DE102022114224A1

DE102022114224A1 - Axial flux machine with field weakening by current position

Info

Publication number: DE102022114224A1
Application number: DE102022114224.8A
Authority: DE
Inventors: Miriam Axtmann; Johannes Kolb; Christoph Raber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-06-07
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2023-12-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine (1) für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einem Stator (2) und einem relativ zu dem Stator (2) um eine Drehachse (3) verdrehbar gelagerten sowie über einen axialen Luftspalt (4) beabstandeten Rotor (5), wobei der Rotor (5) und der Stator (2) zwischen einer ersten Relativposition und zumindest einer weiteren, im Vergleich zu der ersten Relativposition eine größere axiale Breite (B) des Luftspaltes (4) umsetzenden, zweiten Relativposition zueinander axial verschiebbar aufgenommen sind, und wobei ferner eine Vorspanneinrichtung (6) vorhanden ist, die den Rotor (5) und den Stator (2) relativ zueinander axial vorspannt. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen eines Rotors (5) und eines Stators (2) einer Axialflussmaschine (1) zwischen zumindest zwei axialen Relativpositionen zueinander.

The invention relates to an axial flux machine (1) for a motor vehicle drive, having a stator (2) and a rotor (5) which is rotatably mounted relative to the stator (2) about an axis of rotation (3) and spaced apart via an axial air gap (4), wherein the rotor (5) and the stator (2) are accommodated in an axially displaceable manner between a first relative position and at least one further second relative position which implements a larger axial width (B) of the air gap (4) compared to the first relative position, and where There is also a biasing device (6) which axially biases the rotor (5) and the stator (2) relative to one another. The invention relates to a method for adjusting a rotor (5) and a stator (2) of an axial flux machine (1) between at least two axial positions relative to one another.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine für einen Kraftfahrzeugantrieb, vorzugsweise einen Antrieb eines rein elektrisch oder hybridisch angetriebenen Kraftfahrzeuges, wie ein Pkw, Lkw, Bus oder sonstiges Nutzfahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verstellen eines Rotors und eines Stators einer solchen Axialflussmaschine.The invention relates to an axial flux machine for a motor vehicle drive, preferably a drive of a purely electric or hybrid powered motor vehicle, such as a car, truck, bus or other commercial vehicle. The invention further relates to a method for adjusting a rotor and a stator of such an axial flux machine.

Ziel bei der Auslegung einer in einem elektrischen Antriebsstrang einsetzbaren Antriebsmaschine ist die Maximierung der Effizienz im Fahrzyklus. Zudem ist bekannt, dass die Wirkungsgrade bekannter Antriebsmaschinen im Teillastbereich eine bedeutende Rolle spielen, weil dort der Antrieb in typischen Fahrzyklen häufig und lang anhaltend betrieben wird. Gleichzeitig sollte die Antriebsmaschine aber auch eine gute Performance in bestimmten anderen Lastsituationen, zum Beispiel bei Autobahnfahrten, Beschleunigungen und Bergfahrten, eine große Drehmomentdichte und eine hohe Leistungsdichte erreichen. Es ist daher bereits bekannt, die Antriebsmaschine als Axialflussmaschine, die bevorzugt als permanentmagneterregte Synchronmaschine ausgeführt ist, auszubilden.The aim when designing a drive machine that can be used in an electric drive train is to maximize efficiency in the driving cycle. It is also known that the efficiencies of known drive machines play an important role in the partial load range because the drive is operated frequently and for long periods in typical driving cycles. At the same time, the drive machine should also achieve good performance in certain other load situations, for example when driving on the highway, accelerating and driving uphill, a high torque density and a high power density. It is therefore already known to design the drive machine as an axial flux machine, which is preferably designed as a permanent magnet synchronous machine.

Ferner ist bekannt, dass die Höhe des magnetischen Flusses in der Axialflussmaschine neben der Drehmomenterzeugung auch für die Eisenverluste maßgeblich ist. So kann zwar eine Verringerung von Eisenverlusten im Teillastbereich und insbesondere bei höheren Drehzahlen durch eine Feldschwächung erreicht werden, dies führt allerdings zugleich zu höheren Kupferverlusten aufgrund des zusätzlichen Stromanteils. Dieser Problematik ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung Rechnung zu tragen.Furthermore, it is known that the level of the magnetic flux in the axial flux machine is not only important for the generation of torque but also for the iron losses. Although a reduction in iron losses in the partial load range and especially at higher speeds can be achieved by field weakening, this also leads to higher copper losses due to the additional current component. This problem must be taken into account by the training according to the invention.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Axialflussmaschine zur Verfügung zu stellen, die auch in Teillastbereichen effizient betrieben wird.It is therefore the object of the present invention to provide an axial flux machine that is operated efficiently even in partial load ranges.

Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist eine Axialflussmaschine für einen Kraftfahrzeugantrieb beansprucht, die einen Stator und einen relativ zu dem Stator um eine Drehachse verdrehbar gelagerten sowie über einen axialen Luftspalt (relativ zu dem Stator) beabstandeten Rotor aufweist, wobei der Rotor und der Stator zwischen einer ersten Relativposition und zumindest einer weiteren, im Vergleich zu der ersten Relativposition eine größere axiale Breite (d.h. Abmessung in axialer Richtung) des Luftspaltes umsetzenden, zweiten Relativposition zueinander axial verschiebbar aufgenommen sind, und wobei ferner eine Vorspanneinrichtung vorhanden ist, die den Rotor und den Stator relativ zueinander in axialer Richtung / axial vorspannt.This is achieved according to the invention by the subject matter of claim 1. Accordingly, an axial flux machine for a motor vehicle drive is claimed, which has a stator and a rotor which is rotatably mounted relative to the stator about an axis of rotation and spaced apart via an axial air gap (relative to the stator), the rotor and the stator being between a first relative position and at least a further second relative position, which implements a larger axial width (i.e. dimension in the axial direction) of the air gap compared to the first relative position, is accommodated in an axially displaceable manner relative to one another, and a preloading device is also present which moves the rotor and the stator relative to one another in an axial direction Direction / axially preloaded.

