DE102004057101B4

DE102004057101B4 - Single-sided synchronous machine with transverse flux guidance

Info

Publication number: DE102004057101B4
Application number: DE200410057101
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Lange; Uwe Mühlberger; Rolf Dr. Hoffmann
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2024-11-27
Also published as: DE102004057101A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine einseitige Transversalflussmaschine mit mindestens einer Phase, umfassend DOLLAR A - eine Rotobaueinheit mit einer Rotationsachse, wobei die Rotobaueinheit in Einbaulage einer koaxial zur Rotobaueinheit unter Ausbildung eines Luftsspalts angeordneten Statorbaueinheit zugeordnet ist, DOLLAR A - die Statorbaueinheit umfasst eine Ankerwicklung, die einer Phase zugeordnet ist, und Statorelemente, die so geformt sind, dass deren am Luftspalt liegende Pole in Umfangssrichtung um eine Polteilung (T) versetzt sind; DOLLAR A - die Rotobaueinheit umfast eine in Umfangsrichtung alternierende Anordnung von Permanentmagneten und Flussleiterstücken; DOLLAR A - die Flussleiterstücke sind jeweils bezüglich einer die Rotorachse einschließenden Ebene U-förmig ausgebildet und umfassen jeweils zwei Schenkel und eine Basis, wobei die Schenkel der Flussleiterstücke in Richtung der Pole der Statorelemente weisen und die die Schenkel verbindende Basis der Flussleiterstücke in axialer Richtung orientiert ist; DOLLAR A - an beiden in Umfangsrichtung orientierten Flächen jedes Schenkels der Flussleiterstücke grenzen Permanentmagnete mit entgegengesetzten, parallel zur Umfangsrichtung orientierten Magnetisierungen.The invention relates to a unilateral transverse flux machine with at least one phase, comprising DOLLAR A - a Rotobaueinheit with an axis of rotation, wherein the Rotobaueinheit is assigned in the installed position of a coaxial with the Rotobaueinheit to form an air gap Statorbaueinheit DOLLAR A - the Statorbaueinheit comprises an armature winding, the one Phase is assigned, and stator elements, which are shaped so that their lying on the air gap poles are offset in the circumferential direction by one pole pitch (T); DOLLAR A - the Rotobaueinheit includes a circumferentially alternating arrangement of permanent magnets and flux conductor pieces; DOLLAR A - the flux guide pieces are each U-shaped with respect to a rotor axis enclosing plane and each comprise two legs and a base, wherein the legs of the flux guide pieces point in the direction of the poles of the stator and the legs connecting the base of the flux guide pieces oriented in the axial direction is; DOLLAR A - on both circumferentially oriented surfaces of each leg of the flux guide pieces are adjacent permanent magnets with opposite, oriented parallel to the circumferential direction magnetizations.

Description

Die Erfindung betrifft eine einseitige Synchronmaschine mit transversaler Flussführung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a unilateral synchronous machine with transversal river guide with the features of claim 1.

Synchronmaschinen mit transversaler Flussführung weisen einen magnetischen Fluss auf, der nicht wie üblich longitudinal, sondern transversal gerichtet ist. Im Folgenden wird für eine solche elektrische Maschine der Begriff einer Transversalflussmaschine verwendet.synchronous machines with transversal flow guidance have a magnetic flux that is not as usual longitudinal, but is directed transversely. The following is for such electric machine the term of a transversal flux machine used.

Bei einer rotierend ausgebildeten Transversalflussmaschine sind am Rotor in Umfangsrichtung Permanentmagnete entsprechend der Polzahl der Maschine angeordnet. Hierbei kann der magnetische Fuß der Permanentmagnete mittels Flussleiterstücken zum Luftspalt geführt werden. Koaxial zum Rotor ist unter Ausbildung eines Luftspalts ein Stator der elektrischen Maschine angeordnet, bei dem eine elektrische Ankerwicklung mittels eines U-förmigen Jochs aus einem magnetisch gut leitenden Material im Wesentlichen dreiseitig umgeben ist. Den als Pole des Stators wirkenden Endflächen der U-förmigen Joche werden jeweils jenseits des Luftspalts Permanentmagnet des Rotors zugeordnet. In einer möglichen Ausgestaltung werden die U-Joche des Stators gegenüber einer zur Drehachse der Maschine parallelen Richtung verschränkt orientiert, so dass bei einer Anordnung der Permanentmagnete des Rotors in Parallelrichtung zur Drehachse aufgrund der magnetischen Potentialdifferenz ein Drehmoment bildender magnetischer Fluss erzeugt wird. Für die verschränkte Anordnung der Statorpole wird ein Versatz um eine Polteilung T bevorzugt. Alternativ wird anstatt einer verschränkten Ausbildung der magnetischen Polstruktur des Stators eine verschränkte Rotorbaueinheit vorgesehen.at a rotating transversal flux machine are on the rotor in the circumferential direction permanent magnets corresponding to the number of poles of the machine arranged. Here, the magnetic foot of the permanent magnets by means River conductor pieces led to the air gap become. Coaxial with the rotor is to form an air gap a stator of the electric machine arranged in which an electric Armature winding by means of a U-shaped yoke made of a magnetically highly conductive material substantially three-sided is surrounded. The end faces of the stator acting as poles of the stator U-shaped yokes Be beyond the air gap permanent magnet of the rotor assigned. In a possible Design are the U-yokes of the stator compared to a oriented in a direction parallel to the axis of rotation of the machine, so that in an arrangement of the permanent magnets of the rotor in the parallel direction to the axis of rotation due to the magnetic potential difference a torque forming magnetic flux is generated. For the entangled arrangement the stator poles an offset by one pole pitch T is preferred. Alternatively, instead of an entangled formation of the magnetic Polstruktur of the stator provided an entangled rotor assembly.

Für gattungsbildende Ausführungen von Transversalflussmaschinen wird beispielsweise auf die Druckschriften DE 37 05 089 C2 , DE 35 36 538 A1 und DE 39 04 516 verwiesen.For generic versions of transversal flux machines is for example on the pamphlets DE 37 05 089 C2 . DE 35 36 538 A1 and DE 39 04 516 directed.

Transversalflussmaschinen weisen gegenüber herkömmlichen Maschinen den Vorteil auf, dass eine Erhöhung des Drehmoments durch eine Vergrößerung der Polzahl erreicht werden kann. Allerdings wird dieser Vorteil durch die Komplexität der aus einer Vielzahl von Einzelteilen bestehende Struktur einer Transversalflussmaschine relativiert, so dass Lösungen zur Vereinfachung der mechanischen Konstruktion von Transversalflussmaschinen gesucht werden.transverse flux opposite usual Machines have the advantage that an increase in torque due to an enlargement of the Polzahl can be achieved. However, this advantage is due to the complexity the structure of a multitude of individual parts Transverse flux machine relativized, so that solutions to simplify the mechanical design of transverse flux machines are sought.

