DE102008008703A1

DE102008008703A1 - Electrical machine i.e. transverse flux machine, for use as e.g. linear drive, has poles encompassing coils, where coils assigned to different phases are arranged, such that coils do not influence circuit assigned to another phase

Info

Publication number: DE102008008703A1
Application number: DE200810008703
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr. Götschmann
Original assignee: Lloyd Dynamowerke & Co KG GmbH
Current assignee: Lloyd Dynamowerke & Co KG GmbH
Priority date: 2008-02-11
Filing date: 2008-02-11
Publication date: 2009-08-13

Abstract

The machine has a line (10) attached to a rotor, and electrically excited poles (11-14) fixed in a stator. The line has a tandem magnetic track with magnetic tracks (15, 16) running parallel to each other. The poles encompass electrical coils (19-22), where the coils are designed as ring coils. The coils assigned to different phases are arranged, such that the coils do not influence a magnetic circuit assigned to another phase. The poles are arranged alternatingly one behind the other, where the magnetic circuit is formed by each pole with the respective track.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere Transversalflußmaschine, mit zwei relativ zueinander beweglichen Baugruppen, von denen eine Baugruppe durch eine Spule elektrisch erregte Magnetkreise aus Polen aufweist und die andere Baugruppe einen mit den Polen zusammenwirkenden Strang umfaßt.The The invention relates to an electrical machine, in particular a transverse flux machine, with two relatively movable assemblies, one of which Assembly through a coil electrically excited magnetic circuits from Poland and the other assembly cooperating with the poles Strand includes.

Eine solche elektrische Maschine ist aus der DE 35 36 538 A1 oder der DE 37 05 089 A1 bekannt. Derartige Transversalflußmaschinen haben gegenüber konventionellen elektrischen Maschinen die gewünschte Eigenschaft, eine deutlich größere Kraftdichte aufzuweisen. Der Läufer solcher Transversalflußmaschinen weist einen Strang mit einer Magnetspur aus Permanentmagneten und Sintereisenkernen auf, die in einen nichtmagnetischen Verbund des beweglichen Läufers der elektrischen Maschine eingebunden sind. In den oben genannten Schriften ist konkret ein Strang aus einer „Tandemmagnetspur" aus zwei parallel zueinander angeordneten Magnetspuren dargestellt.Such an electric machine is out of the DE 35 36 538 A1 or the DE 37 05 089 A1 known. Such Transversalflußmaschinen have compared to conventional electric machines the desired property to have a much greater power density. The rotor of such Transversalflußmaschinen has a strand with a magnetic track of permanent magnets and sintered iron cores, which are integrated into a non-magnetic composite of the moving rotor of the electric machine. Specifically, in the above-mentioned documents, a strand of a "tandem magnetic track" of two magnetic tracks arranged parallel to one another is shown.

Der Stator weist U-förmige Pole auf. In den Ausnehmungen dieser Pole ist eine Spule angeordnet, welche an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist. Jeweils ein Paar dieser Pole, welche auf einander gegenüberliegenden Seiten des Stranges angeordnet und in Längsrichtung der Magnetspur gesehen versetzt zueinander angeordnet sind, bilden einen Magnetkreis.Of the Stator has U-shaped poles. In the recesses of this Pole is arranged a coil, which is connected to an AC power source connected. In each case a pair of these poles which on each other arranged opposite sides of the strand and in Seen longitudinally of the magnetic track offset from each other are arranged, form a magnetic circuit.

Der Vorteil der großen Kraftdichten von Transversalflußmaschinen in Sammleranordnung brächte Vorteile bei Anwendungen, bei denen konventionelle Antriebe zusätzlich Getriebe zum Aufbringen der Momente erfordern. Tatsächlich haben derzeit Transversalflußmaschinen keine Marktchance, weil deren Mehrkosten größer sind als die Kosten für zusätzliche Getriebe.Of the Advantage of the great power densities of transverse flux machines in collector arrangement would bring advantages in applications at which conventional drives additionally gear for application to require moments. In fact, transversal flow machines currently have no market opportunity because their additional costs are greater are considered the cost of additional gear.

