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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Phasenmodul für eine Transversalflussmaschine
bestehend aus einem Stator, der einen ringförmigen Rücken zur Aufnahme einer ringförmigen stromführenden
Wicklung und mit dem Rücken
abschließende, die
Stirnseiten des Stators bildende ringförmige Zahnstückplatten
aufweist, weiterhin bestehend aus einem Rotor, der koaxial zum Stator
angeordnet ist, und der einen ringförmigen Rückschluss und darauf befestigte
Magnete aufweist, wobei jede Zahnstückplatte des Stators kreisförmig angeordnete,
sich in radiale Richtung erstreckende Zähne aufweist, die konzentrisch
zu den Magneten des Rotors angeordnet sind. Weiterhin betrifft die
Erfindung eine Transversalflussmaschine mit entsprechenden Phasenmodulen.
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Transversalflussmaschinen
eignen sich besonders als sogenannte High-Torque-Motoren, welche
in der Lage sind, außerordentliche
Drehschübe zu
entwickeln. Diese arbeiten normalerweise in langsameren Drehzahlbereichen.
Weiterhin können
die großen
Kräfte
vorzugsweise direkt an die anzutreibende Last übertragen werden (Direktantrieb). Transversalflussmaschinen
zeichnen sich dadurch aus, dass die Ebene des Flusses senkrecht
zur Bewegungsrichtung des Läufers
(Rotors) ist.
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Permanenterregte
Transversalflussmaschinen werden bevorzugt für Antriebe verwendet, in welchen
die Eigenkühlung,
das Gewicht und das Nenn- und Haltemoment im Vordergrund stehen.
Die Transversalflussmaschinen können
als Innen- oder
Außenläuferkonstruktion
ausgeführt
sein. Sie sind modular aufgebaut und bestehen aus einzelnen voneinander
unabhängigen
Phasenmodulen.
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Ein
derartiger Phasenmodul für
eine Transversalflussmaschine ist aus der WO 2004/107530 bekannt.
Bei der Verwendung von drei Phasenmodulen erfolgt die Wechselstromversorgung
der ringförmigen
stromführenden
Wicklungen der Module jeweils um 120° phasenverschoben. In der genannten Schrift
wird die entsprechende Transversalflussmaschine zum Antrieb eines
Treibscheibenaufzugs eingesetzt. Ein Phasenmodul besteht aus einem
trommelförmigen
Rotor, der einen ringförmigen
Rückschluss
aufweist, auf dessen Außenumfang
Magnete befestigt sind. Hierbei sind im Bereich der Statorpole Permanentmagnete
in wechselnder Anordnung ihrer Pole auf dem Rückschluss angebracht. Zwischen diesen
beiden ringförmigen
Magnetanordnungen befindet sich gegenüber der Statorwicklung ein
nichtmagnetischer Abstandshalter, beispielsweise ein Ring aus glasfaserverstärktem Kunststoff.
Der Stator besteht seinerseits aus einem ringförmigen Rücken mit einer darin befindlichen
ringförmigen
stromführenden
Wicklung. Die Stirnseiten des Stators werden durch zwei ringförmige Zahnstückplatten
gebildet, die jeweils durch zwei kreisförmige Bolzen mit dem Rücken verbunden
sind. Am Innenumfang der Zahnstückplatte
befinden sich in radiale Richtung ragende Zähne, die die Statorpole bilden.
Die Zahnstückplatten
sind aus einem Weichmagneten hergestellt, um eine schnelle Umpolung
bei den entsprechenden Frequenzen phasentreu zu ermöglichen.
Pro Statorpol oder Zahn befinden sich auf dem Rotor zwei benachbarte
Magneten, deren unterschiedliche Pole in Richtung des Statorpols
zeigen.
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Der
magnetische Fluss bei diesem bekannten Phasenmodul geht beispielsweise
von einem (N-)Permanentmagnetpol am Rotor zu einem (S-)Statorpol
der einen Zahnstückplatte
und verläuft weiter
durch den ringförmigen
Rücken
des Stators zum gegenübberliegenden
(N-)Statorpol, von wo aus der magnetische Fluss auf den (S-)Permanentmagnetpol
am Rotor trifft. Der magnetische Fluss schließt somit den Stromfluss ein.