Dadurch ist es möglich den Rotor und den Stator der Axialflussmaschine zueinander zu verstellen, um in unterschiedlichen Lastbereichen des Kraftfahrzeuges die Axialflussmaschine dennoch effizient zu betreiben. Insbesondere lässt es sich dadurch vermeiden, dass die vorhandenen Eisen- und Kupferverluste nicht signifikant durch eine Erhöhung des eingespeisten Stromes ansteigen. Vielmehr wird eine variierbare Feldschwächung im magnetischen Kreis der Axialflussmaschine realisiert, welche ohne einen dauerhaften Stromanteil oder zumindest einen gegenüber dem konventionellen Betrieb deutlich reduzierten Stromanteil zur Feldschwächung aufkommt. Durch die Veränderung des Luftspalts können der magnetische Widerstand und damit auch der magnetische Fluss variiert werden. Durch eine Vergrößerung des Luftspalts erfolgt aufgrund der Reduzierung des magnetischen Flusses die Reduzierung der Eisenverluste, ohne dass die Phasenströme erhöht oder nennenswert erhöht werden müssen.This makes it possible to adjust the rotor and the stator of the axial flux machine relative to one another in order to still operate the axial flux machine efficiently in different load ranges of the motor vehicle. In particular, it can be avoided that the existing iron and copper losses do not increase significantly as a result of an increase in the current fed in. Rather, a variable field weakening is realized in the magnetic circuit of the axial flux machine, which occurs without a permanent current component or at least a significantly reduced current component for field weakening compared to conventional operation. By changing the air gap, the magnetic resistance and thus also the magnetic flux can be varied. By increasing the air gap, iron losses are reduced due to the reduction in magnetic flux, without the phase currents having to be increased or significantly increased.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed in the subclaims and explained in more detail below.

Demnach ist es für einen möglichst einfachen Aufbau der Axialflussmaschine auch von Vorteil, wenn der Rotor relativ zu dem Stator verschiebbar gelagert ist. Weiter bevorzugt ist der Stator zugleich axialfest in einem Gehäuse abgestützt / befestigt. Alternativ hierzu ist es gemäß weiterer Ausführungen auch zweckmäßig, wenn der Rotor axialfest und der Stator im Gehäuse axial verlagerbar ist oder sowohl der Rotor als auch der Stator axial verlagerbar sind.Accordingly, for the simplest possible structure of the axial flux machine, it is also advantageous if the rotor is mounted so that it can move relative to the stator. More preferably, the stator is simultaneously supported/fastened in an axially fixed manner in a housing. Alternatively, according to further embodiments, it is also expedient if the rotor is axially fixed and the stator is axially displaceable in the housing or both the rotor and the stator are axially displaceable.

Als vorteilhaft hat es sich weiterhin herausgestellt, wenn der Rotor und/oder der Stator mehrere Scheibenbereiche aufweist, die in axialer Richtung nebeneinander / abwechselnd angeordnet sind. Bspw. weist der Rotor in einer weiter bevorzugten Ausführung zwei Scheibenbereiche auf, die jeweils auf einer von zwei einander abgewandten axialen Seiten des Stators angeordnet sind (H-Anordnung). Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführung ist es auch zweckmäßig, wenn der Stator zwei Scheibenbereiche aufweist, die jeweils auf einer von zwei einander abgewandten axialen Seiten des Rotors angeordnet sind (I-Anordnung).It has also proven to be advantageous if the rotor and/or the stator has a plurality of disk areas which are arranged next to one another/alternately in the axial direction. For example, in a further preferred embodiment, the rotor has two disk areas, each of which is arranged on one of two opposite axial sides of the stator (H arrangement). According to a further preferred embodiment, it is also expedient if the stator has two disk areas, each of which is arranged on one of two opposite axial sides of the rotor (I arrangement).

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Vorspanneinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie den Rotor und den Stator relativ zueinander in axialer Richtung voneinander weg vorspannt. Dadurch ergibt sich eine möglichst einfache, selbsttätige Umschaltbewegung zwischen den beiden Relativpositionen.Furthermore, it is advantageous if the biasing device is designed such that it biases the rotor and the stator relative to one another in the axial direction away from one another. This results in the simplest possible, automatic switching movement between the two relative positions.

Auch ist es zweckmäßig, wenn die Vorspanneinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie in der ersten Relativposition eine Vorspannkraft ausübt, die kleiner als ein Minimum einer im üblichen Betriebsmodus zwischen dem Stator und dem Rotor wirkenden elektromagnetisch induzierten Axialkraft ist. Auch dadurch wird die Ansteuerbarkeit / Verstellbarkeit der Axialflussmaschine weiter vereinfacht.It is also expedient if the biasing device is designed in such a way that in the first relative position it exerts a biasing force that is smaller than a minimum of an electromagnetically induced axial force acting between the stator and the rotor in the usual operating mode. This also further simplifies the controllability/adjustability of the axial flux machine.

Für einen einfachen Aufbau der Axialflussmaschine ist es des Weiteren zuträglich, wenn die Vorspanneinrichtung mechanisch wirkend ausgebildet ist, weiter bevorzugt eine Feder / Federeinheit aufweist, die die Vorspannkraft zur Vorspannung von Rotor und Stator zueinander unmittelbar aufbringt.For a simple structure of the axial flux machine, it is further beneficial if the pretensioning device is designed to act mechanically, more preferably having a spring/spring unit which directly applies the pretensioning force for pretensioning the rotor and stator to one another.

Für eine möglichst verschleißrobuste Verstellbarkeit ist es zweckmäßig, wenn eine mechanische Halteeinrichtung vorhanden ist, die derart ausgebildet ist, dass sie den Rotor und den Stator in zumindest einer Relativposition zueinander axialfest abstützt.For the most wear-resistant adjustability possible, it is expedient if there is a mechanical holding device which is designed in such a way that it supports the rotor and the stator in an axially fixed manner in at least one position relative to one another.

Auch ist es diesbezüglich von Vorteil, wenn die Halteeinrichtung eine Sperrmechanik aufweist, die den Rotor und/oder den Stator bei Erreichen der zumindest einen Relativposition selbsttätig in axialer Richtung fixiert. Hierzu weist die Sperrmechanik beispielsweise eine Sperrklinke auf, die selbsttätig den Rotor bei Erreichen der zweiten Relativposition oder der ersten Relativposition sperrt. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.It is also advantageous in this regard if the holding device has a locking mechanism which automatically fixes the rotor and/or the stator in the axial direction when the at least one relative position is reached. For this purpose, the locking mechanism has, for example, a locking pawl which automatically locks the rotor when the second relative position or the first relative position is reached. This further simplifies the structure.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine vorzugsweise elektrische / elektrisch betätigte Entkopplungseinheit vorhanden ist, bei dessen Betätigung die Fixierung des Rotors und/oder des Stators gelöst wird und somit eine axiale Beweglichkeit des Rotors relativ zum Stator freigegeben ist. Die Entkopplungseinheit braucht dann lediglich zum Entsperren / Lösen der axialfesten Fixierung des Rotors und/oder des Stators kurzzeitig aktiviert werden. Dadurch ist die Entkopplung möglichst effizient betreibbar. Bevorzugt ist es angedacht, einen Magnetaktor zum Entsperren der Sperrmechanik als Teil der Entkopplungseinheit einzusetzen.Furthermore, it is advantageous if a preferably electrical/electrically operated decoupling unit is present, when actuated the fixation of the rotor and/or the stator is released and axial mobility of the rotor relative to the stator is thus enabled. The decoupling unit then only needs to be activated briefly to unlock/release the axially fixed fixation of the rotor and/or the stator. This means that the decoupling can be operated as efficiently as possible. It is preferably considered to use a magnetic actuator to unlock the locking mechanism as part of the decoupling unit.

Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn die Halteeinrichtung den Rotor und den Stator (ausschließlich) in der zweiten Relativposition zueinander axialfest abstützt. Dadurch wird der Aufbau der Axialflussmaschine möglichst einfach gehalten.It has proven to be particularly expedient if the holding device supports the rotor and the stator (exclusively) in an axially fixed manner in the second relative position to one another. This keeps the structure of the axial flow machine as simple as possible.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Rotor und der Stator mittels einer steuerungsimplementierten Verstellung zwischen den Relativpositionen zueinander verschiebbar sind. Dadurch werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt, um die Verstellbewegung durchzuführen.Furthermore, it is expedient if the rotor and the stator can be moved between the relative positions to one another by means of a control-implemented adjustment. This means that no additional components are required to carry out the adjustment movement.

In diesem Zusammenhang ist es auch zweckdienlich, wenn der Rotor und der Stator derart relativ zueinander axial vorgespannt sind, dass durch einen ersten Steuereingriff in eine Bestromung zumindest einer Spule (vorzugsweise des Stators), der die zwischen dem Stator und dem Rotor wirkende elektromagnetisch induzierte Axialkraft ändert (vorzugsweise reduziert), ein selbsttätiges Umschalten von der ersten Relativposition in die zweite Relativposition erfolgt und/oder durch einen zweiten Steuereingriff in einer Bestromung zumindest einer Spule (vorzugsweise des Stators), der die zwischen dem Stator und dem Rotor wirkende elektromagnetisch induzierte Axialkraft ändert (vorzugsweise erhöht), ein selbsttätiges Umschalten von der zweiten Relativposition in die erste Relativposition erfolgt. In dem jeweiligen Steuereingriff erfolgt damit eine Stromeinprägung weiterhin über ein Drehstromsystem. Dessen Phasenlage und Amplitude wird so eingestellt, dass sich bei der aktuellen Winkellage des Rotors und entsprechend der Polarisation der Permanentmagnete (vorzugsweise des Rotors) entweder eine additive oder subtraktive Axialkraftkomponente ergibt. Somit erfolgen die Umschaltungen zwischen den Relativpositionen über diese kurzzeitigen Veränderungen der Bestromung.In this context, it is also useful if the rotor and the stator are axially biased relative to one another in such a way that a first control intervention results in the energization of at least one coil (preferably the stator), which acts between the stator and the rotor electromagnetically induced axial force changes (preferably reduced), an automatic switching from the first relative position to the second relative position takes place and / or by a second control intervention in an energization of at least one coil (preferably the stator), which changes the electromagnetically induced axial force acting between the stator and the rotor (preferably increased), an automatic switching from the second relative position to the first relative position takes place. In the respective control intervention, current is still impressed via a three-phase system. Its phase position and amplitude are adjusted so that either an additive or subtractive axial force component results from the current angular position of the rotor and according to the polarization of the permanent magnets (preferably the rotor). The switches between the relative positions therefore take place via these short-term changes in the current supply.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verstellen eines Rotors und eines Stators einer erfindungsgemäßen Axialflussmaschine nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen zwischen zumindest zwei axialen Relativpositionen zueinander, wobei der Rotor und/oder der Stator zwischen den beiden Relativpositionen zueinander verschoben werden, indem Spulen (vorzugsweise des Stators) derart ausgehend von einem zuvor in einem üblichen Betriebsmodus eingebrachten Basisstrom durch einen Steuereingriff (zusätzlich) bestromt werden, dass daraus resultierend eine den Rotor und den Stator gegenseitig anziehende, elektromagnetisch induzierte Axialkraft (vorzugweise unter Wechselwirkung mit Permanentmagneten des Rotors) herabgesetzt oder gesteigert wird und daraufhin diese Änderung der Axialkraft zusammen mit der Vorspanneinrichtung die Verstellung selbsttätig bewirkt.The invention further relates to a method for adjusting a rotor and a stator of an axial flux machine according to the invention according to at least one of the previously described embodiments between at least two axial positions relative to one another, wherein the rotor and / or the stator are displaced between the two relative positions to one another by coils (preferably of the stator) are (additionally) energized by a control intervention, starting from a base current previously introduced in a usual operating mode, in such a way that an electromagnetically induced axial force that mutually attracts the rotor and the stator (preferably in interaction with permanent magnets of the rotor) is reduced or increased and then this change in the axial force together with the pretensioning device causes the adjustment automatically.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß eine Änderung eines Luftspaltes, zur mechanischen Feldschwächung der Axialflussmaschine, durch eine Kombination aus einer Beeinflussung der Axialkraft durch Bestromung sowie durch eine Mechanik, bestehend aus mindestens einer Feder (Vorspanneinrichtung) und mindestens einer schaltbaren mechanischen Verriegelungsvorrichtung (Halteeinrichtung), bewirkt. Die mechanische Verriegelungsvorrichtung ist steuerbar, d.h. die Funktionen „Halten“ und „Öffnen“ können elektrisch umgeschaltet werden, z.B. durch einen Magneten. Vorteilhafterweise ist die Halteeinrichtung so ausgelegt, dass sie nur kurzzeitig Energie für das Schalten ihrer Funktionen benötigt und umgekehrt während der Dauer der Zustände keine Energie benötigt. Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass, wenn der Rotor eine Endposition (in der jeweiligen Relativposition, vorzugsweise der zweiten Relativposition) erreicht, die Funktion „Halten“ automatisch / selbsttätig und ohne Energiezufuhr umgesetzt wird. Dabei greift die mechanische Sperrvorrichtung (Sperrmechanik) insbesondere dann ein, wenn der Rotor die Endposition erreicht hat. Von hier aus kann dann die Funktion „Öffnen“ durch einen Steuerimpuls aktiviert werden. Eine Möglichkeit ohne Verriegelung ist auch denkbar, indem durch eine entsprechende Erregung die Axialkraft in einem kleinen Luftspalt stark reduziert und in einem großen Luftspalt stark erhöht wird.In other words, according to the invention, a change in an air gap for mechanical field weakening of the axial flux machine is achieved by a combination of influencing the axial force through current supply and by a mechanism consisting of at least one spring (biasing device) and at least one switchable mechanical locking device (holding device). , effected. The mechanical locking device is controllable, that is, the functions “Hold” and “open” can be switched electrically, for example using a magnet. The holding device is advantageously designed in such a way that it only requires energy for a short time to switch its functions and, conversely, does not require any energy during the duration of the states. A further advantageous embodiment is that when the rotor reaches an end position (in the respective relative position, preferably the second relative position), the “hold” function is implemented automatically and without energy supply. The mechanical locking device (locking mechanism) intervenes in particular when the rotor has reached the end position. From here, the “Open” function can be activated with a control impulse. A possibility without locking is also conceivable in that the axial force is greatly reduced in a small air gap and greatly increased in a large air gap by appropriate excitation.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail below with reference to figures.