Ein Grund für die hohen Kosten der Transversalflußmaschinen ist die große Anzahl der Einzelteile, die präzise unter großer Kraft gegen die Magnetkräfte der Permanentmagnete zusammengebaut werden müssen. Der Läufer einer, nach dem Stand der Technik bei der Anmelderin gebauten Transversalflußmaschine, die ein Moment erzeugt, das bei 55 U/min eine mechanische Leistung von 50 kW abgibt, hat zwei Läuferscheiben, die aus insgesamt 3360 magnetischen Einzelteilen bestehen.One Reason for the high cost of transversal flux machines is the large number of items that are accurate under great force against the magnetic forces of the Permanent magnets must be assembled. The runner a prior art transversal flux machine built by the Applicant, which generates a moment that at 55 rpm a mechanical power of 50 kW, has two rotor discs, which out of total Consist of 3360 magnetic parts.

Für elektrische Maschinen mit einer zwei- oder mehrphasigen elektrischen Versorgung müssen entweder mehrere Stränge hintereinander vorgesehen werden oder jeder Phase wird ein bestimmter Umfangsabschnitt zugeordnet. So erstreckt sich bei einer dreiphasigen Drehstrommaschine beispielsweise die Spule einer Phase über einen Winkelabschnitt von 120°. Werden mehrere Magnetspuren hintereinander vorgesehen, vergrößert dies das Bauvolumen der elektrischen Maschine und, wie oben ausgeführt, die Kosten, zumal auch für jede Stromphase eine gesonderte Statorfassung erforderlich ist. Diese Teile sind die teuersten Teile der oben als Beispiel herangezogenen Maschine. Der hohe Preis ist durch drei Faktoren bedingt:

– Die Einfassung muß unmagnetisch sein.
– Die Fassung muß sehr steif sein, da sie die Teile des Stators trägt, die durch sehr große Magnetkräfte in den Luftspalt gezogen werden.
– In der Fassung ist die Wasserkühlung der Maschine integriert.

For electrical machines with a two- or multi-phase electrical supply either several strands must be provided in succession or each phase is assigned a specific peripheral portion. For example, in a three-phase three-phase machine, the coil of one phase extends over an angular section of 120 °. If a plurality of magnetic tracks are provided in succession, this increases the overall volume of the electrical machine and, as explained above, the costs, especially since a separate stator socket is required for each current phase. These parts are the most expensive parts of the machine used as an example above. The high price is due to three factors:

- The surround must be non-magnetic.
- The socket must be very stiff as it supports the parts of the stator which are pulled into the air gap by very large magnetic forces.
- In the version the water cooling of the machine is integrated.

Allein fünfzig Prozent der Materialkosten müssen für die vier Fassungsteile aufgewendet werden.Alone fifty percent of the material costs must be for the four parts of the mount are spent.

Noch bedeutsamer zeigt sich das Problem einer zweiten Läuferscheibe bei der Montage und der Luftspalteinstellung im Stator. Sofern nicht zwei Maschinenteile mir zwei Axiallagern gekoppelt werden, muß nach der Montage des ersten Stranges die zweite Statorstranghälfte des zweiten Stranges und danach die zweite Läuferscheibe montiert werden. Vor dem Montieren der zweiten Statorstranghälfte wirkt die zweite Läuferscheibe mit sehr großen Kräften auf die erste Statorstranghälfte. Erst nach der Montage der zweiten Statorstranghälfte werden diese Kräfte kompensiert. Selbst bei kleinen Maschinen erscheint dieser Montageschritt unüberwindbar. Denn selbst bei oben genannter Maschine mit der Nennleistung von 50 kW wirken hier 60 kN. Da bereits die erste Läuferscheibe montiert ist, kann dieser Kraft nicht mit Abdrückspindeln entgegen gewirkt werden. Für die angestrebten Leistungsklassen im Megawattbereich ist derzeit noch kein geeignetes Montageverfahren bekannt. Problematisch ist weiterhin die Einstellung der vier Luftspalte. Nur zwei Luftspalte an einem Strang können durch Läuferverschiebung symmetrisch eingestellt werden. Die symmetrische Luftspalteinstellung in einem Strang ist die Voraussetzung für die Kompensation der Magnetkräfte, die ansonsten axial einseitig auf den Läufer wirken.Yet more significant is the problem of a second rotor during assembly and air gap adjustment in the stator. Unless two machine parts are coupled to me two thrust bearings, must after the assembly of the first strand, the second Statorstranghälfte of the second strand and then the second runner to be assembled. Before mounting the second stator half the second rotor disc acts with very large Forces on the first Statorstranghälfte. First after mounting the second stator half compensates for these forces. Even with small machines This assembly step seems insurmountable. Because even with above mentioned machine with the nominal power of 50 kW are working here 60 kN. Since the first rotor disk is already mounted, can not counteract this force with Abdrückspindeln become. For the desired performance classes in the megawatt range is currently no suitable mounting method known. Problematic is still the setting of the four air gaps. Only two air gaps on a strand can by runner shift be set symmetrically. The symmetrical air gap setting in one strand is the prerequisite for compensation the magnetic forces otherwise axially on one side of the Runners act.