Das durch Wechselspannung erzeugte Drehmoment des Rotors wird bei
dieser Innenläuferkonstruktion
auf eine mit dem Rotor verbundene Achse übertragen, die ihrerseits eine Treibscheibe
eines Aufzugs antreibt.
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Im
Vordergrund bei dieser aus der genannten WO 2004/107530 bekannten
Transversalflussmaschine steht die Integration einer mit der angetriebenen
Achse verbundenen Bremsscheibe.
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Die
Kraftdichte einer solchen bekannten Transversalflussmaschine ist
beschränkt
und für
bestimmte Anwendungen ist das resultierende Drehmoment zu gering.
Erstrebenswert ist eine Erhöhung
der Volumenkraftdichte und somit eine Steigerung des Drehmoments
bei gleichem Bauraum. Gleichzeitig soll eine einfache und kostengünstige Fertigung möglich sein.
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäß sind bei
einem eingangs beschriebenen Phasenmodul für eine Transversalflussmaschine,
deren Stator einen ringförmigen
Rücken
zur Aufnahme einer ringförmigen
stromführenden
Wicklung und mit dem Rücken
abschließende, die
Stirnseite des Stators bildende ringförmige Zahnstückplatten
aufweist, die Zähne
einer Zahnstückplatte
in axialer Richtung verlängert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es sinnvoll, wenn sämtliche
Zähne beider
Zahnstückplatten,
also sämtliche
Statorpole, in axialer Richtung verlängert sind. Dies soll jedoch
nicht weniger bevorzugte Fälle
ausschließen,
in denen nur die Zähne
einer. Zahnstückplatte
eine solche axiale Verbreiterung aufweisen oder nur einzelne Zähne der
beiden Zahnstückplatten.
Die erfindungsgemäße Verlängerung der
Zähne in
axialer Richtung führt
zu einer Ambossform, wenn die Verlängerung in beide Richtungen vorgenommen
wird, bzw. zu einer Klauenform wenn die Verlängerung nur in eine Richtung
vorgenommen wird. Besonders sinnvoll ist eine klauenförmige Ausbildung
der Zähne
in Richtung, der Statorwicklung. In diesem Fall zeigen die Verlängerungen
der Zähne
in axiale Richtung der beiden Zahnstückplatten aufeinander.
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Im
Folgenden soll ohne Beschränkung
der Allgemeinheit von der zuletzt geschilderten Art und Weise der
axialen Verlängerung
der Zähne
die Rede sein, die entsprechend klauenförmig ausgebildet sind.
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Die
erfindungsgemäße Klauenform
der Zähne
vergrößert die
aktive Fläche
der Zähne
wesentlich, sodass bei gleicher Baugröße des Phasenmoduls der Luftspalt
zwischen Rotor und Stator verringert und der Fluss vergrößert werden
kann, insbesondere. wenn die Magneten des Rotors die gleiche aktive
Fläche
aufweisen wie eine gegenüberliegende Zahn- oder Klauenfläche des
Statorpols. Unter aktiver Fläche
wird diejenige Fläche
verstanden, durch die der magnetische Fluss hindurchtritt. Diese
Steigerung der aktiven Fläche
führt zu
einer größeren Grunderregung
der Maschine und somit zu höheren Kraftdichten.
Da die Erregung über
Magnete erfolgt, ist sie (im Gegensatz zur Stromerregung) verlustfrei.
