DE102022114221A1 - Axialflussmaschine - Google Patents

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DE102022114221A1
DE102022114221A1 DE102022114221.3A DE102022114221A DE102022114221A1 DE 102022114221 A1 DE102022114221 A1 DE 102022114221A1 DE 102022114221 A DE102022114221 A DE 102022114221A DE 102022114221 A1 DE102022114221 A1 DE 102022114221A1
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Miriam Axtmann
Christoph Raber
Ivo Agner
Johannes Kolb
René Daikeler
Holger Witt
Karl-Ludwig Kimmig
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine (1), umfassend einen Stator (2) mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper (3) und einem relativ zum erste Statorkörper (3) drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts (4) beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor (5), wobei der erste Statorkörper (3) eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch (6) herauserstreckender erster Statorzähne (7) aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule (8) zumindest abschnittsweise umgriffen sind, wobei der erste Statorkörper (3) in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts (21) versetzbar ist und eine erste Betriebsposition (9) einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts (21) versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition (10) einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine, umfassend einen Stator mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper und einem relativ zum erste Statorkörper drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor, wobei der erste Statorkörper eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch herauserstreckender erster Statorzähne aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule zumindest abschnittsweise umgriffen sind,
  • Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
  • Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
  • Zunehmend werden in derartigen E-Achsen auch Axialflussmaschinen eingesetzt. Eine Axialflussmaschine bezeichnet eine dynamoelektrische Maschine, bei der der magnetische Fluss zwischen Rotor und Stator parallel zur Drehachse des Rotors verläuft. Häufig sind sowohl Stator als auch Rotor weitgehend scheibenförmig ausgebildet. Axialflussmaschinen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn der axial zur Verfügung stehende Bauraum in einem gegebenen Anwendungsfall begrenzt ist. Dies ist beispielsweise vielfach beiden eingangs beschriebenen elektrischen Antriebsystemen für Elektrofahrzeuge der Fall. Neben der verkürzten axialen Baulänge liegt ein weiterer Vorteil der Axialflussmaschine in ihrer vergleichsweisen hohen Drehmomentdichte. Ursächlich hierfür ist die im Vergleich zu Radialflussmaschinen größere Luftspaltfläche, die bei einem gegebenen Bauraum zur Verfügung steht. Ferner ist auch ein geringeres Eisenvolumen im Vergleich zu konventionellen Maschinen notwendig, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Maschine auswirkt.
  • Bei der Entwicklung der für E-Achsen vorgesehenen elektrischen Maschinen und Getrieben besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung insbesondere der elektrischen Maschinen und der Getriebe wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine und/oder einem Getriebe durchgesetzt.
  • Neben den sich ständig verbesserten Leistungsdichten ist ein weiteres Ziel einer optimalen Auslegung der Axialflussmaschine die Maximierung der Effizienz im Fahrzyklus. Hierbei spielen die Wirkungsgrade im Teillastbereich eine bedeutende Rolle, weil dort der Antrieb in typischen Fahrzyklen häufig und lang anhaltend betrieben wird. Gleichzeitig muss die Axialflussmaschine aber auch eine gute Performance in bestimmten anderen Lastsituationen (z.B. Autobahnfahrt, Beschleunigungen, Bergfahrten), eine große Drehmomentdichte und eine hohe Leistungsdichte erreichen. Dies führt in aller Regel zu einem Zielkonflikt in der Auslegung der Axialflussmaschine.
  • Diese Eigenschaften und gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad werden grundsätzlich am besten durch permanentmagneterregte Synchronmaschinen erzielt. Allerdings führt der Einsatz von Permanentmagneten dazu, dass der magnetische Fluss in der Maschine nur über die Einprägung von entsprechenden Strömen, z. B. durch einen feldschwächenden oder feldstärkenden d-Strom variiert werden kann. Neben der Drehmomenterzeugung ist die Höhe des magnetischen Flusses maßgeblich für die Eisenverluste verantwortlich. So kann zwar eine Verringerung von Eisenverlusten im Teillastbereich und insbesondere bei höheren Drehzahlen durch eine Feldschwächung mit Hilfe der Einprägung eines d-Stroms erreicht werden, dies führt allerdings gleichzeitig zu höheren Kupferverlusten aufgrund des zusätzlichen Stromanteils.
  • Die Schwächung des magnetischen Flusses in der Axialflussmaschine ohne oder nur mit geringem Anteil im d-Strom kann über erhöhte magnetische Widerstände im Eisenkreis erfolgen. Dies kann durch ein zusätzliches Einbringen eines Luftspalts erreicht werden, womit durch die Variation desselben eine Feldveränderung erzeugt werden kann.
  • In der US7342342 B wird beispielsweise die Feldschwächung bei einer elektrischen Maschine dadurch erreicht, dass die Rotorposition in Bezug auf den Stator verstellt wird. US5245238 A beschreibt eine Feldschwächung, die bei einer Axialflussmaschine in I-Anordnung über eine Teilung des Rotors erreicht wird und die Rotorscheiben gegeneinander verdreht werden. In der US7800277 BB wird eine Feldschwächung bei einer Axialflussmaschine erreicht, indem das Rückschlussjoch des Stators inkl. eines Teils der Statorzähne gegenüber den Statorzähnen mit der Wicklung verdreht wird.
  • Die Erhöhung des Zykluswirkungsgrads durch eine Verringerung der Eisenverluste ohne nennenswerte Erhöhung der Kupferverluste bei gleichzeitig hoher Drehmoment- und Leistungsdichte kann also durch das Einbringen und die Veränderung eines Luftspalts erreicht werden. Bei Axialflussmaschinen mit Doppelrotor und einem Stator (H-Anordnung) kann dies durch Verstellung der Rotoren erreicht werden. Der Luftspalt, der schon zwischen Stator und Rotor vorhanden ist, wird dabei verändert und es kann somit eine Flussänderung erreicht werden. Bei Axialflussmaschinen mit einem Doppelstator und einem Rotor (I-Anordnung) müssten hingegen ein Stator oder beide Statoren verstellt werden. Die Verstellung eines gesamten Stators birgt allerdings Schwierigkeiten insbesondere aufgrund der Anschlüsse des Stators. Die elektrischen Anschlüsse als auch die Anschlüsse der Kühlung lassen sich nur bedingt flexibel gestalten. Außerdem führen beispielweise Schleifkontakte zu einem erhöhten Verschleiß und zu Verlusten und sind meist auch nicht für große Leistungen wie im Bereich der Traktionsantriebe gefordert möglich.
  • Es ist somit die Aufgabe der Erfindung eine Axialflussmaschine bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme vermeidet oder zumindest verringert.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Axialflussmaschine, umfassend einen Stator mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper und einem relativ zum erste Statorkörper drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor, wobei der erste Statorkörper eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch herauserstreckender erster Statorzähne aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule zumindest abschnittsweise umgriffen sind, wobei der erste Statorkörper in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt des ersten Statorjochs unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine erste Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt des ersten Statorjochs unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine bewirkt ist
  • Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Luftspaltverstellung realisiert ist, ohne dass die Anschlüsse des Stators insbesondere bei der I-Anordnung bewegt werden müssen. Ein Kerngedanke der Erfindung ist insbesondere, dass der Stator in einen festen und einen beweglichen Teil aufgetrennt wird. Dazu verbleiben insbesondere bevorzugt die Statorwicklungen und die Statorzähne mit ihren elektrischen Anschlüssen im festen Teil und das Statorjoch wird als bewegliches Teil vorgesehen. Da im Statorjoch keine Anschlüsse verbleiben, kann dieses ohne Probleme bewegt werden. Durch das bewegliche Statorjoch kann ein zusätzlicher Luftspalt zwischen Statorzähnen und Statorjoch eingebracht werden. Dieser Luftspalt führt zu einem zusätzlichen magnetischen Widerstand im Eisenkreis und damit gesamthaft zu einer Verringerung des magnetischen Flusses und zur Verringerung der Eisenverluste.
