DE102009010162A1

DE102009010162A1 - Multiaxial electrical machine for corrugated array, has multiple axially parallel rotors and common stator, where filtered magnetic fluxes of two windings are interacted with different rotors

Info

Publication number: DE102009010162A1
Application number: DE200910010162
Authority: DE
Inventors: Gangolf Jobb
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-09-02

Abstract

The multiaxial electrical machine has multiple axially parallel rotors (2) and a common stator. The stator has one or multiple windings, which assign one or multiple electrical phases. The filtered magnetic fluxes of the two windings are interacted with different rotors. The two windings are interconnected to an electrical unit.

Description

Ziel dieser Erfindung ist allgemein eine verbesserte, mehrachsige Drehkolbenmaschine z. B. nach US 2410341 , FR 1199521 , DE 19738132 und DE 10 2006 018 183 . Diese Drehkolbenarraymaschinen haben sich trotz ihrer konstruktiven Einfachheit, ihrer hohen Leistungsdichte und ihrer großen Laufruhe bislang nicht durchsetzen können, weil unter anderem die Verteilung einer äußeren Drehkraft auf die einzelnen Rotorwellen technisch noch nicht zufriedenstellend gelöst wurde. Eine vielversprechende Anwendung wäre die Stromgewinnung aus Sonnen- oder Erdwärme.The aim of this invention is generally an improved, multi-axis rotary engine z. B. after US 2,410,341 . FR 1199521 . DE 19738132 and DE 10 2006 018 183 , Despite their constructive simplicity, their high power density and their great smoothness, these rotary piston array machines have not been able to prevail so far, because, inter alia, the distribution of an external rotational force to the individual rotor shafts has not yet been technically achieved satisfactorily. A promising application would be the generation of electricity from solar or geothermal energy.

Ziel dieser Erfindung ist speziell die elektrische Einspeisung oder Ableitung von Wellenarbeit an einer Drehkolbenarraymaschine, an deren Wellenarray, also an einer regelmäßigen Anordnung von achsparallelen und drehsynchronisierten Wellen.aim This invention is specifically the electrical feed or drain of shaft work on a rotary piston machine, on whose shaft array, So on a regular array of paraxial and rotationally synchronized shafts.

Die genannten Vorschläge beinhalten zumeist mechanische Sammelgetriebe, welche die Drehkräfte der einzelnen Rotorwellen z. B. mit Zahnrädern auf eine Arbeitswelle übertragen. Sie überlassen es dem Anwender, an dieser Arbeitswelle z. B. eine Elektromaschine anzuschließen. Zum elektrischen Antrieb eines Drehkolbenarrays wäre es jedoch günstiger, jede Rotorwelle mit einer eigenen Elektromaschine auszustatten. So könnte man das Sammelgetriebe einsparen, und auch die damit verbundenen Kosten und Schwierigkeiten. Der Vorschlag DE 19738132 geht diesen Weg in Form eines elektronischen Synchronisiergetriebes, jedoch werden dort keinerlei Aussagen über Bauart und Optimierungsmöglichkeiten der zu verwendenden Elektromaschinen gemacht. Mit einer Vielzahl gewöhnlicher Elektromaschinen wäre der Antrieb jedoch wenig platzsparend und unnötig teuer.The above proposals usually include mechanical gearset, which controls the rotational forces of the individual rotor shafts z. B. transmitted with gears on a working shaft. You leave it up to the user, at this work wave z. B. connect an electric machine. For the electric drive of a rotary piston array, however, it would be better to equip each rotor shaft with its own electric machine. So you could save the gearbox, and also the associated costs and difficulties. The suggestion DE 19738132 goes this way in the form of an electronic Synchronisiergetriebes, however, there are no statements made about the design and optimization of the electric machines to be used. With a variety of ordinary electric machines, the drive would be less space-saving and unnecessarily expensive.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die genannten Nachteile des Standes der Technik und bildet letzteren in vorteilhafter Weise weiter.The The present invention avoids the stated disadvantages of the prior art the technique and forms the latter in an advantageous manner.

