht.Of the Invention is the technical object of an improved Generating generator system for a motor vehicle, which a lower wear than the usual Claw pole generators and at the same time a cost voltage regulation in a rigid coupling of the electric machine of the generator system allows on a driven shaft of the motor vehicle.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Generatorsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The The object is achieved by a generator system solved with the features of claim 1. advantageous Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Vorgeschlagen wird ein Generatorsystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine, die mit einem Antriebsstrang gekoppelt ist, um generatorisch zum Erzeugen einer Gleichspannung betrieben zu werden, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor umfasst und der Rotor mit einer von einer Antriebsmaschine angetriebenen Welle des Antriebsstrangs starr gekoppelt ist und der Rotor mindestens ein magnetisierbares Element umfasst, das über eine nicht in den Rotor integrierte Magnetisierungseinrichtung variabel magnetisierbar ist, wobei ein Gleichrichter ohne schaltbare Elemente, insbesondere ein Diodengleichrichter, zum Erzeugen der Gleichspannung mit mindestens einer Feldwicklung des Stators gekoppelt ist. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine mit einem variabel magnetisierbaren Element im Rotor ausschließlich als Generator starr mit einer angetriebenen Welle gekoppelt wird. Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Maschinen, die einen Rotor umfassen, dessen Magnetisierung teilweise beeinflussbar ist, weist die vorgeschlagene Lösung den Vorteil auf, dass eine einfache kostengünstige Gleichrichtereinrichtung verwendet werden kann, eine aufwendige und kostenintensive Umrichterschaltung, wie sie bei den Startergeneratoren aus dem Stand der Technik notwendig sind, um diese auch motorisch betreiben zu können, eingespart werden kann. Gegenüber einem bisher üblichen Klauenpolgenerator bietet die Lösung den Vorteil, dass keine elektrischen Ströme in den Rotor geleitet werden müssen und somit keine einem mechanischen Verschleiß unterliegenden Teile in dem beanspruchten Generatorsystem verwendet werden. Dieser ist somit wartungsfrei und verschleißarm. Die Ausgangsspannung, die von den einzelnen Feldwicklungen erzeugt wird, kann über einen großen Drehzahlbereich der angetriebenen Welle über ein Variieren der Magnetisierung des magnetisierbaren Elements geregelt werden. Somit kann dieses Generatorsystem besonders gut in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, in denen die angetriebene Welle im Betrieb starken Drehzahlschwankungen ausgesetzt ist. Unter starr gekoppelt wird hier verstanden, dass eine mechanische Kopplung vorliegt, so dass eine Drehung der angetriebenen Welle in eine Drehung des Rotors übersetzt wird. Hierbei kann ein Übersetzungsverhältnis existieren, dieses ist jedoch nicht variabel. Die angetriebene Welle kann über eine Antriebsmaschine oder in einem Rekuperationsfall über die mit der Welle gekoppelten Räder angetrieben werden. Hierbei kann die angetriebene Welle mit den Rädern und/oder der Antriebsmaschine über eine Kupplung verbunden sein. Die Kupplung oder die Kupplungen sind hierbei vorgesehen, um unterschiedliche fahrdynamische Zustände des Kraftfahrzeugs einzustellen.proposed is a generator system for a motor vehicle, comprising an electric machine coupled with a powertrain is operated to generator for generating a DC voltage to be, wherein the electric machine has a stator and a Rotor includes and the rotor with one of a prime mover driven shaft of the drive train is rigidly coupled and the rotor comprises at least one magnetizable element, the over a non-integrated in the rotor magnetization variable magnetizable, with a rectifier without switchable elements, in particular a diode rectifier, for generating the DC voltage is coupled to at least one field winding of the stator. This means, that the electric machine with a variable magnetizable Element in the rotor exclusively as a generator rigid with a driven shaft is coupled. Compared to the prior art machines comprising a rotor, whose magnetization is partially influenced, the proposed Solution has the advantage of being a simple low-cost rectifier device can be used, a complex and costly converter circuit, as required in the starter generators from the prior art are, in order to be able to operate them also motor, saved can be. Compared to a usual claw pole generator the solution offers the advantage that no electrical Currents must be conducted into the rotor and thus not subject to mechanical wear Parts are used in the claimed generator system. This is thus maintenance-free and wear-resistant. The output voltage, which is generated by the individual field windings can over a large speed range of the driven shaft over varying the magnetization of the magnetizable element. Thus, this generator system is particularly good in motor vehicles be used in which the driven shaft in operation strong Is exposed to speed fluctuations. Under rigidly coupled understood here that a mechanical coupling is present, so that a rotation of the driven shaft translated into a rotation of the rotor becomes. Here, a gear ratio may exist however, this is not variable. The driven shaft can over a prime mover or in a Rekuperationsfall over the wheels coupled to the shaft are driven. Here, the driven shaft with the wheels and / or the prime mover be connected via a coupling. The clutch or clutches are provided here to different set vehicle dynamic conditions of the motor vehicle.