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Da
die Flussführung
in den Zahnstückplatten dreidimensional
erfolgt, ist für
diese Regionen die Verwendung eines Pulververbundwerkstoffs- (Soft-Magnetic
Composit = SMC) besonders vorteilhaft. Die Zahnstückplatte
ist hierbei zumindest im Bereich der Zähne oder Statorpole aus einem
solchen Verbundwerkstoff gefertigt. Da im Allgemeinen große Bauteile
aus solchen Pulververbundwerkstoffen schlecht zu fertigen sind,
ist es von Vorteil, die Zahnstückplatte
aus einzelnen Zahnsegmenten zu fertigen, die anschließend zu
der ringförmigen
kompletten Zahnstückplatte
zusammengesetzt werden. Der Vorteil der kleineren Zahnsegmente besteht
darin, dass die SMC-Bauteile mittels Flächenpressung hergestellt werden
können.
Dadurch weist ein kleines Bauteil höhere Robustheit, homogenere
Materialeigenschaften und geringere Fertigungskosten auf.
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Die
Befestigung der beiden Zahnstückplatten
an dem Rücken
des Stators kann über
Bolzen geschehen. Wichtig ist hierbei, dass die Befestigung das
Drehmoment überträgt und die
Zahnstückplatten – speziell
wenn diese modular aufgebaut sind – richtungsneutral verankert.
Dazu ist bei runden Bolzen eine Mindestzahl von 2 Bolzen pro Zahnstückplatte vorzusehen.
Bei anders geformten Bolzen (z. B. rechteckig) ist nur ein Bolzen
notwendig. Auch andere Befestigungsarten, wie Klemmung oder Kleben, sind
möglich,
sofern sie die auftretenden Kräfte
und Drehmomente übertragen
können.
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Die
Anzahl der Phasenmodule einer Transversalflussmaschine ist frei,.
wobei mindestens zwei Phasen vorhanden sein müssen, um ein kontinuierliches
Drehmoment zu erzeugen. Um auf bestehende Umrichtertechnik zurückgreifen
zu können,
empfiehlt sich die Phasenzahl 3. Es können aber auch 4, 5, 6 oder
mehr Phasenmodule in einer Transversalflussmaschine untergebracht
sein. Es ist auch möglich, beispielsweise
jeweils zwei Phasenmodule parallel zu betreiben.
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Mit
der Erfindung ist es möglich,
die Baulänge
der nebeneinander angeordneten Phasenmodule einer Transversalflussmaschine
zu verkürzen.
Zwischen zwei Phasenmodulen reicht als Rückschluss eine Dicke der Zahnstückplatten
von 2/3 der Dicke am Rand der Transversalflussmaschine aus (am Rand
besteht die ursprüngliche
Dicke der Zahnstückplatte).
Der Längengewinn
führt zu
Ersparnis an Material und Gewicht und somit Kosten. Andererseits kann
auf den Längengewinn
verzichtet werden, um alle Zahnstückplatten in der Herstellung
gleich zu halten, was sich auch wieder zu Gunsten der Herstellkosten
auswirkt.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung sind zwei verschiedene Anordnungen
von Magneten auf dem ringförmigen
Rückschluss
möglich:
Zum einen können
die Magnete derart angeordnet sein, dass abwechselnd N- und S-Pole
auf dem Umfang des Rückschlusses
des Rotors liegen. Bei einer Innenläuferkonstruktion sind folglich
zwei Reihen von Magneten (entsprechend den beiden Zahnstückplatten des
Stators) auf dem Außenumfang
des Rückschlusses
des. Rotors angeordnet. In jeder Reihe wechseln sich N- und S-Pole
ab, weiterhin liegen jedem N-Pol der einen Reihe ein S-Pol der anderen
Reihe gegenüber.
Da erfindungsgemäß die aktive
Fläche
eines jeden Magneten auf die gleiche Größe wie die einer Klauenfläche eines
Zahns bzw. Statorpols der Zahnstückplatte
vergrößert werden
kann, kann zum großen
Teil oder ganz auf den nichtmagnetischen Abstandshalter (vgl. WO
2004/107530) zwischen den beiden ringförmigen Magnetanordnungen verzichtet werden.
Entsprechendes gilt selbstverständlich
in analoger Art und Weise für
eine Außenläuferkonstruktion.