Die Erfindung ist eine so genannte Array-Elektromaschine. Dabei handelt es sich um eine mehrachsige elektrische Maschine mit mehreren Läufern und einem gemeinsamen Stator, die gegenüber einer entsprechenden Anzahl einzelner Elektromaschinen sowohl in elektrischer als auch in mechanischer Hinsicht eine technische Einheit darstellt und verschiedene Synergieeffekte nutzt. Sie kann durchaus aus Teil- oder Einzelmaschinen zusammengesetzt sein, die für eine Verwendung im Array ausgelegt sind. Es wird auch eine auf das Array zugeschnittene Einzelmaschine vorgeschlagen, mit der sich eine hohe Leistungsdichte erzielen lässt.The Invention is a so-called array electric machine. It acts It is a multi-axis electric machine with several rotors and a common stator, opposite to a corresponding one Number of individual electric machines in both electrical and represents a technical unit in mechanical terms and different Uses synergy effects. It can certainly be partial or single machines be composed for use in the array are designed. It also becomes a single machine tailored to the array proposed, with which a high power density can be achieved.

Eine erfindungsgemäße Array-Elektromaschine ist in 1 dargestellt. Die Läufer sind hier vielpolige Permanentmagnete, die direkt auf Wellen des anzutreibenden Wellenarrays sitzen und mit diesen drehfest verbunden sind. Die zugehörigen Elektromagnete des Stators sind auf einer gemeinsamen Trägerplatte befestigt, die sich über mehrere Drehlager ebenfalls direkt auf die Wellen stützt.An inventive array electric machine is in 1 shown. The runners here are multi-pole permanent magnets which sit directly on shafts of the shaft array to be driven and are connected to them in a rotationally fixed manner. The associated electromagnets of the stator are mounted on a common support plate, which also supports directly on the waves via several pivot bearings.

Jeder einzelne Statormagnet ist einphasig. Die in der Praxis meist in Mehrzahl vorhandenen, elektrischen Phasen verteilen sich erfindungsgemäß gleichmäßig auf die ebenfalls in Mehrzahl vorhandenen, einphasigen Elektromagnete, die hier an verschiedenen Wellen wirken. Die gegebene Kopplung der Wellen durch ein besonderes Getriebe gewährleistet ein harmonisches Zusammenwirken der Phasen. Elektromagnete gleicher Phase sind vorzugsweise zusammen geschaltet und bilden jeweils eine elektrische Einheit.Everyone single stator magnet is single-phase. The in practice mostly in A plurality of existing electrical phases are distributed uniformly according to the invention on the also present in plural, single-phase electromagnets, which act on different waves here. The given coupling of Waves ensured by a special gearbox harmonious interaction of the phases. Electromagnets same Phase are preferably connected together and each form an electrical Unit.

2 zeigt einen Schnitt durch einen der Statormagneten mit dem dazugehörigen Läufer, und wie diese auf einer Welle gelagert sind. 3 zeigt die den Magnetkreis bildenden Eisenteile alleine und die Magnetisierung des Läufers. 2 shows a section through one of the stator magnet with the associated rotor, and how they are mounted on a shaft. 3 shows the magnetic parts forming the magnetic circuit alone and the magnetization of the rotor.

4 zeigt schließlich den Verlauf des Magnetflusses durch eine aufgeschnittene Einzelmaschine. Diese funktioniert als Transversalflussmaschine und könnte so auch einachsig verwendet werden. 4 finally shows the course of the magnetic flux through a cut single machine. This works as a transversal flux machine and could be used uniaxially.