Auch bei einer Zuordnung der Spulen zu unterschiedlichen Winkelabschnitten vergrößert dies das Bauvolumen, jedoch in radialer Richtung gesehen, da für jede Spule eine Rückführung der elektrischen Leitungen erforderlich ist, welche außen an den Polen vorbeigeführt werden muß. Außerdem entsteht bei dieser Variante eine Ungleichmäßigkeit der auftretenden Magnetkräfte am Läufer in radialer Richtung, wodurch die Lager des Läufers unnötig belastet werden.Also in an assignment of the coils to different angle sections this increases the volume of construction, but in radial Direction, as there is a return for each coil the electrical wiring is required, which outside must be led past the poles. In addition, arises in this variant, a nonuniformity of occurring magnetic forces on the rotor in the radial direction, whereby the bearings of the runner unnecessarily burdened become.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine elektrische Maschine, insbesondere Transversalflußmaschine, der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie auch am zwei- oder mehrphasigen Netz einsetzbar ist, und dabei dennoch ein kleines Bauvolumen aufweist, einfacher montierbar und kostengünstig herstellbar ist.On this basis, the invention is based on the problem, an electric machine, esp special Transversalflußmaschine, of the type mentioned in such a way that it can also be used on the two- or multi-phase network, while still having a small volume, is easier to install and inexpensive to produce.

Zur Lösung dieses Problems ist die erfindungsgemäße elektrische Maschine dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spule eine Gruppe von Magnetkreisen zugeordnet ist, die auf die selbe Magnetspur wirken, wobei die unterschiedlichen Phasen zugeordneten Spulen einer zwei- oder mehrphasigen Maschinen so angeordnet sind, daß sie die den jeweils anderen Phasen zugeordneten Magnetkreise nicht beeinflussen..to Solution to this problem is the invention Electric machine characterized in that each Coil is associated with a group of magnetic circuits, which are on the act same magnetic track, with the different phases assigned Coils of a two or more phase machines are arranged so that they are not assigned to the respective other phases magnetic circuits influence..

Vorzugsweise liegen die Spulen parallel zueinander, also in Richtung der Spulen gesehen nebeneinander. Die den unterschiedlichen Spulen zugeordneten Pole sind so geformt, daß sie alle auf den selben Strang wirken. Durch diese Ausbildung müßten also nicht mehrere Stränge in Längsrichtung der Maschine gesehen hintereinander angeordnet werden. Es ist also auch nur noch eine dem Strang tragende Läuferscheibe erforderlich. Die Baulänge der elektrischen Maschinen wird verkürzt. Durch die erfindungsgemäß bewirkte Integration eines zweiten, phasenversetzten Statorstranges an der einen Läuferscheibe entfallen bei dem oben genannten Beispiel der bei der Anmelderin gebauten Maschine 1680 magnetische Einzelteile und deren Zusammenbau.Preferably The coils are parallel to each other, ie in the direction of the coils seen next to each other. The associated with the different coils Poles are shaped so that they are all on the same strand Act. By this training would not have several strands in the longitudinal direction of the machine Seen in succession. So it's just too a carrier carrying the strand required. The Length of electrical machines is shortened. By the inventively effected integration a second, staggered stator strand on the one rotor disc omitted in the above example of the Applicant built machine 1680 magnetic items and their assembly.

