DE102010043970A1 - Electric machine for a steering drive - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1), insbesondere zum Einsatz in einem Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend: – eine erste Teilmaschine mit einem an einer Welle angeordneten ersten Teilrotor (61), der in radialer Richtung der Welle einem ersten Teilstator (31) gegenüber liegend angeordnet ist; – eine zweite Teilmaschine mit einem an der Welle angeordneten zweiten Teilrotor (62), der in radialer Richtung der Welle einem zweiten Teilstator (32) gegenüber liegend angeordnet ist; – eine um die Drehachse der Welle gewickelte Erregerwicklung (10, 14), die dazu dient, ein Magnetfeld in einem durch die Teilrotoren (61, 62) gebildeten Rotor zu erzeugen, wobei die Erregerwicklung (10, 14) zwischen den Teilmaschinen angeordnet ist.The invention relates to an electrical machine (1), in particular for use in a steering system of a motor vehicle, comprising: a first sub-machine with a first sub-rotor (61) arranged on a shaft and facing a first sub-stator (31) in the radial direction of the shaft is arranged lying down; - A second partial machine with a second partial rotor (62) which is arranged on the shaft and which is arranged opposite a second partial stator (32) in the radial direction of the shaft; - An excitation winding (10, 14) wound around the axis of rotation of the shaft, which is used to generate a magnetic field in a rotor formed by the partial rotors (61, 62), the excitation winding (10, 14) being arranged between the sub-machines.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Maschinen zum Einsatz in Lenkantrieben, insbesondere elektrische Maschinen, die als hybriderregte Homopolarmaschinen ausgebildet sind.The present invention relates to electrical machines for use in steering drives, in particular electrical machines, which are designed as hybrid-excited homopolar machines.

Stand der TechnikState of the art

Moderne Kraftfahrzeuge weisen eine Lenkkraftunterstützung auf, die üblicherweise in Form eines mit dem Lenkgestänge gekoppelten Elektromotors ausgebildet ist. Bei derartigen elektrisch unterstützten Lenkungen wird das vom Fahrer auf die Lenkstange ausgeübte Moment durch einen Elektromotor verstärkt. Dabei ist es üblich, den Elektromotor über ein Getriebe starr mit dem Lenkgestänge zu koppeln.Modern motor vehicles have a power steering, which is usually designed in the form of an electric motor coupled to the steering linkage. In such electrically assisted steering the moment exerted by the driver on the handlebar is amplified by an electric motor. It is customary to couple the electric motor via a gearbox rigid with the steering linkage.

Im Betrieb treten bei elektrischen Maschinen durch Oberwellen so genannte Oberwellenmomente auf, die zu starken rotorlageabhängigen Schwankungen des Drehmoments führen können. Diese Schwankungen können daher am Lenkrad für den Fahrer spürbar sein. Derartige Momentschwankungen des Elektromotors treten konstruktionsbedingt auf. Das elektromagnetische Design der elektrischen Maschinen für eine Lenkunterstützung muss somit so gestaltet werden, dass diese Oberwellen möglichst vermieden werden oder zumindest in ihrer Auswirkung auf den Drehmomentverlauf reduziert sind.In operation, so-called harmonic torques occur in electric machines due to harmonics, which can lead to strong fluctuations in the torque dependent on the rotor position. These fluctuations can therefore be felt on the steering wheel for the driver. Such torque fluctuations of the electric motor occur due to the design. The electromagnetic design of the electric machines for steering assistance must therefore be designed so that these harmonics are avoided or at least reduced in their effect on the torque curve.

Bei Ausfall des Elektromotors aufgrund eines Fehlers im Elektromotor muss es dem Fahrer weiterhin möglich sein, das Fahrzeug zu lenken, auch wenn die Unterstützung des Elektromotors vollständig ausfällt. Insbesondere ist es notwendig, dass bei Ausfall des Elektromotors keine größeren Momentenschwankungen des durch den Elektromotor bewirkten Widerstandsmoments (Rastmomente und Bremsmomente) an dem Lenkgestänge auftreten. Hierdurch ergeben sich besonders hohe Anforderungen an die Kopplung des Elektromotors mit dem Lenkgestänge sowie an den Elektromotor selbst.In the event of a failure of the electric motor due to a fault in the electric motor, the driver must still be able to steer the vehicle, even if the assistance of the electric motor fails completely. In particular, it is necessary that in case of failure of the electric motor, no major torque fluctuations of the force caused by the electric motor resistance torque (cogging torques and braking torques) occur on the steering linkage. This results in particularly high demands on the coupling of the electric motor with the steering linkage and to the electric motor itself.

Elektronisch kommutierte Synchronmaschinen mit Seltene-Erden-Magneten vorzugsweise aus Neodym-Eisen-Bor-Legierungen, haben sich aufgrund von Leistungsdichte, Wirkungsgrad und Regelmöglichkeit für diese Anwendungen durchgesetzt. Jedoch kommt es bei diesen Maschinen nicht nur zu Drehmomentschwankungen im Betrieb bei bestromter Statorwicklung, sondern es treten auch Rastmomente bei unbestromter Statorwicklung auf.Electronically commutated rare earth magnet synchronous machines, preferably of neodymium-iron-boron alloys, have become established for these applications because of their power density, efficiency and control capability. However, these machines not only cause torque fluctuations during operation when the stator winding is energized, but also cogging torques occur when the stator winding is de-energized.

Zwar ist es möglich, durch ein Wicklungsschema bzw. eine Gestaltung der Polschuhkontur ein sinusförmiges Luftspaltfeld in den elektrischen Maschinen zu erzeugen, wodurch die Rastmomente im unbestromten Fall und Drehmomentschwankungen im bestromten Fall reduziert sind, dies ist jedoch bei Elektromotoren mit geringen Abmessungen aufgrund der Platzverhältnisse und der Herstellungskosten nur mit erhöhtem Aufwand möglich. Daher muss man bei elektrischen Maschinen mit geringen Abmessungen mit entsprechenden Oberwellen im Luftspalt rechnen und die Drehmomentenschwankungen in Kauf nehmen. Es wird daher versucht, die elektrischen Maschinen für die Lenkantriebe so zu gestalten, dass die Oberwellen möglichst ohne Wirkung auf das in die Lenkung übertragene Drehmoment bleiben.Although it is possible to produce a sinusoidal air gap field in the electric machines by a winding scheme or a design of Polschuhkontur, whereby the cogging moments are reduced in the energized case and torque fluctuations in the energized case, but this is in electric motors with small dimensions due to space and the production costs only possible with increased effort. Therefore, one has to reckon with small diameter electrical machines with corresponding harmonics in the air gap and take the torque fluctuations in purchasing. It is therefore trying to make the electrical machinery for the steering drives so that the harmonics remain as possible without effect on the transmitted torque in the steering.