Dem Entwurf liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einem durch die Nachbarmaschinen radial begrenzten Raum einen Innenläufer mit größtmöglichem Radius unterzubringen, um damit als Motor eine größtmögliche Drehkraft zu erzielen. Die axiale Ausdehnung der Einzelmaschine ist dagegen von untergeordneter Bedeutung. Erfindungsgemäß und in charakteristischer Weise befindet sich die Magnetspule in axialer Richtung neben dem Läufer anstatt, wie sonst üblich, um diesen herum. Lediglich die Enden eines Klauenpolsystems umgeben den Läufer, wodurch der Radius des Statormagneten nur wenig größer ist als der des Läufers. Die Magnetspule befindet sich in einem weichmagnetischen Topf, der nach dem Läufer hin offen ist, und dessen Ränder einen inneren und einen äußeren Magnetpol darstellen. Auf jedem Magnetpol ist ein Kranz innerer bzw. äußerer Polzähne aufgesetzt, die den Magnetfluss in abwechselnder Polarität und über einen engen Luftspalt hinweg an den äußersten radialen Rand des Stators leiten.the Design is the basis of the task, at one by the neighboring machines radially limited space an inner rotor with the greatest possible Radius accommodate, so as the engine a maximum To achieve torque. The axial extent of the single machine is of minor importance. According to the invention and in Characteristically, the magnetic coil is in axial Direction next to the runner rather than, as usual, around this one. Only the ends of a claw pole system surrounded the rotor, making the radius of the stator magnet only slightly larger is as the runner's. The solenoid is located in a soft magnetic pot, following the runner is open, and its edges have an inner and an outer Represent magnetic pole. On each magnetic pole is a wreath inside or outer pole teeth, the the magnetic flux in alternating polarity and over a narrow air gap to the outermost direct radial edge of the stator.

Der weichmagnetische Spulentopf ist vorzugsweise aus einem Sintermaterial gefertigt, und die aufgesetzten Kränze von Polzähnen wegen der hohen mechanischen Belastung und der besseren Wärmeleitfähigkeit aus massivem Dynamoeisen. Letztere sind zur Unterbrechung von Wirbelströmen mit einem radial verlaufenden Spalt versehen.Of the soft magnetic coil pot is preferably made of a sintered material manufactured, and the applied wreaths of Polzähnen because of the high mechanical load and the better thermal conductivity made of solid dynamo iron. The latter are to interrupt eddy currents with provided a radially extending gap.

Der Läufer ist zur Verringerung von Wirbelstromverlusten vorzugsweise aus elektrisch isolierten, dauermagnetischen Blechen oder dünnen Platten zusammengesetzt, die senkrecht zur Drehachse stehen. Zur Verminderung einer ungewollten magnetischen Überbrückung des Arbeitsluftspalts über die Welle, die sehr nahe am Statortopf liegt und typischerweise aus Stahl besteht, können die radial äußeren Bereiche des Läufers gegenüber der Welle magnetisch isoliert sein, etwa durch eine dicke Kunststoffschicht.Of the Runner is preferred for reducing eddy current losses from electrically isolated, permanent magnetic sheets or thin ones Composed of plates that are perpendicular to the axis of rotation. to Reduction of an unwanted magnetic bypass the working air gap over the shaft, very close to the Statortopf is located and typically made of steel can the radially outer regions of the rotor be magnetically isolated from the shaft, such as through a thick plastic layer.

Ansonsten könnte man verlustarme Magnetkreiselemente in vielfältiger Weise mit Kunstharz und Eisenfolie laminieren. Für rohrförmige Bereiche derselben könnte man Eisenfolie mit Zwischenlagen aus elektrisch isolierendem Glasfasergewebe zu einem Rohr wickeln und verkleben, wobei man die Folie zur besseren Haftung des Harzes zuvor in einem Säurebad aufraut, oder mechanisch fein perforiert, oder zuerst mit dem Gewebe vernäht. Man könnte auch nur Eisenfolie wickeln, dann müsste man diese zuvor elektrisch isolieren, zum Beispiel mit einer dünnen Lackschicht. Auch Platten und konische Rohre ließen sich so leicht herstellen.Otherwise One could use low-loss magnetic circuit elements in more diverse Laminate with synthetic resin and iron foil. For tubular Areas of the same could be iron foil with liners from electrically insulating fiberglass fabric to form a tube and stick together, taking the film for better adhesion of the resin previously soaked in an acid bath, or mechanically finely perforated, or sutured to the tissue first. You could even wrap only iron foil, then you would have this before electric isolate, for example, with a thin layer of paint. Also Plates and conical tubes were so easy to make.