In einem Zustand wird das Kraftfahrzeug beispielsweise über die Antriebsmaschine angetrieben, in einem anderen Zustand, beispielsweise beim Warten an einer Ampel ist eine Fahrkupplung getrennt, um die Antriebsmaschine im „Leerlauf" zu betreiben. Wieder in einem anderen Zustand ist bei einigen Fahrzeugen beispielsweise eine zusätzliche Trennkupplung vorgesehen, über die die Antriebsmaschine von der angetriebenen Welle getrennt werden kann, um beispielsweise kinetische Energie des Fahrzeugs bei einer Rekuperation mit dem Generatorsystem in elektrische Energie umzuwandeln. Die Kupplungen sind vorgesehen, um die angetriebene Welle von den Rädern oder der Antriebsmaschine zu trennen bzw. mit diesem zu verbinden, jedoch nicht um eine Drehzahlregelung der angetriebenen Welle auszuführen.In a state, for example, the motor vehicle over the prime mover is driven, in a different state, for example while waiting at a traffic light a clutch is disconnected to the Drive machine in "idle" to operate again in another condition is in some vehicles, for example an additional separating clutch provided over the drive machine are separated from the driven shaft can, for example, kinetic energy of the vehicle at a Recuperation with the generator system to convert into electrical energy. The couplings are provided to the driven shaft of the wheels or disconnect or connect to the prime mover, but not to perform a speed control of the driven shaft.
Eine besonders hohe Variabilität hinsichtlich eines nutzbaren Drehzahlbereiches und/oder einer gewünschten Ausgangsspannung erreicht man bei einer Ausführungsform, bei der das mindestens eine magnetisierbare Element eine ringförmige Schicht ist. Hierdurch wird es möglich, die magnetischen Pole des Rotors über eine variable Magnetisierung der magnetisierbaren Schicht entlang eines gesamten Umfangs des Rings frei zu gestalten. Sowohl eine Anzahl der Pole als auch eine Ausdehnung und Stärke der einzelnen Pole kann über die Magnetisierungseinrichtung variabel festgelegt werden.A particularly high variability in terms of a usable Speed range and / or a desired output voltage can be achieved in an embodiment in which the at least a magnetizable element is an annular layer. This makes it possible, the magnetic poles of the rotor over a variable magnetization of the magnetizable layer along to make an entire circumference of the ring free. Both a number the pole as well as an extension and strength of the individual Pole can be variable via the magnetization device be determined.