Es zeigen:

1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Axialflussmaschine nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei ein Rotor und ein Stator der Axialflussmaschine in einer ersten Relativposition axial zueinander angeordnet sind,
2 eine Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Axialflussmaschine, ähnlich zu 1, wobei Stator und Rotor nun in einer zweiten Relativposition zueinander ausgerichtet sind, in der ein axialer Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator im Vergleich zu der ersten Relativposition der 1 vergrößert ist, sowie
3 zwei Diagramme zur Veranschaulichung der im Betrieb der Axialflussmaschine der 1 und 2 in den beiden Relativpositionen auf den Rotor wirkenden Axialkräfte / Anziehungskräfte.

Show it:

1 a schematic longitudinal sectional representation of an axial flux machine according to the invention according to a preferred exemplary embodiment, wherein a rotor and a stator of the axial flux machine are arranged axially to one another in a first relative position,
2 a longitudinal sectional view of the axial flow machine according to the invention, similar to 1 , wherein the stator and rotor are now aligned in a second relative position to one another, in which an axial air gap between the rotor and the stator compared to the first relative position of the 1 is enlarged, as well
3 two diagrams to illustrate the operation of the axial flow machine 1 and 2 Axial forces/attractive forces acting on the rotor in the two relative positions.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen daher ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and therefore serve exclusively to understand the invention. The same elements are given the same reference numbers.

In den 1 und 2 ist eine nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgebildete, erfindungsgemäße Axialflussmaschine 1 vereinfacht dargestellt. Die Axialflussmaschine 1 ist als ein permanentmagneterregter Synchronmotor ausgebildet. Die Axialflussmaschine 1 weist in dieser Ausführung einen scheibenförmigen Rotor 5 sowie einen, in axialer Richtung neben / versetzt zu dem scheibenförmigen Rotor 5 angeordneten, scheibenförmigen Stator 2 auf.In the 1 and 2 an axial flow machine 1 according to the invention designed according to a preferred exemplary embodiment is shown in simplified form. The axial flux machine 1 is designed as a permanent magnet synchronous motor. In this embodiment, the axial flux machine 1 has a disk-shaped rotor 5 and a disk-shaped stator 2 arranged in the axial direction next to/offset from the disk-shaped rotor 5.

Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Stator 2 und Rotor 5 im Sinne einer Axialflussmaschine 1 auch auf andere Weise aufgebaut sein können. Demnach weist der Rotor 5 in einer weiteren Ausführung gar zwei zueinander axial beabstandete Scheibenbereiche auf, die jeweils zu einer axialen Seite des Stators 2 angeordnet sind. Gemäß einer weiteren Ausführung kann auch der Stator 2 zumindest zwei Scheibenbereiche aufweisen, die jeweils zu einer zu einer axialen Seite des Rotors 5 angeordnet sind.It should also be noted that stator 2 and rotor 5 in the sense of an axial flux machine 1 can also be constructed in a different way. Accordingly, in a further embodiment, the rotor 5 even has two axially spaced disk areas, each of which is arranged on an axial side of the stator 2. According to a further embodiment, the stator 2 can also have at least two disk areas, each of which is arranged on an axial side of the rotor 5.

Der Rotor 5 ist um seine zentrale Drehachse 3 relativ zu dem Gehäuse / dem Stator 2 verdrehbar gelagert. Eine hierfür vorgesehene Lagerung 11 ist vereinfacht dargestellt. Der Stator 2 ist dabei stets in Bezug auf die Drehachse 3 in Umfangrichtung / Drehrichtung des Rotors 5 gehäusefest abgestützt. Der Rotor 5 ist mit einer Rotorwelle 12 verbunden, die gleichzeitig eine Ausgangswelle der Axialflussmaschine 1 darstellt und folglich im Betrieb mit weiteren Bestandteilen eines Kraftfahrzeugantriebs rotatorisch gekoppelt ist.The rotor 5 is rotatably mounted about its central axis of rotation 3 relative to the housing/stator 2. A storage 11 provided for this is shown in simplified form. The stator 2 is always supported in the housing in relation to the axis of rotation 3 in the circumferential direction/direction of rotation of the rotor 5. The rotor 5 is connected to a rotor shaft 12, which at the same time represents an output shaft of the axial flux machine 1 and is therefore rotationally coupled to other components of a motor vehicle drive during operation.

Es sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial und Umfangsrichtung in Bezug auf die zentrale Drehachse 3 des Rotors 5 zu sehen sind. Unter axial / axialer Richtung ist folglich eine Richtung entlang / parallel zu der Drehachse 3 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer koaxial um die Drehachse 3 umlaufenden Kreislinie zu verstehen.It should be noted that the directional information used in the present case can be seen in the axial and circumferential directions in relation to the central axis of rotation 3 of the rotor 5. The term axial/axial direction therefore means a direction along/parallel to the axis of rotation 3 and the term circumferential direction means a direction along a circular line running coaxially around the axis of rotation 3.