In der vorliegenden Anmeldung werden einseitige Transversalflussmaschinen behandelt. Bei einer solchen einseitigen Transversalflussmaschine sind nur auf einer Seite der Permanentmagnete des Rotors wicklungsumschließende U-Joche zur Führung des magnetischen Flusses im Stator angeordnet. Der Bautyp einer einseitigen Transversalflussmaschine geht beispielsweise aus den Druckschriften DE 197 14 895 A1 und EP 1 005 136 A1 hervor. Insbesondere bei Anwendungen mit einem in radialer Richtung begrenzten Bauraum, etwa bei Antrieben für Fahrzeuge oder für Schiffe, ist eine besonders schlanke Ausführung von Transversalflussmaschinen vorzuziehen, so dass hierfür insbesondere einseitige Transversalflussmaschinen in Frage kommen.In the present application unilateral transverse flux machines are treated. In such a unilateral transversal flux machine, winding-enclosing U-yokes for guiding the magnetic flux in the stator are arranged on only one side of the permanent magnets of the rotor. The type of a unilateral transverse flux machine, for example, from the publications DE 197 14 895 A1 and EP 1 005 136 A1 out. In particular, in applications with a limited space in the radial direction, such as drives for vehicles or for ships, a particularly slim design of transverse flux machines is preferable, so that in particular unilateral transverse flux machines come into question.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einseitige Transversalflussmaschine anzugeben, die sich durch eine reduzierte Komplexität der mechanischen Konstruktion bei gleichzeitigem Erhalt der vorteilhaften elektromagnetischen Eigenschaften, d.h. insbesondere einer streuarmen Ausführung der Transversalflussmaschine, auszeichnet. Die Vorteile der Transversalflusstechnik bezüglich der Leistungsdichte und des Wirkungsgrads sollen auch für eine in schlanker Bauform ausgebildete einseitige Transversalflussmaschine erhalten bleiben.Of the Invention is based on the object, a unilateral transverse flux machine indicate that is characterized by a reduced complexity of the mechanical Construction while preserving the beneficial electromagnetic Properties, i. in particular a low-leakage execution of Transverse flux machine, excels. The advantages of transversal flow technology in terms of The power density and the efficiency should also for an in slim design trained unilateral transverse flux machine remain.

Zur Lösung der voranstehend dargelegten Aufgabe haben die Erfinder zunächst erkannt, dass für eine einseitige Transversalflussmaschine schlanker Bauform die Rotorbaueinheit Flussleiterstücke zur Flusskonzentration aufweisen muss, welche so geformt sind, dass eine wirksame Konzentration der magnetischen Flüsse bei gleichzeitig geringen Streuverlusten bewirkt wird. Werden die Flussleiterstücke U-förmig ausgeführt, so ist es möglich, an die Schenkel der U-förmigen Flussleiterstücke Permanentmagneten mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung anzuordnen, wobei deren Magnetisierungsrichtungen jeweils parallel zur Umfangsrichtung jedoch entgegengesetzt zueinander verlaufen, d.h. ein erster Permanentmagnet auf einer Seite eines Schenkels ist in Drehrichtung magnetisiert und ein zweiter Permanentmagnet auf der anderen Seite des Schenkels ist entgegen der Drehrichtung magnetisiert. Im Schenkel der Flussleiterstücke wird dann der Feldlinienverlauf eine radiale Richtungskomponente erhalten, so dass der magnetische Fluss an den Stirnflächen der Schenkel der Flussleiterstücke, welche in Richtung der Pole der Statorbauelemente weisen, im Wesentlichen radial austritt.to solution In the foregoing, the inventors first recognized that that for a one-sided transversal flux machine slim design the rotor assembly Flux conductor pieces to Must have flow concentration, which are shaped so that an effective concentration of the magnetic flux with simultaneously low scattering losses is effected. Will the flux guide pieces U-shaped executed so it is possible to the legs of the U-shaped River conductor pieces Permanent magnets with opposite magnetization direction to arrange, with their magnetization directions in parallel to the circumferential direction but opposite to each other, i.e. a first permanent magnet on one side of a leg is magnetized in the direction of rotation and a second permanent magnet on the other side of the thigh is opposite to the direction of rotation magnetized. In the leg of the flux conductor pieces then the field line course receive a radial direction component, so that the magnetic River at the faces the leg of the flux conductor pieces, which point in the direction of the poles of the stator components, essentially radial outlet.

Durch diese Lösung ist es möglich, die Form der Permanentmagnete so anzupassen, dass das Verhältnis von verbauter und wirksam angeordneter Magnetmasse verbessert wird. Dies liegt daran, dass entlang wesentlicher Teile der Kontaktfläche zwischen den Permanentmagneten und den Schenkeln der U-förmigen Flussleiterstücke das magnetische Feld der Permanentmagneten eingekoppelt werden kann. Demnach kann für einen Permanentmagneten, der eine größere Axialausdehnung im Vergleich zur Ausdehnung in Umfangsrichtung und damit eine vergrößerte Querschnittsfläche aufweist, eine höhere magnetische Flussdichte in das U-förmige Flussleiterstück eingekoppelt werden, wobei das Flussleiterstück dann die Funktion einer Flusskonzentration sowie einer Umlenkung des magnetischen Flusses in Richtung auf den Luftspalt zwischen der Rotorbaueinheit und der Statorbaueinheit und damit in Richtung auf die Pole der Statorbaueinheit bewirkt.By this solution, it is possible to adapt the shape of the permanent magnets so that the ratio of built-up and effectively arranged magnetic mass is improved. This is because along essential parts of the contact surface between the permanent magnets and the legs the U-shaped flux guide pieces, the magnetic field of the permanent magnets can be coupled. Accordingly, for a permanent magnet having a greater axial extent compared to the circumferential extent and thus an increased cross-sectional area, a higher magnetic flux density can be coupled into the U-shaped flux conductor piece, the flux conductor piece then functioning as a flux concentration and a magnetic flux diversion in the direction of the air gap between the rotor assembly and the Statorbaueinheit and thus effected in the direction of the poles of Statorbaueinheit.

Wird die Statorbaueinheit so ausgebildet, dass deren Pole den zur Aufbringung eines Drehmoments notwendigen Versatz in Umfangsrichtung aufweisen, so ist es möglich, die U-förmigen Flussleiterstücke in der Statorbaueinheit ohne Versatz in Umfangsrichtung auszubilden. Hierunter wird eine Ausgestaltung verstanden, bei der das Flussleiterstück in einer die Rotationsachse der Transversalflussmaschine enthaltenden Ebene die besagte U-Gestalt aufweist und gegenüber dieser Ebene im Wesentlichen nicht verschränkt ist. Demnach sind die Schenkel der U-förmigen Flussleiterstücke im Wesentlichen nicht in Umfangsrichtung zueinander versetzt. Folglich kann in der alternierenden Anordnung aus Permanentmagneten und U-förmigen Flussleiterstücken in der Rotorbaueinheit zwischen zwei aufeinander folgenden U-förmigen Flussleiterstücken ein einziger Permanentmagnet oder jeweils den Schenkeln zugeordnete Permanentmagnete mit gleicher Magnetisierungsrichtung verwendet werden. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die in Richtung der Pole der Statorbaueinheiten weisenden Stirnflächen der U-förmigen Flussleiterstücke die gleiche magnetische Polarität aufweisen.Becomes the Statorbaueinheit designed so that their poles for applying have a necessary offset in the circumferential direction of a torque, so it is possible the U-shaped River conductor pieces in the Statorbaueinheit without offset in the circumferential direction form. This is understood to mean a configuration in which the flux conductor piece in a the plane containing the axis of rotation of the transverse flux machine having said U-shape and substantially opposite to this plane not entangled is. Accordingly, the legs of the U-shaped flux guide pieces are not substantially offset in the circumferential direction to each other. Consequently, in the alternating Arrangement of permanent magnets and U-shaped Flux conductor pieces in the rotor assembly between two successive U-shaped Flußleiterstücken a single permanent magnet or each associated with the legs Permanent magnets used with the same magnetization direction become. In other words This means that in the direction of the poles of Statorbaueinheiten pointing end faces the U-shaped River conductor pieces the same magnetic polarity exhibit.