Das mindestens eine magnetisierbare Element ist bevorzugt aus einem weichmagnetischen Material gewählt. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass es auf einfache Weise magnetisierbar ist. Eine besonders hohe Flexibilität hinsichtlich einer wählbaren Ausgangsspannung und einer Anordnung der magnetischen Pole des Rotors über die variable Magnetisierung erhält man bei Systemen, bei denen der Rotor keine permanentmagnetischen Elemente umfasst. Permanentmagnetische Elemente weisen den Nachteil auf, dass der von innen bereitgestellte Fluss über die variable Magnetisierungseinrichtung nicht verändert werden kann. Zwar ist es möglich, über das mindestens eine magnetisierbare Element bei geeigneter Ausgestaltung des Rotors, Pole in den Rotor zu magnetisieren, die eine zumindest teilweise Kompensation des Flusses der Permanentmagnete ermöglicht, jedoch wird hierdurch ein Regelungsaufwand für die Magnetisierungseinrichtung erhöht.The At least one magnetizable element is preferably made of a soft magnetic material selected. This one stands out characterized in that it is magnetizable in a simple manner. A special high flexibility in terms of a selectable Output voltage and an arrangement of the magnetic poles of the rotor via the variable magnetization is obtained in systems where the rotor does not comprise permanent magnetic elements. magnetopermanent Elements have the disadvantage that the provided from inside Flow over the variable magnetization device not changed can be. While it is possible about that at least a magnetizable element with a suitable design of the rotor, Pole in the rotor to magnetize, which at least partially Compensation of the flow of permanent magnets allows However, this is a regulatory burden for the magnetization device elevated.
Systeme, bei denen der Rotor mindestens ein permanentmagnetisches Element umfasst, weisen jedoch den Vorteil auf, dass auch bei einer stromlosen Inbetriebnahme des Generatorsystems in die mindestens eine Statorwicklung eine Spannung induziert wird oder induzierbar ist, die dann anschließend verwendet werden kann, um die Magnetisierungseinrichtung zu speisen.systems, in which the rotor has at least one permanent-magnetic element includes, however, have the advantage that even with a de-energized Commissioning of the generator system in the at least one stator winding a voltage is induced or inducible, which is subsequently used can be to feed the magnetizer.
Da das mindestens eine magnetisierbare Element die Magnetisierung beibehält, die es beim Anhalten der angetriebenen Welle aufweist, ist bei einem Generatorsystem, bei dem der Rotor keine permanentmagnetischen Elemente umfasst, dennoch eine "stromlose" Inbetriebnahme jederzeit möglich. Unter einen stromlosen Inbetriebnahme wird eine solche verstanden, bei der keine elektrische Energie seitens des Generatorsystems notwendig ist, um eine Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie zu starten. Grundsätzlich kann eine Restmagnetisierung beim Abstellen des Systems erzeugt werden, so dass eine spannnungsfreie Inbetriebnahme ermöglicht wird.Since the at least one magnetizable element retains the magnetization it has when stopping the driven shaft, is at ei nem generator system, in which the rotor does not comprise any permanent-magnetic elements, nevertheless an "electroless" commissioning possible at any time. An electroless start-up is understood to be one in which no electrical energy is required by the generator system in order to start a conversion of mechanical energy into electrical energy. In principle, a residual magnetization can be generated when the system is switched off, so that a voltage-free startup is made possible.
Um jedoch auch in Fällen, in denen durch einen langen Stillstand des Generators und/oder aufgetretene starke Erschütterungen eine Entmagnetisierung des magnetisierbaren Elements stattgefunden hat, eine Inbetriebnahme des Generators zu ermöglichen, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Generatorsystem mit einer elektrischen Energiequelle gekoppelt ist, um eine Magnetisierung des Rotors beim Starten des Generators zu gewährleisten.Around but also in cases where by a long standstill the generator and / or occurred strong vibrations a demagnetization of the magnetizable element took place has to allow commissioning of the generator is provided in one embodiment that the generator system is coupled to an electrical energy source to a magnetization of the rotor when starting the generator.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Rotor zusätzlich zu dem mindestens einen magnetisierbaren Element mindestens eine Kurzschlusskäfigwicklung. Hierdurch wird sichergestellt, dass die elektrische Maschine eine Anlaufcharakteristik eines asynchronen Motors aufweist. An den einzelnen Betriebspunkten weist sie jedoch eine Energieeffizienz eines Synchronmotors auf. Die Kurzschlusskäfigwicklung kann als Kurzschlusskäfig ausgebildet sein.at In one embodiment, the rotor additionally comprises to the at least one magnetizable element at least one Squirrel cage winding. This will ensure that the electric machine has a starting characteristic of an asynchronous Motors has. At the individual operating points, however, it points an energy efficiency of a synchronous motor. The short-circuit cage winding can be designed as a short-circuit cage.