Die Reduzierung auf eine Läuferscheibe gewährleistet die sichere Montage großer Transversalflußmaschinen. Das „Anklatschen" des magnetischen Läufers am Stator, d. h. ein Totalschaden kann vermieden werden.The Reduction guaranteed on a carrier disc the safe installation of large transversal flow machines. The "clapping" of the magnetic rotor on the Stator, d. H. a total loss can be avoided.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist es auch möglich, wie dieses nach einer konstruktiven Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, die den unterschiedlichen Phasen zugeordneten Pole jeweils abwechselnd hintereinander anzuordnen. Hierdurch werden Ungleichmäßigkeiten der Magnetkräfte auf den Läufer vermieden und somit die Lager für den Läufer geschont. Da der Abstand zwischen zwei Magnetkreisen einer Stromphase bei einer erfindungsgemäße elektrischen Maschine immer mindestens 4 τ beträgt, läßt sich zwischen zwei benachbarten Magnetkreisen der selben Phase ein weiterer Magnetkreis einer anderen Phase anordnen. Hierdurch wird mindestens bei dreiphasigen Maschinen die Kraftdichte der Maschine erhöht.By the training according to the invention it is also possible like this after a constructive development of the invention is provided, the poles assigned to the different phases each to be arranged alternately one behind the other. This will be Nonuniformities of the magnetic forces avoided on the runner and thus the bearings for spared the runner. Because the distance between two magnetic circuits a current phase in an electrical according to the invention Machine is always at least 4 τ, leaves between two adjacent magnetic circuits of the same phase arrange another magnetic circuit of a different phase. This will at least increases the power density of the machine in three-phase machines.

Ferner ist es durch die erfindungsgemäße Ausbildung möglich, wie dieses nach einer weiteren konstruktiven Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, die Spulen als Ringspulen auszubilden. Dieser Ringspulen erstrecken sich also über den gesamten Außenumfang der elektrischen Maschinen. Äußere Rückführungen für die Spulen sind nicht mehr erforderlich. Hierdurch wird auch die Baugröße der elektrischen Maschinen in radialer Richtung verkleinert.Further it is possible by the inventive design, like this for a further constructive development of the invention is provided to form the coils as toroidal coils. This ring coils So extend over the entire outer circumference the electrical machines. External returns for the coils are no longer necessary. hereby is also the size of the electrical machines reduced in the radial direction.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to the drawing Embodiments explained in more detail. Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer zweiphasigen elektrischen Maschine mit den Erfindungsmerkmalen in schematischer perspektivischer Darstellung, 1 a first embodiment of a two-phase electric machine with the features of the invention in a schematic perspective view,

2 die elektrische Maschine gemäß in 1 im Querschnitt durch den Läuferstrang, 2 the electric machine according to in 1 in cross-section through the rotor strand,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer dreiphasigen elektrischen Maschine mit den Erfindungsmerkmalen im Querschnitt durch den Läuferstrang, 3 A second embodiment of a three-phase electric machine with the features of the invention in cross section through the rotor strand,

4 die elektrische Maschine gemäß 3 in Seitenansicht, 4 the electric machine according to 3 in side view,

5 die elektrische Maschine gemäß 3 in schematischer, perspektivischer Ansicht, 5 the electric machine according to 3 in a schematic, perspective view,

6 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine dreiphasige elektrische Maschine mit den Erfindungsmerkmalen in schematischer, perspektivischer Ansicht, 6 A third embodiment of a three-phase electric machine with the features of the invention in a schematic, perspective view,

7 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine zweiphasige elektrische Maschine mit den Erfindungsmerkmalen in schematischer, perspektivischer Ansicht, 7 a further embodiment of a two-phase electric machine with the features of the invention in a schematic, perspective view,

8 die elektrische Maschine gemäß 7 in Seitenansicht. 8th the electric machine according to 7 in side view.

In den Figuren ist aus Gründen der Vereinfachung nur eine schematischer Darstellung der Aktivteile der elektrischen Maschinen, nämlich einer Transversalflußmaschine, gezeigt. Die Träger der Aktivteile und weiterer Komponenten der Transversalflußmaschine sind weggelassen. Auch ist immer nur ein kurzer Abschnitt der Aktivteile gezeigt. Die Darstellung ist nicht maßstabsgerecht. Insbesondere können die Maße der Aktivteile zum Erlangen eines optimalen Wirkungsgrades verändert werden.In the figures is only one for the sake of simplicity schematic representation of the active parts of the electrical machines, namely a Transversalflußmaschine shown. The carriers of the active parts and other components of the Transversalflußmaschine are omitted. Also is always only a short section of the active parts shown. The illustration is not to scale. In particular, the Dimensions of the active parts to achieve optimal efficiency to be changed.