Durch die U-förmige Ausgestaltung der Flussleiterstücke der Rotorbaueinheit ergibt sich noch ein weiterer Vorteil, welcher darin zu sehen ist, dass in Verbindung mit der Statorbaueinheit der magnetische Kreis mit geringen Streuverlusten geschlossen werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das U-förmige Flussleiterstück mit seiner Basis an ein schlecht magnetisierbares Material mit μ_r ≈ 1, beispielsweise Aluminium oder einem geeigneten Stahl, anliegt. Wird zur Ausbildung der Rotorbaueinheit ein Außenrotor gewählt, so kann das U-förmige Flussleiterstück an einem Rotorzylinder anliegen, welcher auch die Außenhülle der einseitigen Transversalflussmaschine bilden kann.The U-shaped configuration of the flux guide pieces of the rotor assembly results in a further advantage which can be seen therein that in conjunction with the stator assembly, the magnetic circuit can be closed with low leakage losses. This is the case in particular when the U-shaped flux conductor piece rests with its base on a poorly magnetizable material with μ _r ≈ 1, for example aluminum or a suitable steel. If an outer rotor is selected to form the rotor assembly, then the U-shaped flux conductor piece can rest on a rotor cylinder, which can also form the outer shell of the unilateral transverse flux machine.

Im U-förmigen Flussleiterstück der Rotorbaueinheit wird der magnetische Fluss in drei Raumrichtungen umgelenkt. Aus diesem Grund haben sich als geeignetes Material zur Ausbildung solcher Flussleiterstücke Schnittbandkerne herausgestellt, welche aus einem kornorientierten Blech hergestellt sind. Ein kornorientiertes Blech ist aufgrund der mechanischen Bearbeitung, etwa durch Walzen oder Ziehen, in seinem Grundgefüge so verändert, dass dieses eine bestimmte Orientierung bzw. Textur aufweist und aufgrund einer regelmäßigen Anordnung von Bereichen mit Gitterstruktur bezüglich der magnetischen Eigenschaften anisotrop ist. Derartige Schnittbandkerne werden zwar aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften und der geringen Verlustbildung bevorzugt, sie sind jedoch in ihrer Herstellung aufwendig und kostspielig. Alternativ können daher die U-förmigen Flussleiterstücke in der Rotorbaueinheit auch aus einem verpressten weichmagnetischen Pulver mit isotropen Eigenschaften hergestellt werden.in the U-shaped River conductor piece the rotor assembly becomes the magnetic flux in three spatial directions diverted. For this reason have become suitable material for Training such flux conductor pieces Schnittbandkerne exposed, which from a grain-oriented Sheet metal are made. A grain oriented sheet is due the mechanical processing, such as by rolling or pulling, in his basic structure so changed, that this has a certain orientation or texture and due to a regular arrangement of Areas with lattice structure with respect to of the magnetic properties is anisotropic. Such cut cores are due to their magnetic properties and the low Loss formation preferred, but they are expensive to manufacture and expensive. Alternatively you can hence the U-shaped River conductor pieces in the rotor assembly also from a compressed soft magnetic powder be made with isotropic properties.

Insbesondere bezüglich der Verlustbildung durch Wirbelströme weisen solche Pressteile aus weichmagnetischen Pulverwerkstoffen gute Eigenschaften auf. Nachteilig an diesen ist jedoch, dass sie bezüglich ihrer mechanischen Festigkeit limitiert sind und somit eine vorteilhafte Anwendung insbesondere bei langsam und mittelschnell laufende Rotoren gegeben ist.Especially in terms of the loss of eddy currents have such pressed parts made of soft magnetic powder materials good properties. A disadvantage of these, however, is that they respect their mechanical strength are limited and thus an advantageous application in particular given slow and medium speed rotors.

Weiterhin ergeben sich für die U-förmig Flussleiterstücke in der Rotorbaueinheit vorteilhafte Ausgestaltungsbeispiele bezüglich der mechanischen Befestigung. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform werden jeweils wenigstens zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgende U-förmige Flussleiterstücke mittels einer Klammer und einem zugeordneten Befestigungsmittel gegen eine radiale Anlagefläche verspannt. Bei einer als Außenrotor ausgebildeten Rotorbaueinheit kann diese Anlagefläche die Innenwandung des Rotorzylinders sein, gegen welche eine Seite der Basis der U-förmigen Flussleiterstücke anliegt. Durch die Klammer werden dann jeweils wenigstens zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgende U-förmige Flussleiterstücke mit einer Kraft in radialer Richtung nach außen beaufschlagt, d. h. sie werden gegen die Innenwandung des Rotorzylinders gedrückt. Zur Aufbringung dieser Kraft kann beispielsweise der Klammer ein Befestigungsmittel, etwa eine Schraube, zugeordnet sein, welche die Klammer mit dem Rotorzylinder verbindet und diese radial nach außen zieht und somit eine Anlagekraft für die U-förmige Flussleiterstücke erzeugt.Farther arise for the U-shaped flux conductor pieces in the Rotor assembly advantageous embodiments with respect to the mechanical attachment. According to a preferred embodiment in each case at least two successive in the circumferential direction U-shaped flux conductor pieces by means of a clip and an associated fastener against a radial contact surface braced. When trained as an outer rotor Rotorbaueinheit, this contact surface, the inner wall of the rotor cylinder be against which one side of the base of the U-shaped flux guide pieces is applied. By the clip then at least two in the circumferential direction each other following U-shaped River conductor pieces acted upon with a force in the radial direction to the outside, d. H. she are pressed against the inner wall of the rotor cylinder. to Applying this force, for example, the clip a fastener, about a screw, be associated with which the clip with the Rotor cylinder connects and pulls them radially outward and thus an investment force for the U-shaped River conductor pieces generated.

Aufgrund der in Umfangsrichtung alternierenden Anordnung von Permanentmagneten und Flussleiterstücken ist es möglich, zwischen diesen eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung herzustellen, so dass auch die Einzelkomponenten der Rotorbaueinheit in Umfangsrichtung gegeneinander gehaltert werden. Wird zur Befestigung der U-förmigen Flussleiterstücke die voranstehend beschriebene Verspannung mittels einer übergreifenden Klammern verwendet, so ist es möglich, die Permanentmagneten als Distanzstücke zur Stabilisierung in Umfangsrichtung zu verwenden und gleichzeitig die Magnete an der gewünschten Position zwischen den Flussleiterstücken zu halten.Due to the circumferentially alternating arrangement of permanent magnets and flux guide pieces, it is possible to produce a non-positive and / or positive connection between them, so that the individual components of the rotor assembly are supported in the circumferential direction against each other. If the above-described clamping means of a cross-brackets used to attach the U-shaped flux guide pieces, it is possible to use the permanent magnets as spacers for stabilization in To use circumferential direction while holding the magnets at the desired position between the Flußleiterstücken.