Erfindungsgemäß sind Rotor 5 und Stator 2 in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar. In 1 ist hierbei eine erste Relativposition von Rotor 5 und Stator 2 zueinander veranschaulicht, während in 2 eine zweite Relativposition zwischen dem Rotor 5 und dem Stator 2 zu erkennen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser bevorzugten Ausführung, wie sie in den 1 und 2 zu erkennen ist, ausschließlich der Rotor 5 gegenüber dem gehäusefest abgestützten Stator 2 axial verschiebbar ist. In weiteren Ausführungen ist es jedoch auch möglich, prinzipiell den Stator 2 alternativ in dem Gehäuse axial verschiebbar aufzunehmen und/oder beide Bestandteile, das heißt Stator 2 und Rotor 5, in axialer Richtung verschiebbar aufzunehmen / anzuordnen.According to the invention, rotor 5 and stator 2 can be displaced relative to one another in the axial direction. In 1 Here, a first relative position of rotor 5 and stator 2 to one another is illustrated, while in 2 a second relative position between the rotor 5 and the stator 2 can be seen. It should be noted that in this preferred embodiment, as shown in 1 and 2 It can be seen that only the rotor 5 is axially displaceable relative to the stator 2, which is supported fixed to the housing. In further embodiments, however, it is also possible, in principle, to alternatively accommodate the stator 2 in the housing in an axially displaceable manner and/or to accommodate/arrange both components, i.e. stator 2 and rotor 5, in an axially displaceable manner.

Ferner ist zu erkennen, dass der Stator 2 mit mehreren Spulen 10a, 10b, 10c ausgestattet ist. Dementsprechend weist der Rotor 5 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Permanentmagnete 13 auf. Auch diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass es alternativ prinzipiell möglich ist, den Stator 2 mit Permanentmagneten 13 und den Rotor 5 mit Spulen 10a, 10b, 10c zu versehen.It can also be seen that the stator 2 is equipped with several coils 10a, 10b, 10c. Accordingly, the rotor 5 has a plurality of permanent magnets 13 distributed in the circumferential direction. In this regard, it should also be noted that it is alternatively possible in principle to provide the stator 2 with permanent magnets 13 and the rotor 5 with coils 10a, 10b, 10c.

Ferner ist zu erkennen, dass sich ein axialer Luftspalt 4 zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 5 aufgrund der axialen Verschiebung in den beiden Relativpositionen unterscheidet. In jener ersten Relativposition der 1 weist der Luftspalt 4 demnach eine geringere Breite B (axiale Abmessung) auf als in der zweiten Relativposition gemäß 2.Furthermore, it can be seen that an axial air gap 4 between the stator 2 and the rotor 5 differs in the two relative positions due to the axial displacement. In that first relative position the 1 the air gap 4 therefore has a smaller width B (axial dimension) than in the second relative position 2 .

Um eine selbsttätige axiale Verschiebung / Verstellung zwischen den beiden Relativpositionen zu bewirken, ist eine Vorspanneinrichtung 6 vorhanden. Diese Vorspanneinrichtung 6 ist als eine rein mechanische Vorspanneinrichtung 6 umgesetzt. Die Vorspanneinrichtung 6 weist eine Feder, hier in Form einer Schraubendruckfeder, auf. Die Vorspanneinrichtung 6 / Feder ist derart zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 5 axial eingespannt, dass sie den Rotor 5 in axialer Richtung weg von dem Stator 2 drängt / vorspannt.In order to effect an automatic axial displacement/adjustment between the two relative positions, a pretensioning device 6 is present. This pretensioning device 6 is implemented as a purely mechanical pretensioning device 6. The biasing device 6 has a spring, here in the form of a helical compression spring. The biasing device 6 / spring is axially clamped between the stator 2 and the rotor 5 in such a way that it pushes / biases the rotor 5 in the axial direction away from the stator 2.

Des Weiteren ist eine Halteeinrichtung 7 vorhanden, die dazu dient, den Rotor 5 in der zweiten Relativposition axial zu sichern / relativ zur Rotorwelle 12 axial festzulegen. Die Halteeinrichtung 7 weist weiter bevorzugt eine in den Figuren lediglich der Übersichtlichkeit halber schematisch angedeutete Sperrmechanik 8 auf. Die Sperrmechanik 8 umfasst beispielsweise eine Sperrklinke, die in der zweiten Relativposition in den Rotor 5 einklinkt und diesen in der zweiten Relativposition selbsttätig vor einem Verschieben zurück in die erste Relativposition blockiert.Furthermore, there is a holding device 7 which serves to axially secure the rotor 5 in the second relative position/fix it axially relative to the rotor shaft 12. The holding device 7 further preferably has a locking mechanism 8, which is only indicated schematically in the figures for the sake of clarity. The locking mechanism 8 includes, for example, a locking pawl which engages the rotor 5 in the second relative position and automatically blocks it in the second relative position before it is moved back into the first relative position.

Auch ist eine Entkopplungseinheit 9 vorhanden, die elektrisch / elektromagnetisch aktuiert ist. Die Entkopplungseinheit 9 ist vorzugsweise als ein Hubaktor / Magnetaktor ausgebildet, der die Sperrmechanik 8, beispielsweise die Sperrklinke, wieder von dem Rotor 5 löst. Durch kurzzeitige Betätigung der Entkopplungseinheit 9 wird der Rotor 5 folglich wieder frei und ist relativ zum Stator 2 verschiebbar.There is also a decoupling unit 9 which is electrically/electromagnetically actuated. The decoupling unit 9 is preferably designed as a lifting actuator/magnetic actuator, which releases the locking mechanism 8, for example the pawl, from the rotor 5 again. By briefly actuating the decoupling unit 9, the rotor 5 becomes free again and can be moved relative to the stator 2.

Des Weiteren ist in den 1 und 2 sowie in Verbindung mit 3 zu erkennen, dass im üblichen Betriebsmodus / Betrieb der Axialflussmaschine 1 aufgrund der Bestromung der Spulen 10a, 10b, 10c des Stators 2 eine erste Axialkraft auf den Rotor 5 wirkt, die auch als Anziehungskraft bezeichnet ist. Diese Anziehungskraft wirkt entgegengesetzt zu einer zweiten Axialkraft in Form einer Rückstellkraft der Feder / der Vorspanneinrichtung 6. Die Rückstellkraft ist mit dem Pfeil 14 gekennzeichnet, während die Anziehungskraft mit dem Bezugszeichen 15 gekennzeichnet ist.Furthermore, in the 1 and 2 as well as in connection with 3 It can be seen that in the usual operating mode/operation of the axial flux machine 1, due to the current supply to the coils 10a, 10b, 10c of the stator 2, a first axial force acts on the rotor 5, which is also referred to as the attractive force. This attractive force acts in the opposite direction to a second axial force in the form of a restoring force of the spring/biasing device 6. The restoring force is marked with the arrow 14, while the attractive force is marked with the reference numeral 15.