Eine weitere wesentliche Anforderung besteht darin, Störungen, die in der elektrischen Maschine auftreten, so zu beherrschen, dass keine merklichen Bremsmomente in dem Lenkgestänge auftreten. Um im Fehlerfall, insbesondere bei Kurzschlüssen oder Durchlegieren von Schaltern, die Bremsmomente der elektrischen Maschine und damit auch die am Lenkrad gering zu halten, werden heute so genannte Sternpunktauftrennungen vorgesehen. Mithilfe eines Sternpunktrelais, das mechanisch oder elektronisch ausgebildet sein kann, kann im Fehlerfall der Sternpunkt der Maschine aufgetrennt werden. Dies ist beispielsweise aus der Druckschrift WO 03/099 632 A1 bekannt. Hierdurch lassen sich Fehler in der Elektronik, so wie Kurzschlüsse zwischen den Phasen, aufheben. Tritt jedoch bei solchen elektrischen Maschinen ein Kurzschluss innerhalb einer Phase auf, so ist die Sternpunktauftrennung in der Regel ungeeignet.Another essential requirement is to control disturbances that occur in the electric machine so that no significant braking torques occur in the steering linkage. In order to keep the braking torques of the electric machine and thus also on the steering wheel low in the event of a fault, especially in the event of short circuits or breaking down of switches, so-called star point separations are provided today. By means of a star point relay, which can be designed mechanically or electronically, the neutral point of the machine can be separated in the event of an error. This is for example from the publication WO 03/099 632 A1 known. This can eliminate errors in the electronics, such as short circuits between the phases. If, however, a short circuit occurs within such a phase in such electrical machines, star point separation is generally unsuitable.

Eine einfachere Lösung zur Trennung von Maschine und Umrichterelektronik stellen Phasentrenner dar, die eine Auftrennung der Verbindung zwischen Umrichter und elektrischer Maschine im Fehlerfall bewirken. Hiermit lassen sich jedoch nur Fehler der Umrichterelektronik berücksichtigen. Kurzschlüsse in der elektrischen Maschine selbst können hiermit nicht behoben bzw. beeinflusst werden. Daher wird für derartige Systeme gefordert, dass diese eigensicher aufgebaut sind.A simpler solution for separating the machine from the converter electronics is to use phase separators that interrupt the connection between the inverter and the electrical machine in the event of a fault. However, this only allows for errors in the converter electronics. Short circuits in the electrical machine itself can not be remedied or influenced hereby. Therefore, such systems are required to be intrinsically safe.

Für einen eigensicheren Motor werden meistens Ansätze verfolgt, die eine Topologie mit einer Statorwicklung ohne Überlappung der einzelnen Spulen verwenden, also einen Aufbau, bei dem sich die Statorwicklungen nicht überkreuzen. Dies trifft beispielsweise auf eine 3/2-Topologie zu, bei der einem Polpaar im Läufer drei Statornuten gegenüber stehen. Typische Ausführungen solcher elektrischer Maschinen sind die 9/6- oder die 12/8-Varianten (9 bzw. 12 Statorzähne zu 6 bzw. 8 Läuferpolen). Diese Topologien haben jedoch den Nachteil, dass sie sehr ausgeprägte Drehmomentschwankungen bzw. Rastmomente im unbestromten Zustand aufweisen. Um diese zu reduzieren, müssen teure Zusatzmaßnahmen ergriffen werden, was die Leistungsdichte des Motors reduziert und aufwändig in der Herstellung ist. Insbesondere bei der Topologie von zwölf Statorzähnen und acht Rotorpolen ist es bisher nicht gelungen, einen Antrieb mit ausreichender Drehmomentqualität, d. h. mit geringen Rastmomenten und Oberwellenmomenten im normalen ungestörten Betrieb, zu erreichen.For an intrinsically safe motor approaches are mostly pursued that use a topology with a stator winding without overlapping the individual coils, so a structure in which the stator windings do not cross. This applies, for example, to a 3/2 topology in which a pole pair in the rotor faces three stator slots. Typical versions of such electrical machines are the 9/6 or the 12/8 versions (9 or 12 stator teeth to 6 or 8 rotor poles). However, these topologies have the disadvantage that they have very pronounced torque fluctuations or cogging moments in the de-energized state. To reduce this, expensive additional measures have to be taken, which reduces the power density of the Motors is reduced and expensive to manufacture. In particular, in the topology of twelve stator teeth and eight rotor poles, it has not been possible to achieve a drive with sufficient torque quality, ie with low cogging torques and harmonics in normal undisturbed operation.

Auch durch davon abweichende Rotortopologien, wie beispielsweise eine 18/8-Topologie mit 18 Statornuten bzw. Statorzähnen und acht Läuferpolen, können zwar sehr geringe Drehmomentschwankungen erreicht werden, diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Maschine eine verteilte Wicklung besitzt. Dabei kreuzen sich im Wickekopf die Spulen verschiedener Phasen und auch in den Nuten liegen teilweise Spulenseiten unterschiedlicher Phasen. Dies erhöht die Gefahr des Auftretens von Kurzschlüssen zwischen verschiedenen Phasen, die zu unzulässig hohen Bremsmomenten führen können. Auch dies ist bei sicherheitskritischen Lenkantrieben in jedem Fall zu vermeiden. Daher eignet sich die 18/8-Topologie nur in Kombination mit einer Sternpunktauftrennung, die zu einem deutlich erhöhten Herstellungsaufwand führt.Even if deviating rotor topologies, such as a 18/8 topology with 18 stator slots or stator teeth and eight rotor poles, very small torque fluctuations can be achieved, but these have the disadvantage that the machine has a distributed winding. In this case, the coils of different phases intersect in the bead head, and partially coil sides of different phases are also located in the slots. This increases the risk of the occurrence of short circuits between different phases, which can lead to unacceptably high braking torques. Again, this is to be avoided in safety-critical steering drives in any case. Therefore, the 18/8 topology is only suitable in combination with a star point separation, which leads to a significantly increased production cost.

Weiterhin sind auch Topologien mit zwölf Statorzähnen und zehn Rotorpolen, beispielsweise aus US 6,597,078 B2 und US 7,034,423 B2 , bekannt. Deren im Vergleich zu der 18/8-Topologie verschlechterte Drehmomentqualität kann durch eine Luftspaltaufweitung, beispielsweise mithilfe eines Sinuspols, kompensiert werden. Jedoch liegen auch bei einer solchen Maschine jeweils zwei Spulenseiten gemeinsam in einer Nut, so dass die Gefahr von Kurzschlüssen zwischen benachbarten Statorspulen weiterhin besteht.Furthermore, topologies with twelve stator teeth and ten rotor poles, for example, from US 6,597,078 B2 and US 7,034,423 B2 , known. Their torque quality, which has deteriorated compared to the 18/8 topology, can be compensated by an air gap widening, for example by means of a sine pole. However, even in such a machine two coil sides are located together in a groove, so that the risk of short circuits between adjacent stator coils persists.