Zusätzlich kann jedem Flussleiterstück eine Momentenabstützung zugeordnet werden, welche beispielsweise in Form von in axialer Richtung beidseits der Permanentmagnete angeordneten Pratzen ausgebildet sein kann, welche die Flussleitstücke wenigstens teilweise so umfassen, dass aufgrund der Beidseitigkeit der Anordnung keine Verschiebung in Axialrichtung möglich ist und ferner eine Anlagekraft in radialer Richtung gegen eine Gegenlage, bei einem Außenläufer beispielsweise gegen den Rotorzylinder, erzeugt wird. Im Rahmen des fachmännischen Könnens sind weitere Ausgestaltungen der Verbindung der Einzelkomponenten der Rotorbaueinheit denkbar, so können auch die zueinander hinweisenden Anlageflächen der Permanentmagnete und der U-förmigen Flussleiterstücke so ausgebildet sein, dass eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung entsteht.In addition, can each flux conductor piece a moment support be assigned, which, for example in the form of in axial Direction formed on both sides of the permanent magnets arranged claws may be, which at least partially so the flux guides include that due to the bilateral nature of the arrangement no displacement in Axial direction possible is and also a contact force in the radial direction against a Anvil, for example, with an external rotor against the rotor cylinder is generated. As part of the expert Can s are further embodiments of the connection of the individual components the rotor assembly imaginable, so can the facing each other contact surfaces the permanent magnets and the U-shaped River conductor pieces be formed so that a positive and / or non-positive connection arises.

Wie voranstehend dargelegt, wird für die Statorbaueinheit eine Polanordnung bevorzugt, welche sich durch einen Versatz in Umfangsrichtung um eine Polteilung auszeichnet. Als vorteilhafte Ausgestaltung hat sich hierfür eine Struktur herausgestellt, welche Zahnringe umfasst, die auf beiden Seiten einer Ankerwicklung angeordnet sind und welche aus einer Mehrzahl von einzelnen in axialer Richtung hintereinander angeordneten Blechelementen gebildet sind. Bevorzugt werden Zahnringe, welche wenigstens an einer Stelle entlang ihres Umfangs zur Verringerung von Wirbelstromverlusten unterbrochen sind.As set forth above, is for the stator assembly preferably has a pole arrangement which extends through denotes an offset in the circumferential direction by one pole pitch. As an advantageous embodiment, a structure has been found for this, which comprises toothed rings on both sides of an armature winding are arranged and which of a plurality of individual in the axial Direction of successively arranged sheet metal elements are formed. Prefers are toothed rings, which at least at one point along their Circumference to reduce eddy current losses are interrupted.

Zur Realisierung des notwendigen magnetischen Rückschlusses zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnring werden entsprechend einer bevorzugten Ausführung der Statorbaueinheit geblechte Rückschlussstrukturen verwendet, wobei für diesen Fall die Blechelemente der Rückschlussstrukturen in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind. Zur Stabilisierung dieser als Rückschlusselemente dienenden Blechpakete wird jeweils zu beiden Seiten ein Kühl- und Tragelement angeordnet, dies kann beispielsweise aus Aluminium hergestellt werden. Demnach liegt in der den ersten und den zweiten Zahnring tragenden Jochstruktur eine alternierende Abfolge zwischen geblechten Rückschlusselementen und Kühl- und Tragelementen vor. Dies ist insofern vorteilhaft, da für Komponenten, welche die magnetischen Eigenschaften wesentlich bestimmen, hier die Rückschlussstruktur, magnetisch wirksame und zugleich einfach bauende Komponenten verwendet werden können, während die zusätzlich notwendige Funktion der mechanischen Stabilisierung sowie der Kühlung durch für diese Aufgabe geeignete Elemente übernommen werden kann.to Realization of the necessary magnetic inference between the first and the second toothed ring according to a preferred embodiment of Stator assembly lathed return structures used, where for In this case, the sheet metal elements of the return structures in the circumferential direction arranged one behind the other. To stabilize these serving as inference elements Laminated cores a cooling and support element is arranged on each side, This can be made of aluminum, for example. Therefore lies in the yoke structure supporting the first and second toothed rings an alternating sequence between laminated return elements and cooling and Supporting elements. This is advantageous in that, for components, which essentially determine the magnetic properties, here the inference structure, used magnetically effective and at the same time easy to build components can be while the additional necessary function of mechanical stabilization and cooling by for this Task adopted appropriate elements can be.

Bei einer Fortführung dieses Gedankens wird entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Statorbaueinheit die Ankerwicklung auf einem ringförmigen Element realisiert, welches ebenfalls die Funktion eines Kühl- und Tragelements erfüllt. Dieses Element kann beispielsweise ein Aluminiumring sein, wobei bei einer Ausbildung der Statorbaueinheit als Innenstator die Ankerwicklung in einfacher Art und Weise auf dem Außenumfang des Tragrings abgewickelt werden kann.at a continuation This idea is according to a preferred embodiment the stator assembly, the armature winding on an annular element realized, which also has the function of a cooling and Carrying element fulfilled. This element may for example be an aluminum ring, wherein in an embodiment of the stator assembly as an inner stator, the armature winding unwound in a simple manner on the outer circumference of the support ring can be.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren genauer beschrieben. Im Einzelnen ist in den Figuren Folgendes dargestellt:following The invention will be described in more detail with reference to figures. In detail the following is shown in the figures:

1 zeigt den Grundaufbau der einseitigen Transversalflussmaschine im Axialschnitt. 1 shows the basic structure of the unilateral transverse flux machine in axial section.

2 zeigt die einseitige Transversalflussmaschine in einem Ausschnitt in Seitenansicht. 2 shows the unilateral transverse flux machine in a section in side view.

3 zeigt die Rotorbaueinheit einer zweiphasig ausgebildeten Transversalflussmaschine zu beiden Seiten der Rotationsachse im Axialschnitt. 3 shows the rotor assembly of a two-phase transverse flux machine on both sides of the axis of rotation in axial section.

4 zeigt die Befestigung von zwei aufeinander folgenden U-förmigen Flussleiterstücken der Statorbaueinheit mittels einer Halteklammer. 4 shows the attachment of two successive U-shaped Flußleiterstücken the stator assembly by means of a retaining clip.

5 zeigt den schematischen Aufbau der Statorbaueinheit. 5 shows the schematic structure of the Statorbaueinheit.

6 zeigt eine Draufsicht auf eine zweiphasig ausgebildete Statorbaueinheit. 6 shows a plan view of a two-phase stator assembly.

7 zeigt den schematischen Aufbau einer dreiphasigen einseitigen Transversalflussmaschine im Axialschnitt mit anschließenden Komponenten für einen Schiffsantrieb. 7 shows the schematic structure of a three-phase unilateral transverse flux machine in axial section with subsequent components for a ship propulsion.

