DE102013200890A1 - Transverse flux machine such as external rotor motor for generator used in motor vehicle, has a field winding and armature winding arranged in stator, and a rotor having passive design and partially formed from a soft magnetic material - Google Patents

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Abstract

The transverse flux machine (1) comprises an annular field winding (4) having a stator (2), an armature winding (5), and a rotor (3) mounted rotatably. The field winding and the armature winding are arranged in the stator. The rotor has a passive design and is partially formed from soft magnetic material. The armature winding is arranged adjacent to the gap between the stator and the rotor. The stator teeth (7) are formed on the stator and the rotor teeth (10) are formed on the rotor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transversalflussmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a transverse flux machine according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Bekannt sind Transversalflussmaschinen mit stator- und rotorseitigen Wicklungen, die ringförmig ausgebildet sind und interagierende elektromagnetische Wechselfelder erzeugen. Die Bestromung der rotorseitigen Wicklung erfolgt hierbei über Schleifringe. Transverse flux machines are known with stator and rotor-side windings, which are annular and generate interacting alternating electromagnetic fields. The energization of the rotor-side winding takes place via slip rings.

Des Weiteren sind Transversalflussmaschinen bekannt, die als permanentmagneterregte Synchronmaschinen ausgebildet sind und eine Ringwicklung im Stator sowie Permanentmagnete im Rotor aufweisen. Eine derartige Transversalflussmaschine, die als Außenläufermotor ausgebildet ist, wird beispielsweise in der WO 2011/080294 A1 beschrieben. Eine entsprechende Transversalflussmaschine, die als Innenläufermotor ausgeführt ist, ist aus der EP 0 677 914 A1 bekannt.Furthermore, transverse flux machines are known, which are designed as permanent magnet synchronous machines and have a ring winding in the stator and permanent magnets in the rotor. Such a transverse flux machine, which is designed as an external rotor motor, is for example in the WO 2011/080294 A1 described. A corresponding transverse flux machine, which is designed as an internal rotor motor, is from the EP 0 677 914 A1 known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute, mechanisch robuste Transversalflussmaschine zu schaffen. The invention is based on the object to provide a structurally simple design, mechanically robust transverse flux machine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.

Die erfindungsgemäße Transversalflussmaschine weist einen Stator und einen gegenüber dem Stator verstellbar, insbesondere drehbar gelagerten Rotor auf. Der Stator ist mit einer Erregerwicklung versehen und zusätzlich mit einer Ankerwicklung. Der Rotor ist passiv ausgebildet und weist somit keine eigene Magnetfelderregungseinrichtung wie Permanentmagnete oder bestrombare Spulen auf. Der Rotor ist zumindest teilweise aus einem weichmagnetischen Material gefertigt.The transverse flux machine according to the invention has a stator and a rotor which is adjustable relative to the stator and in particular rotatably mounted. The stator is provided with a field winding and in addition with an armature winding. The rotor is passive and thus does not have its own magnetic field excitation device such as permanent magnets or energizable coils. The rotor is at least partially made of a soft magnetic material.

Bei dieser Transversalflussmaschine werden die bezogen auf die Motorachse ringförmig ausgebildete Erregerwicklung im Stator sowie die Ankerwicklung, welche ebenfalls im Stator angeordnet ist, jeweils zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes bestromt, wobei das Erregerfeld als elektromagnetisches Gleichfeld und das Ankerfeld als elektromagnetisches Wechselfeld gebildet wird. Auf Grund der Ausführung des Rotors aus weichmagnetischem Material breitet sich das Magnetfeld der Ankerwicklung, welches den Luftspalt zwischen Stator und Rotor überbrückt, in den Rotor hinein aus, wobei das Magnetfeld im Rotor mit dem Magnetfeld der Erregerwicklung in Stator interagiert, wodurch ein den Rotor im Motorbetrieb antreibendes Moment und im Generatorbetrieb bremsendes Moment erzeugt wird. In this transverse flux machine, the exciter winding formed annularly in the stator relative to the motor axis and the armature winding, which is likewise arranged in the stator, are each energized to generate an electromagnetic field, wherein the excitation field is formed as a DC electromagnetic field and the armature field as an alternating electromagnetic field. Due to the design of the rotor made of soft magnetic material, the magnetic field of the armature winding, which bridges the air gap between the stator and rotor, propagates into the rotor, wherein the magnetic field in the rotor interacts with the magnetic field of the field winding in stator, whereby a rotor in the Motor driving torque and regenerative braking torque is generated.