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Eine
zweite alternative Anordnungsmöglichkeit
für die
Magneten auf dem Rückschluss
des Rotors führt
zu einer Flusskonzentration. Hierzu sind die Magneten radial in
den ringförmigen
Rückschluss eingesetzt,
sodass die Pole der Magneten einander zugewandt sind, wobei die
Magneten gegenpolig angeordnet sind. Im Unterschied zur zuerst genannten Anordnung
sind die N- und S-Pole der Magneten bei dieser alternativen Anordnung
folglich nicht den Statorpolen gegenüberliegend angeordnet, sonder
vielmehr sind die Pole untereinander gegenüberliegend angeordnet. Bei
der beschriebenen gegenpoligen Anordnung entsteht die Reihenfolge
N-S, S-N, N-S, u. s. f. Bei dieser gegenpoligen Anordnung wird das Magnetfeld
radial nach außen
gedrückt,
wodurch im Vergleich zur erstgenannten Anordnungsform eine Flusskonzentration
auftritt. Hierdurch kann im Rotor die Grunderregung weiter gesteigert
werden. Durch die gegenpolige Magnetisierung der Magnete wird der
Fluss in den Eisenregionen des Rückschlusses konzentriert,
wodurch die Induktion der aktiven Flächen gesteigert wird. Dadurch
steigt die Kraftdichte an und der Motor liefert mehr Drehmoment.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Art und Weise der Kühlung eines
Phasenmoduls zur Steigerung der Kraftdichte. Erfindungsgemäß ist hierbei
vorgesehen, bei einem gattungsgemäßem Phasenmodul zumindest ein
Kühlrohr
in einer für
die Wicklung vorgesehenen Wicklungsnut des Statorrückens anzuordnen.
Da eine derartige Kühlung
effektiver als bisher bekannte Kühlarten
der Statorwicklung ist, kann hierdurch die Kraftdichte und damit
das vom Motor gelieferte Drehmoment gesteigert werden. Insofern
ist dieser Aspekt der Erfindung unabhängig vom ersten Aspekt der
Verbreiterung oder Verlängerung
der Statorpole in axiale Richtung. Es ist jedoch insbesondere vorteilhaft,
beide Aspekte miteinander zu kombinieren. Beide Aspekte der Erfindung
sind – wie
bereits betont – in
Innen- und Außenläuferkonstruktion
zu realisieren. In den folgenden Ausführungsbeispielen ist nur die
Innenläuferkonstruktion
dargestellt. Die Außenläuferkonstruktion
bietet den Vorteil, dass der Bohrungsdurchmesser größer und
somit die Drehmomentausbeute höher
ist. Auch erlaubt der Außenläufer größere Polzahlen
als der Innenläufer.
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Im
folgenden sollen die Erfindung und ihre Vorteile anhand von in den
nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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1 zeigt
einen aus 3 Phasenmodulen zusammengesetzten Motor (Transversalflussmaschine)
in schematischer perspektivischer Ansicht,
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2 zeigt
die Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Phasenmoduls in schematischer Form,
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3 zeigt
eine Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Phasenmoduls in einer leicht anderen
Ausführungsform,
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4 zeigt
einen Schnitt durch ein Phasenmodul gemäß Erfindung in axialer Richtung
auf Höhe der
Statorpole,
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5 zeigt
einen Schnitt gemäß 4,
hier mit einem Kühlrohr,
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6 zeigt
zwei nebeneinander angeordnete Phasenmodule und den zu erzielenden
Baulängengewinn,
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7 zeigt
einen Querschnitt durch einen Rotor eines Phasenmoduls, und
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8 zeigt
einen Querschnitt durch einen Rotor eines Phasenmoduls mit alternativer
Anordnung der Magneten zur Konzentration des Magnetflusses.
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1 zeigt
sehr schematisch eine aus drei erfindungsgemäßen Phasenmodulen 13 zusammengesetzte
Transversalflussmaschine 14. Zu erkennen sind die einzelnen
Rücken 1 eines
jeden Stators und die mit dem Rücken 1 abschließenden,
die Stirnseiten eines jeden Stators 8 bildenden ringförmigen Zahnstückplatten 3.