Eine größere Formenvielfalt ließe sich mit weichmagnetischem Folienband erzielen, sofern dieses ausreichend schmal ist. Man würde etwa ein eisernes Folienband zusammen mit flüssigem Kunstharz und vielleicht auch einem Glasfaserband über einen Formkörper wickeln, den man nach dem Aushärten des Harzes entfernt. Man würde das Folienband vorzugsweise entlang der magnetischen Feldlinien führen, es möglicherweise zuvor chemisch aufrauen, perforieren, lackieren, mit Gewebe benähen oder umhüllen oder umwickeln, und man könnte aus dem ausgehärteten Laminat nachträglich Polzähne herausarbeiten.A larger variety of forms could be with soft magnetic Achieve film strip, if this is sufficiently narrow. You would such as an iron foil tape together with liquid synthetic resin and maybe a glass fiber tape over a molding which is removed after curing of the resin. It would be the foil strip preferably along the magnetic Field lines lead, possibly chemically before roughen, perforate, varnish, sew with tissue or wrap or wrap, and you could get out of that hardened laminate subsequently work out pole teeth.

Eine noch größere Formenvielfalt und mit viel weniger Aufwand verspricht eine Suspension von weichmagnetischen Partikeln in flüssigem Kunstharz, insbesondere von passiviertem Eisenpulver. Damit könnte man Magnetkreiselemente gießen, sogar mit Polzähnen und Kühlkanälen, sogar einteilig um eine fertig gewickelte Spule herum. Die Partikelgrößen sind dabei so gemischt, dass sich ein hoher Eisenanteil ergibt, die Suspension aber dennoch fließfähig bleibt. Die Partikel sind mit einer chemisch aufgebrachten, dünnen, elektrisch isolierenden Schutzschicht versehen, um Wirbelströme zu vermeiden. Das Aushärten der Harzmischung erfolgt vorzugsweise unter zeitweisem Rütteln im Ziel-Magnetfeld, so dass sich die Partikel dort optimal ausrichten und dabei gleichzeitig das überschüssige Harz aus ihren Zwischenräumen herauspressen. Magnetische Partikel ordnen sich nämlich in einem Magnetfeld gerade so an, dass sich der magnetische Fluss durch sie maximiert, und nach dem Aushärten des Harzes verbleiben sie so. Das Aushärten kann alternativ oder zusätzlich auch in einer Zentrifuge stattfinden, wobei die Partikel unter Einwirkung der Fliehkraft an einer formbestimmenden Außenwand sedimentieren und sich dort verdichten, während nach innen hin das leichtere, überschüssige Kunstharz abfließt.A even greater variety of shapes and with much less Effort promises a suspension of soft magnetic particles in liquid synthetic resin, in particular passivated iron powder. In order to you could cast magnetic circuit elements, even with Pole teeth and cooling channels, even in one piece a fully wound coil around. The particle sizes are mixed in such a way that a high iron content results, the suspension still remains fluid. The particles are covered with a chemically applied, thin, electrically insulating protective layer provided to eddy currents to avoid. The curing of the resin mixture is preferably carried out under temporary shaking in the target magnetic field, so that Align the particles optimally and at the same time the excess Press resin out of their interstices. magnetic Particles are arranged in a magnetic field so that the magnetic flux maximizes through them, and after curing of the resin, they remain so. The curing may alternatively or additionally also in a centrifuge take place, the particles under the action of centrifugal force sediment and settle on a shape-defining outer wall condense there, while inside the lighter, surplus Resin flows off.