  • Es ist grundsätzlich möglich, ein Abschnitt des Statorjochs oder das gesamte Statorjoch zur Ausbildung eines Feldschwächungsspalts zu bewegen. Hierbei kann die Bewegung eines Abschnitts des Statorjochs bevorzugt in axialer und/oder radialer Richtung erfolgen. So wäre es beispielsweise auch möglich, dass ein kreissegmentartiges Abschnitt des Statorjochs radial versetzbar ist und hierdurch ein entsprechender Feldschwächungsspalt ausgebildet wird.
  • Daher ist es grundsätzlich möglich, dass ein Feldschwächungsspalt neben einer ringartigen oder konusförmigen Ausbildung auch eine hiervon abweichende Raumform aufweisen kann.
  • Es kann, je nach Anwendungsgebiet, vorteilhaft sein, eine Axialflussmaschine in I-Anordnung oder H-Anordnung auszubilden. Bei einer I-Anordnung ist der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet. Bei einer H-Anordnung sind zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet. Die erfindungsgemäße Axialflussmaschine ist bevorzugt in I-Anordnung konfiguriert.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von Rotor-Stator-Konfigurationen als I-Typ und/oder H-Typ axial nebeneinander angeordnet sind. Auch wäre es in diesem Zusammenhang möglich, mehrere Rotor-Stator-Konfigurationen des I-Typs in axialer Richtung nebeneinander anzuordnen. Insbesondere ist es auch zu bevorzugen, dass die Rotor-Stator-Konfiguration des H-Typs und/oder des I-Typs jeweils im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, so dass diese modulartig zu einer Gesamtkonfiguration zusammengefügt werden können. Derartige Rotor-Stator-Konfigurationen können insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein sowie mit einer gemeinsamen Rotorwelle oder mit mehrere Rotorwellen verbunden sein.
  • Der Stator der erfindungsgemäßen elektrischen Axialflussmaschine weist bevorzugt einen Statorkörper mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Statorwicklungen auf. Der Statorkörper kann in Umfangsrichtung gesehen einteilig oder segmentiert ausgebildet sein. Der Statorkörper kann aus einem Statorblechpaket mit mehreren laminierten Elektroblechlagen gebildet sein. Alternativ kann der Statorkörper auch aus einem verpressten weichmagnetischen Material, wie dem sogenannten SMC-Material (Soft Magnetic Compound) gebildet sein.
  • Der Rotor einer elektrischen Axialflussmaschine kann zumindest in Teilen als geblechter Rotor ausgebildet sein. Ein geblechter Rotor ist in radialer Richtung geschichtet ausgebildet. Der Rotor einer Axialflussmaschine kann alternativ auch einen Rotorträger aufweisen, der entsprechend mit Magnetblechen und/oder SMC-Material und mit als Permanentmagneten ausgebildeten Magnetelementen bestückt ausgebildet ist. Bevorzugt weist der Rotor neben den Permanentmagneten keine weiteren magnetisch leitende Materialien auf. Insbesondere können die Permanentmagneten auch in einem ganz oder teilweise aus einem Kunststoff ausgeformten Rotor aufgenommen sein.
  • Als Rotorwelle wird eine drehbar gelagerte Welle einer elektrischen Maschine bezeichnet, mit der der Rotor bzw. Rotorkörper drehfest gekoppelt ist.
  • Die elektrische Axialflussmaschine kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen. Eine Steuereinrichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, dient insbesondere der elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme der elektrischen Axialflussmaschine.
  • Eine Steuereinrichtung weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinrichtung ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen.
  • Innerhalb der Steuereinrichtung können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.
  • Die Steuereinrichtung kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinrichtung übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinrichtung einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.
  • Eine Steuereinrichtung kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.
  • Ganz besonders bevorzugt besitzt die Steuereinrichtung wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der insbesondere einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinrichtung zur Ausführung des Computerprogrammcodes zu veranlassen.
  • Die Steuereinheit kann besonders bevorzugt eine Leistungselektronik zur Bestromung des Stators oder Rotors umfassen. Eine Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik bzw. ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 1.000 W, bevorzugt mindestens 10.000 W besonders bevorzugt mindestens 100.000 W zu steuern oder regeln.
  • Die elektrische Axialflussmaschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 50 kW, vorzugsweise größer als 100 kW und insbesondere größer als 250 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Betriebsdrehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt. Höchst bevorzugt weist die elektrische Maschine Betriebsdrehzahlen zwischen 5.000-15.000 U/min, äußerst bevorzugt zwischen 7.500-13.000 U/min auf.
  • Die elektrische Axialflussmaschine kann bevorzugt auch in einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang verbaut sein. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Axialflussmaschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Axialflussmaschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Axialflussmaschine und das Getriebe in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Axialflussmaschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Axialflussmaschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
  • Die elektrische Axialflussmaschine kann besonders bevorzugt auch für eine Verwendung in einem Hybridmodul vorgesehen sein. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können eine Axialflussmaschine und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln der Axialflussmaschine in und/oder Auskuppeln der Axialflussmaschine aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Abschnitt des ersten Statorjochs in von dem Rotor weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine erste Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt des ersten Statorjochs in auf den Rotor hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine bewirkt ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass sich hierdurch ein besonders einfach zu aktuierender axialer Versatz realisieren lässt.
  • Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Stator der Axialflussmaschine einen zweiten scheibenförmigen Statorkörper aufweist, der axial unter Ausbildung eines zweiten Luftspalts beabstandet und koaxial zum scheibenförmigen Rotor angeordnet ist, so dass die Axialflussmaschine in I-Konfiguration ausgeführt ist, wobei der zweite Statorkörper eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem zweiten Statorjoch herauserstreckender zweiter Statorzähne aufweist, welche jeweils von wenigstens einer zweiten Statorspule zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
  • Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der zweite Statorkörper in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt des zweiten Statorjochs unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine erste Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist und
    der wenigstens eine Abschnitt des zweiten Statorjochs unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine bewirkt ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass die Feldschwächung einer derartigen Axialflussmaschine noch besser einstellbar ist.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der zweite Statorkörper in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt des zweiten Statorjochs in von dem Rotor weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine erste Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt des zweiten Statorjochs in auf den Rotor hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine bewirkt ist. Hierdurch kann ebenfalls eine einfache Aktuierung des Statorjochs bereitgestellt werden.
  • Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der erste zweiteilige Statorkörper einen axial nicht versetzbaren Teil umfasst und/oder der zweite Statorkörper einen axial nicht versetzbaren Teil umfasst, wodurch insbesondere im nicht versetzbaren Teil, einfache Anschlüsse ausgebildet werden können, welche keinen Versatz berücksichtigen müssen, wodurch die entsprechenden Anschlüsse vergleichsweise einfach und kostengünstig ausgebildet werden können. So können beispielsweise insbesondere ein hydraulisches Kühlsystem in dem nicht versetzbaren Teil eines Statorkörpers angeordnet sein. Daher ist es in diesem Zusammenhang besonders bevorzugt, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der erste Statorkörper ein von einem Kühlfluid durchströmbares erstes Kühlsystem aufweist, wobei das erste Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil des ersten zweiteiligen Statorkörpers ausgebildet ist und/oder der zweite Statorkörper ein von einem Kühlfluid durchströmbares zweites Kühlsystem aufweist, wobei das zweite Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil des zweiten zweiteiligen Statorkörpers ausgebildet ist. Auch ist es vorteilhaft, elektrische Anschlüsse, beispielsweise für die Statorspulen, in dem nicht versetzbaren Teil des Statorkörpers anzuordnen. Es versteht sich, dass mit dem Begriff „nicht versetzbar“ auch kleine axiale Verschiebungen, welche sich beispielsweise aus Toleranzen ergeben, des entsprechenden Statorkörpers miterfasst sind.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Abschnitt des ersten Statorjochs und der wenigstens eine Abschnitt des zweiten Statorjochs unabhängig voneinander axial versetzbar sind, was die Steuerung der Feldschwächung flexibler gestaltbar macht.
  • Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das erste Statorjoch mit einem Abschnitt der ersten Statorzähne axial versetzbar ist und/oder das zweite Statorjoch mit einem Abschnitt der zweiten Statorzähne axial versetzbar ist. Auch kann in diesem Zusammenhang die Erfindung in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das erste Statorjoch mit den ersten Statorzähnen axial versetzbar ist und/oder das zweite Statorjoch mit den zweiten Statorzähne axial versetzbar ist.
  • Grundsätzlich wäre es auch möglich, einen Abschnitt des Statorjochs mit einem Abschnitt der Statorzähne axial versetzbar auszubilden, beispielsweise in Form eines axial versetzbaren Zylinders innerhalb eines Statorkörpers.
  • Ferner kann es zu bevorzugen sein, dass die Axialflussmaschine einen Stator mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper und einem relativ zum erste Statorkörper drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor aufweist, wobei der erste Statorkörper eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch herauserstreckender erster Statorzähne aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule zumindest abschnittsweise umgriffen sind, wobei der erste Statorkörper in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass das erste Statorjoch unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts gegenüber dem ersten Statorzähnen axial versetzbar ist und in eine erste Betriebsposition entgegen der Kraft eines Federelements überführbar ist, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist.
  • Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Luftspaltverstellung realisiert ist, ohne dass die Anschlüsse des Stators insbesondere bei der I-Anordnung bewegt werden müssen. Ein Kerngedanke der Erfindung ist insbesondere, dass der Stator in einen festen und einen beweglichen Teil aufgetrennt wird. Dazu verbleiben insbesondere bevorzugt die Statorwicklungen und die Statorzähne mit ihren elektrischen Anschlüssen im festen Teil und das Statorjoch wird als bewegliches Teil vorgesehen. Da im Statorjoch keine Anschlüsse verbleiben, kann dieses ohne Probleme bewegt werden. Durch das bewegliche Statorjoch kann ein zusätzlicher Luftspalt zwischen Statorzähnen und Statorjoch eingebracht werden. Dieser Luftspalt führt zu einem zusätzlichen magnetischen Widerstand im Eisenkreis und damit gesamthaft zu einer Verringerung des magnetischen Flusses und zur Verringerung der Eisenverluste.
  • Erfindungsgemäß wird ein Federelement mit dem Statorjoch gekoppelt. Das Federlement kann als Zugfeder oder Druckfeder ausgebildet sein. Es ist bevorzugt, das Federelement in Form einer Zugfeder als Rückzugsfeder des Statorjochs auszuführen. Das Statorjoch kann so einen vergleichsweise einfachen wirkenden Kolben ausbilden und einen besonders kompakten Aufbau begünstigen.
  • Bevorzugt kann die Luftspaltverstellung durch ein hydraulisches oder pneumatisches Drucksystem aktuierbar sein. Höchst bevorzugt ist das hydraulische oder pneumatische Drucksystem so konfiguriert, dass die Luftspaltverstellung der Axialflussmaschine bei einem Druck von 1,5-2,5 bar aktiv schaltbar ist, also von einem großem Luftspalt hin zu einem kleinem Luftspalt überführbar ist. Der axial versetzbare Kolben des hydraulischen oder pneumatischen Drucksystems wird dabei insbesondere bevorzugt von dem Statorjoch und der Druckraum von der Statoraufnahme gebildet.
  • Es ist grundsätzlich möglich, ein Teil des Statorjochs oder das gesamte Statorjoch zur Ausbildung eines Feldschwächungsspalts zu bewegen. Hierbei kann die Bewegung eines Teils des Statorjochs bevorzugt in axialer Richtung erfolgen.
  • Daher ist es grundsätzlich möglich, dass ein Feldschwächungsspalt neben einer ringartigen oder konusförmigen Ausbildung auch eine hiervon abweichende Raumform aufweisen kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wobei das erste ringförmige Statorjoch in einer korrespondierenden ringförmigen Führungsnut einer Statoraufnahme axial versetzbar geführt ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hierdurch ein besonders kompakter Aufbau des Stators realisierbar ist.
  • Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das sich das Federelement einerseits gegen die Führungsnut und anderseits gegen das Statorjoch abstützt, was ebenfalls eine kompakte Bauform begünstigt.
  • Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Federelement als eine Tellerfeder ausgebildet ist. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass sich das als Tellerfeder ausgebildete Federelement einerseits an einer radial äußeren Mantelfläche der ringförmigen Führungsnut und anderseits an einer radial äußeren Mantelfläche des ringförmigen Statorjochs abstützt.
  • Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Federelement aus einem ringförmigen Grundkörper gebildet ist, aus dem sich ringsegmentartige Laschen mit einem freien Ende in axialer Richtung aus dem Grundkörper herauserstrecken, wobei der Grundkörper einerseits an dem Grund in der ringförmigen Führungsnut anliegt und anderseits die Laschen an dem Statorjoch anliegt oder wobei der Grundkörper einerseits an dem Statorjoch anliegt und anderseits die Laschen an dem Grund in der ringförmigen Führungsnut anliegt.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Federelement aus einer Mehrzahl von ringförmigen Grundkörpern aus denen sich jeweils ringsegmentartige Laschen mit jeweils einem freien Ende in axialer Richtung aus den Grundkörpern heraus erstrecken, gebildet ist. Hierdurch kann eine höhere Federkraft bei gleichzeitig noch sehr kompakten Baumaßen bereitgestellt werden.
  • Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Mehrzahl von ringförmigen Grundkörpern mit ihren jeweiligen ringsegmentartigen Laschen aus einem im Wesentlichen identischen Blechschnitt gebildet ist, was fertigungs- und kostentechnisch zu bevorzugen ist. Besonders bevorzugt ist es, dass die ringförmigen Grundkörper mit ihren ringsegmentartigen Laschen in Umfangsrichtung leicht versetzt angeordnet sind, um die Federwirkung weiter zu verbessern.
  • Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Laschen an ihren freien Enden in axialer Richtung von einem mit dem Statorjoch gekoppelten Befestigungsmittel durchgriffen sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass die geschichteten Laschen sich bei der Federbewegung in axialer Richtung nicht gegenseitig behindern.
  • Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Befestigungsmittel als Schrauben ausgebildet sind, wodurch sich eine sichere und lösbare Verbindung zwischen dem Federelement und dem Statorjoch bereitstellen lässt.
  • Es kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Axialflussmaschine einen Stator mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper und einem relativ zum erste Statorkörper drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor besitzt, wobei der erste Statorkörper eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch herauserstreckender erster Statorzähne aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule zumindest abschnittsweise umgriffen sind,
    wobei der erste Statorkörper in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass das erste Statorjoch unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts gegenüber dem ersten Statorzähnen axial versetzbar ist und in eine erste Betriebsposition überführbar ist, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine bewirkt ist, wobei das erste ringförmige Statorjoch in einer korrespondierenden ringförmigen Führungsnut einer Statoraufnahme axial versetzbar geführt ist
  • Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Luftspaltverstellung realisiert ist, ohne dass die Anschlüsse des Stators insbesondere bei der I-Anordnung bewegt werden müssen. Ein Kerngedanke der Erfindung ist insbesondere, dass der Stator in einen festen und einen beweglichen Teil aufgetrennt wird. Dazu verbleiben insbesondere bevorzugt die Statorwicklungen und die Statorzähne mit ihren elektrischen Anschlüssen im festen Teil und das Statorjoch wird als bewegliches Teil vorgesehen. Da im Statorjoch keine Anschlüsse verbleiben, kann dieses ohne Probleme bewegt werden. Durch das bewegliche Statorjoch kann ein zusätzlicher Luftspalt zwischen Statorzähnen und Statorjoch eingebracht werden. Dieser Luftspalt führt zu einem zusätzlichen magnetischen Widerstand im Eisenkreis und damit gesamthaft zu einer Verringerung des magnetischen Flusses und zur Verringerung der Eisenverluste.