Das mindestens eine magnetisierbare Element ist bei einer bevorzugten Ausführungsform an einem äußeren Rand, beispielsweise einem Umfang, des Rotors benachbart zu dem Stator der elektrischen Maschine angeordnet.The at least one magnetizable element is at a preferred Embodiment on an outer edge, for example, a circumference of the rotor adjacent to the stator arranged the electric machine.
Die Magnetisierungseinrichtung umfasst bei einer Ausführungsform eine in den Stator integrierte Wicklung. Dieses kann beispielsweise eine Feldwicklung des Stators sein, die zum Ausführen der Magnetisierung gesondert bestromt wird. Bei einer solchen Ausführungsform kann ein herkömmlicher Stator verwendet werden, der vorzugsweise mehrere Statorfeldwicklungsstränge aufweist.The Magnetization device comprises in one embodiment a winding integrated in the stator. This can for example a field winding of the stator, which is used to execute the Magnetization is energized separately. In such an embodiment For example, a conventional stator may be used, preferably comprises a plurality of stator field winding strands.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Magnetisierungseinrichtung eine in den Stator integrierte Wicklung. Hierüber ist es einfach möglich, in das mindestens eine magnetisierbare Element, während es an der integrierten Wicklung während des Betriebs der elektrischen Maschinen vorbei streicht, magnetische Pole über eine Magnetisierung zu "schreiben". Diese weisen vorzugsweise abwechselnd eine unterschiedliche Polarität und eine identische Magnetisierungsstärke und Ausdehnung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung auf.at a preferred embodiment comprises the magnetization device a winding integrated in the stator. That's it just possible in the at least one magnetizable Element while it is on the integrated winding during the operation of electric machines sweeps over, magnetic Poles to "write" about a magnetization. These wise preferably alternately a different polarity and an identical magnetization strength and extent both in the axial and in the radial direction.
Um eine Ausgangsspannung des Gleichrichters zu regeln, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Regeleinrichtung vorgesehen, die aus einer oder mehreren an dem Diodengleichrichter und/oder einer Feldwicklung abfallenden Spannung oder Spannungen ein Betriebssignal erzeugt, mit dem die mindestens eine Magnetisierungseinrichtung betreibbar ist, um über eine Magnetisierung des mindestens einen magnetisierbaren Elements eine am Ausgang des Diodengleichrichters abfallende Spannung auf eine vorgegebene Spannung zu regeln.Around To regulate an output voltage of the rectifier, is at a preferred embodiment provides a control device, from one or more of the diode rectifier and / or a field winding sloping voltage or voltages an operating signal generated, with which the at least one magnetization device is operable to have a magnetization of at least a magnetizable element one at the output of the diode rectifier to regulate declining voltage to a predetermined voltage.
Die Regeleinrichtung umfasst bevorzugt eine Regelgrößenerzeugungseinrichtung, die eine Regelgröße erzeugt, die ein Maß für den durch den Rotor für eine Wechselwirkung mit der Feldwicklung des Stators bereitzustellenden magnetischen Fluss ist. Als Regelgrößenerzeugungseinrichtung können bekannte Regeleinrichtungen verwendet werden, die beispielsweise für eine Regelung eines Klauenpolgenerators geeignet sind. Somit ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Regelgrößenerzeugungseinrichtung eine Regeleinrichtung für eine Regelung eines Klauenpolgenerators.The Control device preferably comprises a controlled variable generating device, which generates a control variable that is a measure of through the rotor for interaction with the field winding of the stator to be provided magnetic flux. As a controlled variable generating device For example, known control devices may be used are suitable for a regulation of a claw pole generator. Thus, in a preferred embodiment, a controlled variable generating device a control device for a regulation of a claw pole generator.