Eine weitere Möglichkeit zur Senkung des Rastmoments besteht darin, eine Schrägung entweder im Stator oder im Läufer vorzusehen. Bei einer Schrägung weicht der Verlauf des Rotorpols in Bewegungsrichtung der relativen Bewegung zwischen dem Stator und dem Rotor von der achsparallelen Richtung ab. Da eine echte Schrägung schwierig zu realisieren ist, werden üblicherweise Staffelungen des Rotors bzw. des Stators vorgesehen, wie beispielsweise aus der US 6,252,323 B1 , DE 100 16 002 A1 , EP 0 569 594 B1 , DE 103 48 410 A1 und EP 1 447 901 A1 bekannt.Another way to reduce the cogging torque is to provide a skew either in the stator or in the rotor. In the case of a skew, the course of the rotor pole deviates from the axis-parallel direction in the direction of movement of the relative movement between the stator and the rotor. Since a true skew is difficult to implement, usually graduations of the rotor or the stator are provided, such as from the US 6,252,323 B1 . DE 100 16 002 A1 . EP 0 569 594 B1 . DE 103 48 410 A1 and EP 1 447 901 A1 known.

Im Gegensatz zu elektrisch erregten Maschinen ist es bei elektrischen Maschinen, deren Erregerfeld durch Permanentmagneten erzeugt wird, nicht möglich, das magnetische Feld abzuschalten. Dies kann im Fehlerfall, wie beispielsweise bei Kurzschlüssen in der Wicklung, zu erheblichen Bremsmomenten führen, die bei einem Einsatz für Lenkantriebe nicht zulässig sind. Überschreitet das Bremsmoment im Fehlerfall einen bestimmten Betrag, so kommt dies einem Blockieren der Lenkung gleich. Daher ist es für Lenkantriebe erforderlich, elektrische Maschinen einzusetzen, die eine geringe Ausfallwahrscheinlichkeit besitzen und im Fehlerfall nur geringe Bremsmomente bewirken.In contrast to electrically excited machines, it is not possible to switch off the magnetic field in electrical machines whose excitation field is generated by permanent magnets. In the event of a fault, such as in the event of short circuits in the winding, this can lead to considerable braking torques which are not permissible when used for steering drives. If the braking torque exceeds a certain amount in the event of a fault, then this is the same as blocking the steering. Therefore, it is necessary for steering drives to use electrical machines that have a low probability of failure and cause only minor braking torques in case of failure.

Als elektrische Maschinen, die im stromlosen Zustand keinerlei Rastmomente ausüben, sind Homopolarmaschinen bekannt. Diese elektrischen Maschinen stellen jedoch nur eine geringe Leistungsdichte und somit nur ein geringes Drehmoment für den Einsatz einer Lenkunterstützung zur Verfügung. Daher ist bereits aus dem Stand der Technik die Kombination einer Homopolarmaschine mit zusätzlichen Permanentmagneten im Läufer bekannt. So ist aus der Druckschrift DE 69 406 706 A1 eine Homopolarmaschine mit zusätzlichen auf der Läuferoberfläche montierten Permanentmagneten bekannt. Die Erregerwicklung der Homopolarmaschine liegt dabei über der Statorwicklung zwischen den beiden Statorjochen.As electric machines that exert no cogging torque when de-energized, Homopolarmaschinen are known. However, these electric machines provide only a low power density and thus only a small torque for the use of a steering assistance available. Therefore, the combination of a homopolar machine with additional permanent magnets in the rotor is already known from the prior art. This is from the publication DE 69 406 706 A1 a homopolar machine with additional mounted on the rotor surface permanent magnet known. The excitation winding of Homopolarmaschine lies above the stator winding between the two stator yokes.

In der Druckschrift EP 07 29 217 ist eine Homopolarmaschine mit im Läufer vergrabenen Magneten mit Flusssperren beschrieben. Die Erregerwicklung befindet sich auf dem Rotor und wird über Schleifringe bestromt.In the publication EP 07 29 217 is described a Homopolarmaschine with buried in the rotor magnets with flow barriers. The excitation winding is located on the rotor and is energized via slip rings.

Die Druckschrift DE 216 51 52 offenbart eine Synchronmaschine mit einem Läufer mit Oberflächenmagneten und mit vergrabenen Magneten. Die Erregerwicklung liegt über der Statorwicklung zwischen den beiden Statorjochen.The publication DE 216 51 52 discloses a synchronous machine having a rotor with surface magnets and with buried magnets. The excitation winding is located above the stator winding between the two stator yokes.

Aus den Druckschriften US 550 43 82 A1 und WO 1 999 009 638 A1 sind jeweils Homopolarmaschinen mit am Läufer angeordneten Permanentmagneten bzw. mit einer über der Statorwicklung angeordneten Erregerwicklung bekannt.From the pamphlets US 550 43 82 A1 and WO 1 999 009 638 A1 Homopolar machines with permanent magnets arranged on the rotor or with an excitation winding arranged above the stator winding are known in each case.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lenkantrieb für die Lenkung eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen, der eine ausreichend hohe Leistungsdichte aufweist, der im Fehlerfall nur ein geringes Bremsmoment ausübt und der mit einem geringen Aufwand aufgebaut werden kann.It is an object of the present invention to provide a steering drive for the steering of a motor vehicle, which has a sufficiently high power density, which exerts only a small braking torque in the event of a fault and which can be constructed with little effort.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch die elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 sowie durch das Lenksystem gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.This object is achieved by the electric machine according to claim 1 and by the steering system according to the independent claim.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt ist eine elektrische Maschine, insbesondere zum Einsatz in einem Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen. Die elektrische Maschine umfasst:

  • – eine erste Teilmaschine mit einem an einer Welle angeordneten ersten Teilrotor, der in radialer Richtung der Welle einem ersten Teilstator gegenüber liegend angeordnet ist;
  • – eine zweite Teilmaschine mit einem an der Welle angeordneten zweiten Teilrotor, der in radialer Richtung der Welle einem zweiten Teilstator gegenüber liegend angeordnet ist;
  • – eine um die Drehachse der Welle gewickelte Erregerwicklung, die dazu dient, ein Magnetfeld in einem durch die Teilrotoren gebildeten Rotor zu erzeugen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Erregerwicklung zwischen den Teilmaschinen angeordnet ist.According to a first aspect is an electrical machine, in particular for use in a Steering system of a motor vehicle, provided. The electric machine includes:
  • - A first sub-machine with a shaft disposed on a first part rotor, which is arranged in the radial direction of the shaft to a first part stator opposite;
  • - A second sub-machine with a shaft arranged on the second part of the rotor, which is arranged in the radial direction of the shaft to a second part of stator opposite;
  • A field winding wound about the axis of rotation of the shaft and serving to generate a magnetic field in a rotor formed by the sub-rotors,
characterized in that
the excitation winding is arranged between the sub-machines.