  • Es ist grundsätzlich möglich, ein Teil des Statorjochs oder das gesamte Statorjoch zur Ausbildung eines Feldschwächungsspalts zu bewegen. Hierbei kann die Bewegung eines Teils des Statorjochs bevorzugt in axialer und/oder radialer Richtung erfolgen. So wäre es beispielsweise auch möglich, dass ein kreissegmentartiges Teil des Statorjochs radial versetzbar ist und hierdurch ein entsprechender Feldschwächungsspalt ausgebildet wird.
  • Daher ist es grundsätzlich möglich, dass ein Feldschwächungsspalt neben einer ringartigen oder konusförmigen Ausbildung auch eine hiervon abweichende Raumform aufweisen kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Statorzähne gegenüber der Statoraufnahme fixiert sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hiermit ein vorkonfektionierbarer Statorkörper bereitgestellt werden kann.
  • Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Statorzähne einerseits an einer radial inneren, ringförmigen Zahnaufnahme und anderseits an einer radial äußeren, ringförmigen Zahnaufnahme angeordnet sind, wobei die radial innere Zahnaufnahme und/oder die radial äußere Zahnaufnahme an der Statoraufnahme fixiert sind/ist.
    Es kann hierdurch erreicht werden, dass die Statorzähne als ein montierbares Modul bereitgestellt werden können.
  • Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die radial innere Zahnaufnahme und/oder die radial äußere Zahnaufnahme sich in axialer Richtung aus der radial inneren Zahnaufnahme und/oder der radial äußeren Zahnaufnahme herauserstreckende Stifte aufweist, welche formschlüssig in in der Statoraufnahme ausgebildete Öffnungen eingreifen. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass hierdurch eine vordefinierte Positionierung der Zahnaufnahmen relativ zur Statoraufnahme realisiert werden kann.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die radial innere Zahnaufnahme in einer radial inneren Nut der Statoraufnahme angeordnet ist und/oder die radial äußere Zahnaufnahme in einer radial äußeren Nut der Statoraufnahme angeordnet ist. Hierdurch lässt sich insbesondere eine Zentrierung der Statoraufnahme relativ zu den Statorzähnen ausbilden. Auch wird hierdurch eine axial kompakt bauende Ausführung eines Statorkörpers begünstigt.
  • Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die ersten Statorzähne ringsegmentartig ausgeformt sind und eine radial innere Stirnseite und eine radial äußere Stirnseite aufweisen sowie aus einer Mehrzahl an paketierten, sich jeweils in einer Axialebene erstreckenden Blechen gebildet sind, wobei eines der Bleche als ein erstes Befestigungsmittel im Bereich der inneren Stirnseite axial aus dem Statorzahn herausragt und ein weiteres der Bleche als ein zweites Befestigungsmittel im Bereich der äußeren Stirnseite axial aus dem Statorzahn herausragt, wobei das erste Befestigungsmittel an der radial inneren Zahnaufnahme und das zweite Befestigungsmittel an der radial äußeren Zahnaufnahme fixiert ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass hierdurch eine integrierte mechanische Anbindung eines Statorzahns an die Zahnaufnahmen realisiert ist.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das erste Befestigungsmittel ein erstes Formschlussmittel und/oder das zweite Befestigungsmittel ein zweites Formschlussmittel aufweist, welche jeweils mit korrespondierenden Formschlussmitteln an der radial inneren Zahnaufnahme und/oder radial äußeren Zahnaufnahme eine formschlüssige Fixierung der Statorzähne gegenüber der der radial inneren Zahnaufnahme und/oder radial äußeren Zahnaufnahme bewirken. Hierbei kann insbesondere auch ausgenutzt werden, dass die Bleche eine Biegung radial nach außen beziehungsweise innen zulassen und somit mit ihren als Fenster ausgebildeten Formschlussmitteln beispielsweise über korrespondierende in den Nuten angeordnete Formschlussmittel wie Zapfen geschoben werden können. Nachdem die beiden ringförmigen Zahnaufnahmen mit den vormontierten Einzelzähen in die Statoraufnahme geschoben wurden, ist ein Lösen dieser Verbindung blockiert.
  • Grund dafür ist, dass die Nuten in dem Gehäuse zwar ermöglichen, dass es axial gefügt werden kann, aber auch verhindern, dass die Bleche sich wieder radial verbiegen, um die formschlüssige Verbindung zur radial inneren oder äußeren Zahnaufnahme aufzulösen. Die Baugruppe, bestehend aus den Statorzähnen und den beiden ringförmigen Zahnaufnahmen, kann beispielsweise durch Schrauben an der Statoraufnahme befestigt sein.
  • Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die ersten Statorzähne in radialer Richtung jeweils von einem Balken durchgriffen sind, wobei bevorzugt zwischen dem Balken und dem entsprechenden Statorzahn eine Isolation vorgesehen ist. Hierdurch kann insbesondere die Übertragung der Kraft eines Statorzahns in die Befestigungsmittel verbessert werden. Um einen elektrischen Kurzschluss zwischen den Blechen zu vermeiden, sollte der Balken mit einer Isolationsschicht umgeben sein.
  • Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Balken aus einer Mehrzahl von paketierten Blechen gebildet ist, welche senkrecht zu den paketierten Blechen des entsprechenden Statorzahns verläuft. Hierdurch kann erreicht werden, dass Streuflüsse und damit Verluste reduziert werden können.
  • Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die radial innere, ringförmige Zahnaufnahme eine umfänglich geschlossene oder geöffnete Ringform aufweist und/oder die radial äußere, ringförmige Zahnaufnahme eine umfänglich geschlossene oder geöffnete Ringform aufweist. Auch ist es denkbar, die Ringform aus mehreren ringsegmentförmigen Zahnaufnahmen auszubilden, welche in Umfangsrichtung aneinander angeordnet werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • 1 eine erste Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit einem Statorkörper und einem Rotor in zwei verschiedenen Betriebspositionen in einer schematischen Abwicklung,
    • 2 eine zweite Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit zwei Statorkörpern und einem Rotor in einer ersten Betriebsposition in einer schematischen Abwicklung,
    • 3 eine zweite Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit zwei Statorkörpern und einem Rotor in einer zweiten Betriebsposition in einer schematischen Abwicklung,
    • 4 eine zweite Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit zwei Statorkörpern und einem Rotor in einer dritten Betriebsposition in einer schematischen Abwicklung,
    • 5 eine dritte Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit zwei Statorkörpern und einem Rotor in einer ersten Betriebsposition in einer schematischen Abwicklung,
    • 6 eine vierte Ausführungsform einer Axialflussmaschine mit zwei Statorkörpern und einem Rotor in einer ersten Betriebsposition in einer schematischen Abwicklung.
    • 7 eine Axialflussmaschine in I-Konfiguration in einer Axialschnittdarstellung,
    • 8 eine Axialflussmaschine in I-Konfiguration mit axial versetzbaren Statorjochen in zwei verschiedenen Betriebspositionen in jeweils einer schematischen Axialschnittdarstellung,
    • 9 eine Statoraufnahme mit einem ersten Federelement in zwei verschiedenen Betriebszuständen in jeweils einer Axialschnittdarstellung,
    • 10 eine Statoraufnahme mit einem zweiten Federelement in zwei verschiedenen Betriebszuständen in jeweils einer Axialschnittdarstellung,
    • 11 ein Federelement in einer perspektivischen, freigestellten Darstellung.