Das von der Regelgrößenerzeugungseinrichtung erzeugte Regelgröße-Signal wird bei einer bevorzugten Ausführungsform von einer Betriebssignalerzeugungseinheit, die von der Regeleinrichtung umfasst ist, in das Betriebssignal umgewandelt. Dies bedeutet, dass die Regeleinrichtung eine Betriebssignalerzeugungseinheit umfasst, die aus der Regelgröße das Betriebssignal erzeugt, mit dem die Magnetisierungseinrichtung betreibbar ist. Beispielsweise kann die Betriebssignalerzeugungseinrichtung eine Verstärkereinrichtung umfassen, die das Regelgrößesignal verstärkt, um hierüber das Betriebssignal zu erzeugen, welches die Magnetisierungseinrichtung, die eine Spule umfasst, anzusteuern. Um Spulen unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung abwechselnd zu erzeugen, umfasst die Betriebssignalerzeugungseinrichtung in der Regel zusätzlich eine Umschalteinrichtung. Eine Synchronisation der Umschaltung mit einer Rotation des Rotors kann anhand eines Spannungssignals vorgenommen werden, das an einer der Feldwicklungen abgegriffen wird. Um eine optimale Synchronisation der Magnetisierungseinrichtung mit einer Rotation des Rotors, d. h. des mindestens einen magnetisierbaren Elements, zu erhalten, kann eine Verzögerungseinrichtung vorgesehen sein, die eine beispielsweise drehzahlabhängige Verzögerung des Betriebssignals der Magnetisierungseinrichtung bewirkt. Die Drehzahl kann wiederum aus der Spannungsänderung an mindestens einer Feldwicklung des Stators abgegriffen werden.The generated by the controlled variable generating device Controlled-size signal is in a preferred embodiment from an operation signal generation unit included in the control device is converted to the operating signal. This means that the Control device comprises an operating signal generating unit, the generates the operating signal from the controlled variable, with which the magnetization device is operable. For example, can the operation signal generating means an amplifying means include that amplifies the control magnitude signal, to generate over this the operating signal, which the Magnetizing device comprising a coil to drive. To alternate coils of different magnetization direction to generate, includes the operating signal generating means in usually also a switching device. A synchronization the switching with a rotation of the rotor can be based on a Voltage signal can be made on one of the field windings is tapped. For optimal synchronization of the magnetization device with a rotation of the rotor, d. H. of the at least one magnetizable Elements, can receive a delay device be provided, for example, a speed-dependent delay causes the operating signal of the magnetizing device. The Speed can turn from the voltage change to at least a field winding of the stator can be tapped.
Die Erfindung schlägt somit die Verwendung einer elektrischen Maschine mit einem Rotor vor, der mindestens ein magnetisierbares Element enthält und über eine Magnetisierungseinrichtung variabel magnetisierbar ist, als Generator für ein Kraftfahrzeug, wobei die elektrische Maschine mit einer angetriebenen Welle des Antriebsstrangs starr gekoppelt ist und eine Erzeugung der Gleichspannung über einen Gleichrichter erfolgt, der ohne schaltende Elemente ausgeführt ist. Vorgeschlagen wird somit eine Verwendung, bei der die elektrische Maschine ausschließlich für einen Betrieb als Generator vorgesehen ist.The invention thus proposes the use of an electric machine with a rotor containing at least one magnetizable element and via a magnetizing device is variably magnetizable, as a generator for a motor vehicle, wherein the electric machine is rigidly coupled to a driven shaft of the drive train and a generation of the DC voltage via a rectifier is carried out without switching elements. Proposed is thus a use in which the electric machine is provided exclusively for operation as a generator.