Die Anziehungskraft wird durch die Größe des Luftspalts 4 beeinflusst. In der ersten Relativposition ist folglich die axiale Anziehungskraft auf den Rotor 5 höher als in der zweiten Relativposition. Aufgrund der unterschiedlichen Entspannungszustände der Vorspanneinrichtung 6 / Feder ist somit die Rückstellkraft in der zweiten Relativposition geringer als in der ersten Relativposition.The attractive force is influenced by the size of the air gap 4. In the first relative position, the axial attractive force on the rotor 5 is therefore higher than in the second relative position. Due to the different relaxation states of the pretensioning device 6 / spring, the restoring force in the second relative position is lower than in the first relative position.

Eine Verstellung des Rotors 5 relativ zum Stator 2 zwischen den beiden Relativpositionen erfolgt demnach bevorzugt durch eine kurzzeitige Reduzierung oder Erhöhung der axialen Anziehungskraft durch den Stator 2 durch einen gezielten (impulsartigen) Steuereingriff auf die Bestromung der jeweiligen Spule 10a, 10b, 10c. Damit erfolgt eine gezielte (zusätzliche) Stromeinprägung über das Drehstromsystem der Axialflussmaschine 1. Dessen Phasenlage und Amplitude wird dabei bevorzugt so eingestellt, dass sich bei der aktuellen Winkellage des Rotors 5 und entsprechend der Polarisation der Permanentmagnete 13 des Rotors 5 entweder eine additive oder subtraktive Axialkraftkomponente (Anziehungskraft 15) ergibt.An adjustment of the rotor 5 relative to the stator 2 between the two relative positions is therefore preferably carried out by briefly reducing or increasing the axial attractive force through the stator 2 through a targeted (impulse-like) control intervention on the current supply to the respective coil 10a, 10b, 10c. This results in a targeted (additional) current injection via the three-phase system of the axial flux machine 1. Its phase position and amplitude are preferably set so that either an additive or subtractive axial force component occurs at the current angular position of the rotor 5 and in accordance with the polarization of the permanent magnets 13 of the rotor 5 (Attraction 15) results.

Die Vorspanneinrichtung 6 ist prinzipiell derart ausgebildet, dass sie in der ersten Relativposition eine Rückstellkraft ausübt, die kleiner als ein Minimum einer im üblichen Betriebsmodus zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 5 erzeugten elektromagnetisch induzierten Anziehungskraft ist. Um von der ersten Relativposition in die zweite Relativposition zu gelangen, wird somit ein erster Steuereingriff an der jeweiligen Spulen 10a, 10b, 10c durchgeführt, wodurch die Anziehungskraft kurzzeitig reduziert wird und somit die Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung 6 ausreicht, den Rotor 5 in die zweite Relativposition zu bewegen, wo schließlich der Rotor 5 selbsttätig durch die Halteeinrichtung 7 fixiert wird. Bei einem erneuten Lösen aus der zweiten Relativposition durch Aktivierung der Entkopplungseinheit 9 kommt es zu einem selbsttätigen Bewegen aufgrund der wirkenden Anziehungskräfte des Rotors 5 zurück in die erste Relativposition. Auch kann dabei unterstützend ein zweiter Steuereingriff an der jeweiligen Spule 10a, 10b, 10c durchgeführt werden, wodurch die Anziehungskraft kurzzeitig erhöht wird.The biasing device 6 is in principle designed such that in the first relative position it exerts a restoring force that is smaller than a minimum of an electromagnetically induced attractive force generated between the stator 2 and the rotor 5 in the usual operating mode. In order to move from the first relative position to the second relative position, a first control intervention is carried out on the respective coils 10a, 10b, 10c, whereby the attractive force is briefly reduced and the restoring force of the biasing device 6 is therefore sufficient to move the rotor 5 into the second relative position to move, where finally the rotor 5 is automatically fixed by the holding device 7. When released again from the second relative position by activating the decoupling unit 9, the rotor 5 automatically moves back to the first relative position due to the attractive forces acting on it. A second control intervention can also be carried out on the respective coil 10a, 10b, 10c to support this, whereby the attractive force is briefly increased.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß die Luftspaltänderung zur mechanischen Feldschwächung der Axialflussmaschine 1 durch die Kombination aus der Beeinflussung der Axialkraft durch die Bestromung sowie durch eine einfache Mechanik, bestehend aus mindestens einer Feder (Vorspanneinrichtung 6) und mindestens einer schaltbaren mechanischen Haltevorrichtung (Halteeinrichtung 7 / Arretierung) gelöst. Es ist auch eine Möglichkeit ohne Arretierung denkbar, wenn mit Hilfe der Bestromung im kleinen Luftspalt 4 die Axialkraft stark reduziert und im großen Luftspalt 4 die Axialkraft stark erhöht werden kann.In other words, according to the invention, the air gap change is used to mechanically weaken the field of the axial flux machine 1 through the combination of influencing the axial force through the current supply and through a simple mechanism consisting of at least one spring (pretensioning device 6) and at least one switchable mechanical holding device (holding device 7 / lock) released. A possibility without locking is also conceivable if, with the help of the current in the small air gap 4, the axial force can be greatly reduced and the axial force in the large air gap 4 can be greatly increased.

Ein einfachster Aufbau einer Axialflussmaschine 1 mit einer Rotorscheibe (Rotor 5) und einem Stator 2 ist in 1 dargestellt. Der Rotor 5 ist mittels der Rotorwelle 12 drehbar gelagert und enthält die Permanentmagnete 13. Der Stator 2 ist fest z. B. in einem Gehäuse verbaut. Dieser enthält die Wicklungen (Spulen 10a, 10b, 10c), welche in Nuten zwischen den Zähnen des Stators 2 untergebracht sind. Typischerweise sind die Wicklungen entsprechend einer Phasenzahl von größer gleich drei verschaltet. Hierüber erfolgt die Bestromung über ein Drehstromsystem, so dass ein magnetischer Fluss als Drehfeld mit steuerbarer Amplitude und Phasenlage, typischerweise auch durch kartesische Größen entsprechend der sogenannten dq-Ebene ausgedrückt, erzeugt werden kann.A simplest structure of an axial flux machine 1 with a rotor disk (rotor 5) and a stator 2 is in 1 shown. The rotor 5 is rotatably mounted by means of the rotor shaft 12 and contains the permanent magnets 13. The stator 2 is fixed z. B. installed in a housing. This contains the windings (coils 10a, 10b, 10c), which are housed in grooves between the teeth of the stator 2. Typically, the windings are connected according to a number of phases greater than or equal to three. The current is supplied via a three-phase system, so that a magnetic flux can be generated as a rotating field with controllable amplitude and phase position, typically also expressed by Cartesian variables corresponding to the so-called dq plane.