    • 12 eine Statoraufnahme und mit Statorzähnen bestückte Zahnaufnahmen in einer axial geschnittenen, perspektivischen Explosionsansicht,
    • 13 eine Statoraufnahme und mit Statorzähnen bestückte Zahnaufnahmen in einem zusammengesetzten Montagezustand in einer axial geschnittenen, perspektivischen Ansicht,
    • 14 einen Statorzahn in einer perspektivischen und einer Axialschnittansicht.
  • Die 1 zeigt eine Axialflussmaschine 1, umfassend einen Stator 2 mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper 3 und einem relativ zum erste Statorkörper 3 drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts 4 beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor 5. Der erste Statorkörper 3 weist eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch 6 herauserstreckender erster Statorzähne 7 auf, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule 8 zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
  • Der erste Statorkörper 3 ist in der Art zweiteilig ausgebildet, dass wenigstens ein Abschnitt 50 des ersten Statorjochs 6 unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzbar ist und eine erste Betriebsposition 9 einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist, was in der rechten Abbildung der 1 zu sehen ist. Der erste Feldschwächungsspalt 21 ist kreisscheibenartig ausgebildet.
  • In der gezeigten Ausführungsform der 1 bildet das gesamte ringscheibenartige erste Statorjoch 6 den von den Statorzähnen 7 axial versetzbaren Abschnitt 50.
  • Die linke Abbildung der 1 zeigt, dass das Statorjoch 6 unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzbar ist und dann eine zweite Betriebsposition 10 einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist.
  • In der gezeigten Ausführungsform der 1 ist das erste Statorjoch 6 in von dem Rotor 5 weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzbar. Dieses nimmt dann die erste Betriebsposition 9 ein, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist (Siehe rechte Abbildung der 1). In kinematisch analoger Weise erfolgt dann die Feldstärkung der Axialflussmaschine 1, indem das erste Statorjoch 6 in auf den Rotor 5 hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzt wird und so eine zweite Betriebsposition 10 einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist.
  • In den 2-5 sind Ausführungsformen einer Axialflussmaschine 1 gezeigt, deren Stator 2 jeweils einen zweiten scheibenförmigen Statorkörper 11 aufweist, der axial unter Ausbildung eines zweiten Luftspalts 12 beabstandet und koaxial zum scheibenförmigen Rotor 5 angeordnet ist, so dass die Axialflussmaschine 1 in I-Konfiguration ausgeführt ist, wobei der zweite Statorkörper 11 eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem zweiten Statorjoch 13 herauserstreckender zweiter Statorzähne 14 aufweist, welche jeweils von wenigstens einer zweiten Statorspule 15 zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
  • Dabei ist der zweite Statorkörper 11 in der Art zweiteilig ausgebildet, dass wenigstens ein Abschnitt 51 des zweiten Statorjochs 13 unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts 16 versetzbar ist und eine erste Betriebsposition 17 einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist. Dieser Betriebszustand ist in der 3 gezeigt. In der gezeigten Ausführungsform der 3 bildet das gesamte ringscheibenartige zweite Statorjoch 13 den von den Statorzähnen 14 axial versetzbaren Abschnitt 51.
  • Das zweite Statorjoch 13 kann unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts 16 versetzt werden und so eine zweite Betriebsposition 18 einnehmen, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist, was in der 2 zu sehen ist.
  • Die Ausführungsformen der 2-5 zeigen des Weiteren, dass der zweite Statorkörper 11 in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt 51 des zweiten Statorjochs 13 in von dem Rotor 5 weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts 16 versetzbar ist und eine erste Betriebsposition 17 einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist. Der wenigstens eine Abschnitt 51 des zweiten Statorjochs 13 ist in auf den Rotor 5 hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts 16 versetzbar. So kann dieses eine zweite Betriebsposition 18 einnehmen, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist.
  • Was auch insbesondere der 4 entnommen werden kann ist, dass der wenigstens eine Abschnitt 50 des ersten Statorjochs 6 und der wenigstens eine Abschnitt 51 des zweiten Statorjochs 13 unabhängig voneinander axial versetzbar sind.
  • Der erste zweiteilige Statorkörper 3 umfasst einen axial nicht versetzbaren Teil 19 umfasst und der zweite Statorkörper 11 einen axial nicht versetzbaren Teil 20. Der erste Statorkörper 3 besitzt ein von einem Kühlfluid durchströmbares erstes Kühlsystem, wobei das erste Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil 19 des ersten zweiteiligen Statorkörpers 3 ausgebildet ist. Analog hierzu kann auch der zweite Statorkörper 11 ein von einem Kühlfluid durchströmbares zweites Kühlsystem aufweisen, wobei das zweite Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil 20 des zweiten zweiteiligen Statorkörpers 11 ausgebildet ist
  • In der 5 ist eine Ausführungsform der Axialflussmaschine gezeigt, bei der das erste Statorjoch 6 mit einem Abschnitt der ersten Statorzähne 7 axial versetzbar ist.
  • In der 1 ist also der konstruktiv einfachste Aufbau einer Axialflussmaschine 1 mit einem Stator 2 und einem Rotor 5 als abgewickelte Prinzipskizze gezeigt. Die Statorwicklungen bzw. die Statorspulen 8 liegen in den Nuten im Stator 2. Der Stator 2 besteht aus Statorzähnen 7 und einem Statorjoch 6. Gegebenenfalls gibt es eine Abdichtung für einen Kühlmittelkreislauf zum Rotor 5 hin, was in der Figur aber nicht gezeigt ist. Der Rotor 5 besteht aus Permanentmagneten und einem Rotorjoch. Das Statorjoch 6 und die Statorzähne 7 inklusive der Statorspulen 8 sind voneinander getrennt. Es kann daher auch eine weitere Abdichtung der Statorzähne 7 und der Statorspulen 8 zum Statorjoch 6 hin erfolgen. Befindet sich das Statorjoch 6, wie in der 1 dargestellt, direkt an den Statorzähnen 7, so wird die feldgestärkte Position eingenommen, die in der linken Abbildung der 1 zu sehen ist und wodurch das maximale Drehmoment und die maximale Leistung erreicht werden können. Wird das Statorjoch 6, wie in der rechten Abbildung der 1 gezeigt verstellt, so ergibt sich die feldgeschwächte Position. Zusätzlich zum Luftspalt 4 zwischen Stator 2 und Rotor 5 entsteht ein weiterer Luftspalt 21 zwischen Statorzähnen 7 und Statorjoch 6. Damit wird der magnetische Widerstand im Eisenkreis zwischen Statorzähnen 7 und Rückschluss (Joch) erhöht und der Gesamtfluss in der Axialflussmaschine 1 nimmt ab. Durch die Abnahme des Flusses verringern sich die Eisenverluste insbesondere im Teillastbereich.