In den 1 und 2 sind die Aktivteile einer zweiphasigen Transversalflußmaschine dargestellt. Ein Strang ist einem Läufer der Transversalflußmaschine zugeordnet. Elektrisch erregte Pole 11, 12, 13 und 14 sind in einem Stator der Transversalflußmaschine fixiert. Der Strang 10 ist aus einer Tandemmagnetspur aus zwei parallel zueinander verlaufenden Magnetspuren 15, 16 gebildeten. Diese Magnetspuren 15, 16 sind abwechselnd aus Permanentmagneten 17 und Sintereisenkernen 18 geschichtet.In the 1 and 2 are the active parts of a two-phase Transversalflußmaschine shown. A strand is assigned to a runner of the transverse flux machine. Electrically excited poles 11 . 12 . 13 and 14 are fixed in a stator of the transverse flux machine. The strand 10 is from a tandem magnetic track of two parallel to each other fenden magnetic tracks 15 . 16 formed. These magnetic tracks 15 . 16 are alternately made of permanent magnets 17 and sintered iron cores 18 layered.

Die Pole 11..14 umgreifen elektrische Spulen, welche in der Zeichnung nur durch Stromrichtungspfeile 19, 20, 21 und 22 dargestellt sind. Die Pole 11..14 weisen jeweils ein Joch 23 auf, welches unter Bildung eines schmalen Luftspaltes 24 an der einen Magnetspur 15 endete. Ein weiteres Joch 25 endet unter Bildung eines Luftspaltes 26 an der anderen Magnetspur 16. Die Pole 11 und 12 einerseits und die Pole 13 und 14 andererseits bilden ein Polpaar, wobei die Pole 11..14 eines Polpaares auf einander gegenüberliegenden Seiten des Stranges 10 angeordnet sind. In Längsrichtung des Stranges 10 gesehen sind die Pole 11..14 eines Polpaares versetzt zueinander angeordnet. Konkret sind die Pole 11 und 12 einerseits und die Pole 13 und 14 andererseits einander unmittelbar benachbarten Magneten 17 zugeordnet. Der Abstand zwischen ihnen beträgt also 1 τ. Die Pole 11 und 12 einerseits und die Pole 13 und 14 andererseits desselben Polpaares bilden zusammen mit den Magnetspuren 15, 16 des Stranges 10 jeweils einen Magnetkreis.The poles 11 .. 14 encompass electrical coils, which in the drawing only by directional arrows 19 . 20 . 21 and 22 are shown. The poles 11 .. 14 each have a yoke 23 on, which forms a narrow air gap 24 at the one magnetic track 15 ended. Another yoke 25 ends with the formation of an air gap 26 at the other magnetic track 16 , The poles 11 and 12 on the one hand and the poles on the other 13 and 14 on the other hand form a pole pair, the poles 11 .. 14 a pole pair on opposite sides of the strand 10 are arranged. In the longitudinal direction of the strand 10 seen are the poles 11 .. 14 a pole pair offset from one another. Concretely, the poles 11 and 12 on the one hand and the poles on the other 13 and 14 on the other hand, magnets immediately adjacent to each other 17 assigned. The distance between them is thus 1 τ. The poles 11 and 12 on the one hand and the poles on the other 13 and 14 On the other hand, the same Polpaares form together with the magnetic tracks 15 . 16 of the strand 10 one magnetic circuit each.

Das Polpaar aus den Polen 11 und 12 einerseits und das Polpaar aus den Polen 13 und 14 andererseits sind jeweils einer anderen Phase eines zweiphasigen Stromkreises zugeordnet. Die durch die Stromrichtungspfeile 19 und 20 angeordneten Spulen einerseits und die durch die Stromrichtungspfeile 21 und 22 angedeuteten Spulen andererseits sind also an unterschiedliche Phasen des zweiphasigen Stromkreises angeschlossen.The pole pair from the poles 11 and 12 on the one hand and the pole pair from the poles 13 and 14 on the other hand, each one is assigned to a different phase of a two-phase circuit. The through the flow direction arrows 19 and 20 arranged coils on the one hand and by the current direction arrows 21 and 22 Indicated coils on the other hand are therefore connected to different phases of the two-phase circuit.

