DE102020005457A1

DE102020005457A1 - Stator für eine Transversalflussmaschine

Info

Publication number: DE102020005457A1
Application number: DE102020005457.9A
Authority: DE
Inventors: Hristian Naumoski; Moritz Kilper
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-09-07
Filing date: 2020-09-07
Publication date: 2022-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (3) für eine Transversalflussmaschine (1), umfassend eine Anzahl als Einzelpole ausgebildeter Statorkerne (4), wobei jeder Statorkern (4) mehrere Schichten (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5) aus kornorientiertem Elektroblech aufweist, die in Richtung eines magnetischen Flusses (Φ) um einen Hohlraum (6) angeordnet und schlussgeglüht oder spannungsfrei geglüht sind, wobei ein Luftspalt (7) von einer Außenseite des Statorkerns (4) bis zum Hohlraum (6) eingeschnitten ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine Transversalflussmaschine gemäß Anspruch 1.
Im Stator einer Transversalflussmaschine können Metallpulverwerkstoffe, beispielsweise SMC, aber auch nichtkomorientiertes (NO) Elektroblech bei Einzelpolbauweise zur Flussführung verwendet werden. Allerdings ist aufgrund der Eigenschaften des Werkstoffs und mangelnder Ausrichtung der Werkstoffkörner eine gezielte Flussführung nicht möglich.
Hersteller von Transversalflussmaschinen verwenden NO-Elektroblech als Statormaterial. Der Maschinentyp wird auch Dual-Sided Radial Flux Permanentmagnet Machine (RFPM) genannt. Nachteilig ist, dass eine gezielte Flussführung mit diesem Material nicht möglich ist. Hier wird das Blech zweidimensional gestanzt und dann gestapelt. Üblich sind auch Schnitte aus Teilen des Stators, die anschließend gefügt werden, was zu Performanceeinbußen führt und/oder die Verluste erhöht.
Aus der WO 2010/89734 A2 ist eine elektrische Maschine bekannt, die einen Stator und einen relativ zum Stator drehbaren Rotor mit einem Luftspalt dazwischen umfasst. Der Stator ist mit einer ersten Vielzahl von Magnetfeldquellen versehen, die in einer Umfangskonfiguration gleichmäßig über den Stator verteilt sind. Der Rotor ist mit einer zweiten Vielzahl von Magnetfeldquellen versehen, die in einer Umfangskonfiguration gleichmäßig über den Rotor verteilt sind. Die magnetischen Quellen von mindestens einer Vielzahl sind Elektromagnete. Jeder Elektromagnet umfasst mindestens eine Magnetspule, die auf einem Magnetleiter ruht. Der Magnetleiter umfasst mindestens ein Element aus magnetisch isotropen und/oder anisotropen Materialien.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Stator für eine Transversalflussmaschine anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stator für eine Transversalflussmaschine gemäß Anspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßer Stator für eine Transversalflussmaschine umfasst eine Anzahl als Einzelpole ausgebildeter Statorkerne, von denen jeder mehrere Schichten aus kornorientiertem Elektroblech aufweist, die in Richtung eines magnetischen Flusses um einen Hohlraum angeordnet und schlussgeglüht oder spannungsfrei geglüht sind, wobei ein Luftspalt von einer Außenseite des Statorkerns bis zum Hohlraum eingeschnitten ist.
Anstatt die Einzelpole des Stators aus NO Elektroblech zu stapeln wird gemäß der vorliegenden Erfindung empfohlen, das Bauteil des Stators einer Transversalflussmaschine mit segmentierten Polen aus kornorientiertem (KO) Elektroblech herzustellen. Dies geschieht, ähnlich wie im Hochleistungstrafobau, als gewickelter Kern, welcher in Flussrichtung um ein Profil aufgewickelt wird, wobei der Luftspalt hineingeschnitten wird und abschließend spannungsarm I-frei geglüht wird.
Die Erfindung ermöglicht, die Vorteile von kornorientiertem (KO) Elektroblech zu nutzen.
Das erfindungsgemäß gestaltete Bauteil erzeugt im Betrieb der Maschine signifikant weniger Verluste und führt den Fluss gezielter und mit höherer Flussdichte, sodass die Maschine bei gleicher Anforderung kleiner ausgelegt werden kann. Diese Lösung kann auch in anderen Typen von Transversalflussmaschinen eingesetzt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Transversalflussmaschine mit einem Rotor und einem Stator, und
2 eine schematische Detailansicht eines Statorkerns.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 ist eine schematische Ansicht einer Transversalflussmaschine 1 mit einem Rotor 2 und einem Stator 3 in Einzelpolbauweise. Der Stator 3 umfasst eine Anzahl als Einzelpole ausgebildeter Statorkerne 4. 2 ist eine schematische Detailansicht eines der Statorkerne 4.
Der Statorkern 4 umfasst mehrere Schichten 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 aus kornorientiertem (KO) Elektroblech, die in Richtung eines magnetischen Flusses Φ um einen Hohlraum 6 angeordnet sind. Beispielsweise weisen der Statorkern 4 und der Hohlraum 6 einen rechteckigen Querschnitt auf. Von einer Seite ist im Statorkern 4 ein Luftspalt 7 vorgesehen, der von einer Außenseite des Statorkerns 4 bis zum Hohlraum 6 reicht.
Zur Herstellung des Statorkerns 4 werden mehrere kornorientierte Elektrobleche zur Bildung der Schichten 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 nacheinander in Richtung des magnetischen Flusses Φ um ein Profil gewickelt und der Luftspalt 7 wird anschließend herausgeschnitten. Abschließend wird der Statorkern 4 schlussgeglüht und/oder spannungsfrei geglüht. Das Profil kann nach dem Wickeln der kornorientierten Elektrobleche, nach dem Schneiden des Luftspalts 7 oder nach dem Glühen entfernt werden.
Der Statorkern 4 kann im Stator 3 einer Transversalflussmaschine 1 eingesetzt werden, die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verwendet werden kann, insbesondere als Antriebsmotor.
Bezugszeichenliste

1: Transversalflussmaschine
2: Rotor
3: Stator
4: Statorkern
5.1 bis 5.5: Schicht
6: Hohlraum
7: Luftspalt
Φ: magnetischer Fluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2010/89734 A2 [0004]

Claims

Stator (3) für eine Transversalflussmaschine (1), umfassend eine Anzahl als Einzelpole ausgebildeter Statorkerne (4), dadurch gekennzeichnet, dass jeder Statorkern (4) mehrere Schichten (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5) aus kornorientiertem Elektroblech aufweist, die in Richtung eines magnetischen Flusses (Φ) um einen Hohlraum (6) angeordnet und schlussgeglüht oder spannungsfrei geglüht sind, wobei ein Luftspalt (7) von einer Außenseite des Statorkerns (4) bis zum Hohlraum (6) eingeschnitten ist.
Stator (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkern (4) und der Hohlraum (6) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Transversalflussmaschine (1), umfassend einen Rotor (2) und einen Stator (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) gemäß Anspruch 1 oder 2 ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Stators (3) für eine Transversalflussmaschine (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Statorkerns (4) mehrere kornorientierte Elektrobleche zur Bildung der Schichten (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5) nacheinander in Richtung eines magnetischen Flusses (Φ) um ein Profil gewickelt und der Luftspalt (7) anschließend herausgeschnitten wird, wobei der Statorkern (4) abschließend schlussgeglüht oder spannungsfrei geglüht wird.