Der Vorteil dieser Ausführung liegt in dem konstruktiv besonders einfachen Aufbau des Rotors, für den weder Permanentmagnete noch erregbare Spulen erforderlich sind. Auch ein Käfigläufer im Rotor, so wie dies bei einem Asynchronmotor erforderlich ist, wird nicht benötigt. Der Rotor besteht lediglich zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus einem weichmagnetischen Material, in welchem sich das in der Ankerspule im Stator erzeugte Magnetfeld ausbreiten kann. Als Material für den weichmagnetischen Motor kommt beispielsweise ein Soft-Magnetic-Composite (SMC) in Betracht. Das Material kann auch für weichmagnetische Abschnitte im Stator eingesetzt werden.The advantage of this design lies in the structurally particularly simple construction of the rotor, for which neither permanent magnets nor excitable coils are required. Also, a squirrel cage in the rotor, as required for an asynchronous motor, is not needed. The rotor consists only at least partially, preferably completely, of a soft-magnetic material in which the magnetic field generated in the armature coil in the stator can propagate. As a material for the soft magnetic motor, for example, a soft-magnetic composite (SMC) comes into consideration. The material can also be used for soft magnetic sections in the stator.

Grundsätzlich kommen verschiedene Ausführungsvarianten der Transversalflussmaschine in Betracht. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Transversalflussmaschine als ein Außenläufermotor mit außen liegendem, den Stator umgreifenden Rotor ausgeführt. Da der Rotor passiv ausgebildet ist, kann dieser dünnwandig ausgeführt werden, was eine in Radialrichtung klein bauende Transversalflussmaschine ermöglicht. Alternativ hierzu kommt aber auch eine Ausführung als Innenläufermotor in Betracht.In principle, different variants of the transverse flux machine come into consideration. According to an advantageous embodiment, the transversal flux machine is designed as an external rotor motor with external, the stator embracing rotor. Since the rotor is made passive, this can be made thin-walled, which allows a small radial transverse flow machine in the radial direction. Alternatively, however, is also a version as an internal rotor motor into consideration.

Des Weiteren kann die Transversalflussmaschine mit radialem Luftspalt ausgebildet sein, bei dem Stator und Rotor einander zumindest teilweise umgreifen. Alternativ hierzu kommt auch eine Ausführung als Axialflussmaschine in Betracht, bei der Stator und Rotor zumindest teilweise axial versetzt angeordnet sind und der Luftspalt zwischen Stator und Rotor als ein Axialspalt ausgebildet ist.Furthermore, the transversal flux machine can be formed with a radial air gap, in which the stator and the rotor at least partially surround one another. As an alternative to this, an embodiment in the form of an axial flow machine may also be considered, in which the stator and rotor are at least partially offset axially and the air gap between the stator and the rotor is designed as an axial gap.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsvariante ist die Transversalflussmaschine als eine Linearmaschine ausgeführt, vorzugsweise mit langem Fahrweg.According to yet another embodiment, the transversal flux machine is designed as a linear machine, preferably with a long track.

Um eine hohe magnetische Flussdichte im Rotor zu gewährleisten ist es vorteilhaft, dass die Ankerwicklung im Stator benachbart zum Luftspalt, vorteilhafterweise unmittelbar benachbart zum Luftspalt zwischen Stator und Rotor angeordnet ist. In order to ensure a high magnetic flux density in the rotor, it is advantageous that the armature winding is arranged in the stator adjacent to the air gap, advantageously immediately adjacent to the air gap between the stator and the rotor.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind am Stator Statorzähne bzw. -klauen und am Rotor Rotorzähne bzw. -klauen ausgebildet, wobei die Zahn- bzw. Klauenstirnseiten jeweils dem Luftspalt zwischen Stator und Rotor benachbart und zugewandt sind. Bei einer Ausführung der Transversalluftmaschine mit umgreifendem Stator und Rotor sind die Zähne bzw. Klauen vorteilhafterweise jeweils radial ausgerichtet. Die Zähne bzw. Klauen bestehen insbesondere jeweils aus weichmagnetischem Material.According to a further expedient embodiment, stator teeth or claws are formed on the stator and rotor teeth or claws on the rotor, wherein the tooth or claw end faces are respectively adjacent and facing the air gap between stator and rotor. In one embodiment of the transversal air machine with encompassing stator and rotor teeth or claws are advantageously each radially aligned. The teeth or claws in particular each consist of soft magnetic material.