Wie in 1 und 2 gut zu erkennen ist, sind die Pole 11 und 12 einerseits und die Pole 13 und 14 andererseits so gebildeten, daß die Spulen 21 und 22 nicht durch den durch die Pole 11 und 12 gebildeten Magnetkreis und die Spulen 19 und 20 nicht durch den durch die Pole 13 und 14 gebildeten Magnetkreis laufen. Die unterschiedlichen Phasen der Stromversorgung der zugeordneten Magnetkreise beeinflussen sich also nicht gegenseitig. Aus diesem Grund können verschiedenen Phasen zugeordnete Magnetkreise dem selben Strang 10 zugeordnet werden. Ein gesonderter Strang 10 je Magnetkreis ist nicht erforderlich.As in 1 and 2 The poles are easy to recognize 11 and 12 on the one hand and the poles on the other 13 and 14 on the other hand formed so that the coils 21 and 22 not by the one through the poles 11 and 12 formed magnetic circuit and the coils 19 and 20 not by the one through the poles 13 and 14 run formed magnetic circuit. The different phases of the power supply of the associated magnetic circuits thus do not influence each other. For this reason, magnetic circuits assigned to different phases can follow the same path 10 be assigned. A separate strand 10 each magnetic circuit is not required.

Der insoweit beschriebene Aufbau der Transversalflußmaschine wiederholt sich, bei rotierenden Maschinen, über den Umfang verteilt oder, bei Linearantrieben, über die Länge des Stranges 10 in regelmäßigen Abständen. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Polpaaren der selben Spule muß bei Transversalflußmaschinen immer ein ganzzahliges Vielfaches von 2 τ betragen. 1 τ entspricht dabei der Breite von einem Paket aus einem Permanentmagneten 17 und einem Sintereisenkernen 18, also dem Abstand zwischen zwei Läuferpolen. Wie in 1 dargestellt, entspricht der Abstand zwischen zwei Polpaaren im vorliegenden Fall 4 τ. Dieser größere Abstand ist erforderlich, um zwischen zwei benachbarten Polpaaren einer Phase eine Polpaar der anderen Phasen des zweiphasigen Stromnetzes anzuordnen. Der Abstand zwischen einem Polpaar der einen Phase zum in Laufrichtung gesehen benachbarten Polpaar der anderen Phase ist 1,5 τ.The structure of the transverse flux machine described so far is repeated, with rotating machines, distributed over the circumference or, in the case of linear drives, over the length of the strand 10 periodically. The distance between two adjacent pole pairs of the same coil must always be an integer multiple of 2 τ in transverse flux machines. 1 τ corresponds to the width of a package of a permanent magnet 17 and a sintered iron core 18 , ie the distance between two rotor poles. As in 1 shown, corresponds to the distance between two pole pairs in the present case 4 τ. This greater distance is required to arrange a pole pair of the other phases of the two-phase power network between two adjacent pole pairs of a phase. The distance between a pair of poles of one phase to the adjacent pair of poles of the other phase is 1.5 τ.

In den 3 bis 5 ist eine Transversalflußmaschine für einen Betrieb am dreiphasigen Stromnetz gezeigt. Diese Transversalflußmaschine weist zusätzlich zu den beiden Polpaaren aus den Polen 11 und 12 einerseits bzw. den Polen 13 und 14 andererseits ein weiteres Polpaar aus Polen 27 und 28 auf. Diese weiteren Pole 27 und 28 sind in Längsrichtung des Stranges 10 gesehen zwischen den Polen 11 und 13 einerseits bzw. 14 und 12 andererseits angeordnet (3). Die Pole 27 und 28 sind U-förmig ausgebildet und umschließen jeweils eine durch Stromrichtungspfeile 29 und 30 dargestellte Spule. Das Polpaar aus den Polen 27 und 28 bildet wiederum mit den Magnetspuren 15 und 16 einen geschlossenen magnetischen Kreis. In Längsrichtung des Stranges 10 aus den Magnetspuren 15 und 16 beträgt der Abstand zwischen den Polen 13 und 14 der ersten Phasen zu den benachbarten Polen 27 und 28 der zweiten Phase 4/3 τ und zu den benachbarten Polen 13 und 14 der dritten Phase 8/3 τ. Im übrigen entspricht der Aufbau dieser Transversalflußmaschine dem Aufbau der anhand der 1 und 2 beschriebenen Transversalflußmaschine. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Polpaaren der selben Phase beträgt wiederum 4 τ. Aufgrund des dreiphasigen Betriebs läßt sich hier also ein zusätzliches Polpaar der dritten Phase zwischen zwei benachbarten Polpaaren der selben Phase anordnen. Hierdurch wird gleichzeitig die Kraftdichte der Transversalflußmaschine gegenüber dem Stand der Technik erhöht, nämlich konkret um 50% (drei Polpaare anstatt zwei Polpaar auf 4 τ).In the 3 to 5 a Transversalflußmaschine is shown for operation on the three-phase power grid. This Transversalflußmaschine has in addition to the two pole pairs of the poles 11 and 12 on the one hand or the poles 13 and 14 on the other hand, another Polpaar from Poland 27 and 28 on. These other poles 27 and 28 are in the longitudinal direction of the strand 10 seen between the poles 11 and 13 one hand or 14 and 12 on the other hand ( 3 ). The poles 27 and 28 are U-shaped and each enclosing one by current direction arrows 29 and 30 shown coil. The pole pair from the poles 27 and 28 in turn forms with the magnetic tracks 15 and 16 a closed magnetic circuit. In the longitudinal direction of the strand 10 from the magnetic tracks 15 and 16 is the distance between the poles 13 and 14 the first phases to the neighboring poles 27 and 28 the second phase 4/3 τ and to the neighboring poles 13 and 14 the third phase 8/3 τ. Moreover, the structure of this Transversalflußmaschine corresponds to the structure of the basis of the 1 and 2 Transversalflußmaschine described. The distance between two adjacent pole pairs of the same phase is again 4 τ. Due to the three-phase operation, an additional pole pair of the third phase can thus be arranged here between two adjacent pole pairs of the same phase. As a result, the power density of the transverse flux machine is increased at the same time as the prior art, specifically by 50% (three pole pairs instead of two pole pairs to 4τ).