Eine Idee der obigen elektrischen Maschine für Lenkantriebe besteht darin, dass diese als hybriderregte Homopolarmaschine ausgebildet ist und eine geringe Drehmomentwelligkeit und geringe Rastmomente aufweist und so für den Einsatz für Lenkantriebe geeignet ist. Weiterhin hat die obige hybriderregte Homopolarmaschine den Vorteil, dass die Erregerspule im Inneren der elektrischen Maschine angeordnet ist, wodurch die elektrische Maschine mit einem reduzierten Durchmesser ausgebildet werden kann. Dadurch wird die Windungslänge der Erregerspule reduziert, wodurch der Leistungsbedarf zum Erzeugen des Erregermagnetfelds reduziert ist. Weiterhin kann die Geometrie der elektrischen Maschine durch die im inneren angeordnete Erregerspule verkleinert werden, so dass die elektrische Maschine entweder mit kleinerem Außendurchmesser oder mit größerem Rotordurchmesser aufgebaut werden kann.An idea of the above electric machine for steering drives is that this is designed as a hybrid homopolar engine and has a low torque ripple and low cogging torque and is thus suitable for use in steering drives. Furthermore, the above hybrid excited homopolar engine has the advantage that the exciting coil is disposed inside the electric machine, whereby the electric machine can be formed with a reduced diameter. As a result, the winding length of the excitation coil is reduced, whereby the power requirement for generating the exciting magnetic field is reduced. Furthermore, the geometry of the electric machine can be reduced by the excitation coil arranged in the interior, so that the electric machine can be constructed either with a smaller outer diameter or with a larger rotor diameter.

Die Maschine weist als Vorteil gegenüber einer rein permanentmagneterregten Maschinen auf, dass im Fehlerfall (z. B. Kurzschlüsse in der Maschine) das magnetische Feld durch die zusätzliche elektrische Erregung reduziert werden kann. Hierdurch ist es möglich die im Fehlerfall auftretenden Bremsmomente zu reduzieren und unter eine kritische Grenze zu bringen. Im Fehlerfall muss der Fahrer in der Lage sein, die volle Lenkkraft aufbringen zu können, und die starr angekuppelte elektrische Maschine darf keine Bremsmomente erzeugen, die zu einer Blockierung der Lenkung führt. Auch muss es dem Fahrer möglich sein, die Lenkkraft inklusive der maximal auftretenden Bremsmomente aufzubringen. Durch die obige Topologie einer elektrischen Maschine kann das maximal auftretende Bremsmoment im Fehlerfall begrenzt werden und gleichzeitig ein geringer Bauraum erreicht werden.The machine has the advantage over a purely permanent magnet excited machine that in the event of a fault (eg short circuits in the machine) the magnetic field can be reduced by the additional electrical excitation. This makes it possible to reduce the braking torque occurring in the event of a fault and bring it below a critical limit. In the event of a fault, the driver must be able to apply the full steering force, and the rigidly connected electric machine must not generate any braking torques that will block the steering. Also, it must be possible for the driver to apply the steering force including the maximum braking torque occurring. By the above topology of an electric machine, the maximum occurring braking torque can be limited in case of failure and at the same time a small space can be achieved.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Teilrotoren jeweils Permanentmagneten aufweisen, die so angeordnet sind, dass sich das durch die Permanentmagneten hervorgerufene Magnetfeld dem durch die Erregerwicklung erzeugten Magnetfeld in mindestens einem der Rotorpole additiv oder subtraktiv überlagert.Furthermore, it can be provided that the partial rotors each have permanent magnets which are arranged such that the magnetic field caused by the permanent magnet is superimposed additively or subtractively on the magnetic field generated by the exciter winding in at least one of the rotor poles.

Insbesondere können die Permanentmagneten in den Teilrotoren in einer Folgepolanordnung angeordnet sein.In particular, the permanent magnets in the sub-rotors can be arranged in a follower pole arrangement.

Die Teilstatoren können jeweils Statorzähne aufweisen, die so in Richtung des zugeordneten Teilrotors ausgerichtet sind, dass zwischen den Statorzähnen und den Rotorpolen ein Luftspalt ausgebildet ist.The partial stators may each have stator teeth, which are aligned in the direction of the associated partial rotor, that an air gap is formed between the stator teeth and the rotor poles.

Gemäß einer Ausführungsform können die Teilstatoren über einen magnetischen Rückschluss, insbesondere in Form eines Gehäuses, miteinander verbunden sein.According to one embodiment, the partial stators can be connected to one another via a magnetic return path, in particular in the form of a housing.

Weiterhin kann die Erregerwicklung in eine Ausnehmung des durch die Teilrotoren gebildeten Rotors hineinragen oder vollständig darin aufgenommen sein und von einer oder beiden Teilstatoren, insbesondere mit Hilfe einer Halterung, gehalten sein.Furthermore, the excitation winding can protrude into a recess of the rotor formed by the partial rotors or be completely accommodated therein and be held by one or both partial stators, in particular by means of a holder.

Es kann vorgesehen sein, dass die Erregerwicklung über eine elektrische Verbindung mit mindestens einem der Teilstatoren verbunden ist, um die Erregerwicklung mit elektrischer Energie zu versorgen.It can be provided that the excitation winding is connected via an electrical connection with at least one of the partial stators in order to supply the excitation winding with electrical energy.

Weiterhin kann zwischen den Teilstatoren ein magnetischer Rückschluss, insbesondere in Form eines Verbindungselementes, zum Verbinden der Teilstatoren angeordnet sein.Furthermore, a magnetic conclusion, in particular in the form of a connecting element, be arranged for connecting the part stators between the part stators.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Lenksystem mit der obigen elektrischen Maschine vorgesehen, die mit einer Lenkstange verbunden ist.According to another aspect, there is provided a steering system with the above electric machine connected to a handlebar.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1a bis 1d verschiedene Darstellungen einer hybriderregten Homopolarmaschine zum Einsatz für einen Lenkantrieb; 1a to 1d various illustrations of a hybrid homopolarmaschine used for a steering drive;

2 eine weitere Variante einer hybriderregten Homopolarmaschine mit einer im Inneren der Statorwicklung angeordneten Erregerspule; 2 a further variant of a hybrid-excited Homopolarmaschine with an arranged inside the stator winding exciting coil;

3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer hybriderregten Homopolarmaschine; 3 a schematic cross-sectional view of another embodiment of a hybrid-excited Homopolarmaschine;

4a und 4b die Verdeutlichung eines Verfahrens zur Montage einer Homopolarmaschine der 2 und 3; 4a and 4b the clarification of a method for assembling a Homopolarmaschine the 2 and 3 ;

