Die Erfindung betrifft einen fünfphasigen elektrischen Generator, ins- besondere für ein Kraftfahrzeug, mit fünf elektrischen Strängen für fünf verschiedene Phasen, wobei Phasen an Verschaltungspunkten elektrisch zusammengeschaltet sind.

Stand der Technik

Elektrische Generatoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei hat sich die Entwicklung auf ein-, drei- und sechsphasige Generatoren konzentriert. Sechsphasige Generatoren kommen insbesondere dort zum Einsatz, wo gegenüber ein- und dreiphasigen Ge- neratoren ein verbessertes Magnetgeräuschverhalten und eine geringere Spannungswelligkeit benötigt wird. Allerdings sind sechsphasige Generatoren erheblich teurer in der Fertigung. Es sind zudem fünfphasige Generatoren bekannt, die jedoch gerade hinsichtlich des Magnetgeräuschverhaltens gegenüber sechsphasigen Generatoren weniger überzeugen können. Es verbleibt daher der Wunsch einen Generator mit einem Magnetgeräuschverhalten aufzuzeigen, das dem eines sechsphasigen Generators entspricht, wobei der Generator aber günstiger und einfacher in der Fertigung ist.

Vorteile der Erfindung

Bei einem fünfphasigen Generator gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der elektrische Winkel an den Verschaltungspunkten zwischen 25° und 36° beträgt. Dadurch ergibt sich eine deutliche Verrin- gerung des Magnetgeräuschverhaltens gegenüber dreiphasigen Generatoren, insbesondere kann näherungsweise oder tatsächlich das Magnetgeräuschverhalten eines sechsphasigen Generators erreicht werden. Allerdings ergeben sich in vielfacher Hinsicht konstruktive Erleichterungen. So können in einer Ansteuerschaltung des erfin- dungsgemäßen Generators zwei Dioden gegenüber einem sechsphasigen Generator eingespart werden. Ferner ist auch eine einfachere Verschaltung gegeben, da nun lediglich fünf Phasen mit zehn Anschlüssen anstelle von sechs Phasen mit zwölf Anschlüssen ausgeführt werden müssen. Insgesamt ergibt sich auch ein Generator mit einer erhöhten Robustheit. Dies liegt zum einen darin begründet, dass die erforderliche Nutzahl sinkt. So sind beispielsweise bei acht Polpaaren nur noch 80 Nuten gegenüber sonst 96 Nuten erforderlich. Damit sinkt auch bei gleicher Isolationsdicke der prozentuale Isolationsanteil in der Nut. Außerdem ergibt sich ein stabilerer Aufbau, da die Zahnbreite gegenüber einem sechsphasigen Generator zunimmt. Schließlich können bei dem erfindungsgemäßen Generator höhere Kupferfüllfaktoren erzielt werden. Möglichkeiten die gewünschten elektrischen Winkel zu erzielen, werden noch im weiteren Verlauf dieser Ausführungen aufgezeigt. Es sei an dieser Stelle darauf hin- gewiesen, dass die in diesem Dokument genannten Bereichsangaben jeweils die genannten Grenzen mit einschließen.

Vorteilhafterweise beträgt der elektrische Winkel zwischen 31 ° und

36°, insbesondere zwischen 34° und 36°, vorzugsweise ungefähr 36°. Während auch bei kleineren elektrischen Winkeln ein verbesser-

tes Magnetgeräuschverhalten, gerade im Vergleich mit dreiphasigen Generatoren festzustellen ist, so wurde für die genannten elektrischen Winkel noch eine Verbesserung der Messergebnisse festgestellt. Dabei scheint sich nach Erkenntnissen der Anmelderin bei un- gefähr 36° oder möglichst genau 36° ein minimales Geräusch einzustellen, obgleich sich die Vorteile der Erfindung auch bei kleineren Winkeln zeigen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Verschaltung von Ständerabgangsdrähten auf einem Wickelkopf des Generators realisiert. Dadurch lässt sich die Fertigung weiter vereinfachen, da dann am Ständer des Generators nur noch fünf Anschlüsse vorhanden sind und nicht mehr zehn Anschlüsse.

Ferner ist es bevorzugt, dass der Generator auf einen Gleichrichter, insbesondere einen B10-Gleichrichter, verschaltet ist. Dabei bedeutet der Ausdruck „B10", dass es sich um einen Brückengleichrichter mit zehn Halbbrücken (also fünf Brückenzweigen) handelt. Ein solcher Gleichrichter ist für den vorgeschlagenen Generator besonders geeignet.