  • In den 2-5 ist jeweils eine Axialflussmaschine 1 in I-Anordnung ebenfalls als abgewickelte Prinzipskizze gezeigt. Der Rotor 5 kann hierbei ohne Rotorjoch aufgebaut werden. Die 2-5 zeigen die Aufteilung jeweils beider Statorkörper 3,11 in ein bewegliches Statorjoch 6 und in feststehende Statorzähne 7 mit ihren Statorspulen 8. Wie für den Fall der Axialflussmaschine 1 mit einem Stator 2 und einem Rotor 5 liegt der feldgestärkte Zustand vor, wenn beide Statorjoche 6,13 an die Statorzähne 7,14 anschließen, wie es beispielsweise in der 2 gezeigt ist. Der feldgeschwächte Zustand wird, wie in 3 zu erkennen ist, mit der Ausbildung zweier Feldschwächungsspalte 16,21 zwischen dem jeweiligen Statorjoch 6,13 und den jeweiligen Statorzähnen 7,14 erreicht. Für die I-Anordnung ist es auch möglich, dass nur ein Statorkörper 3,11 in einen feststehenden und einen axial versetzbaren Teil aufgeteilt wird und der andere Statorkörper 3,11 als „festes“ Element verbleibt. Damit muss nur ein Teil eines Statorkörpers 3,11 beweglich ausgeführt werden und die Felder in den Luftspalten 4,12 zwischen den Statorkörpern 3,11 und dem Rotor 5 sollten näherungsweise in diesen beiden Luftspalten 4,12 ähnlich bleiben. Allerdings muss für die gleiche Auswirkung das eine bewegliche Teil des entsprechenden Statorkörpers 3,11 in erster Näherung doppelt so weit verschoben werden, wie die Variante mit den zwei beweglichen Statorjochen 6,13.
  • Die Aufteilung eines des Statorkörper 3,11 in ein bewegliches und in ein festsehendes Teil kann direkt am Übergang vom Statorjoch 6,13 zu den Statorzähnen 7,14, wie in den 2-4 dargestellt, vorgenommen werden oder es wird nur ein Teil des Statorjoches 6,13 beweglich ausgeführt oder ein Teil der Statorzähne 7,14 ist noch mit dem entsprechenden Statorjoch 6,13, das sich bewegt, verbunden.
  • Die Verstellung der beweglichen Statorjoche 6,13 muss mit einem geeigneten Aktor vorgenommen werden. Ein solcher kann in verschiedenen Formen z. B. elektrisch, hydraulisch, mechanisch oder auch in kombinierter Weise ausgeführt sein. Die Verstellung erfolgt dabei in allen Varianten primär in axiale und/oder radialer Richtung bezüglich der Drehachse des Rotors 5. Grundsätzlich wäre auch eine Kombination dieser axialen und/oder radialen Verschiebung mit einer gleichzeitigen Drehung denkbar, wenn sich dadurch eine bessere Lösung eines Aktors realisieren lässt. Im Betrieb der Axialflussmaschine 1 wird der Aktor durch ein übergeordnetes Steuer- oder Regelungssystem typischerweise so gesteuert, dass abhängig vom aktuellen Betriebspunkt (Drehmoment und Drehzahl) wenigstens einer der Feldschwächungsspalte 16,21 auf eine optimale Länge bezüglich der gesamten Verlustleistung der Axialflussmaschine 1 eingestellt wird, oder dass zumindest zwischen zwei Positionen umgeschaltet wird. Neben dieser verlustoptimalen Betriebsweise zur Einstellung des Feldschwächungsspalts 16,21 wäre auch eine Einstellung in Abhängigkeit des Zustands der Axialflussmaschine 1 z. B. im Fehlerfall denkbar.
  • 6 zeigte eine Ausführungsform, bei der der Abschnitt 50 des Statorjochs 6 mit einem Abschnitt 52 der Statorzähne 7 axial versetzbar ausgebildet ist, und zwar in Form eines axial versetzbaren Zylinders innerhalb des Statorkörpers 3.
  • Die 7 zeigt eine Axialflussmaschine 1, umfassend einen Stator 2 mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper 3 und einem relativ zum erste Statorkörper 3 drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts 4 beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor 5. Der erste Statorkörper 3 weist eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch 6 herauserstreckender erster Statorzähne 7 auf, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule 8 zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
  • Der erste Statorkörper 3 ist in der Art zweiteilig ausgebildet, dass das Statorjoch 6 unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzbar ist und eine erste Betriebsposition 9 einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist, was in der unteren Abbildung der 8 zu sehen ist. Der erste Feldschwächungsspalt 21 ist kreisscheibenartig ausgebildet. Die obere Abbildung der 8 zeigt, dass das Statorjoch 6 unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts 21 versetzbar ist und dann eine zweite Betriebsposition 10 einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist.
  • Der erste Statorkörper 3 ist also in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass das erste Statorjoch 6 unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts 21 gegenüber dem ersten Statorzähnen 7 axial versetzbar ist und in eine erste Betriebsposition 9 überführbar ist, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist. Dabei ist das erste ringförmige Statorjoch 6 in einer korrespondierenden ringförmigen Führungsnut 22 einer Statoraufnahme 23 axial versetzbar geführt, während die Statorzähne 7 gegenüber der Statoraufnahme 23 fixiert sind.
  • In den 7-8 sind Ausführungsformen einer Axialflussmaschine 1 gezeigt, deren Stator 2 jeweils einen zweiten scheibenförmigen Statorkörper 11 aufweist, der axial unter Ausbildung eines zweiten Luftspalts 12 beabstandet und koaxial zum scheibenförmigen Rotor 5 angeordnet ist, so dass die Axialflussmaschine 1 in I-Konfiguration ausgeführt ist, wobei der zweite Statorkörper 11 eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem zweiten Statorjoch 13 herauserstreckender zweiter Statorzähne 14 aufweist, welche jeweils von wenigstens einer zweiten Statorspule 15 zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
  • Dabei ist der zweite Statorkörper 11 in der Art zweiteilig ausgebildet, dass das zweite Statorjoch 13 unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts 16 axial versetzbar ist und eine erste Betriebsposition einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist. Dieser Betriebszustand ist in der unteren Abbildung der 8 gezeigt.
  • Das zweite Statorjoch 13 kann unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts 16 axial versetzt werden und so eine zweite Betriebsposition einnehmen, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist, was in der oberen Abbildung der 8 zu sehen ist.
  • Gegebenenfalls gibt es eine Abdichtung für einen Kühlmittelkreislauf zum Rotor 5 hin, was in den Figuren aber nicht gezeigt ist. Der Rotor 5 besteht aus Permanentmagneten und einem Rotorjoch. Der Rotor 5 kann jedoch auch ohne Rotorjoch aufgebaut werden. Das Statorjoch 6 und die Statorzähne 7 inklusive der Statorspulen 8 sind voneinander getrennt. Es kann daher auch eine weitere Abdichtung der Statorzähne 7 und der Statorspulen 8 zum Statorjoch 6 hin erfolgen. Befindet sich das Statorjoch 6, wie in der oberen Abbildung der 8 dargestellt, direkt an den Statorzähnen 7, so wird die feldgestärkte Position eingenommen, wodurch das maximale Drehmoment und die maximale Leistung erreicht werden können. Wird das Statorjoch 6, wie in der unteren Abbildung der 2 gezeigt verstellt, so ergibt sich die feldgeschwächte Position. Zusätzlich zum Luftspalt 4 zwischen Stator 2 und Rotor 5 entsteht ein weiterer Feldschwächungsspalt 21 zwischen Statorzähnen 7 und Statorjoch 6. Damit wird der magnetische Widerstand im Eisenkreis zwischen Statorzähnen 7 und Rückschluss (Joch) erhöht und der Gesamtfluss in der Axialflussmaschine 1 nimmt ab. Durch die Abnahme des Flusses verringern sich die Eisenverluste insbesondere im Teillastbereich.