Die Ankerwicklung kann bezogen auf die Motorachse ringförmig ausgebildet sein, wobei grundsätzlich auch eine sattelförmige Ausführung der Ankerwicklung, insbesondere mit einer sich über einen Winkel von beispielsweise 90° erstreckenden Sattelform in Betracht kommt.The armature winding may be ring-shaped with respect to the motor axis, wherein in principle a saddle-shaped embodiment of the armature winding, in particular with an over an angle of, for example 90 ° extending saddle shape comes into consideration.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Stator mit mindestens zwei verschiedenen Strängen ausgebildet und weist zwei axial versetzte Scheiben auf, die jeweils mit Wicklungen versehen sind. Auf diese Weise können drehmomentfreie Positionen vermieden werden. Es kommen sowohl axial versetzte als auch zirkulär bzw. in Umfangsrichtung versetzte Stränge in Betracht.According to a further advantageous embodiment, the stator is formed with at least two different strands and has two axially offset discs, which are each provided with windings. In this way, torque-free positions can be avoided. Both axially staggered as well as circular or circumferentially offset strands come into consideration.

Zur Kompensation eines Streuflusses kann es vorteilhaft sein, der Erregerwicklung im Stator Permanentmagnete zuzuordnen, welche insbesondere zirkulär bzw. in Umfangsrichtung abwechselnd magnetisiert sein können.To compensate for leakage flux, it may be advantageous to assign permanent magnets to the excitation winding in the stator, which magnets may be magnetized alternately in a circular or alternating manner in the circumferential direction.

Die Erregerwicklung und die Ankerwicklung im Stator sind zueinander radial versetzt angeordnet, wobei die Ankerwicklung auf der dem Rotor benachbarten Seite liegt. Das Erregerteil im Stator kann entsprechend einem Klauenpolläufer aufgebaut sein und eine Erregerwicklung aufweisen, die um einen Eisenrückschluss im Stator gelegt ist und von Klauen bzw. Zähnen umschlossen ist, wobei die äußeren Kanten der Klauen bzw. Zähne parallel oder zumindest annähernd parallel liegen. Zwischen den Erregerklauen bzw. -zähnen können, wie oben ausgeführt, zur Kompensation des Streuflusses Permanentmagnete mit einer Magnetisierung in Umfangsrichtung eingefügt sein.The excitation winding and the armature winding in the stator are arranged offset radially to each other, wherein the armature winding is located on the side adjacent to the rotor. The excitation part in the stator can be constructed in accordance with a claw pole rotor and have a field winding which is placed around an iron yoke in the stator and enclosed by claws or teeth, wherein the outer edges of the claws or teeth are parallel or at least approximately parallel. As explained above, permanent magnets with a magnetization in the circumferential direction can be inserted between the exciter claws or teeth in order to compensate for the stray flux.

Auf die Erregerklauen können je zu diesem Erregersystem gehörender Spur zwei Statorzähne in radialer Richtung aufgesetzt sein. Bei mehreren Spuren können diese einem Statorstrang zugeordnet sein (z.B. zwei Spuren bei zirkulärem Strangversatz und Nutzung der Statorrückwicklung durch Einsatz sattelförmiger Ankerwicklungen) oder durch einen eingefügten Abstand zwischen den Zähnen zweier Spuren für verschiedene Stränge genutzt werden. Die Statorzähne können klauen- oder blockförmig ausgeführt sein. Vorteilhafterweise überlappen sich zwei axial gegenüberstehende Klauen nicht, wobei die Länge einer Klaue in axialer Richtung nicht mehr als die Hälfte der zu einer Spur zugeordneten, aktiven Länge beträgt.On the exciter claws can ever be placed in the radial direction of each track belonging to this exciter system two stator teeth. For multiple tracks, these may be associated with one stator strand (e.g., two tracks at circular skew and use of stator retardation by use of saddle shaped armature windings), or may be used for different strands by an intervening gap between the teeth of two tracks. The stator teeth can be claw-shaped or block-shaped. Advantageously, two axially opposed jaws do not overlap, wherein the length of a jaw in the axial direction is not more than half of the active length assigned to a track.

