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Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen für einen elektrischen Antrieb eines Fortbewegungsmittels, insbesondere umfassend eine Transversalflussmaschine.
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In Hybridfahrzeugen findet sich in der Regel für die elektrische Antriebsmaschine nur innerhalb des Getriebes oder im Bereich der Räder (in Form von Radnabenmotoren) Platz. Beide Bauräume zeichnen sich durch einen verhältnismäßig großen Durchmesser, jedoch eine geringe Länge (in axialer Richtung) aus. Aufgrund eines Entfalls von Wickelköpfen sind Transversalflussmaschinen (TFM) mit der resultierenden kurzen Länge und hohem Durchmesser dafür prinzipiell sehr gut geeignet. In bestehenden Antriebssystemen für Hybridfahrzeuge werden in der Regel jedoch Synchronmaschinen verwendet, da diese günstiger und einfacher zu fertigen sind. Hauptgrund sind dabei die hohen Kosten für die Permanentmagnete einer TFM, da das Konzept von einer hohen Polteilung und somit einer hohen Anzahl an Magneten lebt. Da viele Magnete verwendet werden, muss zudem frühzeitig mit dem Feldschwächebereich begonnen werden, was zu unnötigen Verlusten im Ständer und der Leistungselektronik führt. Für Maschinen mit einer großen Drehzahlspreizung, wie sie in einem Kfz zwangsläufig vorkommt, ist dies von erheblichem Nachteil und kann so den Wirkungsgrad der Antriebsmaschine reduzieren. Zudem bieten Permanentmagnete eine geringe Flexibilität hinsichtlich möglicher Arbeitspunkteinstellungen und Sicherungsmaßnahmen (z. B. durch Feldabschaltung) für den Fall, dass ein unvorhergesehener Betriebspunkt eintritt.
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Der vorstehend angeführte Bedarf wird erfindungsgemäß durch eine Außenrotoreinheit für eine Transversalflussmaschine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, einen Innenrotor mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 sowie eine Transversalflussmaschine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. Eine erfindungsgemäße Außenrotoreinheit für eine Transversalflussmaschine umfasst dabei ein den magnetischen Fluss leitendes Material (auch „Flussleitmittel” genannt), welches einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden, in Richtung eines Stators der Transversalflussmaschine durchgehend geöffneten Kanal umfasst. Als ”Flussleitmittel” sei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bauteil zur Verringerung eines magnetischen Widerstandes verstanden, mit Hilfe dessen Magnetfeldlinien gebündelt und in Richtung eines Luftspalts zwischen Rotor und Stator der Transversalflussmaschine geleitet werden können. Als Außenrotoreinheit wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung derjenige Teil einer Transversalflussmaschine verstanden, der sich im Betrieb um einen (insbesondere feststehenden) inneren Teil (Stator) der Transversalflussmaschine dreht. Zum allgemeinen Begriff einer ”Transversalflussmaschine” wird bezüglich der im Rahmen der vorliegenden Erfindung beabsichtigten Bedeutung auf die einschlägige Fachliteratur bzw. Nachschlagewerke verwiesen. Die ”Umfangsrichtung” könnte auch als ”in Drehrichtung” bzw. ”entgegen der Drehrichtung” der Transversalflussmaschine gelesen werden. Der Kanal, welcher durch das Flussleitmittel gebildet wird, kann als Kavität verstanden werden, deren Volumen im Wesentlichen längs entlang des abgewickelten Außenrotors erstreckt ist. In Richtung eines Stators der Transversalflussmaschine (mit anderen Worten in Richtung eines Luftspaltes zwischen Außenrotoreinheit und Stator) befindet sich eine Öffnung, entlang deren Rand sich magnetische Pole ausbilden können. Insbesondere können sich ebenfalls in Umfangsrichtung ungleichnamige magnetische Pole einander im Wesentlichen gegenüberstehen. Zur Erregung eines Magnetfeldes, aufgrund dessen sich die magnetischen Pole am Flussleitmittel ausbilden, ist in den Kanal eine im Wesentlichen in Umfangsrichtung gewickelte Erregerwicklung vorgesehen. Diese ist eingerichtet, im Betrieb der Transversalflussmaschine einen Erregerstrom zu führen, der beispielsweise über Schleifringe und/oder eine induktive Kopplung erzeugt werden kann. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass die Erregerwicklung zumindest teilweise auch außerhalb des Kanals angeordnet sein kann. Die vorstehend diskutierte Anordnung bietet dabei gegenüber bekannten Antriebsmaschinen den Vorteil einer geringen axialen Länge sowie gegenüber bekannten Transversalflussmaschinen den Vorteil einer hohen Flexibilität hinsichtlich einstellbarer Betriebspunkte.