Wicklung und Eisenteile der Elektromaschine sollten gekühlt werden, etwa indem man mit Hilfe eines Kompressors Frischluft durch eigens dafür vorgesehene Kanäle und Spalten saugt, insbesondere durch die meist ohnehin vorhandene Spalte zwischen Magnettopf und Wicklung. Wenn eine angetriebene Drehkolbenmaschine wenigstens teilweise als Luftkompressor konzipiert ist, dann kann man die Kühlluft vorzugsweise vom Ansaugstrom der Drehkolbenmaschine abzweigen.winding and iron parts of the electric machine should be cooled, for example, by using a compressor fresh air through its own intended channels and columns sucks, in particular by the mostly existing column between magnet pot and winding. If a driven rotary engine at least partially as Air compressor is designed, then you can the cooling air preferably branch off from the intake of the rotary piston engine.

Besonders große Läufer mit einer besonders großen Hebelwirkung lassen sich in dem Array unterbringen, wenn man diese in wenigstens zwei axial versetzten Ebenen anordnet, und zwar so, dass jeweils benachbarte Läufer sich auf verschiedenen Ebenen befinden.Especially big runners with a particularly big one Leverage can be accommodated in the array when using these arranged in at least two axially offset planes, and so, that each adjacent runner is on different levels are located.

Mit vorliegender Erfindung werden die folgenden Vorteile erreicht.With In the present invention, the following advantages are achieved.

Die Array-Elektromaschine besteht aus deutlich weniger Teilen als eine entsprechende Anzahl herkömmlicher Elektromaschinen. Sie hat keine eigenen Wellen und nur halb so viele oder sogar weniger Kugellager, weil ja das Wellenarray bereits gelagert ist. Es entfallen separate Gehäuse, separate Kühlung, separate Schaltelektronik etc., wodurch sich die Gesamtzahl der Teile erheblich verringert. Dies gilt insbesondere bei einer Mehrzahl elektrischer Phasen, da nicht jede Phase an jeder Welle vorhanden sein muss. Eine Phase pro Welle genügt, weil die Wellen mechanisch gekoppelt sind, und die komplementären Phasen sind im Array nicht weit. Bei typischerweise drei Phasen wird so nur ein Drittel der Wicklungen benötigt.The Array electric machine consists of significantly fewer parts than one corresponding number of conventional electrical machines. she has no own waves and only half as many or even less Ball bearing, because yes the shaft array is already stored. It is omitted separate housing, separate cooling, separate switching electronics etc., which significantly reduces the total number of parts. This especially applies to a plurality of electrical phases, since not every phase must be present at every wave. One phase per wave is enough, because the waves are mechanically coupled, and the complementary phases are not far in the array. At typically three phases so only one third of the windings is needed.

Die Array-Elektromaschine wird allein von dem Wellenarray getragen und benötigt daher auch keine kraftschlüssige Verbindung zu einem Maschinengehäuse. Ihre Montage ist daher ausgesprochen einfach.The Array electric machine is supported by the wave array alone and therefore does not require a positive connection to a machine housing. Their installation is therefore extremely simple.

Wichtiger als die genannten Synergieeffekte ist eine hohe erzielbare Leistungsdichte, insbesondere mit der vorgeschlagenen Transversalfluss-Einzelmaschine.More important as the mentioned synergy effects is a high achievable power density, in particular with the proposed transversal flow single machine.

Im Gegensatz zu anderen Bauweisen, die als Motor bei begrenztem Maschinendurchmesser eine größtmögliche Drehkraft erreichen wollen, hat die hier vorgeschlagene Transversalflussmaschine einen Innenläufer.In contrast to other designs that want to achieve the highest possible torque as a motor with limited machine diameter, has proposed here Transversalflussmaschine an inner rotor.