Vorteilhafterweise ist zwischen zwei zu einer Spur gehörenden Statorzähnen eine Ankerwicklung gelegt, die entweder ringförmig oder sattelförmig ausgeführt sein kann. Bei sattelförmiger Ausführung wird vorteilhafterweise die Rückwicklung in der zweiten Spur genutzt.Advantageously, an armature winding is placed between two belonging to a track stator teeth, which can be performed either annular or saddle-shaped. In a saddle-shaped embodiment, the reverse winding in the second track is advantageously used.

Bei einer Ausführung als Außenläufermotor ist der Rotor hohlzylindrisch ausgebildet und weist bevorzugt einen weichmagnetischen Rückschlussring und radial nach innen ragende, weichmagnetische Zähne auf. Die Rotorzähne sind den Statorzähnen gegenüberliegend angeordnet. Zweckmäßigerweise ist nur jede zweite Polteilung mit einem Rotorzahn besetzt, wobei die jeweils andere Polteilung frei bleibt. Zwischen den Rotorzähnen der einen Reihe und den Rotorzähnen der zweiten, der Spur zugeordneten Reihe besteht ein Versatz von einer Polteilung, so dass die Rotorzähne der beiden Reihen immer abwechselnd angeordnet sind. Zur Vermeidung einer magnetischen Verkopplung der Stränge muss entweder statorseitig oder rotorseitig ein nicht-magnetischer, axialer Abstand eingefügt werden. Werden Spuren auf einem Erregerklauensystem mehreren Strängen zugeordnet, so ist dieser Abstand auf dem Rotor einzubringen, es ist je Strang beispielsweise eine nichtmagnetische Distanzhülse erforderlich.In an embodiment as an external rotor motor, the rotor is hollow-cylindrical and preferably has a soft-magnetic return ring and radially inwardly projecting, soft-magnetic teeth. The rotor teeth are arranged opposite the stator teeth. Conveniently, only every second pole pitch is occupied by a rotor tooth, wherein the respective other pole pitch remains free. There is an offset of one pole pitch between the rotor teeth of one row and the rotor teeth of the second row associated with the track so that the rotor teeth of the two rows are always alternately arranged. To avoid a magnetic coupling of the strands, a non-magnetic, axial distance must be inserted either on the stator side or on the rotor side. If tracks on an exciter claw system assigned to several strands, so this distance is to bring on the rotor, it is per strand, for example, a non-magnetic spacer sleeve required.

Die Erregerwicklung im Stator wird vorteilhafterweise mit Gleichstrom bestromt, was zu zirkulär abwechselnden, magnetischen Polen führt. Soweit Permanentmagnete zwischen den Erregerklauen angeordnet sind, unterstützen diese die Führung des erzeugten Flusses über die Statorzähne hin zum Luftspalt. Die Ankerwicklung wird vorteilhafterweise mit Wechselstrom bestromt, wobei die beiden Zahnreihen einer Rotorspur unterschiedlich magnetisiert werden, was zu Abstoßungs- und Anziehungskräften zwischen den Stator- und Rotorzähnen führt, welche durch Umkehrung des Ankerstroms gewendet werden können.The excitation winding in the stator is advantageously energized with direct current, resulting in circularly alternating, magnetic poles. As far as permanent magnets are arranged between the exciter claws, these support the guidance of the generated flux over the stator teeth towards the air gap. The armature winding is advantageously supplied with alternating current, wherein the two rows of teeth of a rotor track are magnetized differently, which leads to repulsion and attraction forces between the stator and rotor teeth, which can be reversed by reversing the armature current.

Im Hinblick auf die Fertigung (Pressbarkeit der weichmagnetischen Teile, Einbringen der Wicklung) ist eine Zerlegung der weichmagnetischen Teile insbesondere des Stators zweckmäßig. Um die Anzahl der Einzelteile zu reduzieren, können die Klauen des Stators im radialen Bereich außerhalb der Erregerwicklung axial derart verlängert werden, dass sie axial hinter den entgegengesetzten Polen verbunden werden können.With regard to the production (compressibility of the soft magnetic parts, introduction of the winding) a decomposition of the soft magnetic parts, in particular of the stator is expedient. In order to reduce the number of parts, the claws of the stator in the radial region outside the field winding can be axially extended such that they can be connected axially behind the opposite poles.