Mit Vorteil ist die Verschaltung von Ständerabgangsdrähten innerhalb einer Verschaltungsplatte realisiert, die einem Gleichrichter zugeordnet ist. Auch dies erlaubt es, die Fertigung weiter zu vereinfa- chen, da dann am Ständer des Generators nur noch fünf Anschlüsse benötigt werden und nicht mehr zehn Anschlüsse.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Ständerwicklung des

Generators aus einem durchgehenden Leiter je Phase, insbesondere aus einem Draht, gewickelt. Dies reduziert die Kosten bei der Her-

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stellung, da ein durchgehender Leiter kostengünstiger zu verarbeiten ist, als der Einsatz von Steckwicklungen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Kupferfüllfaktor eines Ständers des Generators größer gleich 50% ist. Unter dem Kupferfüllfaktor ist der Leiterfüllfaktor der Ständernuten zu verstehen, das heißt, das

Verhältnis der Summe aller Kupferquerschnitte der Leiter, die in einer

Nut liegen, zum Gesamtquerschnitt der Nut. Wird der Kupferfüllfaktor größer gleich 50% gewählt, so ergibt sich eine besonders gute Effi- zienz des Generators.

Vorteilhafterweise sind bei einer Auslegung des Generators, insbesondere gemäß der noch folgenden Figur 1 , für ein Spannungsniveau von 14V, pro Nut eines Ständers des Generators fünf bis neun elektrische Leiter, insbesondere acht Leiter, eingelegt. Die Auslegung bezüglich der Leiterzahl ist stets mit der Abwägung verbunden, eine hohe Leistungsabgabe im niedrigen Drehzahlbereich (höhere Leiterzahl) und eine hohe Leistungsabgabe im hohen Drehzahlbereich (niedrigere Leiterzahl) zu erzielen. Eine Optimierung der Leiter- zahl ist regelmäßig mit erheblichem Aufwand verbunden. Die Anmelderin hat erkannt, dass der für die Leiterzahl vorgeschlagene Bereich vorteilhaft ist.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn bei einer Auslegung des Generators, insbesondere gemäß der noch folgenden Figur 1 , für ein Spannungsniveau von 28V, pro Nut eines Ständers des Generators zehn bis 18 elektrische Leiter eingelegt sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind bei einer Auslegung des Generators, insbesondere gemäß der noch folgenden Figur 1 ,

für ein Spannungsniveau von 42V, pro Nut eines Ständers des Generators 19 bis 30 elektrische Leiter eingelegt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Teilstränge der Wicklungsstränge zusätzlich an Verbindungspunkten miteinander verbunden. Dies kann für die Charakteristik des Generators und/oder für den Aufbau des Generators von Vorteil sein.

Mit Vorteil weist eine Ständerwicklung des Generators eine Sehnung auf. Unter dem Begriff Sehnung soll dabei verstanden werden, dass zumindest Teilstränge des Generators mindestens teilweise in andere Nuten, als dies bei einer üblichen Ständerwicklung der Fall ist, also insbesondere in die nächstbenachbarte oder übernächstbenachbarte Nuten, einlegt werden. Für die allgemeinen Aspekte einer solchen Sehnung werden hiermit ausdrücklich die Schriften DE 103 47 486 und WO 2005/034308 in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit einbezogen. Konkret bedeutet die Sehnung für den vorgeschlagenen fünfphasigen Generator, dass beispielsweise der Nutschritt, der üblicherweise von Nut 1 auf Nut 6 erfolgt, nun mindestens einmal innerhalb eines Gesamtstrangs durch eine andere Schrittzahl, also beispielsweise auf Nut 5 oder Nut 7 anstatt auf Nut 6, ersetzt wird. Es wird dadurch das Magnetgeräuschverhalten verbessert.

Bevorzugt weisen die Stränge des Generators jeweils mindestens zwei Teilstränge auf, die jeweils an den Verschaltungspunkten miteinander verschaltet sind und die Teilstränge einzeln gewickelt und auf einem Wickelkopf oder eine Verschaltungsplatte zusammengeschaltet sind. Dies vereinfacht die Herstellung des Generators.

Femer ist es vorteilhaft, wenn jeder Strang auf zwei benachbarte Nuten eines Ständers des Generators jeweils hälftig verteilt ist. Die Verteilung erfolgt also jeweils zu ungefähr 50%.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Gesamtverschaltung des Generators in Sternschaltung ausgeführt.