5a und 5b ein Verfahren zum Einsatz des Rotors in die Homopolarmaschine der 2 und 3; 5a and 5b a method of using the rotor in the homopolar machine of 2 and 3 ;

6 eine weitere Ausführungsform der Homopolarmaschine mit einer Luftspaltaufweitung der Rotorpole des Rotors; und 6 a further embodiment of the homopolar machine with an air gap expansion of the rotor poles of the rotor; and

7 eine Querschnittsdarstellung der Rotorkontur der Homopolarmaschine der 6. 7 a cross-sectional view of the rotor contour of the homopolar of the 6 ,

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Die 1a bis 1d zeigen verschiedene Ansichten einer Homopolarmaschine zum Einsatz für einen Lenkantrieb. Im Detail zeigen: 1a eine perspektivische Darstellung der zusammengesetzten Homopolarmaschine 1; 1b eine perspektivische Darstellung der Homopolarmaschine 1 mit getrenntem Stator und Rotor; 1c eine perspektivische Ansicht eines Kuchenstückausschnitts der Homopolarmaschine; und 1d eine perspektivische Schnittansicht auf eine achsparallele Schnittebene durch die Homopolarmaschine.The 1a to 1d show different views of a homopolar machine used for a steering drive. In detail show: 1a a perspective view of the assembled homopolar machine 1 ; 1b a perspective view of the homopolar machine 1 with separate stator and rotor; 1c a perspective view of a piece of cake piece of Homopolarmaschine; and 1d a perspective sectional view of an axis-parallel section plane through the homopolar machine.

Die Homopolarmaschine 1 der 1a bis 1d umfasst ein Gehäuse 2, in dem eine kreiszylindrische Statoranordnung 3 vorgesehen ist. Die Statoranordnung 3 umfasst radial nach innen weisende Statorzähne 4, die mit Statorspulen 5 umwickelt sind. Die Statorspulen 5 liegen mit ihren Spulenseiten in zwischen den Statorzähnen 4 befindlichen Statornuten und sind in den Abbildungen schematisch dargestellt, wobei die verschiedenen Schraffuren die Lage von Statorspulen 5 angeben, die verschiedenen Phasen zugeordnet sind.The homopolar machine 1 of the 1a to 1d includes a housing 2 in which a circular cylindrical stator assembly 3 is provided. The stator arrangement 3 includes radially inwardly facing stator teeth 4 that with stator coils 5 are wrapped. The stator coils 5 lie with their coil sides in between the stator teeth 4 located Statornuten and are shown schematically in the figures, the different hatches the location of stator coils 5 which are assigned to different phases.

Im vorliegenden Fall weist die Homopolarmaschine 1 exemplarisch zwölf Statorzähne 4 bzw. zwölf Statornuten auf. In einem durch die nach innen gerichteten Enden der Statorzähne 4 definierten Innenraum befindet sich ein Rotor 6, der drehbeweglich angeordnet ist. Der Rotor 6 umfasst vergrabene Permanentmagneten 7, deren Polrichtungen in radialer Richtung verlaufen.In the present case, the homopolar machine 1 exemplarily twelve stator teeth 4 or twelve stator slots. In through the inward ends of the stator teeth 4 defined interior is a rotor 6 which is rotatably arranged. The rotor 6 includes buried permanent magnets 7 whose polar directions are in the radial direction.

Wie insbesondere aus den 1c und 1d ersichtlich ist, ist der Stator zweigeteilt und weist einen ersten Teilstator 31 und einen zweiten Teilstator 32 auf. Die beiden Teilstatoren 31, 32 sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei zwischen ihnen eine ebenfalls konzentrisch angeordnete Erregerspule 10 vorgesehen ist. Die Erregerspule 10 ist konzentrisch zur axialen Richtung um den Rotor 6 gewickelt und weist im Wesentlichen eine radiale Dicke auf, die kleiner oder gleich der Dicke des Stators 3 ist.As in particular from the 1c and 1d it can be seen, the stator is divided into two and has a first part stator 31 and a second part stator 32 on. The two part stators 31 . 32 are arranged concentrically to each other, with an equally concentric excitation coil between them 10 is provided. The exciter coil 10 is concentric with the axial direction around the rotor 6 wound and has substantially a radial thickness which is less than or equal to the thickness of the stator 3 is.

Weiterhin ist der Rotor 6 in einen ersten Teilrotor 61 und einen zweiten Teilrotor 62 unterteilt. Die beiden Teilrotoren 61, 62 weisen eine Folgepolanordnung der Permanentmagneten 7 auf, wobei die Permanentmagneten eines Teilrotors in radialer Richtung die gleiche Polung aufweisen. Die Permanentmagneten 7 sind so zueinander angeordnet, dass einem mit einem Permanentmagneten 7 ausgebildeten Rotorpol ein entsprechender Folgepol des anderen Teilrotors 61, 62 gegenüber liegt. Im Wesentlichen sind bei dieser Aufbauweise des Rotors 6 alle Permanentmagneten 7 eines Teilrotors 61, 62 mit der gleichen Polung, d. h. Nordpol oder Südpol nach außen weisend, angeordnet. Die Permanentmagneten des anderen Teilrotors weisen eine dazu entgegengesetzte Polung (d. h. Südpol oder Nordpol) auf. Alternativ können auch andere Anordnungen von Permanentmagneten vorgesehen sein. Die Anordnung der Permanentmagnete in den Teilrotoren kann einer Folgepolanordnung entsprechen.Furthermore, the rotor 6 in a first part rotor 61 and a second sub rotor 62 divided. The two part rotors 61 . 62 have a follower pole arrangement of the permanent magnets 7 on, wherein the permanent magnets of a partial rotor in the radial direction have the same polarity. The permanent magnets 7 are arranged to one another such that one with a permanent magnet 7 trained rotor pole a corresponding follower pole of the other part rotor 61 . 62 is opposite. In essence, in this structure of the rotor 6 all permanent magnets 7 a partial rotor 61 . 62 arranged with the same polarity, ie north pole or south pole facing outward. The permanent magnets of the other partial rotor have an opposite polarity (ie south pole or north pole). Alternatively, other arrangements of permanent magnets may be provided. The arrangement of the permanent magnets in the sub-rotors may correspond to a follower pole arrangement.

Die beiden Teilrotoren 61, 62 sind durch einen Zwischenspalt 9 voneinander getrennt und lediglich über eine Welle 8, auf die sie das Antriebsmoment übertragen sollen, miteinander verbunden. Der Zwischenspalt 9 zwischen den Teilrotoren 61, 62 weist in axialer Richtung etwa die gleiche Breite auf wie die Breite der Erregerspule 10 in axialer Richtung.The two part rotors 61 . 62 are through a gap 9 separated from each other and only via a shaft 8th to which they are to transmit the drive torque, interconnected. The intermediate gap 9 between the part rotors 61 . 62 has approximately the same width in the axial direction as the width of the exciter coil 10 in the axial direction.