Möglich ist des Weiteren sowohl ein zirkulärer als auch ein axialer Strangversatz. Bei zirkulärem bzw. in Umfangsrichtung versetztem Strangversatz kommt die Nutzung der Rückwicklung in der zweiten Spur in Betracht. Ein axialer Strangversatz vereinfacht die Komplexität der weichmagnetischen Statorteile und trägt dadurch zur Fertigbarkeit bei. Bei axialem Strangversatz kann außerdem das Erregungssystem je Strang ausgeführt werden, wobei alle Stränge als Scheiben unabhängig voneinander aufgebaut sind; hierdurch ergibt sich ein elektrisch symmetrischer Aufbau. Je Strang kann auch lediglich ein Zahnsystem auf die Klauen eines Gesamterregersystems aufgebaut werden, wodurch geringe Erregerverluste entstehen.It is also possible to have both a circular and an axial strand offset. In circular or offset in the circumferential direction strand offset is the use of the reverse winding in the second track into consideration. An axial strand offset simplifies the complexity of the soft magnetic stator parts and thus contributes to the manufacturability. In axial strand displacement also the excitation system per strand can be performed, all strands are constructed as slices independently; This results in an electrical symmetrical construction. For each strand, only one tooth system can be built on the claws of a total pathogen system, resulting in low pathogen losses.

Die Transversalflussmaschine wird beispielsweise als Generator, insbesondere in einem Kraftfahrzeug eingesetzt.The transverse flux machine is used, for example, as a generator, in particular in a motor vehicle.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 einen Schnitt quer zur Längsachse durch eine Transversalflussmaschine, die als Außenläufermotor ausgebildet ist, wobei der innen liegende Stator sowohl eine ringförmige Erregerwicklung als auch eine ringförmige, radial nach außen versetzte Ankerwicklung trägt und der Rotor passiv ausgebildet ist, 1 a section transverse to the longitudinal axis by a transverse flux machine, which is designed as an external rotor motor, wherein the inner stator carries both an annular field winding and an annular, radially outwardly offset armature winding and the rotor is formed passively,

2 einen Schnitt durch die Transversalflussmaschine in Radialrichtung, 2 a section through the transverse flux machine in the radial direction,

3 eine Darstellung gemäß 1 einer Transversalflussmaschine in einer Ausführungsvariante, 3 a representation according to 1 a transverse flux machine in a variant embodiment,

4 einen Schnitt durch die Transversalflussmaschine gemäß 3 in Radialrichtung. 4 a section through the transverse flux machine according to 3 in the radial direction.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.

In den 1 und 2 ist eine Transversalflussmaschine 1 dargestellt, die als Außenläufermotor ausgebildet ist und einen radial innen liegenden Stator 2 und einen umgreifenden, außen liegenden Rotor 3 umfasst. Der Stator 2 weist eine bezogen auf die Motorachse 11 ringförmige Erregerwicklung 4 auf, die einen innen liegenden Erregerrückschluss 6 aus weichmagnetischem Material umgreift, sowie im radial außen liegenden Bereich eine ebenfalls ringförmig ausgebildete Ankerwicklung 5, welche unmittelbar benachbart zum ringförmigen Luftspalt zwischen der Außenseite des Stators 2 und der Innenseite des Rotors 3 angeordnet ist. Die Erregerwicklung 4 ist mit Gleichstrom, die Ankerwicklung mit Wechselstrom zu beaufschlagen.In the 1 and 2 is a transversal flux machine 1 represented, which is designed as an external rotor motor and a radially inner stator 2 and a surrounding, external rotor 3 includes. The stator 2 has a relative to the motor axis 11 annular excitation winding 4 on, which has an internal pathogen conclusion 6 made of soft magnetic material surrounds, as well as in the radially outer region of a likewise annular armature winding 5 which is immediately adjacent to the annular air gap between the outside of the stator 2 and the inside of the rotor 3 is arranged. The excitation winding 4 is with DC, to charge the armature winding with AC.

Der Stator 2 weist über den Umfang verteilt eine Mehrzahl von Statorzähnen 7 auf, die auf Klauen des Stators aufgesetzt sind und sich radial nach außen bis zu dem Luftspalt zwischen Stator und Rotor erstrecken, wobei die außen liegende Stirnseite der Statorzähne 7 an den ringförmigen Luftspalt angrenzt.The stator 2 has distributed over the circumference a plurality of stator teeth 7 which are mounted on claws of the stator and extend radially outward to the air gap between the stator and the rotor, wherein the outer end face of the stator teeth 7 adjacent to the annular air gap.