Die Zähne
einer jeden Zahnstückplatte 3 sind
mit 10 bezeichnet. Sie erstrecken sich in radiale Richtung
nach innen und sind erfindungsgemäß in axialer Richtung verlängert. Weiterhin
ist aus 1 ein Rotor 9 erkennbar,
der trommel- bzw. ringförmig
ausgebildet ist und koaxial zum Stator 8 angeordnet ist.
Jedes Phasenmodul 13 weist einen solchen Rotor 9 auf.
Weiterhin ersichtlich sind die auf dem ringförmigen Rückschluss 4 des Rotors 9 befestigten
Magneten 5.
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Bei
der in 1 dargestellten Transversalflussmaschine 14 sind
3 Phasenmodule 13 vorhanden. Dies erlaubt, auf bestehende
Umrichtertechnik zurückzugreifen.
Umrichter und weitere Einzelheiten zur Leistungselektronik sind
dem Fachmann bekannt und in den Figuren folglich nicht einzeln dargestellt. Die
erfindungsgemäße Transversalflussmaschine 14 eignet
sich zu Bewegung hoher Lasten, insbesondere im niedrigeren Drehzahlbereich.
Die Erfindung ermöglicht
hohe Kraftdichten und somit eine hohe Drehmomentausbeute.
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2 zeigt
die Explosionsansicht eines Phasenmoduls 13 aus 1.
Deutlich sichtbar ist der ringförmige
Rücken 1 des
Stators 8. Der Rücken 1 kann
geblecht ausgeführt
werden (z. B. Schnittbandkerne oder gestanzte Rondette). In diesem
Rücken 1 ist
eine ringförmige
Wicklung 2 gelegt, die der Form des entstehenden Freiraumes
aus Zahnstückplatte-Rücken-Zahnstückplatte und eventuell vorhandener
Kühlrohre
angepasst wird. Die ringförmige
Wicklung 2 führt
den angelegten Wechselstrom.
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Die
Zahnstückplatten 3 sind
generell kreis- oder ringförmig
und weisen sich in radialer Richtung nach innen erstreckende Zähne 10 auf,
wobei erfindungsgemäß diese
Zähne 10 in
axialer Richtung, in diesem Ausführungsbeispiel
in Richtung der Wicklung 2, verlängert sind. Es entsteht somit
eine Klauenform der Zähne 10.
Im zusammengesetzten Stator 8 liegen die Klauen der beiden
Zahnstückplatten 3 einander
gegenüber.
Durch diese Klauenform wird die aktive Fläche der Zähne 10 stark vergrößert. Im Rotor 9 besteht
das Phasenmodul 13 aus einem ringförmigen Rückschluss 4, auf dem
Magnete 5 befestigt sind (vergleiche auch Querschnitt in 7).
Die Befestigung der Magnete 5 kann durch Kleben, Klemmen
oder Ähnlichem
geschehen. Die Magnete 5 weisen die gleiche aktive Fläche auf,
wie die Klauenfläche
der Zähne 10 des
Stators 8. Wird die Maschine bei. geringen Drehzahlen betrieben,
muss der Rückschluss
nicht geblecht ausgeführt
werden (z. B. Stahlrohr). Bei höheren
Frequenzen bzw. Drehzahlen kann aber eine Blechung zur Reduzierung
der Wirbelstromverluste sinnvoll sein (z. B. kostengünstige Schnittbandkerne
oder gestanzte Rondette).
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Die
Vergrößerung der
aktiven Fläche
der Magnete 5 führt
zu einer benachbarten Anordnung der ringförmigen Magnetanordnungen auf
dem Rückschluss 4.
Ein nichtmagnetischer Abstandhalter, wie er üblicherweise vorgesehen wird,
kann bei vorliegender erfindungsgemäßer Ausführung ganz entfallen. Aufgrund
der Klauenform und der vergrößerten Magnetflächen kann
die aktive Fläche
gesteigert werden. Dies führt
zu einer größeren Grunderregung der
Maschine und somit zu höheren
Kraftdichten. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Vorteile erzielt werden,
ohne den Bauraum eines Phasenmoduls zu erhöhen.