1 zeigt den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen einseitigen Transversalflussmaschine im Axialschnitt, wobei die der Rotorbaueinheit 1 und der Statorbaueinheit 2 zugeordneten Komponenten jeweils nur auf einer Seite der Rotationsachse 40 dargestellt sind. In der vorliegenden Ausgestaltung wird ein Innenstator verwendet, d.h. die Rotorbaueinheit 1 wird nach radial außen durch einen Rotorzylinder 16 begrenzt. Dieser besteht bevorzugt aus einem im Wesentlichen nicht magnetisierbaren Material, beispielsweise Aluminium oder einem hierfür geeigneten Stahl. 1 shows the basic structure of a unilateral transverse flux machine according to the invention in axial section, wherein the rotor assembly 1 and the stator assembly 2 associated components each only on one side of the axis of rotation 40 are shown. In the present embodiment, an inner stator is used, that is, the rotor assembly 1 becomes radially outward through a rotor cylinder 16 limited. This preferably consists of a substantially non-magnetizable material, such as aluminum or a suitable steel.

Die Rotorbaueinheit 1 umfasst eine in Umfangsrichtung alternierende Anordnung von Permanentmagneten 4.1, 4.2, ..., 4.n, was insbesondere aus der Seitenansicht in 2 hervorgeht. In Umfangsrichtung jeweils aufeinander folgende Permanentmagnete weisen entgegengerichtete Magnetisierungsrichtungen auf, wobei die Magnetisierungsrichtung jeweils parallel zur Umfangsrichtung verläuft und zwar jeweils abwechselnd in und entgegen der Bewegungsrichtung. An jedem der Schenkel 8.1 und 8.2 der U-förmigen Flussleiterstücke 6 liegen jeweils Permanentmagnete mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung an, so dass im Verlauf des Schenkels 8.1, 8.2 die magnetischen Feldlinien in eine Radialrichtung umgelenkt werden. Bei der Ausbildung eines Außenrotors werden die auf die Statorbaueinheit 2 hinweisenden Stirnflächen der Schenkel 8.1, 8.2 im Bereich des Luftspalts 18 zwischen der Rotorbaueinheit 1 und der Statorbaueinheit 2 im Wesentlichen radial nach innen gerichtet austreten.The rotor assembly 1 comprises a circumferentially alternating arrangement of permanent magnets 4.1 . 4.2 , ..., 4-n , which in particular from the side view in 2 evident. In the circumferential direction in each case successive Perma Magnets have opposite directions of magnetization, wherein the magnetization direction in each case runs parallel to the circumferential direction, in each case alternately in and against the direction of movement. At each of the thighs 8.1 and 8.2 the U-shaped flux conductor pieces 6 Are in each case permanent magnets with opposite magnetization direction, so that in the course of the leg 8.1 . 8.2 the magnetic field lines are deflected in a radial direction. In the formation of an outer rotor are on the Statorbaueinheit 2 indicative end faces of the legs 8.1 . 8.2 in the area of the air gap 18 between the rotor assembly 1 and the stator assembly 2 emerge essentially directed radially inward.

Wie aus der schematischen Seitenansicht von 2 hervorgeht, kann die Geometrie der Permanentmagneten so gewählt werden, dass diese in radialer Richtung eine im Vergleich Umfangsrichtung vergrößerte Ausdehnung besitzen. Aufgrund der parallel zur Umfangsrichtung verlaufenden Magnetisierung liegt somit eine vergrößerte Austrittsfläche für den magnetischen Fluss vor, so dass die gewählte Ausgestaltung und Anordnung der U-förmigen Flussleiterstücke 6 zu einer Flusskonzentration führt.As seen from the schematic side view of 2 As can be seen, the geometry of the permanent magnets can be selected such that they have an enlarged circumferential extent in the radial direction compared to the circumferential direction. Because of the magnetization running parallel to the circumferential direction, there is thus an increased exit area for the magnetic flux, so that the selected configuration and arrangement of the U-shaped flux guide pieces 6 leads to a flux concentration.

Gemäß der Ausgestaltung nach 1 ist sowohl am ersten Schenkel 8.1 wie auch am zweiten Schenkel 8.2 eines jeden U-förmigen Flussleiterstücks 6 zu beiden Seiten in Umfangsrichtung jeweils ein Permanentmagnet angeordnet. In 1 ist für den ersten und den zweiten Schenkel 8.1 jeweils einer dieser Permanentmagnete 4.1.1, 4.1.2 dargestellt. Die auf den gleichen Seiten des ersten und des zweiten Schenkels 8.1 und 8.2 angeordneten Permanentmagnete weisen die entsprechende Magnetisierungsrichtungen auf, so dass es auch möglich ist, anstatt zweier einzelner Permanentmagnete, die jeweils den einzelnen Schenkeln zugeordnet sind, einen einzigen Permanentmagneten jeweils zwischen zwei U-förmige Flussleiterstücke 6 zu platzieren. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass hierdurch ein schlechteres Verhältnis zwischen wirksamer und verbauter magnetischer Masse resultiert. Dagegen ist vorteilhaft, dass die Anzahl der Baukomponenten durch diese Maßnahme reduziert wird. In der schematisch vereinfachten Seitenansicht von 2 wird die magnetische Masse zwischen zwei U-förmigen Flussleiterstücken 6.1, 6.2, ..., 6.n jeweils mit einem Bezugszeichen 4.1, 4.2, ..., 4.n versehen. Diese magnetische Masse kann als ein- oder mehrstückiger Permanentmagnet ausgebildet sein.According to the embodiment according to 1 is both on the first leg 8.1 as well as on the second leg 8.2 of each U-shaped flux conductor piece 6 arranged on both sides in the circumferential direction in each case a permanent magnet. In 1 is for the first and the second leg 8.1 in each case one of these permanent magnets 4.1.1 . 4.1.2 shown. The ones on the same sides of the first and second thighs 8.1 and 8.2 arranged permanent magnets have the corresponding magnetization directions, so that it is also possible, instead of two individual permanent magnets, which are each associated with the individual legs, a single permanent magnet each between two U-shaped flux guide pieces 6 to place. The disadvantage here, however, is that this results in a poorer ratio between effective and verbauter magnetic mass. By contrast, it is advantageous that the number of structural components is reduced by this measure. In the schematically simplified side view of 2 becomes the magnetic mass between two U-shaped flux conductor pieces 6.1 . 6.2 , ..., 6.n each with a reference number 4.1 . 4.2 , ..., 4-n Mistake. This magnetic mass may be formed as a one-piece or multi-piece permanent magnet.