Grundsätzlich verträgt ein Innenläufer wegen seiner kompakten Scheibenform und seinem sicheren Sitz auf der Welle weit größere Belastungen als ein zylinderförmiger Außenläufer, der von einer Haltescheibe seitlich absteht. Ein Innenläufer benötigt daher weniger Material und weniger Platz, und auch weniger Aufwand bei seiner Herstellung.in principle tolerates an internal rotor because of its compact Disc shape and its secure fit on the shaft far larger Loads as a cylindrical external rotor, which protrudes laterally from a retaining disk. An indoor runner therefore requires less material and less space, and also less effort in its production.

Vor allem aber befindet sich bei einer Innenläufermaschine die Wicklung außen, wo man sie leichter kühlen kann. Bei der vorgeschlagenen Bauweise befinden sich zusätzlich auch noch die freistehenden Polzähne des Statormagneten an der Außenseite, wo sie guten Kontakt zur Umgebungsluft haben und daher wie Kühlrippen wirken, und der nahe Läufer wirkt an ihnen wie ein Ventilator. Gerade in einem Array, wo viele Elektromaschinen dicht gedrängt stehen, ist eine gute Kühlung besonders wichtig.In front but everything is located in an internal rotor machine the outside coil, where it is easier to cool can. In the proposed construction are in addition even the free-standing pole teeth of the stator magnet on the outside, where they have good contact with the ambient air and therefore act like cooling fins, and the near runner acts on them like a fan. Especially in an array where many Electric machines are tightly packed, is a good cooling particularly important.

Die vorgeschlagene Transversalflussmaschine erreicht mit ihrem Innenläufer einen Durchmesser, der nur unwesentlich kleiner ist als der eines entsprechenden Außenläufers in dieser Situation, und damit beinahe die größtmögliche Hebelwirkung. Wegen der leichteren Kühlung und der damit verbundenen, größeren zulässigen Stromdichten dürfte sie aber dennoch als Motor eine größere Drehkraft entfalten. Der gegebene Raum zwischen benachbarten Einzelmaschinen wird optimal genutzt.The proposed transverse flux machine achieved with its internal rotor a diameter that is only slightly smaller than that of a corresponding one External rotor in this situation, and thus almost the highest possible leverage. Because of the easier cooling and the associated, larger Nevertheless, it is likely that they will allow for permissible current densities as a motor unfold a greater torque. Of the given space between adjacent single machines will be optimal used.

Die Polzahl der vorgeschlagenen Transversalflussmaschine ist in einem weiten Bereich frei wählbar und lässt sich an die jeweilige Anwendung anpassen.The Pole number of the proposed transverse flux machine is in one wide range freely selectable and can be customize the respective application.

Nachfolgend werden die Zeichnungen näher erläutert.following the drawings are explained in more detail.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Array-Elektromaschine in perspektivischer Darstellung. Sie besteht aus sechs Transversalfluss-Einzelmaschinen, die auf einer gemeinsamen Trägerplatte (8) montiert sind. Sechs Läufer (2) sind je einer Welle (7, nicht gezeichnet) zugeordnet. Jeder Läufer ist von einem Kranz Polzähne (3, 4) umstellt, die den Rändern einer Topfspule (5) entspringen. 1 shows an inventive array electric machine in perspective view. It consists of six transversal flow single machines mounted on a common carrier plate ( 8th ) are mounted. Six runners ( 2 ) are each a wave ( 7 , not drawn). Each runner is from a wreath pole teeth ( 3 . 4 ) surrounding the edges of a pot coil ( 5 ) arise from.