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Bevorzugt bildet das Flussleitmittel dem Stator zugewandte Klauenpole aus, zwischen welchen der Kanal in Richtung des Stators geöffnet ist. Als Klauenpole seien im Rahmen der vorliegenden Erfindung dabei insbesondere solche Pole verstanden, welche im Luftspalt zumindest abschnittsweise gegeneinander sowie vollständig gegenüber korrespondierenden ungleichnamigen Polen isolierte Strukturen darstellen. Dabei können sich einander gegenüberstehende, ungleichnamige Pole durch sich verjüngende, distale Enden in Umfangsrichtung überlappen, so dass sich eine verzahnte Struktur ergibt. Dabei können die Pole und das Flussleitmittel aus sämtlichen zur Flussleitung als geeignet bekannten Materialien hergestellt sein. Insbesondere haben sich beispielsweise geschichtete und elektrisch gegeneinander isolierte Eisenbleche als vorteilhaft herausgestellt. Die vorstehend genannte Ausführung unter Verwendung von Klauenpolen ermöglicht eine besonders hohe Polteilung.
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Weiter bevorzugt ist ein zweiter Teil der Erregerwicklung außerhalb des Kanals an einer der Öffnung des Kanals gegenüberliegenden Seite des Flussleitmittels angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich der zweite Teil der Erregerwicklung an hinsichtlich einer Drehachse (Welle) der Transversalflussmaschine höheren Radien als der Kanal aus Flussleitmittel. Auf diese Weise kann das Flussleitmittel zumindest abschnittsweise beidseitig durch einen Erregerstrom zur Ausbildung eines magnetischen Erregerfeldes angeregt werden. Entsprechend sind höhere Leistungen innerhalb der Maschine möglich.
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Weiter bevorzugt können eine erste Windung des ersten Teils der Erregerwicklung (innerhalb des Kanals) und eine erste Windung eines zweiten Teils der Erregerwicklung (außerhalb des Kanals) an einer ersten Position in Umfangsrichtung elektrisch miteinander verbunden sein. Für eine zweite Windung dieses ersten Teils der Erregerwicklung (innerhalb des Kanals) und eine zweite Windung des zweiten Teils der Erregerwicklung (außerhalb des Kanals) gilt dasselbe für eine andere Position in Umfangsrichtung. Mit anderen Worten sind elektrische Verbindungen zwischen einer jeweiligen innerhalb des Kanals und einer entsprechenden außerhalb des Kanals angeordneten Windung in Umfangsrichtung verteilt. Auf diese Weise können Ungleichmäßigkeiten in Umfangsrichtung hinsichtlich des magnetischen Feldes im Luftspalt, welche ansonsten zu Drehmomentsschwankungen führen werden, verringert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Außenrotor, umfassend drei Außenrotoreinheiten, vorgeschlagen, wobei die Außenrotoreinheiten entsprechend den vorstehenden Erläuterungen aufgebaut sein können. Alle drei Außenrotoreinheiten können dabei in axialer Richtung dicht nebeneinander, z. B. auf ein und derselben Welle, angeordnet sein. Zusätzlich können die Außenrotoreinheiten von ein und demselben elektrischen Erregerstrom durchflossen werden. Bevorzugt können die Außenrotoreinheiten hierbei eine gemeinsame Erregerwicklung aufweisen, deren jeweilige Abschnitte (also auf einer jeweiligen Außenrotoreinheit) elektrisch miteinander verbunden sind. Zur Vermeidung eines unerwünschten magnetischen Schlusses abseits eines Luftspaltes der Transversalflussmaschine können zwischen einem ersten Flussleitmittel einer ersten Außenrotoreinheit und einem zweiten Flussleitmittel einer benachbarten Außenrotoreinheit Flusssperren (z. B. in Form eines Luftspaltes oder einer Kunststoffbarriere) angeordnet sein. Die Flusssperren sind dabei aus einem magnetisch schlecht leitfähigen Material (magnetischer Isolator) aufgebaut und erstrecken sich in Umfangsrichtung zwischen den Außenrotoreinheiten.