Zwischen den Erregerklauen des Stators, auf die die Statorzähne 7 aufgesetzt sind, sind Permanentmagnete 8 zur Kompensation des Streuflusses eingefügt.Between the exciter claws of the stator, on which the stator teeth 7 are attached, are permanent magnets 8th inserted to compensate for leakage flux.

Der Rotor 3 ist passiv aufgebaut und daher nicht in der Lage, selbsttätig ein Magnetfeld aufzubauen, das mit dem Magnetfeld der Erregerwicklung 4 interagiert. Vielmehr besteht der Rotor 3 aus weichmagnetischem Material, in das sich das Magnetfeld der Ankerwicklung 5 des Stators 2 ausbreitet. Der Rotor 3 umfasst einen radial außen liegenden Rückschlussring 9 und an der Innenseite des Rückschlussringes 9 angeordnete, sich radial nach innen erstreckende Rotorzähne 10, die über den Umfang verteilt an der Innenseite des Rückschlussringes angeordnet sind. The rotor 3 is passive and therefore unable to automatically build up a magnetic field with the magnetic field of the excitation winding 4 interacts. Rather, there is the rotor 3 made of soft magnetic material, in which the magnetic field of the armature winding 5 of the stator 2 spreads. The rotor 3 includes a radially outer return ring 9 and on the inside of the return ring 9 arranged, radially inwardly extending rotor teeth 10 , which are arranged distributed over the circumference on the inside of the return ring.

Der Schnittdarstellung gemäß 2 ist die axiale Erstreckung von Stator und Rotor zu entnehmen, die jeweils scheibenförmig ausgebildet sind. Die Rotorzähne 10 sind in Achsrichtung versetzt zueinander angeordnet, wobei der axiale Abstand zwischen den Statorzähnen 7 und den Rotorzähnen 10 gleich ist.The sectional view according to 2 is the axial extent of the stator and rotor refer, which are each disc-shaped. The rotor teeth 10 are offset in the axial direction to each other, wherein the axial distance between the stator teeth 7 and the rotor teeth 10 is equal to.

Um drehmomentfreie Positionen zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, einen zweiten Strang als separate Scheibe axial versetzt zu der dargestellten, ersten Scheibe von Stator und Rotor vorzusehen. To avoid torque-free positions, it may be expedient to provide a second strand as a separate disc axially offset from the illustrated, first disc of stator and rotor.

Bei der Ausführungsvariante gemäß 3 und 4 ist ebenfalls eine Transversalflussmaschine 1 dargestellt, die als Außenläufermotor ausgebildet ist und deren Stator 2 wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine ringförmige Erregerwicklung 4, welche um einen innen liegenden Erregerrückschluss 6 gelegt ist, sowie eine radial weiter nach außen versetzte Wicklung 5 aufweist. Der Rotor 3 ist passiv ausgebildet und besteht aus weichmagnetischem Material, er weist einen außen liegenden Rückschlussring 9 sowie radial nach innen gerichtete Rotorzähne 10 auf.In the embodiment according to 3 and 4 is also a transversal flux machine 1 shown, which is designed as an external rotor motor and its stator 2 as in the first embodiment, an annular field winding 4 , which are around an internal pathogen back 6 is set, as well as a radially outwardly offset winding 5 having. The rotor 3 is passive and made of soft magnetic material, it has an external yoke ring 9 and radially inwardly directed rotor teeth 10 on.

Im Stator 3 ist jedoch nicht nur eine einzige Ankerwicklung 5 vorgesehen, sondern über den Umfang verteilt mehrere Ankerwicklungen 5, insbesondere vier Ankerwicklungen, die jeweils sattelförmig ausgebildet sind und in Achsrichtung sich über einen Winkelbetrag von beispielsweise 90° erstrecken. Jede Ankerwicklung 5 ist umlaufend geschlossen ausgebildet, was anhand der Schnittdarstellung gemäß 4 zu erkennen ist. Die Transversalflussmaschine gemäß den 3 und 4 weist somit zwei Spuren mit zirkulärem Strangversatz auf, bei dem gegenüberliegende Segmente demselben Strang zugeordnet sind, um Radialkräfte zu vermeiden.In the stator 3 however, it is not just a single armature winding 5 provided, but distributed over the circumference several armature windings 5 , in particular four armature windings, which are each formed saddle-shaped and extend in the axial direction over an angular amount of for example 90 °. Each armature winding 5 is formed circumferentially closed, which is based on the sectional view according to 4 can be seen. The transverse flux machine according to the 3 and 4 thus has two tracks with circular strand offset, in which opposite segments are assigned the same strand to avoid radial forces.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2011/080294 A1 [0003] WO 2011/080294 A1 [0003]
  • EP 0677914 A1 [0003] EP 0677914 A1 [0003]