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3 zeigt
einen erfindungsgemäßen Phasenmodul
in Explosionsansicht, wobei auf die Erläuterungen der 2 verwiesen
wird. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In dieser Ausführungsform
gemäß 3 sind
die Zahnstückplatten 3 aus
einzelnen Zahnsegmenten 11 zusammengesetzt. Die einzelnen
Zahnsegmente sind vorteilhaft aus einem Pulververbundwerkstoff (SMC) mittels
Flächenpressung
gefertigt. Sie weisen hohe Robustheit, homogene Materialeigenschaften
und geringe Fertigungskosten auf. Die Zahnsegmente 11 werden
zu einer ringförmigen
kompletten Zahnstückplatte 3 zusammengesetzt.
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Wie
bereits erwähnt,
kann die Befestigung der Zahnstückplatten 3 am
Rücken 1 des
Stators 8 über
ringförmige
oder eckige Bolzen erfolgen. Auch andere Befestigungsarten wie Klemmen
oder Kleben sind möglich.
Wichtig ist eine richtungsneutrale Verankerung der Zahnstückplatten
und eine verzögerungs-
und verlustfreie Übertragung
der auftretenden Kräfte
und Drehmomente.
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Pro
Zahnsegment 11 (3) bzw. pro Zahnstück 10 (2)
sind zwei gegenüberliegende
Magnete 5 am Rotor 9 vorgesehen. Die Zeichnungen
geben dieses Verhältnis
nur schematisch wieder.
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4 zeigt
einen axialen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Phasenmodul 13 auf
Höhe der Klauen
der Zähne 10.
Deutlich sichtbar ist die Klauenform der Zähne 10 die in axialer
Richtung in Richtung der Wicklung 2 verlängert sind,
wobei die Klauen der Zähne 10 der
beiden Zahnstückplatten 3 aufeinander
zu gerichtet sind. Der Rücken
des Stators 8 ist mit 1 bezeichnet.
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Die
Magnete 5 auf dem Rückschluss 4 des Rotors 9 besitzen
eine aktive Fläche,
die der Klauenfläche
der gegenüberliegenden
Zähne 10 entspricht. Dies
ergibt relativ breite Magnete 5, sodass es insgesamt zu
einem höheren
Fluss durch die Grunderregung der Maschine kommt. Der magnetische
Fluss geht in 4 über die gesamte Breite des
linken Magneten 5 in die gegenüberliegende Klauenfläche des Zahns
(oder Statorpols) 10 und von dort in den Rücken 1 des
Stators 8, um sich in den rechten Zahn 10 fortzusetzen.
Von dort gelangt der Fluss über
die gesamte Klauenfläche
des Zahns 10 in die gegenüberliegende Fläche des
rechten Magneten 5. Im bisherigen Stand der Technik trägt nur die
schmale Breite des Zahnes 10 im oberen Bereich (neben dem
Rücken 1)
zum Erregungsfluss bei, da die Klauen nicht vorhanden sind. Entsprechend
sind die Magneten verkleinert. 4 macht
demnach anschaulich die Steigerung der Kraftdichte deutlich.
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5 zeigt
eine weitere Maßnahme
zur Erhöhung
der Kraftdichte, bei der für
eine effiziente Kühlung
gesorgt wird. Im übrigen
sind die Verhältnisse
der 5 mit denen der 4 identisch.
Insoweit sei auf die Erläuterungen
der 4 verwiesen. Gleiche Elemente tragen die selben
Bezugszeichen. Erfindungsgemäß ist mindestens
ein Kühlrohr 6 direkt in
der Wicklungsnut 12 vorgesehen. In 5 sind zwei
Kühlrohre 6 in
der Wicklungsnut 12 dargestellt. Die Kühlung erfolgt über ein
in den Kühlrohren 6 fließendes Kühlmittel.