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Als alternative Maßnahme zur Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses abseits des Luftspaltes können die Außenrotoreinheiten des erfindungsgemäßen Außenrotors gegenläufig zueinander orientierte Erregerwicklungsabschnitte aufweisen. Mit anderen Worten kann die Stromflussrichtung und/oder Wicklungsrichtung einander benachbarter Erregerwicklungen (einer jeweiligen Außenrotoreinheit) hinsichtlich der Umfangsrichtung entgegengesetzt zueinander orientiert sein. Dies bedeutet zwar in der Fertigung eine Umkehrung der Wicklungsrichtung bzw. eine separate Bestromung der jeweiligen Erregerwicklungsabschnitte, ermöglicht jedoch eine Reduktion einer magnetischen Koppelung der Magnetfelder zwischen benachbarten Außenrotoreinheiten, so dass Flusssperren geringer dimensioniert oder gänzlich weggelassen werden können. Insbesondere kann hierdurch die Baugröße der erfindungsgemäßen Transversalflussmaschine weiter verringert werden.
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Die dem Stator zugewandten Pole der erfindungsgemäßen Rotoren bzw. Rotoreinheiten können in Umfangsrichtung geschrägt sein. Mit anderen Worten sind die einerseits der Öffnung angeordneten magnetischen Pole in Umfangsrichtung geschrägt, während die gegenüberliegenden Pole entgegen der Umfangsrichtung geschrägt sind. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn ein für eine dreiphasige Transversalflussmaschine vorgesehener Rotor aus lediglich einem Flussleitmittel und einer Nordpolseite sowie einer Südpolseite ausgebaut wird. Würden die Pole weiterhin achsparallel ausgestaltet sein, würden sie über unterschiedliche Polaritäten des Stators geführt werden und es würde sich ein geringeres Drehmoment ausbilden. Um dies zu vermeiden, kann der geschrägte Verlauf der Klauen denselben geschrägten Verlauf wie der Stator aufweisen. Mit anderen Worten werden die Pole bei einer Draufsicht auf die Maschine nicht mehr achsparallel, sondern schief verbaut.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Innenrotor für eine Transversalflussmaschine mit einem Flussleitmittel und einer um das Flussleitmittel gewickelten Erregerwicklung vorgeschlagen. Ein erster Erregerwicklungsstrang und ein zweiter Erregerwicklungsstrang der Erregerwicklung bilden dabei räumlich zusammengefasste Bündel von Abschnitten der Erregerwicklung. Ein erster Erregerwicklungsabschnitt des ersten Erregerwicklungsstrangs ist dabei in radialer Richtung des Innenrotors orientiert und ein zweiter Erregerwicklungsabschnitt des ersten Erregerwicklungsstrangs ist dabei in axialer Richtung (jeweils hinsichtlich einer Rotation der Transversalflussmaschine) orientiert. Dabei sind die Erregerwicklungsstränge elektrisch derartig am Flussleitmittel angeordnet, dass sich zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Erregerwicklungsabschnitten ein gleichnamiger magnetischer Pol im Flussleitmittel ausbildet. Mit anderen Worten wird zwischen einem ersten und einem zweiten Erregerwicklungsabschnitt beispielsweise ein Nordpol ausgebildet, während zwischen dem zweiten und einem dritten Erregerwicklungsabschnitt entsprechend ein magnetischer Südpol ausbildet. Zwischen dem dritten Erregerwicklungsabschnitt und einem vierten Erregerwicklungsabschnitt bildet sich entsprechend wiederum ein magnetischer Nordpol aus usw. Die vorstehend diskutierte Anordnung ermöglicht eine kompakte und kostengünstige Realisierung eines Innenrotors einer Transversalflussmaschine.