Die Erregerspule 10 zwischen den Teilstatoren 31, 32 dient dazu, ein gleichförmiges Magnetfeld zu erzeugen, das in achsparalleler Richtung durch die Welle 8 verläuft und, da die Permanentmagneten 7 einen hohen magnetischen Widerstand aufweisen, durch die Folgepole in radialer Richtung in Richtung der Statorzähne 4 gelenkt wird. Um einen magnetischen Rückschluss für das elektrisch erzeugte Erregermagnetfeld zu erreichen, kann das Gehäuse 2 vorzugsweise magnetisch leitfähig ausgebildet sein.The exciter coil 10 between the part stators 31 . 32 serves to generate a uniform magnetic field, which in the axis-parallel direction through the shaft 8th runs and, as the permanent magnets 7 have a high magnetic resistance, by the follower poles in the radial direction in the direction of the stator teeth 4 is steered. In order to achieve a magnetic inference for the electrically generated exciter magnetic field, the housing 2 preferably be formed magnetically conductive.

Die Erregerspule 10 kann mithilfe eines Reglers angesteuert werden, der Erregerströme im Bereich zwischen Null und einem Maximalwert ermöglicht. Weist der Regler weiterhin eine H-Brücke zum Steuern des Erregerstroms auf, so sind dagegen ebenfalls negative Erregerströme möglich. Dies ermöglicht es, das Bremsmoment noch weiter zu senken.The exciter coil 10 can be controlled by a regulator that allows excitation currents in the range between zero and a maximum value. If the controller continues to have an H-bridge for controlling the excitation current, negative excitation currents are also possible. This makes it possible to further reduce the braking torque.

Grundsätzlich sind auch andere Topologien der Homopolarmaschine 1 möglich, die eine von der obigen Anzahl abweichende Anzahl von Statorzähnen bzw. eine abweichende Anzahl von Rotorpolen aufweisen. Um Taumelmomente zu vermeiden, ist es jedoch sinnvoll, dass die Anordnung der Permanentmagneten 7 im Rotor 6 gemäß einer Folgepolanordnung vorgesehen ist, da ansonsten Kippmomente in der Maschine entstehen können oder sich ein unsymmetrisches Spannungssystem ergeben kann. Zusätzlich sind Topologien mit 18 Statorzähnen und 10 Rotorpolen sowie mit 12 Statorzähnen und 10 Rotorpolen, die sich insbesondere zum Bewickeln mit einer Einzelzahnwicklung eignen, hervorzuheben.Basically, there are other topologies of the homopolar machine 1 possible, which have a number deviating from the above number of stator teeth or a different number of rotor poles. However, in order to avoid tumbling moments, it makes sense that the arrangement of the permanent magnets 7 in the rotor 6 is provided according to a follower pole arrangement, otherwise Tilting moments in the machine may arise or may result in an unbalanced voltage system. In addition, topologies with 18 stator teeth and 10 rotor poles as well as with 12 stator teeth and 10 rotor poles, which are particularly suitable for winding with a single-tooth winding, should be emphasized.

Ein Nachteil der außerhalb der Statorwicklung angeordneten Erregerspule 10 besteht darin, dass dafür ein magnetisches Gehäuse für den magnetischen Rückschluss erforderlich ist, da die Erregerspule 10 die Statoranordnung in die Teilstatoren 31, 32 unterteilt. Zusätzlich müssen die Statorjoche der Teilstatoren 31, 32 entsprechend der Dicke der Erregerspule 10 in radialer Richtung stärker dimensioniert werden als es eigentlich für den magnetischen Rückschluss für die Statorspulen 5 erforderlich wäre. Dadurch wird der Durchmesser der elektrischen Maschine vergrößert. Auch ist bei den bekannten Konstruktionen die Windungslänge der Erregerspule 10 lang, was zu einem höheren Leistungsbedarf der Erregung führt.A disadvantage of the excitation coil arranged outside the stator winding 10 is that for a magnetic housing for the magnetic yoke is required because the excitation coil 10 the stator assembly in the part stators 31 . 32 divided. In addition, the stator yokes must be the part stators 31 . 32 according to the thickness of the exciting coil 10 be dimensioned larger in the radial direction than actually for the magnetic yoke for the stator coils 5 would be required. This increases the diameter of the electric machine. Also, in the known constructions, the winding length of the exciting coil 10 long, which leads to a higher power requirement of arousal.

In 2 ist eine weitere Ausführungsform der hybriderregten Homopolarmaschine 1 dargestellt, bei der eine Erregerspule 14 im Inneren der Statoranordnung und in dem Zwischenspalt 9 zwischen die Teilrotoren 61, 62 angeordnet ist. Mit anderen Worten befindet sich die Erregerspule 14 innerhalb des von dem Außenumfang des Rotors begrenzten Bereichs. Dadurch kann der Durchmesser der Statoranordnung geringer dimensioniert werden, da der magnetische Rückschluss nun zwischen den Teilstatoren 31, 32 vorgesehen werden kann. Folglich kann der Durchmesser der elektrischen Maschine insgesamt verringert werden. Im Gegensatz zu bekannten Homopolarmaschinen ist die Erregerspule nicht auf den Rotor gewickelt oder mit diesem verbunden, so dass sie auch nicht über Schleifringe bestromt werden muss.In 2 is another embodiment of the hybrid homopolar engine 1 shown in which an excitation coil 14 inside the stator assembly and in the intermediate gap 9 between the part rotors 61 . 62 is arranged. In other words, the exciter coil is located 14 within the area bounded by the outer circumference of the rotor. As a result, the diameter of the stator assembly can be made smaller, since the magnetic return now between the Teilstatoren 31 . 32 can be provided. Consequently, the diameter of the electric machine as a whole can be reduced. In contrast to known Homopolarmaschinen the exciter coil is not wound on the rotor or connected to this, so that they need not be energized via slip rings.

Um den magnetischen Rückschluss zu gewährleisten, ist ein Verbindungselement 12 vorgesehen, das im Wesentlichen die beiden Teilstatoren 31, 32 miteinander verbindet. Gleichzeitig umfasst das Verbindungselement 12 Halteelemente 13, die auch entsprechende Stromleiter tragen oder darstellen, um die Erregerspule 14 zu bestromen und zwischen den Teilrotoren 61, 62 zu fixieren.To ensure the magnetic return is a connecting element 12 provided, essentially the two partial stators 31 . 32 connects with each other. At the same time, the connecting element comprises 12 retaining elements 13 which also carry or represent corresponding current conductors to the exciter coil 14 to energize and between the part rotors 61 . 62 to fix.