Die Befestigung der Einzelkomponenten der Rotorbaueinheit, insbesondere der Permanentmagneten 4.1, 4.2, ..., 4.n sowie der Flussleiterstücke 8 kann entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung eine Halteklammer 12 umfassen, welche wenigstens zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgende Flussleiterstücke 6.1, 6.2 verbindet und welche mit Hilfe eines Verbindungsmittels 14, beispielsweise einer Schraube, eine in radialer Richtung wirkende Kraft auf die so verbundenen Flussleiterstücke 6.1, 6.2 bewirkt. In 4 ist diese Ausgestaltung für einen Außenrotor in schematisch vereinfachter Weise dargestellt. Die Klammer 12 liegt jeweils an der radial nach innen gerichteten Innenseite der Basis von zwei zueinander in Umfangsrichtung benachbarten U-förmigen Flussleiterstücken 6.1 und 6.2 an. Zwischen den mit jeweils einer Klammer 12 verbundenen Flussleiterstücken 6.1, 6.2 verläuft ein im Wesentlichen radial orientiertes Befestigungsmittel 14, welches die Klammer 12 nach radial außen zieht und so die Flussleiterstücke 6.1, 6.2 gegen eine Anlagefläche, beispielsweise einen Außenzylinder 16, verspannt. Aufgrund der alternierenden Abfolge zwischen Permanentmagneten 4.1, 4.2, ..., 4.n und den Flussleiterstücken 6.1, 6.2, ..., 6.n kann durch eine vorteilhafte Ausgestaltung der Außenform der Permanentmagneten der Zwischenraum zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Flussleiterstücken 6.1, 6.2 wenigstens teilweise ausgefüllt werden, so dass eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung der in Umfangsrichtung alternierenden Abfolge von Permanentmagneten 4.1, 4.2, ..., 4.n und Flussleiterstücken 6.1, 6.2, ..., 6.n entsteht, welche durch eine Abfolge von Klammern 12 und zugeordneten Befestigungsmitteln 14 in radialer Richtung verspannt wird.The attachment of the individual components of the rotor assembly, in particular the permanent magnet 4.1 . 4.2 , ..., 4-n and the flux conductor pieces 8th may according to a preferred embodiment, a retaining clip 12 comprising at least two circumferentially successive flux guide pieces 6.1 . 6.2 connects and which with the help of a lanyard 14 , For example, a screw, a force acting in the radial direction of the thus connected flux guide pieces 6.1 . 6.2 causes. In 4 this embodiment is shown for an external rotor in a schematically simplified manner. The clip 12 lies respectively on the radially inwardly directed inside of the base of two mutually circumferentially adjacent U-shaped Flußleiterstücken 6.1 and 6.2 at. Between each with a clip 12 connected flux conductor pieces 6.1 . 6.2 extends a substantially radially oriented fastener 14 which is the clip 12 moves radially outward and so the flux conductor pieces 6.1 . 6.2 against a contact surface, for example an outer cylinder 16 , tense. Due to the alternating sequence between permanent magnets 4.1 . 4.2 , ..., 4-n and the flux conductor pieces 6.1 . 6.2 , ..., 6.n can by an advantageous embodiment of the outer shape of the permanent magnet, the gap between two circumferentially successive Flußleiterstücken 6.1 . 6.2 at least partially filled, so that a positive and / or non-positive connection of the circumferentially alternating sequence of permanent magnets 4.1 . 4.2 , ..., 4-n and flux conductor pieces 6.1 . 6.2 , ..., 6.n is created by a sequence of parentheses 12 and associated fasteners 14 is braced in the radial direction.

In einer in 3 gezeigten Weitergestaltung sind zusätzliche Halteelemente zur Momentenabstützung an den Flussleitstück vorgesehen. Zur Veranschaulichung ist hierzu in 3 ein schematisch vereinfachter Axialschnitt eines Außenstator gezeigt, wobei im vorliegenden Fall eine zweiphasige Transversalflussmaschine dargestellt ist und die Komponenten der Statorbaueinheit zu beiden Seiten der Rotationsachse 40 skizziert sind. Für eine Phase sind hierbei Haltestrukturen zur Momentenabstützung 50.1, 50.2 für ein U-förmiges Flussleiterstück 6 dargestellt. Die beiden Halteelemente zur Momentenabstützung 50.1 und 50.2 begrenzen die Permanentmagnete 4.1.1 und 4.1.2 jeweils von einer Seite in axialer Richtung. Sie sind in Form von Pratzen ausgebildet, die am Rotorzylinder 16 befestigt sind und welche den ersten Permanentmagnet 4.1.1 bzw. den zweiten Permanentmagnet 4.1.2 wenigstens teilweise übergreifen. Werden die Anlageflächen der Permanentmagnet 6.1.1, 6.1.2 und der zugeordneten Halteelemente zur Momentenabstützung 50.1, 50.2 mit einem zur Rotationsachse 40 geneigten Verlauf ausgeformt, so folgt bei einer kraftschlüssigen Verbindung eine Kraftwirkung der Halteelemente zur Momentenabstützung 50.1, 50.2 mit einer radialen und einer axialen Kraftkomponente. Die radiale Kraftkomponente verspannt die Permanentmagnete gegen einen radialen Anschlag. Bei der in 3 dargestellten Ausgestaltung ist dies der Außenzylinder 16. Die axialen Kraftkomponenten sind aufgrund der seitlich, axialen Anordnung der Halteelemente zur Momentenabstützung 50.1 und 50.2 entgegengesetzt zueinander gerichtet, so dass die einzelnen Permanentmagneten 4.1.1 und 4.1.2 axial gegeneinander verspannt werden und keine Bewegungsfreiheit in axialer Richtung aufweisen. Wird anstatt separater Permanentmagnete 4.1.1, 4.1.2, die jeweils den beiden Schenkeln eines U-förmigen Flussleiterstücks 6 zugeordnet sind, ein einzelner Permanentmagnet verwendet, so folgt im Wesentlichen eine entsprechende Wirkung bei Verwendung der Halteelemente zur Momentenabstützung 50.1, 50.2, welche durch eine Verspannung in radialer Richtung sowie eine Halterung in axialer Richtung charakterisiert ist.In an in 3 shown further design additional retaining elements for torque support to the flux guide are provided. To illustrate this is in 3 a schematically simplified axial section of an external stator shown, wherein in the present case a two-phase transverse flux machine is shown and the components of the stator assembly on both sides of the axis of rotation 40 are sketched. For a phase here are holding structures for torque support 50.1 . 50.2 for a U-shaped flux conductor piece 6 shown. The two retaining elements for torque support 50.1 and 50.2 limit the permanent magnets 4.1.1 and 4.1.2 each from one side in the axial direction. They are designed in the form of claws on the rotor cylinder 16 are attached and which the first permanent magnet 4.1.1 or the second permanent magnet 4.1.2 at least partially overlap. Will the contact surfaces of the permanent magnet 6.1.1 . 6.1.2 and the associated holding elements for torque support 50.1 . 50.2 with one to the axis of rotation 40 formed inclined course, it follows in a non-positive connection, a force effect of the retaining elements for torque support 50.1 . 50.2 with a radial and an axial force component. The radial force component clamps the permanent magnets against a radial stop. At the in 3 illustrated embodiment, this is the outer cylinder 16 , The axial force components are due to since Lich, axial arrangement of the holding elements for torque support 50.1 and 50.2 directed opposite to each other, so that the individual permanent magnets 4.1.1 and 4.1.2 axially braced against each other and have no freedom of movement in the axial direction. Will be used instead of separate permanent magnets 4.1.1 . 4.1.2 , each of the two legs of a U-shaped flux conductor piece 6 are assigned, a single permanent magnet used, then essentially follows a corresponding effect when using the holding elements for torque support 50.1 . 50.2 , which is characterized by a tension in the radial direction and a support in the axial direction.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Statorbaueinheit geht aus 5 hervor. Hierbei wird in schematisch vereinfachter Darstellung eine Ankerwicklung 20 gezeigt, welche in axialer Richtung von einer ersten Zahnreihe 22.1 und auf der gegenüberliegenden Seite in axialer Richtung von einer zweiten Zahnreihe 22.2 begrenzt wird. Die Zähne dieser ersten und zweiten Zahnreihe 22.1, 22.2 weisen mit ihren Endflächen in Richtung der Rotorbaueinheit und damit in radiale Richtung. Im dargestellten Fall ist die Statorbaueinheit als Innenstator ausgebildet. Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Zahnreihen 22.1, 22.2 wenigstens teilweise aus Blechpaketen aufgebaut. Hierfür können isolierte Elektrobleche verwendet werden, wobei diese in einer axialen Abfolge angeordnet sind. Die erste und die zweite Zahnreihe 22.1, 22.2 können in Umfangsrichtung ein- oder mehrstückig aufgebaut sein. Hierbei wird bevorzugt, dass die Zahnreihen 22.1, 22.2 wenigstens an einer Stelle entlang des Umfangs der Statorbaueinheit zur Unterdrückung von Wirbelströmen unterbrochen sind.A preferred embodiment of the Statorbaueinheit goes out 5 out. Here, in schematically simplified representation, an armature winding 20 shown in the axial direction of a first row of teeth 22.1 and on the opposite side in the axial direction of a second row of teeth 22.2 is limited. The teeth of this first and second row of teeth 22.1 . 22.2 have with their end faces in the direction of the rotor assembly and thus in the radial direction. In the case shown, the Statorbaueinheit is designed as an inner stator. According to a preferred embodiment, the rows of teeth 22.1 . 22.2 at least partially constructed of laminated cores. For this purpose, insulated electrical sheets can be used, wherein these are arranged in an axial sequence. The first and second rows of teeth 22.1 . 22.2 can be constructed in one or more pieces in the circumferential direction. It is preferred that the rows of teeth 22.1 . 22.2 interrupted at least at one point along the circumference of the Statorbaueinheit for the suppression of eddy currents.