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Bevorzugt können dabei jeweils zwei in radialer Richtung orientierte Erregerwicklungsabschnitte in einem achsnahen Bereich des Innenrotors in Umfangsrichtung miteinander elektrisch verbunden sein. Mit anderen Worten gehen elektrische Leiter eines ersten in radialer Richtung orientierten Erregerwicklungsabschnittes in einem achsnahen Bereich in die elektrischen Leiter eines zweiten, in radialer Richtung orientierten Erregerwicklungsabschnittes über. Auf diese Weise wird ein zentraler Bereich des Flussleitmittels bzw. des Innenrotors nicht durch Erregerwicklungen verdeckt, so dass eine Welle durch den Innenrotor geführt werden kann. Zudem überlappen sich die Erregerwicklungsabschnitte im achsnahen Bereich auf diese Weise nicht, was die axiale Länge des Innenrotors gering hält.
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Als Alternative bietet sich die Möglichkeit, in radialer Richtung orientierte erste Erregerwicklungsabschnitte durchgehend das Flussleitmittel des Innenrotors in diametral durchgehend flankieren zu lassen. Diese Variante stellt ein deutlich kostengünstiger herzustellendes Wicklungsschema dar und kann zudem Festigkeitsvorteile mit sich bringen. Allerdings sind die anspruchsvollere Anordnung einer Welle durch den Innenrotor sowie eine vergrößerte axiale Länge des Innenrotors als nachteilig zu nennen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Transversalflussmaschine für ein elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Die Transversalflussmaschine kann dabei beispielsweise als Traktionsmaschine (zur Erzeugung eines Vortriebs für das Fortbewegungsmittel) oder als Generator (z. B. leistungsverzweigter Hybridantrieb, Range Extender, ...) verwendet werden. Insbesondere als Radnabenmotoren oder innerhalb eines Getriebes des Fortbewegungsmittels kann die Transversalflussmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Transversalflussmaschine umfasst dabei einen Stator sowie eine Außenrotoreinheit bzw. einen Außenrotor oder einen Innenrotor, wie sie oben im Detail beschrieben worden sind. Als Stator der erfindungsgemäßen Transversalflussmaschine können dabei Anordnungen verwendet werden, wie sie in Verbindung mit Transversalflussmaschinen des Standes der Technik bekannt sind.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
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1 eine erste schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Außenrotoreinheit für eine Transversalflussmaschine;
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2 eine erste schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Außenrotoreinheit für eine dreiphasige Transversalflussmaschine;
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3 eine erste schematische perspektivische Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Außenrotoreinheit für eine dreiphasige Transversalflussmaschine;
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4 eine erste schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Außenrotoreinheit für eine Transversalflussmaschine (alternatives Ausführungsbeispiel mit geschrägten Polen);
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5 eine erste schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Außenrotoreinheit für eine Transversalflussmaschine (alternatives Ausführungsbeispiel mit einer alternativen Erregerwicklungsanordnung);
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6 eine Prinzipskizze zum Verlauf einer Erregerwicklung in einem Kanal eines Flussleitmittels;
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7 eine Prinzipskizze zu einem alternativen Verlauf einer Erregerwicklung in einem Kanal eines Flussleitmittels;
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8 eine Prinzipskizze zu einem anderen alternativen Verlauf einer Erregerwicklung in einem Kanal eines Flussleitmittels;
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9 ein Wicklungsschema einer Erregerwicklung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Innenrotors; und
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10 ein alternatives Wicklungsschema einer Erregerwicklung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Innenrotors.