In 3 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform gezeigt, die getrennte Statorwicklungen der Teilstatoren 31, 32 aufweist. Im Wesentlichen entspricht die Querschnittsdarstellung der 3 der Homopolarmaschine der 2, bis auf den Unterschied, dass jeder der Statorzähne 4 der Teilstatoren 31, 32 mit einer separaten Wicklung versehen ist, d. h. jede Statorspule 5 ist nur auf dem ersten Teilstator 31 oder dem zweiten Teilstator 32 angeordnet und nicht übergreifend ausgebildet.In 3 is a schematic cross-sectional view of another embodiment shown, the separate stator windings of the partial stators 31 . 32 having. Essentially, the cross-sectional representation corresponds to 3 the homopolar machine of 2 except for the difference that each of the stator teeth 4 the partial stators 31 . 32 is provided with a separate winding, ie each stator coil 5 is only on the first part stator 31 or the second part stator 32 arranged and not designed across.

Dadurch ist es möglich, dass die beiden Teilstatoren 31, 32 als separate, bereits bewickelte Bauelemente hergestellt werden können und das Verbindungselement 12 mit der entsprechenden Halterung 13 und der Erregerspule 14 ebenfalls als separates Element hergestellt werden kann. Der Ablauf des Zusammenbaus der einzelnen Bauelemente ist in den 4a und 4b dargestellt. In diesem Fall lässt sich durch Aufeinandersetzen der Teilstatoren 31, 32 mit den dazwischen liegenden Komponenten die gesamte Statoranordnung für die Homopolarmaschine in einfacher Weise aufbauen.This makes it possible for the two partial stators 31 . 32 as separate, already wound components can be made and the connecting element 12 with the appropriate bracket 13 and the exciter coil 14 can also be made as a separate element. The sequence of assembly of the individual components is in the 4a and 4b shown. In this case, it is possible to work through the partial stators 31 . 32 with the components in between to build the entire stator assembly for the homopolar machine in a simple manner.

Da die Erregerspule 14 nun in den durch die Enden der Statorzähne definierten Innenraum hineinragt, kann der aus den Teilrotoren 61, 62 zusammengesetzte Rotor 6 nicht fertig vormontiert werden, bevor er in die Statoranordnung eingesetzt wird. Die 5a und 5b veranschaulichen das Einsetzen des zweiteiligen Rotors 6 mit den beiden Rotorteilen 61, 62 in die Statoranordnung der 4b. Vor dem Einsetzen in die Statoranordnung wird der Rotor 6 zweiteilig an einer Rotorwelle 15 vorgesehen, die im Wesentlichen der Welle 8 gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen entspricht.Because the exciter coil 14 now protrudes into the defined by the ends of the stator teeth interior, which can from the part rotors 61 . 62 composite rotor 6 not ready pre-assembled before it is inserted into the stator assembly. The 5a and 5b illustrate the insertion of the two-piece rotor 6 with the two rotor parts 61 . 62 in the stator of the 4b , Before insertion into the stator assembly, the rotor 6 in two parts on a rotor shaft 15 provided essentially the shaft 8th according to the embodiments described above.

Die Rotorwelle 15 wird mit dem ersten Teilrotor 61 versehen, so dass der Teilrotor 61 unmittelbar an einem dem Zwischenspalt 9 zugeordneten Wellenabschnitt 16 anliegt. D. h. der Wellenabschnitt 16 liegt im eingesetzten Zustand des Rotors 6 in einer gemeinsamen, senkrecht zu der axialen Richtung verlaufenden Ebene der Der Wellenabschnitt 16 weist einen Durchmesser auf, der nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Erregerspule 14, so dass der Innenrand der Erregerspule 14 nicht an dem Wellenabschnitt 16 anliegt.The rotor shaft 15 comes with the first part rotor 61 provided so that the sub rotor 61 immediately at one of the intermediate gap 9 associated shaft section 16 is applied. Ie. the shaft section 16 lies in the inserted state of the rotor 6 in a common, perpendicular to the axial direction extending plane of the shaft portion 16 has a diameter which is only slightly smaller than the inner diameter of the exciting coil 14 so that the inner edge of the exciter coil 14 not on the shaft section 16 is applied.

An einem bezüglich des Wellenabschnitts 16 gegenüber dem ersten Teilrotor 61 liegenden Abschnitt der Rotorwelle 15 ist diese mit einem Durchmesser versehen, der einem Innendurchmesser des zweiten Teilrotors 62 entspricht, so dass der zweite Teilrotor 62 auf die Rotorwelle 15 aufgesetzt werden kann. Beim Zusammenbau der Homopolarmaschine wird nun die Rotorwelle 15 mit dem ersten Teilrotor 61 versehen und anschließend von einer Seite in axialer Richtung in den Innenbereich der Statoranordnung eingeschoben, bis der Wellenabschnitt 16 innerhalb des von der Erregerspule 14 umgebenen Bereichs zu liegen kommt. Dies ist dann gewährleistet, wenn der erste Teilrotor 61 mit einer Stirnseite an die Erregerspule 14 anschlägt.At one with respect to the shaft section 16 opposite the first part rotor 61 lying portion of the rotor shaft 15 this is provided with a diameter corresponding to an inner diameter of the second partial rotor 62 corresponds, so that the second part rotor 62 on the rotor shaft 15 can be put on. When assembling the Homopolarmaschine now the rotor shaft 15 with the first part rotor 61 provided and then inserted from one side in the axial direction in the inner region of the stator assembly until the shaft portion 16 within of the exciter coil 14 surrounded area lies to come. This is guaranteed when the first part rotor 61 with an end face to the exciter coil 14 strikes.

Anschließend wird der zweite Teilrotor 62 von der gegenüber liegenden Öffnung der Statoranordnung eingeschoben, so dass dieser auf dem entsprechenden Abschnitt der Rotorwelle 15 aufgesetzt wird. Dabei ist durch geeignete Maßnahmen zu beachten, dass die beiden Teilrotoren 61, 62 so zueinander versetzt sind, dass sich in axialer Richtung ein Folgepol und ein mit einem Permanentmagneten ausgebildeter Pol in axialer Richtung gegenüber liegen. Der Versatz der Teilrotoren sollte vorzugsweise 360°/Anzahl der Rotorpole entsprechen. Der Versatz zwischen den Teilrotoren kann alternativ auch um einen bestimmten Betrag von diesem Winkel abweichen, um die Rastmomente der beiden Teilmaschinen so gegeneinander zu versetzen, dass es teilweise zu einer Momentenauslöschung kommt.Subsequently, the second part rotor 62 inserted from the opposite opening of the stator assembly, so that this on the corresponding portion of the rotor shaft 15 is put on. It should be noted by appropriate measures that the two part rotors 61 . 62 so to each other are offset, that in the axial direction a follower pole and a pole formed with a permanent magnet in the axial direction are opposite. The offset of the partial rotors should preferably correspond to 360 ° / number of rotor poles. Alternatively, the offset between the partial rotors can also deviate from this angle by a certain amount, in order to offset the cogging torques of the two partial machines relative to one another, so that torque cancellation occurs in part.