Die Feder ist zwischen Rotor 5 und Stator 2 platziert und erzeugt eine Rückstellkraft, welche entgegen der Anziehungskraft (Axialkraft) gerichtet ist, wie in 1 und 2 dargestellt. Die Feder weist bevorzugt eine solche Federkonstante auf, dass die Rückstellkraft mit kleiner werdendem Luftspalt 4 zunimmt und umgekehrt bei größer werdendem Luftspalt 4 abnimmt.The spring is placed between rotor 5 and stator 2 and generates a restoring force which is directed against the attractive force (axial force), as in 1 and 2 shown. The spring preferably has such a spring constant that the restoring force increases as the air gap 4 becomes smaller and, conversely, decreases as the air gap 4 increases.

Der Rotor 5 ist in axialer Richtung zwischen den beiden Endlagen „kurzer Luftspalt“ (1; erste Relativposition) und „langer Luftspalt“ (2; zweite Relativposition) verschiebbar, aber weiterhin zur Übertragung von Drehmomenten mit der Rotorwelle 12 entsprechend mechanisch gekoppelt. Mindestens eine mechanische Haltevorrichtung (Halteeinrichtung 7) erlaubt die Arretierung des Rotors 5 in einer dieser axialen Endlagen, z. B. bei „langem Luftspalt“ entsprechend 2.The rotor 5 has a “short air gap” in the axial direction between the two end positions ( 1 ; first relative position) and “long air gap” ( 2 ; second relative position) displaceable, but continues to be mechanically coupled to the rotor shaft 12 for the transmission of torque. At least one mechanical holding device (holding device 7) allows the rotor 5 to be locked in one of these axial end positions, e.g. B. accordingly with a “long air gap”. 2 .

Die Haltevorrichtung ist steuerbar ausgeführt, das heißt, dass die Funktionen „Halten“ und „Öffnen“ z. B. mit Hilfe eines Hubmagneten (Entkopplungseinrichtung 9) elektrisch umschaltbar sind. Vorteilhafterweise wird die Haltevorrichtung so ausgeführt, dass sie nur für die Umschaltung ihrer Funktionen kurzzeitig Energie benötigt und umgekehrt keine Energie während der Dauer der Zustände benötigt. Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist, dass beim Erreichen der Endlage des Rotors die Funktion „Halten“ automatisch und ohne Energiezufuhr realisiert wird, d. h. die Haltevorrichtung rastet ein, wenn der Rotor 5 die Endlage erreicht hat. Durch einen Steuerimpuls kann dann hieraus die Funktion „Öffnen“ aktiviert werden.The holding device is designed to be controllable, which means that the “hold” and “open” functions can be carried out, for example. B. can be switched electrically with the help of a lifting magnet (decoupling device 9). The holding device is advantageously designed in such a way that it only requires energy for a short time to switch its functions and, conversely, does not require any energy for the duration of the states. Another advantageous embodiment is that when the rotor reaches its end position, the “hold” function is implemented automatically and without energy supply, i.e. H. the holding device snaps into place when the rotor 5 has reached the end position. The “Open” function can then be activated by a control impulse.

Zur Umschaltung der beiden Luftspaltlängen / Relativpositionen sind folgende Vorgänge und Auslegungen vorgeschlagen, wie auch durch 3 dargestellt:

In einer Endlage, typischerweise bei kurzem Luftspalt (erste Relativposition), erreicht die Feder ihre maximale Rückstellkraft. Gleichzeitig variiert die Anziehungskraft zwischen Rotor 5 und Stator 2 in einem Bereich zwischen einem Minimum und einem Maximum, der sich typischerweise aus der Bestromung entsprechend einer verlustoptimalen Ansteuerung zur Drehmomenterzeugung ergibt. Die Rückstellkraft der Feder ist kleiner ausgelegt als das Minimum der in diesem Zustand durch die normale Bestromung und durch weitere Einflüsse (z. B. Temperatur) erreichbare Anziehungskraft. Somit verharrt der Rotor 5 grundsätzlich in dieser ersten Relativposition.

The following processes and designs are suggested for switching the two air gap lengths/relative positions, as shown by: 3 shown:

In an end position, typically with a short air gap (first relative position), the spring reaches its maximum restoring force. At the same time, the attractive force between rotor 5 and stator 2 varies in a range between a minimum and a maximum, which typically results from the current supply in accordance with a loss-optimal control for torque generation. The restoring force of the spring is designed to be smaller than the minimum attractive force that can be achieved in this state due to normal current supply and other influences (e.g. temperature). The rotor 5 therefore basically remains in this first relative position.

Durch einen zusätzlichen Anteil im Strom kann die Anziehungskraft reduziert werden. Dies geschieht vorteilhaft ohne Beeinflussung des erzeugten Drehmoments im für die Umschaltung gewünschten Übergangsbereich. Sobald die Anziehungskraft kleiner als die Rückstellkraft wird, wird der Rotor 5 vom Stator 2 durch die Feder weggedrückt und erreicht die Endlage „langer Luftspalt“ (zweite Relativposition). Während dieses Vorgangs wird mit Hilfe der Bestromung dafür gesorgt, dass die Rückstellkraft der Feder bis zum Erreichen der Endlage stets größer als die Anziehungskraft bleibt. Prinzipiell stellt dies allerdings kein Problem dar, da mit zunehmendem Luftspalt die Anziehungskraft grundsätzlich abnimmt.The attractive force can be reduced by adding an additional component to the current. This is advantageously done without influencing the torque generated in the transition range desired for the switchover. As soon as the attractive force becomes smaller than the restoring force, the rotor 5 is pushed away from the stator 2 by the spring and reaches the end position “long air gap” (second relative position). During this process, the current is used to ensure that the restoring force of the spring always remains greater than the attractive force until the end position is reached. In principle, however, this is not a problem, since the attraction generally decreases as the air gap increases.

Beim Erreichen der Endlage „langer Luftspalt“ wird der Rotor 5 durch die mechanische Haltevorrichtung in dieser Position arretiert. Dies passiert durch eine entsprechende Mechanik (Sperrmechanik 8) vorteilhaft automatisch und ohne Energiezufuhr von außen.When the “long air gap” end position is reached, the rotor 5 is locked in this position by the mechanical holding device. This advantageously happens automatically and without external energy supply using a corresponding mechanism (locking mechanism 8).