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1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Außenrotoreinheit 10 für eine Transversalflussmaschine 30. Innerhalb des Rotors ist dabei (nicht im Detail dargestellt) ein aus dem Stand der Technik bekannter Stator 50 der Transversalflussmaschine 30 angeordnet. Die Außenrotoreinheit 10 selbst umfasst ein Flussleitmittel 1, welches zwei zueinander parallele, in axialer Richtung erstreckte Flanken und ein die Flanken miteinander verbindendes achsparallel umlaufendes Element aufweist. In Richtung des Stators bildet das Flussleitmittel 1 miteinander verzahnte, jeweils zueinander versetzte magnetische Pole 4a, 4b aus. Auf diese Weise bildet sich ein Kanal 2 als Kavität innerhalb des Flussleitmittels 1 aus. Die Kavität ist in Richtung des Stators 50 durch einen in Umfangsrichtung durchgängigen Schlitz geöffnet. Der Schlitz besteht aus miteinander verbundenen Öffnungen 6 zwischen den Polen 4a (magnetische Nordpole) und den zweiten Polen 4b (magnetische Südpole). Eine den Kanal 1 in Umfangsrichtung durchlaufende Erregerwicklung 3 ist eingerichtet, durch einen Stromfluss ein magnetisches Feld zur Ausbildung der magnetischen Nordpole 4a sowie der magnetischen Südpole 4b zu induzieren. Auf diese Weise können die magnetischen Pole 4a, 4b in Verbindung mit dem Stator 50 zur Erzeugung eines Drehmoments der Transversalflussmaschine 30 verwendet werden.
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In 2 ist die in 1 dargestellte Anordnung 10a um zwei weitere Außenrotoreinheiten 10b, 10c zu einem Außenrotor 60 erweitert worden. Zur Isolation der räumlich einander nahegelegenen magnetischen Nordpole 4a und magnetischen Südpole 4b an den Grenzen zwischen den Außenrotoreinheiten 10a, 10b, 10c sind in Umfangsrichtung durchgängige Kunststoffbarrieren als Flusssperren 7 zwischen den Flussleitmitteln 1 der Außenrotoreinheiten 10a, 10b, 10c angeordnet. Die Flusssperren 7 weisen einen hohen magnetischen Widerstand auf, welcher verhindert, dass sich die Magnetfeldlinien zwischen den Außenrotoreinheiten schließen und daher nicht im Luftspalt zwischen Stator und Rotor zur Verfügung stehen.
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Ebenso wie in 2 gezeigt, stellt 3 eine Anordnung dreier Außenrotoreinheiten 10a, 10b, 10c dar, die in axialer Richtung zu einem Außenrotor 60 zusammengefügt sind. Erkennbar kommt die dargestellte Anordnung ohne Flusssperren 7 zwischen den Flussleitmitteln 1 der Außenrotoreinheiten 10a, 10b, 10c aus, wie sie in Verbindung mit 2 dargestellt wurden. Hierzu weist eine in der mittleren Außenrotoreinheit 10b angeordnete Erregerwicklung 3a_2 einen Wicklungssinn auf, der entgegen dem Wicklungssinn der Erregerwicklungen 3a_1 und 3a_3 der ersten Außenrotoreinheit 10a und der dritten Außenrotoreinheit 10c gerichtet ist. Auf diese Weise bilden sich zwischen der ersten Außenrotoreinheit 10a und der zweiten Außenrotoreinheit 10b jeweils magnetische Südpole 4b aus. Entsprechend bilden sich zwischen der zweiten Außenrotoreinheit 10b und der dritten Außenrotoreinheit 10c magnetische Nordpole 4a aus. Auf diese Weise ist ein magnetischer Kurzschluss zwischen benachbarten Außenrotoreinheiten 10a, 10b, 10c ausgeschlossen.
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4 zeigt eine der in 1 dargestellten Außenrotoreinheit 10 ähnliche Außenrotoreinheit 10, in welcher jedoch die ersten magnetischen Pole 4a (magnetischer Nordpol) und die zweiten magnetischen Pole 4b (magnetischer Südpol) in Umfangsrichtung geschrägt zueinander ausgeführt sind. Auf diese Weise kann bei der Verwendung der dargestellten Außenrotoreinheit 10 in einer dreiphasigen Transversalflussmaschine 30 (also dreiphasig ausgeführter Stator 50) verwendet werden. Hierzu korrespondiert die Schrägung der magnetischen Pole 4a, 4b mit der magnetischen Schrägung (aufgrund des Phasenversatzes der eingeprägten Statorströme) über die drei Phasen des Stators 50.