2 zeigt einen perspektivischen Schnitt durch eine Transversalfluss-Einzelmaschine. Der permanentmagnetische Läufer (2) ist drehfest mit der Vierkantwelle (7) verbunden. Der Stator stützt sich über ein Kugellager (9) auf der Welle. Alle Komponenten sind in axialer Richtung mit Schraubkeilen (11) und Abstandstücken (10) fixiert. Das Kugellager ist mit einem Sicherungsring am Stator befestigt. Man sieht, wie der innere Polzahn (3) zu dem inneren Rand des weichmagnetischen Spulentopfs (5) führt, in dem sich die Wicklung (6) befindet. Der äußere Polzahn (4) führt hingegen zum äußeren Rand des Spulentopfes. Der Spulentopf ist mit der Trägerplatte (8) verschweißt. 2 shows a perspective section through a transverse flow single machine. The permanent magnetic rotor ( 2 ) is non-rotatable with the square shaft ( 7 ) connected. The stator is supported by a ball bearing ( 9 ) on the shaft. All components are in the axial direction with screw wedges ( 11 ) and spacers ( 10 ) fixed. The ball bearing is attached to the stator with a circlip. You can see how the inner pole tooth ( 3 ) to the inner edge of the soft magnetic coil pot ( 5 ), in which the winding ( 6 ) is located. The outer pole tooth ( 4 ) leads to the outer edge of the coil pot. The bobbin pot is with the support plate ( 8th ) welded.

In 3 sind die den Magnetkreis bildenden Eisenteile alleine. Oben ist der permanentmagnetische Läufer (2) mit seiner nach außen weisenden Polung. Das Vierkantloch ist zur Befestigung auf der Welle. Unten, im Schnitt, ist der weichmagnetische Spulentopf (5) mit den aufgesetzten Kränzen von inneren (3) und äußeren (4) Polzähnen, wie sie in abwechselnder Folge den Platz des Läufers umstellen.In 3 are the iron parts forming the magnetic circuit alone. Above is the permanent magnetic rotor ( 2 ) with its outward polarity. The square hole is for mounting on the shaft. Below, on average, is the soft magnetic coil pot ( 5 ) with the applied wreaths of inner ( 3 ) and outer ( 4 ) Pole teeth, as they alternate in an alternating sequence the place of the runner.

4 zeigt den Verlauf des Magnetflusses durch die Transversalflussmaschine als gestrichelte Linie. Bei einer Verwendung der Maschine als Stromgenerator, etwa, wird der Magnetfluss von dem permanentmagnetischen Läufer (2) erregt und über den Arbeitsluftspalt (1) hinweg in die Polzähne (3, 4) eingespeist. Dabei liegen innere (3) und äußere (4) Polzähnen immer an Läuferpolen entgegengesetzter Polarität. Von den Polzähnen aus verläuft der Magnetfluss dann durch den Spulentopf (5) um die Wicklung (6) herum, wo er entsprechend seiner zeitlichen Änderung eine Wechselspannung induziert. 4 shows the course of the magnetic flux through the transverse flux machine as a dashed line. When using the machine as a power generator, for example, the magnetic flux from the permanent magnetic rotor ( 2 ) and via the working air gap ( 1 ) into the pole teeth ( 3 . 4 ) fed. There are inner ( 3 ) and outer ( 4 ) Pole teeth always at rotor poles of opposite polarity. From the pole teeth of the magnetic flux then passes through the coil pot ( 5 ) around the winding ( 6 ), where it induces an alternating voltage according to its temporal change.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 2410341 [0001]
FR 1199521 [0001]
DE 19738132 [0001, 0003]
- DE 102006018183 [0001]

Claims

A multi-axis electrical machine having a plurality of axially parallel rotors and a common stator, wherein the stator comprises one or more windings associated with one or more electrical phases, and also one or more magnetic circuit elements which generate a magnetic flux generated by the windings via air gaps to the rotors guide, wherein the runners are rotatably mounted on shafts that belong to a wave array, so a system rotatably mounted, parallel to the axis and coupled in their rotational waves, which are regularly arranged in the common perpendicular plane of their axes, in such a way that either four adjacent Bases form the corners of a square, or three adjacent foot points the corners of an equilateral triangle, or that at least two adjacent feet have equal distances, the distance between adjacent waves is not greater than four times the diameter of the largest runner, the Kopp The waves are provided by a mechanical gear provided specifically for this purpose, such that all the shafts rotate in the same direction and at the same angular velocity, and that a rotational force fed to one shaft transmits to all other shafts, characterized in that at least two windings, the continuous magnetic fluxes with different runners cooperate, are connected together to form an electrical unit, or that at least one magnetic flux passing through a winding divides and cooperates with more than one rotor, or that in the presence of multiple electrical phases they do not all act together on one and the same shaft.