Besonders bevorzugt ist die elektrische Maschine über einen Riemen- oder Zahnkettenantrieb mit der angetriebenen Welle starr gekoppelt. Ebenso vorteilhaft sind jedoch Ausführungsformen, bei denen der Rotor auf der angetriebenen Welle ausgebildet ist. Hierbei kann das mindestens eine magnetisierbare Element, welches aus weichmagnetischem Material besteht, reibungsschlüssig, beispielsweise über eine Presspassung, und/oder formschlüssig mit der angetriebenen Welle verbunden werden, die vorzugsweise eine Antriebswelle, beispielsweise eine Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs ist.Especially Preferably, the electric machine is connected via a belt or toothed chain drive rigidly coupled to the driven shaft. However, embodiments are also advantageous in which the rotor is formed on the driven shaft. Here can the at least one magnetizable element made of soft magnetic material exists, frictionally, for example, over a press fit, and / or form-fitting with the driven Shaft are connected, preferably a drive shaft, for example is a crankshaft of an internal combustion engine of the motor vehicle.
Eine besonders gute Kühlung und Ableitung von in der elektrischen Maschine erzeugten Wärme, beispielsweise aufgrund von ohmschen Verlusten, wird erreicht, wenn ein "Luftspalt" zwischen dem Rotor und dem Stator durch ein wärmeleitendes Material, insbesondere eine wärmeleitende Flüssigkeit, ausgefüllt ist.A particularly good cooling and dissipation of in the electrical Machine generated heat, for example, due to ohmic Losses are achieved when there is an "air gap" between the rotor and the stator by a heat conductive material, in particular a thermally conductive liquid, filled is.
Das vorgeschlagene Generatorsystem kann sowohl als Niederspannungsversorgung, beispielsweise für ein 12-V-Bordnetz, eines Kraftfahrzeugs als auch für ein Hochspannungsbordnetz, beispielsweise eines Hybridfahrzeugs, verwendet werden, welches neben einer Verbrennungsmaschine eine weitere elektrische Maschine umfasst, die für ein Bereitstellen von Drehmoment an dem Antriebsstrang zum Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.The proposed generator system can be used both as a low-voltage supply, For example, for a 12 V electrical system, a motor vehicle as well as for a high voltage electrical system, for example a hybrid vehicle, which is adjacent to an internal combustion engine another electrical machine that covers one Providing torque to the drive train for driving of the motor vehicle is provided.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt:following the invention is based on a preferred embodiment explained in more detail with reference to a drawing. This shows:
In
Bei einigen Ausführungsformen ist die angetriebene Welle nicht die Kurbelwelle, sondern eine Welle, die über eine Trennkupplung mit einer Antriebsmaschine und über eine Fahrkupplung mit einem Antriebsgetriebe verbunden ist. In anderen Ausführungsformen ist die Trennkupplung nicht vorhanden.at In some embodiments, the driven shaft is not the crankshaft but a shaft that has a disconnect clutch with a prime mover and a clutch with a drive gear is connected. In other embodiments the disconnect clutch is missing.
Die
elektrische Maschine
Über
eine Magnetisierungseinrichtung
Die
in die Feldwicklungen induzierten Spannungen können an
den Anschlüssen
Um
diese Gleichspannung auf einen vorgegebenen Wert zu regeln, ist
eine Regeleinrichtung
Hierüber
wird durch die Regeleinrichtung
Für
den Fachmann ergibt es sich, dass lediglich eine beispielhafte Ausführungsform
dargestellt ist, bei der der Rotor kein permanentmagnetisches Element
umfasst. Vorzugsweise umfasst der Rotor
Es ergibt sich, dass viele weitere unterschiedliche Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung bestehen. Insbesondere die Regeleinrichtung kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Diese wird in der Regel als Halbleiterschaltung ausgebildet sein. Diese kann zusätzlich über einen seriellen Fahrzeugdatenbus mit anderen Fahrzeugkomponenten informationstechnisch verknüpft sein, beispielsweise einer Motorregelung, so dass Informationen der Motorregelung zusätzlich in eine Steuerung der Magnetisierung des mindestens einen magnetisierbaren Elements mit einbezogen werden können.It it follows that many more different design options consist of the invention. In particular, the control device can be different be designed. This is usually called a semiconductor circuit be educated. This can additionally over a serial vehicle data bus with other vehicle components information technology be linked, for example, a motor control, so that information of the engine control additionally in one Control of the magnetization of the at least one magnetizable Elements can be involved.