  • Die 8 zeigt besonders gut die Aufteilung jeweils beider Statorkörper 3,11 in ein bewegliches Statorjoch 6 und in feststehende Statorzähne 7 mit ihren Statorspulen 8. Der feldgestärkte Zustand liegt vor, wenn beide Statorjoche 6,13 an die Statorzähne 7,14 anschließen, wie es beispielsweise in der oberen Abbildung der 8 gezeigt ist. Der feldgeschwächte Zustand wird, wie in der unteren Abbildung der 8 zu erkennen ist, mit der Ausbildung zweier Feldschwächungsspalte 16,21 zwischen dem jeweiligen Statorjoch 6,13 und den jeweiligen Statorzähnen 7,14 erreicht. Für die I-Anordnung ist es auch möglich, dass nur ein Statorkörper 3,11 in einen feststehenden und einen axial versetzbaren Teil aufgeteilt wird und der andere Statorkörper 3,11 als „festes“ Element verbleibt. Damit muss nur ein Teil eines Statorkörpers 3,11 beweglich ausgeführt werden und die Felder in den Luftspalten 4,12 zwischen den Statorkörpern 3,11 und dem Rotor 5 sollten näherungsweise in diesen beiden Luftspalten 4,12 ähnlich bleiben. Allerdings muss für die gleiche Auswirkung das eine bewegliche Teil des entsprechenden Statorkörpers 3,11 in erster Näherung doppelt so weit verschoben werden, wie die Variante mit den zwei beweglichen Statorjochen 6,13.
  • Die Aufteilung eines des Statorkörper 3,11 in ein bewegliches und in ein festsehendes Teil wird direkt am Übergang vom Statorjoch 6,13 zu den Statorzähnen 7,14 vorgenommen
  • Wie in der 8 bereits angedeutet, ist das erste Statorjoch 6 unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts 21 gegenüber dem ersten Statorzähnen 7 axial versetzbar und in eine erste Betriebsposition 9 entgegen der Kraft eines Federelements 41 überführbar ist, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 bewirkt ist. Die Ausbildung und Wirkung des Federelements 41 wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • 9 ist zu sehen, dass das erste ringförmige Statorjoch 6 in einer korrespondierenden ringförmigen Führungsnut 22 einer Statoraufnahme 23 axial versetzbar geführt ist und sich das Federelement 41 einerseits gegen die Führungsnut 22 und anderseits gegen das Statorjoch 6 abstützt. Das Federelement 41 ist in der gezeigten Ausführungsform als eine Tellerfeder ausgebildet. Die 9 zeigt des Weiteren, dass sich das als Tellerfeder ausgebildete Federelement 41 einerseits an einer radial äußeren Mantelfläche 42 der ringförmigen Führungsnut 22 und anderseits an einer radial äußeren Mantelfläche 43 des ringförmigen Statorjochs 6 abstützt. Die obere Abbildung der 3 zeigt das Federelement 41 in einem feldgeschwächten Betriebszustand des Stators 2 und die untere Abbildung der 9 zeigt das Federelement 41 in einer feldgestärkten Betriebsstellung.
  • In den 10-11 ist ferner gezeigt, dass das Federelement 41 aus einem ringförmigen Grundkörper 44 gebildet ist, aus dem sich ringsegmentartige Laschen 45 mit einem freien Ende 48 in axialer Richtung aus dem Grundkörper 44 herauserstrecken, wobei der Grundkörper 44 einerseits an dem Grund 47 in der ringförmigen Führungsnut 22 anliegt und anderseits die Laschen 45 an dem Statorjoch 6 anliegt.
  • Das in den 10-11 gezeigte Federelement 41 besteht aus einer Mehrzahl von ringförmigen Grundkörpern 44 aus denen sich jeweils ringsegmentartige Laschen 45 mit jeweils einem freien Ende 48 in axialer Richtung aus den Grundkörpern 44 heraus erstrecken. Die Federelemente 41 sind also schichtweise übereinandergestapelt bzw. paketiert. Hierbei ist die Mehrzahl von ringförmigen Grundkörpern 44 mit ihren jeweiligen ringsegmentartigen Laschen 45 aus einem im Wesentlichen identischen Blechschnitt gebildet. Die Laschen 45 sind an ihren freien Enden 48 in axialer Richtung jeweils von einem mit dem Statorjoch 6 gekoppelten Befestigungsmittel 49 durchgriffen, die als Schraube ausgebildet ist. Hierdurch kann das Federelement 41 auch insbesondere als Zugfeder ausgeführt werden und Zugkräfte auf das Statorjoch 6 übertragen werden.
  • Wie man anhand der 11 gut erkennen kann, sind die Enden 48 der Laschen 45 am Umfang geringfügig zueinander versetzt angeordnet. Das heißt, der Blechschnitt dieser Federelemente 41 ist im Wesentlichen gleich, bis auf das Befestigungslöcher zur Durchführung der Schraube hin zum Statorjoch 6, welche in Umfangsrichtung geringfügig versetzt sind. Dies ist jedoch aus den 4-5 nicht zu erkennen. Diese kleine Abweichung im Blechschnitt ermöglich es die Federelemente 41 aufeinander zu stapeln, ohne dass sie sich in ihrer Federwirkung behindern.
  • So entsteht ein Federelement 41 bestehen aus drei im Wesentlichen gleichen Einzelfedern, die in dem gezeigten Beispiel jeweils neun Laschen 45 mit Befestigungsmöglichkeiten zum Statorjoch 6 besitzen.
  • Die Verstellung der beweglichen Statorjoche 6,13 muss mit einem geeigneten Aktor vorgenommen werden. Ein solcher kann in verschiedenen Formen z. B. elektrisch, hydraulisch, mechanisch oder auch in kombinierter Weise ausgeführt sein. Die Verstellung erfolgt dabei in allen Varianten in axiale Richtung bezüglich der Drehachse des Rotors 5. Grundsätzlich wäre auch eine Kombination dieser axialen Verschiebung mit einer gleichzeitigen Drehung denkbar, wenn sich dadurch eine bessere Lösung eines Aktors realisieren lässt. Im Betrieb der Axialflussmaschine 1 wird der Aktor durch ein übergeordnetes Steuer- oder Regelungssystem typischerweise so gesteuert, dass abhängig vom aktuellen Betriebspunkt (Drehmoment und Drehzahl) wenigstens einer der Feldschwächungsspalte 16,21 auf eine optimale Länge bezüglich der gesamten Verlustleistung der Axialflussmaschine 1 eingestellt wird, oder dass zumindest zwischen zwei Positionen umgeschaltet wird. Neben dieser verlustoptimalen Betriebsweise zur Einstellung des Feldschwächungsspalts 16,21 wäre auch eine Einstellung in Abhängigkeit des Zustands der Axialflussmaschine 1 z. B. im Fehlerfall denkbar.
  • Der 12 ist gut entnehmbar, dass die Statorzähne 7 einerseits an einer radial inneren, ringförmigen Zahnaufnahme 24 und anderseits an einer radial äußeren, ringförmigen Zahnaufnahme 25 angeordnet sind, wobei die radial innere Zahnaufnahme 24 und die radial äußere Zahnaufnahme 25 an der Statoraufnahme 23 fixiert sind. Die radial innere Zahnaufnahme 24 und die radial äußere Zahnaufnahme 25 besitzen sich in axialer Richtung aus der radial inneren Zahnaufnahme 24 und der radial äußeren Zahnaufnahme 25 herauserstreckende Stifte 26, welche formschlüssig in in der Statoraufnahme 23 ausgebildete Öffnungen 27 eingreifen. Die Stifte 26 können auch als Schrauben ausgeführt sein.
  • Die radial innere, ringförmige Zahnaufnahme 24 und die radial äußere, ringförmige Zahnaufnahme 25 weisen eine umfänglich geschlossene Ringform auf. Im zusammengesetzten Zustand, der in der 13 gezeigt ist, ist die radial innere Zahnaufnahme 24 in einer radial inneren Nut 28 der Statoraufnahme 23 und die radial äußere Zahnaufnahme 25 in einer radial äußeren Nut 29 der Statoraufnahme 23 angeordnet.