In 6 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Transversalflußmaschine gezeigt, bei der ein Strang 31 aus nur einer Magnetspur 32 erforderlich ist. Zu diesem Zweck sind keine Polpaaren, sondern nur einzelne Pole 33, 34 und 35 vorgesehen. Diese Pole 33..35 sind jeweils so ausgebildet, daß eines ihrer Jochs 36 mit einem gewissen Luftspalt am oberen Bereich der Magnetspur 32 endete, während das andere Joch 37 mit einem gewissen Luftspalt am unteren Bereich der Magnetspur 32 endete. Auf diese Weise bildet jeder Pole 33..34 jeweils mit der Magnetspur 32 einen eigenen geschlossenen Magnetkreis. Die Joche 36 und 37 sind dabei so abgekröpft, daß sie jeweils um 1 τ versetzt an der Magnetspur 32 enden. Durch die Pole 33 bzw. 34 bzw. 35 hindurch verlaufen wieder jeweils eine Spule, die hier wiederum durch Stromrichtungspfeile 38, 39 und 40 angedeutet sind. Jeder Spule 33..40 ist eine Phase der Stromversorgung zugeordnet.In 6 an embodiment for a Transversalflußmaschine is shown in which a strand 31 from only one magnetic track 32 is required. For this purpose, no pole pairs, but only individual poles 33 . 34 and 35 intended. These poles 33 .. 35 are each designed so that one of their yoke 36 with a certain air gap at the top of the magnetic track 32 ended while the other yoke 37 with a certain air gap at the bottom of the magnetic track 32 ended. In this way everyone forms poles 33 .. 34 each with the magnetic track 32 its own closed magnetic circuit. The yokes 36 and 37 are bent so that they each offset by 1 τ on the magnetic track 32 end up. Through the poles 33 respectively. 34 respectively. 35 pass through each again a coil, which in turn here by current direction arrows 38 . 39 and 40 is are indicated. Every coil 33 .. 40 is assigned a phase of the power supply.

In den 7 und 8 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigten, bei der jeder Magnetkreis einer Phase nur durch eine Ringspule (Stromrichtungspfeile 41 und 42) erregt ist. Dementsprechend ist für jeden Magnetkreis auch nur jeweils ein Pol 43 bzw. 44 erforderlich. Geschlossen wird jeder Magnetkreis durch ein Rückschlußstück 45, 46. Im übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel der in den 1 und 2 gezeigten Transversalflußmaschine.In the 7 and 8th is shown an embodiment in which each magnetic circuit of a phase only by a toroidal coil (current direction arrows 41 and 42 ) is excited. Accordingly, only one pole is for each magnetic circuit 43 respectively. 44 required. Each magnetic circuit is closed by a yoke 45 . 46 , Moreover, this embodiment corresponds to the in the 1 and 2 Transversalflußmaschine shown.