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5 zeigt ein alternatives Wicklungsschema einer Erregerwicklung 3. Gegenüber der in 1 dargestellten Anordnung ist nur ein erster Teil 3a der Erregerwicklung 3 innerhalb des Kanals 2 des Flussleitmittels 1 angeordnet. An einer Position 5a ist eine elektrische Verbindung mit einem zweiten, außerhalb des Kanals 2 gelegenen Teils 3b der Erregerwicklung 3 vorgesehen. Hierzu ist ein in radialer Richtung orientierter elektrischer Leiterabschnitt zwischen dem ersten Teil 3a und dem zweiten Teil 3b der Erregerwicklung 3 vorgesehen. Auf diese Weise tragen beide Teile 3a, 3b der Erregerwicklung 3 zur Erregung des magnetischen Flusses im Flussleitmittel 1 bei. Entsprechend erhöht sich die maximal mögliche Leistungsabgabe der dargestellten Transversalflussmaschine 30.
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6 zeigt eine alternative Detailansicht zu 1 auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Außenrotoreinheit 10 aus Sicht eines Stators 50 (nicht dargestellt). Die magnetischen Pole 4a, 4b sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht geschrägt, sondern im Wesentlichen quaderförmig zueinander ausgestaltet. Entsprechend den zuvor beschriebenen Außenrotoreinheiten 10 umfassen sie drei beispielhaft dargestellte Wicklungen 70, 71, 72 teilweise, welche parallel durch den Kanal 2 des Flussleitmittels 1 geführt sind.
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7 zeigt die in 6 dargestellte Anordnung, bei welcher an einer Position 5a elektrische Verbindungen zwischen innerhalb des Kanals 2 angeordneten Abschnitten der Erregerwicklung und außerhalb des Kanals 2 angeordneten Abschnitten der Erregerwicklung vorgesehen sind. Zudem stellt 7 eine Detailansicht der in 5 gezeigten Anordnung dar. Symbolisch ist zudem eine zusätzliche Position 5b dargestellt, an welcher eine Windung 72 eine zweite elektrische Verbindung zwischen einem innerhalb des Kanals 2 gelegenen Erregerwicklungsabschnitt und einem außerhalb des Kanals 2 gelegenen Erregerwicklungsabschnitt aufweist. Die alle an derselben Stelle 5a ausgeführten elektrischen Verbindungen können fertigungstechnisch eine erhebliche Vereinfachung bedeuten, können jedoch eine Ungleichmäßigkeit in Umfangsrichtung für das magnetische Feld im Betrieb mit sich bringen. Dies kann zu unerwünschten Schwingungen und Drehmomentschwankungen führen.
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8 zeigt eine Detailansicht der in 5 gezeigten Anordnung. Darin sind elektrische Verbindungen zwischen innerhalb des Kanals 2 angeordneten Erregerwicklungsabschnitten 70, 71, 72 und außerhalb des Kanals 2 angeordneten Erregerwicklungsabschnitten 73, 74 dargestellt. An einer ersten Position 5a ist die mittige Erregerwicklung 71 mit einem korrespondierenden Erregerwicklungsabschnitt (nicht dargestellt) an der Außenseite des Flussleitmittels 1 (außerhalb des Kanals 2) verbunden. Um die hierdurch verursachte Ungleichmäßigkeit des magnetischen Feldes in Umfangsrichtung zu verteilen, ist eine entsprechende erste elektrische Verbindung einer zweiten Erregerwicklung 72 an einer zweiten Position 5b sowie eine zweite elektrische Verbindung an einer dritten Position 5c ausgeführt. Für eine dritte Erregerwicklung 70 ist eine entsprechende elektrische Verbindung an einer vierten Position 5b in Umfangsrichtung ausgeführt. Indem sämtliche Positionen 5a, 5b, 5c, 5d für elektrische Verbindungen in Umfangsrichtung verteilt sind, werden auch Drehzahl- bzw. Drehmomentschwankungen reduziert.