An electric machine according to claim 1, wherein at least a runner is effectively a multipolar permanent magnet whose Pole in alternating polarity radially outward point.

Electric machine according to one of the preceding Claims, wherein the common stature is at least supports two pivot bearings on the shaft array and alone from this is worn, so that in particular no frictional Connection is required about to a machine housing.

Electric machine according to one of the preceding Claims, wherein at least one pivot bearing between a rotor and an associated winding is located.

Electric machine according to one of the preceding Claims, whereby each runner has its own winding and a separate magnetic circuit are assigned.

Electric machine according to the preceding claim, wherein the winding of each magnetic circuit in the axial direction located next to the associated runner, namely in a soft magnetic pot, following the runner is open and whose edges have an inner and an outer magnetic pole represent each magnetic pole with a wreath inside or outside Pole teeth occupying the magnetic flux in alternating Polarity and over a narrow air gap to the outermost radial edge of the rotor conduct.

Electric machine according to the preceding claim, wherein the soft magnetic pot is preferably made of a sintered material is made, with the attached pole teeth preferably made of solid dynamo iron and circumferentially at least once electrically interrupted.

Electric machine according to one of the preceding Claims, wherein for reducing magnetic shunt the radially outer regions of a rotor are magnetically isolated from its shaft, such as through a thick plastic layer.

Electric machine according to one of the preceding Claims, wherein for reducing eddy current losses a permanent magnetic rotor at least partially made of electrical isolated, permanent magnetic sheets or thin sheets is composed, which are perpendicular to the axis of rotation.

Electric machine according to one of the preceding Claims, wherein for reducing eddy current losses at least one tubular portion of a magnetic circuit element is made of a tube, which is wound, electrically insulated and preferably by gluing fixed iron foil consists, or of another soft magnetic material in film form, this film for better adhesion of the adhesive previously roughened in an acid bath, or mechanically finely perforated, and it can also be layers of paper or Glass fiber fabric or another material placed in between or sewn on.

Electric machine according to one of the preceding claims, wherein for the reduction of eddy current losses at least a part of a magnetic circuit element is laminated from a sufficiently narrow, soft magnetic film strip, for example, iron foil tape which one along with liquid synthetic resin and possibly other fabric or foil tapes of other materials over a shaped body, which is preferably removed after curing of the resin, wherein the foil strip is preferably guided along the magnetic field lines, it may be previously chemically roughened, perforated, painted, Sewn or wrapped or wrapped with tissue, and it may be possible to work out of the cured laminate subsequently Polzähne.

Electric machine according to one of the preceding Claims, wherein for reducing eddy current losses at least a part of a magnetic circuit element is made a suspension of soft magnetic particles in liquid synthetic resin, in particular of passivated iron powder of different grain size, the particles thus preferably having a chemically applied, thin, electrically insulating protective layer provided and wherein the curing is preferably and preferably under occasional shaking in the target magnetic field, so that the particles align optimally there and at the same time the excess resin from their interstices Press out.

Electric machine according to one of the preceding Claims, wherein the runners in at least two axially offset planes are arranged, in such a way that respectively adjacent runners are on different levels.

Variant of an electric machine according to one of preceding claims, wherein the construction and in particular whose magnetic circuit arrangement by at least one repetitive or mirror-symmetrical complement of one of the previously described Construction goes forth.