Wie in 5 angedeutet, sind die Zähne des ersten Zahnrings 22.1 zu jenen des zweiten Zahnrings 22.2 in Umfangsrichtung verschoben. Hierbei wird eine Verschiebung um eine Polteilung T bevorzugt.As in 5 indicated are the teeth of the first ring gear 22.1 to those of the second toothed ring 22.2 shifted in the circumferential direction. In this case, a shift by one pole pitch T is preferred.

Zur Führung des magnetischen Flusses von den Zähnen des ersten Zahnrings 22.1 zu den Zähnen des zweiten Zahnrings 22.2 muss eine Rückschlussstruktur vorgesehen sein, welche die dritte Seite der Ankerwicklung begrenzt. Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Rückschlussstrukturen 24 in Form von Blechpaketen ausgebildet, wobei die Einzelbleche im Wesentlichen in Umfangsrichtung gestapelt sind. In Umfangsrichtung weist eine Statorbaueinheit 2 eine Vielzahl von geblechten Rückschlussstrukturen 24 auf, wobei jeder dieser geblechten Rückschlussstrukturen 24 in Umfangsrichtung beidseits von einem Kühl- und Tragelement 26 begrenzt ist. Demnach liegen die Zahnringe 22.1, 22.2 und die Ankerwicklung 20 auf einer Jochstruktur auf, welche eine alternierende Abfolge aus geblechten Rückschlussstrukturen 24 und Kühl- und Tragelementen umfasst. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft, da durch die Kühl- und Tragelemente die Anforderungen an die mechanische Stabilität erfüllt werden und diese außerdem eine hinreichende Kühlfunktion übernehmen. Die Rückschlussstrukturen 24 können dann von diesen Aufgaben betreffend die mechanische Stabilisierung und die Kühlfunktion befreit werden, so dass eine Vereinfachung in deren Ausgestaltung und in der Materialwahl möglich ist. Auf diese Art und Weise kann in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Rückschlussstruktur 24 in Form eines Blechpakets ausgebildet werden, wobei jedes der Blechpakete durch die in Umfangsrichtung angrenzenden Kühl- und Tragelemente 26 zusammengehalten werden. Als geeignetes Material für die Kühl- und Tragelemente 26 hat sich Aluminium erwiesen. Die Blechpakete der Rückschlussstruktur 24 können auch von wenigstens drei Seiten eingefasst werden. Hierbei kann in einer alternativen Gestaltung das Kühl- und Tragelement als Ring ausgebildet werden, der entlang seines Umfangs Ausnehmungen für die geblechten Rückschlussstrukturen 24 aufweist. Ein solches ringförmiges Element kann auch aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein, wobei hierfür auch unterschiedliche Materialien verwendet werden können, um die erwünschte Trag- und Kühlfunktion zu erfüllen.To guide the magnetic flux from the teeth of the first toothed ring 22.1 to the teeth of the second toothed ring 22.2 a return structure must be provided which limits the third side of the armature winding. According to an advantageous embodiment, the return structures 24 formed in the form of laminated cores, wherein the individual sheets are stacked substantially in the circumferential direction. In the circumferential direction has a Statorbaueinheit 2 a variety of lathed inference structures 24 on, each of these lathed inference structures 24 in the circumferential direction on both sides of a cooling and supporting element 26 is limited. Accordingly, the toothed rings are 22.1 . 22.2 and the armature winding 20 on a yoke structure, which is an alternating sequence of laminated return structures 24 and cooling and supporting elements. Such an arrangement is advantageous because the requirements for the mechanical stability are met by the cooling and support elements and they also assume a sufficient cooling function. The inference structures 24 can then be freed from these tasks relating to the mechanical stabilization and the cooling function, so that a simplification in their design and in the choice of material is possible. In this way, in a preferred embodiment, an inference structure 24 be formed in the form of a laminated core, each of the laminated cores through the circumferentially adjacent cooling and supporting elements 26 held together. As a suitable material for the cooling and support elements 26 Aluminum has proved. The laminated cores of the return path structure 24 can also be bordered by at least three pages. In this case, in an alternative embodiment, the cooling and supporting element can be formed as a ring, which along its circumference recesses for the laminated return structures 24 having. Such an annular element can also be composed of several individual parts, for which purpose also different materials can be used to fulfill the desired carrying and cooling function.

Entsprechend einer Weitergestaltung der Statorbaueinheit kann der Ankerwicklung 20 ein ringförmiges Element 28 zugeordnet sein. Dies ist exemplarisch in 1 gezeigt. Für den dort dargestellten Innenstator wird die Ankerwicklung 20 auf dem ringförmigen Element 28 abgewickelt, welches in einer vorteilhaften Ausgestaltung aus Aluminium besteht und die Aufgabe einer mechanischen Stabilisierung und einer verbesserten Kühlleistung für die Statorbaueinheit erfüllt.According to a further development of the Statorbaueinheit the armature winding 20 an annular element 28 be assigned. This is exemplary in 1 shown. For the inner stator shown there, the armature winding 20 on the annular element 28 unwound, which consists in an advantageous embodiment of aluminum and fulfills the task of mechanical stabilization and improved cooling capacity for the Statorbaueinheit.