Vorteilhafterweise sind bei einer Auslegung des Generators, insbesondere gemäß der noch folgenden Figur 2, für ein Spannungsni- veau von 14V, pro Nut eines Ständers des Generators zwei bis fünf elektrische Leiter, insbesondere vier Leiter, eingelegt. Die Anmelderin hat erkannt, dass der für die Leiterzahl vorgeschlagene Bereich vorteilhaft ist.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn bei einer Auslegung des Generators, insbesondere gemäß der noch folgenden Figur 2, für ein Spannungsniveau von 28V, pro Nut eines Ständers des Generators fünf bis neun elektrische Leiter eingelegt sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind bei einer Auslegung des Generators, insbesondere gemäß der noch folgenden Figur 2, für ein Spannungsniveau von 42V, pro Nut eines Ständers des Generators zehn bis 15 elektrische Leiter eingelegt.

Zeichnung

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die

Figur 1 einen fünfphasigen Generator gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und

Figur 2 einen fünfphasigen Generator gemäß einem zweiten Aus- führungsbeispiel.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figur 1 zeigt einen fünfphasigen Generator 1 gemäß einem ers- ten Ausführungsbeispiel. Da die elektrische Verschaltung des Generators 1 im Vordergrund steht, ist der Generator 1 hier anhand seines Schaltbildes dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Orientierung der fünf Wicklungsstränge 12 jeweils die elektrischen Winkel der Wicklungsstränge 12 zueinander darstellt, insbesondere den e- lektrischen Winkel α, der sich an den Verschaltungspunkten 14 (14.1 bis 14.5) einstellt. Der Generator 1 ist an eine Spannungsquelle U und einen (BIO-)Gleichrichter 16 mit fünf Brückenzweigen 18 (18.1 bis 18.5) angeschlossen. Die Zuordnung zwischen Verschaltungspunkten 14 und Brückenzweigen 18 stellt sich genauer gesagt wie folgt dar: 14.1 auf 18.3, 14.2 auf 18.2, 14.3 auf 18.1 , 14.4 auf 18.5 und 14.5 auf 18.4. Der elektrische Winkel α zwischen zwei Wicklungssträngen 12 an einem Verschaltungspunkt 14 beträgt jeweils 36°. Dieser Winkel α kann aber auch kleiner gewählt werden, wie es bereits in dieser Anmeldung ausführlich erläutert wurde. Ferner sind in der Zeichnung mit Kreisringen Verbindungspunkte 20 angedeutet, an denen Teilwicklungsstränge eines Wicklungsstrangs 12 bei Bedarf kontaktiert werden können. (Ein Wicklungsstrang 12 ist jeweils als die auf gerader Linie -also auf gleicher elektrischer Phase- liegende Anordnung zwischen zwei Verschaltungspunkten 14 zu ver-

stehen.) Ein Generator 1 gemäß der Figur 1 ist insbesondere für eine hohe Leistungsabgabe geeignet.

Die Figur 2 zeigt einen fünfphasigen Generator 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Auch hier ist der Generator 1 anhand sei- nes Schaltbildes dargestellt, und die Orientierung der fünf Wicklungsstränge 12 mit ihren jeweiligen ersten und zweiten Teilsträngen 22, 24, stellt jeweils die elektrischen Winkel der Teilstränge 22, 24 innerhalb der Wicklungsstränge 12 zueinander dar. Der Generator 1 ist an eine Spannungsquelle U und einen (BIO-)Gleichrichter 16 mit fünf Brückenzweigen 18 (18.1 bis 18.5) angeschlossen und in Sternschaltung ausgeführt, wobei zusätzlich eine Sehnung eingebracht wurde. Diese führt dazu, dass sich zwischen einem ersten Teilstrang 22 und einem zweiten Teilstrang 24 an den Verschaltungspunkten 14 ein elektrischer Winkel α einstellt, der hier 36° beträgt. Diese Seh- nung wurde hier dadurch bewirkt, indem der zweite Teilstrang 24 nicht mit dem für einen fünfphasigen Generator 1 üblichen Nutschritt der Größe fünf (zum Beispiel von Nut 1 auf Nut 6), sondern in eine benachbarte Nut eingelegt wurde. Ein Generator 1 gemäß der Figur 2 ist besonders leise im Betrieb und die erforderlichen Wicklungen können einfach gefertigt werden.

Der aufgezeigte fünfphasige Generator besitzt ein besonders gutes Magnetgeräuschverhalten, welches mit dem eines sechsphasigen Generators vergleichbar ist, wobei der Generator aber preisgünstiger zu fertigen ist.