Claims (12)

Transversalflussmaschine, mit einer ringförmigen Erregerwicklung (4) in einem Stator (2) und mit einer Ankerwicklung (5), mit einem gegenüber dem Stator (2) verstellbar, insbesondere drehbar gelagerten Rotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Erregerwicklung (4) auch die Ankerwicklung (5) im Stator (2) angeordnet ist, wobei der Rotor (3) passiv ausgebildet und zumindest teilweise aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist.Transverse flux machine, with an annular field winding ( 4 ) in a stator ( 2 ) and with an armature winding ( 5 ), with one opposite the stator ( 2 ) adjustable, in particular rotatably mounted rotor ( 3 ), characterized in that in addition to the exciter winding ( 4 ) also the armature winding ( 5 ) in the stator ( 2 ) is arranged, wherein the rotor ( 3 ) is passively formed and at least partially made of a soft magnetic material. Transversalflussmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerwicklung (5) im Stator (2) benachbart zum Spalt zwischen Stator (2) und Rotor (3) angeordnet ist.Transverse flux machine according to claim 1, characterized in that the armature winding ( 5 ) in the stator ( 2 ) adjacent to the gap between stator ( 2 ) and rotor ( 3 ) is arranged. Transversalflussmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Statorzähne (7) am Stator (2) und Rotorzähne (10) am Rotor (3) ausgebildet sind und die Zahnstirnseiten dem Spalt zwischen Stator (2) und Rotor (3) zugewandt sind.Transverse flux machine according to claim 1 or 2, characterized in that stator teeth ( 7 ) on the stator ( 2 ) and rotor teeth ( 10 ) on the rotor ( 3 ) are formed and the tooth end faces the gap between the stator ( 2 ) and rotor ( 3 ) are facing. Transversalflussmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Statorzähne (7) am Stator (2) und Rotorzähne (10) am Rotor (3) jeweils radial ausgerichtet sind.Transverse flux machine according to claim 3, characterized in that stator teeth ( 7 ) on the stator ( 2 ) and rotor teeth ( 10 ) on the rotor ( 3 ) are each radially aligned. Transversalflussmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerwicklung (5) ringförmig ausgebildet ist.Transverse flux machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the armature winding ( 5 ) is annular. Transversalflussmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerwicklung (5) sattelförmig ausgebildet ist.Transverse flux machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the armature winding ( 5 ) is saddle-shaped. Transversalflussmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) mit mindestens zwei Strängen ausgebildet ist und zwei axial versetzte Scheiben aufweist, die jeweils mit Wicklungen versehen sind.Transversal flux machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the stator ( 2 ) is formed with at least two strands and two axially offset discs, which are each provided with windings. Transversalflussmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerwicklung (4) zur Kompensation des Streuflusses Permanentmagnete (8) im Stator (2) zugeordnet sind.Transverse flux machine according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the excitation winding ( 4 ) for compensation of stray flux permanent magnets ( 8th ) in the stator ( 2 ) assigned. Transversalflussmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) und der Rotor (3) einander zumindest teilweise umgreifen und der Spalt zwischen Stator (2) und Rotor (3) als Ringspalt ausgebildet ist.Transverse flux machine according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the stator ( 2 ) and the rotor ( 3 ) at least partially surround each other and the gap between the stator ( 2 ) and rotor ( 3 ) is designed as an annular gap. Transversalflussmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Stator (2) und Rotor (3) zumindest teilweise axial versetzt angeordnet sind und der Spalt zwischen Stator (2) und Rotor (3) als Axialspalt ausgebildet ist.Transversal flux machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that stator ( 2 ) and rotor ( 3 ) are arranged at least partially offset axially and the gap between the stator ( 2 ) and rotor ( 3 ) is formed as an axial gap. Transversalflussmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Ausführung als Außenläufermotor.Transverse flux machine according to one of claims 1 to 10, characterized by an embodiment as an external rotor motor. Generator, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einer Transversalflussmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Generator, in particular in a motor vehicle, with a transverse flux machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 11.
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