Die erfindungsgemäße einseitige Transversalflussmaschine kann als mehrphasige Maschine aufgebaut werden. In 6 ist dies mit Bezug auf die Statorbaueinheit skizziert, wobei eine zweiphasige Transversalflussmaschine dargestellt ist. Für jede der Phasen ist eine Ankerwicklung vorgesehen. Gemäß 6 ist eine erste Ankerwicklung 20.1 einer ersten Phase und eine zweite Ankerwicklung 20.2 einer zweiten Phase zugeordnet. Für die erste Ankerwicklung 20.1 sind in axialer Richtung beidseits die Zahnreihen 20.1 und 20.2 vorgesehen. Der zweiten Ankerwicklung 20.2 werden entsprechend die Zahnreihen 22.3 und 22.4 zugeordnet. Ferner ist die Ausbildung weiterer Phasen denkbar. Beispielsweise wird durch 7 eine dreiphasige, einseitig ausgebildete Transversalflussmaschine skizziert. Diese weist die jeweils einer Phase zugeordneten Rotorbaueinheiten 1.1, 1.2, 1.3 und die entsprechend zugeordneten Statorbaueinheiten 2.1, 2.2 und 2.3 auf. Die zu den unterschiedlichen Phasen gehörenden Komponenten der Transversalflussmaschine sind in axialer Richtung versetzt angeordnet.The unilateral transverse flux machine according to the invention can be constructed as a multi-phase machine. In 6 this is outlined with respect to the Statorbaueinheit, wherein a two-phase transverse flux machine is shown. An armature winding is provided for each of the phases. According to 6 is a first armature winding 20.1 a first phase and a second armature winding 20.2 assigned to a second phase. For the first armature winding 20.1 are in the axial direction on both sides of the rows of teeth 20.1 and 20.2 intended. The second armature winding 20.2 the rows of teeth become 22.3 and 22.4 assigned. Furthermore, the formation of further phases is conceivable. For example, by 7 sketched a three-phase, one-sided transversal flux machine. This has the rotor assemblies assigned to each phase 1.1 . 1.2 . 1.3 and the correspondingly associated Statorbaueinheiten 2.1 . 2.2 and 2.3 on. The belonging to the different phases Components of the transverse flux machine are arranged offset in the axial direction.

In 7 ist ferner eine bevorzugte Anwendung einer erfindungsgemäßen einseitigen Transversalflussmaschine dargestellt. Diese wird im vorliegenden Fall als Schiffsantrieb verwendet, der außerhalb des Schiffsrumpfs in einer Gondel untergebracht ist und welcher einen Schiffspropeller 100 antreibt. Solche Schiffsantriebe werden als POD-Antriebe bezeichnet. Für derartige Antriebe werden elektrische Antriebsmaschinen mit kleinen äußeren Abmessungen und einem hohen Drehmoment bevorzugt. Alternative Anwendungsmöglichkeiten für eine erfindungsgemäße einseitige Transversalflussmaschine sind ferner bei elektrische Antriebseinheiten von Fahrzeugen, wie zum Beispiel Bussen, mit elektromotorisch betriebenen Rädern gegeben.In 7 Furthermore, a preferred application of a unilateral transverse flux machine according to the invention is shown. This is used in the present case as a ship propulsion, which is housed outside the hull in a nacelle and which a ship's propeller 100 drives. Such marine propulsion systems are referred to as POD drives. For such drives, electric drive machines with small outer dimensions and high torque are preferred. Alternative applications for a unilateral transverse flux machine according to the invention are also given in electric drive units of vehicles, such as buses, with electric motor-operated wheels.

Claims

Single-sided transverse flux machine with at least one phase, comprising a rotor assembly ( 1 ) with a rotation axis ( 40 ), wherein the rotor assembly ( 1 ) in the installation position of a koxial to the rotor assembly ( 1 ) forming an air gap ( 18 ) arranged stator assembly ( 2 ) assigned; a stator assembly ( 2 ) with an armature winding ( 20 ), which is assigned to a phase, and stator elements, which are shaped so that at the air gap ( 18 ) lying in the circumferential direction by one pole pitch (T) are offset; wherein the rotor assembly ( 1 ) a circumferentially alternating arrangement of permanent magnets ( 4.1 , ..., 4-n ) and flux conductor pieces ( 6.1 , ..., 6.n ); the flux conductor pieces ( 6.1 , ..., 6.n ) each with respect to a rotor axis ( 40 ) enclosing plane U-shaped and in each case two legs ( 8.1 . 8.2 ) and a base ( 8.3 ), wherein the legs of the flux guide pieces ( 6.1 , ..., 6.n ) in the direction of the poles of the stator elements and the legs ( 8.1 . 8.2 ) connecting basis ( 8.3 ) of the flux conductor pieces ( 6.1 , ..., 6.n ) is oriented in the axial direction; and at both circumferentially oriented surfaces of each leg ( 8.1 . 8.2 ) of the flux conductor pieces ( 6.1 , ..., 6.n ) Permanent magnets ( 4.1 , ..., 4-n ) with opposite, oriented parallel to the circumferential direction magnetizations.

Single-sided transverse flux machine according to claim 1, characterized in that the flux guide pieces ( 4.1 , ..., 4-n ) are at least partially made of cut cores.

Single-sided transverse flux machine according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that the rotor assembly ( 1 ) is designed as an outer rotor.

Single-sided transverse flux machine according to claim 3, characterized in that the base ( 8.3 ) of the flux conductor pieces ( 6.1 , ..., 6.n ) in the direction radially outward against a rotor cylinder ( 16 ) is made of substantially non-magnetizable material.

Unilateral transversal flux machine according to at least one of claims 3 or 4, characterized in that in each case at least two flux guide pieces which follow one another in the circumferential direction ( 6.1 , ..., 6.n ) with a bracket ( 12 ) are connected to the radially inwardly facing surfaces of the flux guide pieces ( 6.1 , ..., 6.n ) and which by means of an associated fastening means ( 14 ) the flux conductor pieces ( 6.1 , ..., 6.n ) braced radially outward against a circumferentially extending support structure.

Single-sided transverse flux machine according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the permanent magnets ( 4.1 , ..., 4-n ) by means of a positive and / or frictional against the adjacent flux conductor pieces support.

Single-sided transverse flux machine according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that for the flux guide pieces ( 6.1 , ..., 6.n ) is provided in the radial and axial direction acting moment support.

Single-sided transverse flux machine according to claim 7, characterized in that the torque support by on both sides axially adjacent to the permanent magnet ( 4.1 , ..., 4-n ) arranged holding elements ( 50.1 . 50.2 ) in the axial direction via the permanent magnets ( 4.1 , ..., 4-n ) is provided, wherein between the projections and the permanent magnets ( 4.1 , ..., 4-n ) There is a non-positive and / or positive connection.

Single-sided transverse flux machine according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the stator assembly ( 2 ) a first and a second row of teeth ( 22.1 . 22.2 ) which are axially spaced apart from one another and which are offset in the circumferential direction by one pole pitch (T), the rows of teeth ( 22.1 . 22.2 ) comprise annular laminated cores with a break in the circumferential direction.

Single-sided transverse flux machine according to claim 9, characterized in that the stator assembly ( 2 ) further comprises a yoke structure, which return elements ( 24 ) for producing a magnetic connection between the first and the second row of toothed rings ( 22.1 . 22.2 ) and between the inference elements ( 24 ) and substantially in the axial direction verlau fende cooling and support elements ( 26 ) having.

Single-sided transverse flux machine according to claim 10, characterized in that the cooling and supporting elements ( 26 ) are made of aluminum.

Single-sided transverse flux machine according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the armature winding ( 20 ) on an annular cooling and support element ( 28 ) is wound up.

Single-sided transverse flux machine according to claim 12, characterized in that the annular cooling and supporting element ( 28 ) consists of aluminum.