  • Die ersten Statorzähne 7 sind ringsegmentartig ausgeformt und erinnern an Kuchenstücke. Sie weisen eine radial innere Stirnseite 30 und eine radial äußere Stirnseite 31 auf und sind aus einer Mehrzahl an paketierten, sich jeweils in einer Axialebene 32 erstreckenden Blechen 33 gebildet, was gut aus der 14 entnommen werden kann. Eines der Bleche 33 ragt hierbei als ein erstes Befestigungsmittel 34 im Bereich der inneren Stirnseite 30 axial aus dem Statorzahn 7 heraus und ein weiteres der Bleche 33 ragt als ein zweites Befestigungsmittel 35 im Bereich der äußeren Stirnseite 31 axial aus dem Statorzahn 7 heraus. Das erste Befestigungsmittel 34 ist dann im zusammengebauten Zustand an der radial inneren Zahnaufnahme 24 und das zweite Befestigungsmittel 35 an der radial äußeren Zahnaufnahme 25 fixiert.
  • Was der 14 auch entnommen werden kann ist, dass das erste Befestigungsmittel 34 ein erstes Formschlussmittel 36 und das zweite Befestigungsmittel 35 ein zweites Formschlussmittel 37 aufweist, welche jeweils mit korrespondierenden Formschlussmitteln an der radial inneren Zahnaufnahme 24 und radial äußeren Zahnaufnahme 25 eine formschlüssige Fixierung der Statorzähne 7 gegenüber der der radial inneren Zahnaufnahme 24 und radial äußeren Zahnaufnahme 25 bewirken.
  • Auch ist in der 14 gezeigt, dass die ersten Statorzähne 7 in radialer Richtung jeweils von einem Balken 39 durchgriffen sind, wobei zwischen dem Balken 39 und dem entsprechenden Statorzahn 7 eine Isolation vorgesehen ist. Der Balken 39 ist aus einer Mehrzahl von paketierten Blechen 40 gebildet, welche senkrecht zu den paketierten Blechen 33 des entsprechenden Statorzahns 7 verläuft.
  • Die in dieser Anmeldung benutzten Begriffe „radial“, „axial“, „tangential“ und „Umfangsrichtung“ beziehen sich immer auf die Rotationsachse der Axialflussmaschine 1. Die Begriffe „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „oberhalb“ und „unterhalb“ dienen hier nur dazu, um zu verdeutlichen, welche Bereiche der Abbildungen gerade im Text beschrieben werden. Die spätere Ausführung der Erfindung kann auch anders angeordnet werden. Die Erfindung ist ferner nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Axialflussmaschine
    2
    Stator
    3
    Statorkörper
    4
    Luftspalt
    5
    Rotor
    6
    Statorjoch
    7
    Statorzähne
    8
    Statorspule
    9
    Betriebsposition
    10
    Betriebsposition
    11
    Statorkörper
    12
    Luftspalt
    13
    Statorjoch
    14
    Statorzähne
    15
    Statorspule
    16
    Feldschwächungsspalt
    17
    Betriebsposition
    18
    Betriebsposition
    19
    Teil
    20
    Teil
    21
    Feldschwächungsspalt
    22
    Führungsnut
    23
    Statoraufnahme
    24
    Zahnaufnahme
    25
    Zahnaufnahme
    26
    Stifte
    27
    Öffnungen
    28
    Nut
    29
    Nut
    30
    Stirnseite
    31
    Stirnseite
    32
    Axialebene
    33
    Bleche
    34
    Befestigungsmittel
    35
    Befestigungsmittel
    36
    Formschlussmittel
    37
    Formschlussmittel
    39
    Balken
    40
    Bleche
    41
    Federelement
    42
    Mantelfläche
    43
    Mantelfläche
    44
    Grundkörper
    45
    Laschen
    47
    Grund
    48
    Ende
    49
    Befestigungsmittel
    50
    Abschnitt
    51
    Abschnitt
    52
    Abschnitt
  • 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
    • US 7342342 [0009]
    • US 5245238 A [0009]
    • US 7800277 [0009]

Claims (10)

  1. Axialflussmaschine (1), umfassend einen Stator (2) mit einem ersten scheibenförmigen Statorkörper (3) und einem relativ zum erste Statorkörper (3) drehbaren, axial unter Ausbildung eines ersten Luftspalts (4) beabstandeten und koaxial angeordneten scheibenförmigen Rotor (5), wobei der erste Statorkörper (3) eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem ersten Statorjoch (6) herauserstreckender erster Statorzähne (7) aufweist, welche jeweils von wenigstens einer ersten Statorspule (8) zumindest abschnittsweise umgriffen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Statorkörper (3) in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts (21) versetzbar ist und eine erste Betriebsposition (9) einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts (21) versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition (10) einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist.
  2. Axialflussmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) in von dem Rotor (5) weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines ersten Feldschwächungsspalts (21) versetzbar ist und eine erste Betriebsposition (9) einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) in auf den Rotor (5) hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des ersten Feldschwächungsspalts (21) versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition (10) einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist
  3. Axialflussmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) der Axialflussmaschine (1) einen zweiten scheibenförmigen Statorkörper (11) aufweist, der axial unter Ausbildung eines zweiten Luftspalts (12) beabstandet und koaxial zum scheibenförmigen Rotor (5) angeordnet ist, so dass die Axialflussmaschine (1) in I-Konfiguration ausgeführt ist, wobei der zweite Statorkörper (11) eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung aus einem zweiten Statorjoch (13) herauserstreckender zweiter Statorzähne (14) aufweist, welche jeweils von wenigstens einer zweiten Statorspule (15) zumindest abschnittsweise umgriffen sind.
  4. Axialflussmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Statorkörper (11) in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt (51) des zweiten Statorjochs (13) unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts (16) versetzbar ist und eine erste Betriebsposition (17) einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt (51) des zweiten Statorjochs (13) unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts (16) versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition (18) einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist.
  5. Axialflussmaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Statorkörper (11) in der Art zweiteilig ausgebildet ist, dass wenigstens ein Abschnitt (51) des zweiten Statorjochs (13) in von dem Rotor (5) weg weisender axialer Richtung unter Ausbildung eines zweiten Feldschwächungsspalts (16) versetzbar ist und eine erste Betriebsposition (17) einnimmt, in der eine Feldschwächung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist und der wenigstens eine Abschnitt (51) des zweiten Statorjochs (13) in auf den Rotor (5) hin weisender axialer Richtung unter Reduzierung oder Schließung des zweiten Feldschwächungsspalts (16) versetzbar ist und eine zweite Betriebsposition (18) einnimmt, in der eine Feldstärkung der Axialflussmaschine (1) bewirkt ist.
  6. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste zweiteilige Statorkörper (3) einen axial nicht versetzbaren Teil (19) umfasst und/oder der zweite Statorkörper (11) einen axial nicht versetzbaren Teil (20) umfasst.
  7. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abschnitt (50) des ersten Statorjochs (6) und der wenigstens eine Abschnitt (51) des zweiten Statorjochs (13) unabhängig voneinander axial versetzbar sind.
  8. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Statorkörper (3) ein von einem Kühlfluid durchströmbares erstes Kühlsystem aufweist, wobei das erste Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil (19) des ersten zweiteiligen Statorkörpers (3) ausgebildet ist und/oder der zweite Statorkörper (11) ein von einem Kühlfluid durchströmbares zweites Kühlsystem aufweist, wobei das zweite Kühlsystem in dem axial nicht versetzbaren Teil (20) des zweiten zweiteiligen Statorkörpers (11) ausgebildet ist
  9. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Statorjoch (6) mit einem Abschnitt der ersten Statorzähne (7) axial versetzbar ist und/oder das zweite Statorjoch (13) mit einem Abschnitt der zweiten Statorzähne (14) axial versetzbar ist.
  10. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Statorjoch (6) mit den ersten Statorzähnen (7) axial versetzbar ist und/oder das zweite Statorjoch (13) mit den zweiten Statorzähne (14) axial versetzbar ist.
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