Weitere Varianten, insbesondere Mischformen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind, denkbar, und liegen im Belieben des Fachmanns. So kann jedes der gezeigten Ausführungsbeispiele auch auf mehr als drei Phasen erweitert werden. Allerdings kann es dann erforderlich sein, den Abstand zwischen zwei Magnetkreisen und damit Polpaaren der selben Phase auf 6, 8 oder mehr τ zu erhöhen, um die Magnetkreise der übrigen Phasen zwischen zwei benachbarten Magnetkreisen der selben Phase unterzubringen. Insbesondere läßt sich das Ausführungsbeispiel gemäß 6 durch weglassen eins der Pole 33..35 auch für den zweiphasigen Betrieb einsetzten, während das Ausführungsbeispiel gemäß 7 und 8 auch durch zufügen eines oder mehrere Pole für den drei- oder mehrphasigen Betrieb verwendet werden kann.Further variants, in particular mixed forms of the embodiments described above, are conceivable and are at the discretion of the person skilled in the art. Thus, each of the embodiments shown can also be extended to more than three phases. However, it may then be necessary to increase the distance between two magnetic circuits and thus pole pairs of the same phase to 6, 8 or more τ in order to accommodate the magnetic circuits of the remaining phases between two adjacent magnetic circuits of the same phase. In particular, the embodiment according to 6 by omitting one of the poles 33 .. 35 also used for the two-phase operation, while the embodiment according to 7 and 8th can also be used by adding one or more poles for the three- or multi-phase operation.

Die erfindungsgemäßen Transversalflußmaschinen sind selbstverständlich sowohl als rotierende Maschinen als auch als Linearantriebe einsetzbar. Bei rotierenden Maschinen entspricht die Längsrichtung des Stranges der Umfangsrichtung des Läufers und des Stator.The Transversalflußmaschinen invention are of course both as rotating machines as well as linear drives used. For rotating machines corresponds to the longitudinal direction of the strand of the circumferential direction of the runner and the stator.

1010: Strangstrand
1111: Polpole
1212: Polpole
1313: Polpole
1414: Polpole
1515: Magnetspurmagnetic track
1616: Magnetspurmagnetic track
1717: Permanentmagnetpermanent magnet
1818: SintereisenkernSintered iron core
1919: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
2020: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
2121: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
2222: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
2323: Jochyoke
2424: Luftspaltair gap
2525: Jochyoke
2626: Luftspaltair gap
2727: Polpole
2828: Polpole
2929: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
3030: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
3131: Strangstrand
3232: Magnetspurmagnetic track
3333: Polpole
3434: Polpole
3535: Polpole
3636: Strangstrand
3737: Magnetspurmagnetic track
3838: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
3939: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
4040: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
4141: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
4242: StromrichtungspfeilCurrent direction arrow
4343: Popo
4444: Polpole
4545: RückschlußstückYoke piece
4646: RückschlußstückYoke piece

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3536538 A1 [0002]
- DE 3705089 A1 [0002]

Claims

Electric machine, in particular a transverse flux machine, with two relatively movable assemblies, one of which is a component of a coil ( 19 . 20 . 21 . 22 ; 29 . 30 ; 38 . 49 . 40 ; 41 . 42 ) Electrically excited magnetic circuits from Poland ( 11 . 12 . 13 . 14 ; 27 . 28 ; 33 . 34 . 35 ; 43 . 44 ) and the other assembly one with the poles ( 11 . 12 . 13 . 14 ; 27 . 28 ; 33 . 34 . 35 ; 43 . 44 ) cooperating strand ( 10 . 31 . 36 ), characterized in that each coil ( 19 . 20 . 21 . 22 ; 29 . 30 ; 38 . 49 . 40 ; 41 . 42 ) a group of Poles ( 11 . 12 . 13 . 14 ; 27 . 28 ; 33 . 34 . 35 ; 43 . 44 ) assigned to the same strand ( 10 . 31 . 36 ), wherein the different phases associated coils ( 19 . 20 . 21 . 22 ; 29 . 30 ; 38 . 49 . 40 ; 41 . 42 ) of a two- or multi-phase machine are arranged so that they do not affect the respective other phases associated magnetic circuits.

Electrical machine according to claim 1, characterized in that the poles associated with a different phase ( 11 . 12 . 13 . 14 ; 27 . 28 ; 33 . 34 . 35 ; 43 . 44 ) are each arranged alternately one behind the other.

Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that the coils ( 19 . 20 . 21 . 22 ; 29 . 30 ; 38 . 49 . 40 ; 41 . 42 ) are designed as toroidal coils.