Zwischen zwei Zähnen 10 ist
ausreichend Platz, um beispielsweise das Kühlrohr nach außen zu führen (bei
einem Innenläufer)
oder das Kühlrohr
nach innen zu führen
(bei einem Außenläufer). Die
erfindungsgemäße Art der
Kühlung
ist effektiver als die im Stand der Technik bekannte, bei der in der
Regel ein Kühlmantel
verwendet wird.
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Die
Anordnung der Kühlrohre 6 in 5 in der
Wicklungsnut 12 führt
auch bei bisher bekannten Phasenmodulen einer Transversalflussmaschine
zu einer Steigerung der Kraftdichte. Insofern handelt es sich hier
um einen selbstständigen
Aspekt der Erfindung.
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6 zeigt
zwei nebeneinander angeordnete Phasenmodule 13 aus 5,
wobei wieder gleiche Elemente mit den selben Bezugsziffern bezeichnet
sind. Es wird auf die Erläuterungen
zu den 4 und 5 verwiesen. 6 verdeutlicht
den Baulängengewinn,
wobei die Längendifferenz 7 eingespart werden
kann, wenn zwischen den nebeneinander liegenden Phasenmodulen 13 Zahnstückplatten 3 mit nur
zwei Drittel der Dicke verwendet werden, wie sie beispielsweise
die an den Außenseiten
angeordnete Zahnstückplatten 3 aufweisen.
Die Längendifferenz läßt sich
durch den 120°-Versatz im Strom
erklären, der
einen 120°-Versatz
in der Durchflutung bedingt, so daß zwei um 120° versetzte
Durchflutungen sich einen Zahn teilen. Die Amplitude der überlagerten Durchflutung
ist aber nur 2/3 und nicht 2. Die Verwendung dünnerer Zahnstückplatten 3 führt insgesamt zu
Einsparung an Material und Gewicht und somit auch an Kosten.
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7 zeigt
einen Querschnitt durch einen Rotor 9, wie er beispielsweise
in 2 dargestellt ist. Der ringförmige Rückschluss des Rotors 9 ist
mit 4 bezeichnet. Die Magneten 5 sind nebeneinander
auf einer Kreisbahn angeordnet, wobei sich auf der Oberseite der
Magneten jeweils N- und S-Pol abwechseln. Die N- und S-Pole sind
hierbei den Zähnen 10 einer
Zahnstückplatte 3 des
Stators 8 zugewandt. Wie bereits erwähnt, sind zwei Magnete 5 jeweils
einem Zahn 10 bzw. Zahnsegment 11 (allgemein Statorpol)
zugeordnet.
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Eine
alternative Anordnung von Magneten 5 in einem Rotor 9 zeigt 8.
Die in 8 dargestellte Anordnung führt zu einer Flusskonzentration.
Hierzu werden die einzelnen Magneten 5 in radialer Richtung
in einen ringförmigen
Rückschluss 4 eingesetzt. Die
N- und S-Pole der Magneten 5 sind jedoch nicht mehr den
Statorpolen zugewandt, sondern vielmehr einander zugewandt. Es wird
eine gegenpolige Anordnung gewählt,
sodass jeweils die gleichen Pole bei zwei benachbarten Magneten 5 sich
gegenüberliegen.
Dies führt
dazu, dass das resultierende Magnetfeld radial nach außen gedrückt wird.
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Hierdurch
wird der Fluss in den Eisenregionen des Rückschlusses 4 konzentriert,
wodurch die Induktion der aktiven Flächen gesteigert wird. Dadurch
steigt die Kraftdichte an und der Motor liefert mehr Drehmoment.
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- 1
- Rücken im
Stator
- 2
- Wicklung
- 3
- Zahnstückplatte
- 4
- Rückschluss
- 5
- Magnet
- 6
- Kühlrohr
- 7
- Langendifferenz
- 8
- Stator
- 9
- Rotor
- 10
- Zähne an Zahnstückplatte
- 11
- Zahnsegment
an Zahnstückplatte
- 12
- Wicklungsnut
- 13
- Phasenmodul
- 14
- Transversalflussmaschine