Gemäß einer Ausführungsform kann sich selbstverständlich die Anzahl der Rotorpole der Teilrotoren voneinander unterscheiden. Auch bei getrennt bewickelten Teilstatoren ist es grundsätzlich möglich, diese mit unterschiedlicher Anzahl von Statorzähnen auszubilden.Of course, according to one embodiment, the number of rotor poles of the sub-rotors may differ from each other. Even with separately wound part stators, it is basically possible to form them with different numbers of stator teeth.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Rotorpole keine zylindrische Mantelfläche aufweisen, sondern als Sinuspole ausgebildet sind bzw. zu den Polkanten hin mit einer Luftspaltaufweitung versehen sind. Dies ist in 6 als eine weitere Ausführungsform und schematisch in 7 gezeigt. Die Luftspaltaufweitung ermöglicht einen weicheren Feldübergang an den Polkanten, der zu geringeren Oberwellen und Drehmomentschwankungen führt. Weiterhin lassen sich damit auch die magnetischen Geräuschanregungen der Maschine reduzieren.According to a further embodiment it can be provided that the rotor poles have no cylindrical surface, but are formed as sine poles or are provided to the pole edges with an air gap expansion. This is in 6 as a further embodiment and schematically in FIG 7 shown. The air gap expansion allows a smoother field transition at the pole edges, resulting in lower harmonics and torque variations. Furthermore, it can also reduce the magnetic noise excitations of the machine.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Elektrische Maschine (1), insbesondere zum Einsatz in einem Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend: – eine erste Teilmaschine mit einem an einer Welle angeordneten ersten Teilrotor (61), der in radialer Richtung der Welle einem ersten Teilstator (31) gegenüber liegend angeordnet ist; – eine zweite Teilmaschine mit einem an der Welle angeordneten zweiten Teilrotor (62), der in radialer Richtung der Welle einem zweiten Teilstator (32) gegenüber liegend angeordnet ist; – eine um die Drehachse der Weile gewickelte Erregerwicklung (10, 14), die dazu dient, ein Magnetfeld in einem durch die Teilrotoren (61, 62) gebildeten Rotor zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerwicklung (10, 14) zwischen den Teilmaschinen angeordnet ist.Electric machine ( 1 ), in particular for use in a steering system of a motor vehicle, comprising: a first sub-machine having a first sub-rotor arranged on a shaft ( 61 ), which in the radial direction of the shaft a first part stator ( 31 ) is arranged opposite; A second sub-machine with a second sub-rotor arranged on the shaft ( 62 ), which in the radial direction of the shaft a second partial stator ( 32 ) is arranged opposite; A field winding wound around the axis of rotation of the shaft ( 10 . 14 ), which serves a magnetic field in one through the partial rotors ( 61 . 62 ) rotor, characterized in that the field winding ( 10 . 14 ) is arranged between the sub-machines. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, wobei die Teilrotoren (61, 62) jeweils Permanentmagneten (7) aufweisen, die so angeordnet sind, dass sich das durch die Permanentmagneten (7) hervorgerufene Magnetfeld dem durch die Erregerwicklung (10, 14) erzeugten Magnetfeld in mindestens einem der Rotorpole additiv oder subtraktiv überlagert.Electric machine ( 1 ) according to claim 1, wherein the partial rotors ( 61 . 62 ) each permanent magnet ( 7 ), which are arranged so that by the permanent magnets ( 7 ) caused magnetic field by the exciter winding ( 10 . 14 ) are superposed in an additive or subtractive manner in at least one of the rotor poles. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 2, wobei die Permanentmagneten (7) in den Teilrotoren (61, 62) in einer Folgepolanordnung angeordnet sind.Electric machine ( 1 ) according to claim 2, wherein the permanent magnets ( 7 ) in the partial rotors ( 61 . 62 ) are arranged in a follower pole arrangement. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Teilstatoren (31, 32) jeweils Statorzähne (4) aufweisen, die so in Richtung des zugeordneten Teilrotors (61, 62) ausgerichtet sind, dass zwischen den Statorzähnen und den Rotorpolen ein Luftspalt ausgebildet ist.Electric machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the partial stators ( 31 . 32 ) each stator teeth ( 4 ), which in the direction of the associated partial rotor ( 61 . 62 ) are aligned such that an air gap is formed between the stator teeth and the rotor poles. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 4, wobei die Teilstatoren (31, 32) über einen magnetischen Rückschluss, insbesondere in Form eines Gehäuses (2), miteinander verbunden sind.Electric machine ( 1 ) according to claim 4, wherein the partial stators ( 31 . 32 ) via a magnetic yoke, in particular in the form of a housing ( 2 ) are interconnected. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Erregerwicklung (14) in eine Ausnehmung des durch die Teilrotoren (61, 62) gebildeten Rotors (6) hineinragt oder vollständig darin aufgenommen ist und von einer oder beiden Teilstatoren (31, 32), insbesondere mithilfe einer Halterung (13), gehalten ist.Electric machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the exciter winding ( 14 ) in a recess of the through the partial rotors ( 61 . 62 ) formed rotor ( 6 ) or is completely contained in it and of one or both partial stators ( 31 . 32 ), in particular by means of a holder ( 13 ) is held. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 5, wobei die Erregerwicklung (14) über eine elektrische Verbindung mit mindestens einem der Teilstatoren (31, 32) verbunden ist, um die Erregerwicklung (14) mit elektrischer Energie zu versorgen.Electric machine ( 1 ) according to claim 5, wherein the exciter winding ( 14 ) via an electrical connection with at least one of the partial stators ( 31 . 32 ) is connected to the field winding ( 14 ) to provide electrical energy. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei zwischen den Teilstatoren (31, 32) ein magnetischer Rückschluss, insbesondere in Form eines Verbindungselementes (12), zum Verbinden der Teilstatoren (31, 32) angeordnet ist.Electric machine ( 1 ) according to claim 6 or 7, wherein between the partial stators ( 31 . 32 ) a magnetic conclusion, in particular in the form of a connecting element ( 12 ), for connecting the partial stators ( 31 . 32 ) is arranged. Lenksystem mit einer elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die mit einer Lenkstange verbunden ist, wobei die elektrische Maschine (1) eine mechanisch starre Verbindung über ein Getriebe mit dem Lenkrad aufweist.A steering system comprising an electric machine according to any one of claims 1 to 8 connected to a handlebar, the electric machine ( 1 ) has a mechanically rigid connection via a transmission with the steering wheel.
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