Soll nun vom „langen Luftspalt“ wieder zurück in den „kurzen Luftspalt“ umgeschaltet werden, so wird die Arretierung durch ein Steuersignal gelöst. Aufgrund der Anziehungskraft, welche in diesem Zustand und in jedem zugehörigen Betriebspunkt bei normaler Bestromung (inklusive weiterer Einflüsse) gemäß der Auslegung der Feder höher als deren Rückstellkraft ist, wird der Rotor 5 zurück in die Endlage „kurzer Luftspalt“ geschoben, wo er aufgrund der höheren Anziehungskraft verbleibt.If you now want to switch from the “long air gap” back to the “short air gap”, the lock is released by a control signal. Due to the attractive force, which in this state and in each associated operating point with normal current supply (including other influences) is higher than its restoring force according to the design of the spring, the rotor 5 is pushed back into the end position "short air gap", where it is due to the higher attraction remains.

Folglich wird die Umschaltung durch eine kurzzeitige Modifikation des Stroms / einen Steuereingriff auf die Bestromung sowie durch ein Steuersignal zum Lösen der Arretierung aufwandsarm und energieeffizient bei gleichzeitig niedriger Komplexität der gesamthaften Regelung des Systems erreicht.Consequently, the switchover is achieved through a short-term modification of the current / a control intervention on the current supply as well as through a control signal to release the locking, with little effort and energy efficiency, while at the same time keeping the overall control of the system low in complexity.

Dieses Prinzip, welches anhand der Wirkweise für eine Axialflussmaschine 1 mit einer Rotorscheibe und einem Stator beschrieben wird, lässt sich auf die weiteren Ausführungsformen von Axialflussmaschinen 1 mit mehreren Rotoren und / oder mehreren Statoren, wie die I- und H-Anordnung, entsprechend übertragen.This principle, which is described based on the mode of operation for an axial flux machine 1 with a rotor disk and a stator, can be transferred accordingly to the further embodiments of axial flux machines 1 with several rotors and / or several stators, such as the I and H arrangement.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich durch eine andere Anordnung der Feder sowie der Möglichkeit nicht nur einen Steuereingriff in der Bestromung zur Reduktion der Anziehungskraft, sondern auch einen Anteil zur Erhöhung der Anziehungskraft zu stellen. Während der Beeinflussung der Anziehungskraft kann das Drehmoment in der Umschaltung konstant gelassen oder variabel verändert werden.Further embodiments result from a different arrangement of the spring and the possibility of not only providing a control intervention in the current supply to reduce the attractive force, but also a portion to increase the attractive force. While influencing the attractive force, the torque in the switchover can be left constant or changed variably.

Um mit Hilfe eines Steuereingriffs in die Bestromung die Anziehungskraft zu erhöhen, ist oftmals eine höhere Spannung erforderlich. Diese kann mit zusätzlichen Maßnahmen, z. B. mit Hilfe eines DC-DC-Wandlers zur Verfügung gestellt werden. Damit kann auch auf eine Arretierungseinrichtung / Halteeinrichtung 7 verzichtet werden.In order to increase the attractive force by controlling the current supply, a higher voltage is often required. This can be done with additional measures, e.g. B. can be provided with the help of a DC-DC converter. This means that a locking device/holding device 7 can be dispensed with.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: AxialflussmaschineAxial flow machine
22: Statorstator
33: DrehachseAxis of rotation
44: Luftspaltair gap
55: Rotorrotor
66: VorspanneinrichtungPretensioning device
77: HalteeinrichtungHolding device
88th: SperrmechanikLocking mechanism
99: EntkopplungseinheitDecoupling unit
10a10a: erste Spulefirst coil
10b10b: zweite Spulesecond coil
10c10c: dritte Spulethird coil
1111: Lagerungstorage
1212: RotorwelleRotor shaft
1313: PermanentmagnetPermanent magnet
1414: RückstellkraftRestoring force
1515: Anziehungskraft attraction
Bb: Breite des LuftspaltsWidth of the air gap

Claims

Axial flux machine (1) for a motor vehicle drive, with a stator (2) and a rotor (5) which is rotatably mounted relative to the stator (2) about an axis of rotation (3) and spaced apart via an axial air gap (4), the rotor (5 ) and the stator (2) are accommodated in an axially displaceable manner relative to one another between a first relative position and at least one further second relative position which implements a larger axial width (B) of the air gap (4) compared to the first relative position, and furthermore a pretensioning device ( 6) is present, which axially biases the rotor (5) and the stator (2) relative to each other.

Axial flow machine (1). Claim 1 , characterized in that the biasing device (6) is designed such that it biases the rotor (5) and the stator (2) relative to each other in the axial direction away from each other.

Axial flow machine (1). Claim 1 or 2 , characterized in that the biasing device (6) is designed such that in the first relative position it exerts a biasing force which is smaller than a minimum of an electromagnetically induced axial force acting between the stator (2) and the rotor (5) in the usual operating mode .

Axial flow machine (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that a mechanical holding device (7) is present, which is designed such that it supports the rotor (5) and the stator (2) in an axially fixed manner in at least one position relative to one another.

Axial flow machine (1). Claim 4 , characterized in that the holding device (7) has a locking mechanism (8) which automatically fixes the rotor (5) and / or the stator (2) in the axial direction when the at least one relative position is reached.

Axial flow machine (1). Claim 4 or 5 , characterized in that a decoupling unit (9) is present, when actuated the fixation of the rotor (5) and / or the stator (2) is released.

Axial flow machine (1) according to one of the Claims 4 until 6 , characterized in that the holding device (7) supports the rotor (5) and the stator (2) in an axially fixed manner in the second relative position to one another.

Axial flow machine (1) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the rotor (5) and the stator (2) can be displaced between the relative positions to one another by means of a control-implemented adjustment.

Axial flow machine (1). Claim 8 , characterized in that the rotor (5) and the stator (2) are axially biased relative to one another in such a way that a first control intervention results in the energization of at least one coil (10a, 10b, 10c), which is connected between the stator (2). and the electromagnetically induced axial force acting on the rotor (5) changes, an automatic switching from the first relative position to the second relative position takes place and / or by a second Control intervention in an energization of at least one coil (10a, 10b, 10c), which changes the electromagnetically induced axial force acting between the stator (2) and the rotor (5), an automatic switching from the second relative position to the first relative position takes place.

Method for adjusting a rotor (5) and a stator (2) of an axial flux machine (1) according to one of Claims 1 until 9 between at least two axial relative positions to one another, the rotor (5) and the stator (2) being displaced between the two relative positions to one another by coils (10a, 10b, 10c) starting from a base current previously introduced in a usual operating mode by a control intervention be energized so that as a result an electromagnetically induced axial force that mutually attracts the rotor (5) and the stator (2) is reduced or increased and then this change in the axial force together with the pretensioning device (6) causes the adjustment automatically.