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9 zeigt ein Wicklungsschema eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Innenrotors 20. Die Erregerwicklung 3 ist durch einen ersten Erregerwicklungsstrang 8a, einen zweiten Erregerwicklungsstrang 8b sowie einen dritten Erregerwicklungsstrang 8c zusammengesetzt. Die dargestellten Erregerwicklungsstränge 8a, 8b, 8c sind jeweils durch in radialer Richtung miteinander verbundene Erregerwicklungsabschnitte 8a_1 und 8a_2 bzw. 8b_1 und 8b_2 bzw. 8c_1 und 8c_2 ausgeführt. Jeweils zwei korrespondierende Erregerwicklungsabschnitte 8a_1 und 8a_2 bzw. 8b_1 und 8b_2 bzw. 8c_1 und 8c_2 sind im achsnahen Bereich 9 des Innenrotors 20 miteinander galvanisch verbunden. Hierbei kreuzen sie eine Rotationsachse des Innenrotors 20. Zweite Erregerwicklungsabschnitte 8b_3, 8c_3 verbinden die dargestellten ersten Erregerwicklungsabschnitte 8a, 8b, 8c mit in axialer Richtung gegenüberliegenden korrespondierenden Erregerwicklungssträngen (nicht dargestellt). Aus der Überlagerung der ersten Erregerwicklungsstränge 8a, 8b, 8c im achsnahen Bereich 9 ergibt sich eine größere Länge des dargestellten Innenrotors 20 in axialer Richtung. Fliehkräfte und Schwingungen können von der dargestellten Wicklungsanordnung jedoch besser aufgenommen werden.
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10 zeigt ein gegenüber der in 9 dargestellten Anordnung alternativ ausgeführtes Beispiel für ein Wicklungsschema. Jeweils in radialer Richtung orientierte erste Erregerwicklungsabschnitte 8a_1, 8b_1, 8c_1, 8a_2, 8b_2, 8c_2 sind vor einem Durchkreuzen des achsnahen Bereiches 9 in Umfangsrichtung elektrisch miteinander verbunden. Auf diese Weise weist ein jeweiliger Erregerwicklungsstrang 8a, 8b, 8c an der dargestellten Flanke des Innenrotors 20 auch einen im Wesentlichen in radialer Richtung orientierten Abschnitt auf, der die jeweiligen in radialer Richtung orientierten Erregerwicklungsabschnitte 8a_1, 8b_1, 8c_1, 8a_2, 8b_2, 8c_2 elektrisch miteinander verbindet. Auf diese Weise bleibt ein Bereich, in welchem eine Rotationsachse des dargestellten Innenrotors 20 liegt, frei von der Erregerwicklung 3, wodurch einerseits die Anordnung einer Welle am dargestellten Innenrotor 20 unkomplizierter realisiert werden kann und die axiale Länge des dargestellten Innenrotors 20 gegenüber der in 9 dargestellten Anordnung geringer ausfällt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flussleitmittel
- 2
- Kanal
- 3, 3a, 3b, 3a_1, 3a_2, 3a_3
- Erregerwicklung
- 4a
- Nordpol
- 4b
- Südpol
- 5a, b, c, d
- Umfangspositionen
- 6
- Öffnung
- 7
- Flusssperre
- 8a, 8b, 8c
- Erregerwicklungsstränge
- 8a_1, 8b_1, 8c_1, 8a_2, 8b_2, 8c_2
- Erregerwicklungsabschnitte (radial)
- 8a_3, 8b_3, 8c_3
- Erregerwicklungsabschnitte (axial)
- 9
- achsnaher Bereich
- 10, 10a, 10b, 10c
- Außenrotoreinheit
- 20
- Innenrotor
- 30
- Transversalflussmaschine
- 50
- Stator
- 60
- Außenrotor
- 70, 71, 72, 73, 74
- Erregerwicklungsabschnitte