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- Generatorsystemgenerator system
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- elektrische Maschineelectrical machine
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- Kurbelwellecrankshaft
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- Statorstator
- 5–75-7
- Anschlüsse der Feldwicklungenconnections the field windings
- 88th
- Rotorrotor
- 99
- magnetisierbares Elementmagnetizable element
- 1010
- Randedge
- 1111
- Magnetisierungseinrichtungmagnetizing device
- 1212
- Magnetisierungsspulemagnetizing coil
- 1313
- Gleichrichterrectifier
- 1414
- HalbleiterdiodenSemiconductor diodes
- 1515
- Kondensatorcapacitor
- 1616
- Anschluss B+connection B +
- 1717
- Anschluss B–connection B-
- 1818
- Regeleinrichtungcontrol device
- 1919
- RegelgrößenerzeugungseinrichtungControl variable generation means
- 2020
- BetriebssignalerzeugungseinrichtungOperating signal generating device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - GB 2360140 A1 [0003] GB 2360140 A1 [0003]
- - GB 2045983 A [0004] - GB 2045983 A [0004]
- - DE 3341493 A1 [0005] - DE 3341493 A1 [0005]
- - EP 1046812 A1 [0006] - EP 1046812 A1 [0006]
Claims (13)
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CHAO-HUI,Z.,YANG-GUANG Y.:A Review of Development of Hybrid Excitation Synchronous Machine.In:IEEE ISIE,June 20-23,2005,Dubrovnik,Croatia,S.857-862 Fig.2,3,4,8,9 u. zugeh. Text Abschn. VI VIOREL,I.A.,et.al.:On The Possility To Use A Hybrid Synchronous Maschine As An Integrated Starter-Generator.In:ICIT 2006,IEEE International Conference on Industrial Technology,2006,S.1195-1200 S.1196,Fig.2,3 sowie zugeh. Text AMARA,Y.,et.al.:Hybrid Excitation Synchronous Machines:Energy Efficient Solution for Vehicle Propulsion.In:Vehicle Pover and Propulsion Conference, 2006,VPPC'06.IEEE,2006,S.1-6 S.1b,3,8 u. zugeh. Text ZHANG H.,et.al.:Theory and Design of Hybrid Excitation Permanent Magnet Synchronous Generators.In:Proceedings of the Fifth International Conference on Electrical Machines and Systems,ICEMS 2001,Vol.2,2001,S.898-900 Abstr., Fig.1,2 EASTHAM, J.F.,et.al.:Calculation of Armature Fields and Reactances For The Design of Douple Disc Altenators.In:IEEE Transactions on Magnetics,Vol.29, Issu |
EASTHAM, J.F.,et.al.:Calculation of Armature Fields and Reactances For The Design of Douple Disc Altenators.In:IEEE Transactions on Magnetics,Vol.29, Issue 6,Part 2,1993,S.2914-2916 $Einleitung,Fig.1$ * |
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ZHANG H.,et.al.:Theory and Design of Hybrid Excitation Permanent Magnet Synchronous Generators.In:Proceedings of the Fifth International Conference on Electrical Machines and Systems,ICEMS 2001,Vol.2,2001,S.898-900 bstr., Fig.1,2$ * |
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