DE10240704B4 - Hochpolige, mehrphasige Wechselstrommaschine mit transversaler Flussführung - Google Patents

Hochpolige, mehrphasige Wechselstrommaschine mit transversaler Flussführung Download PDF

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Abstract

Hochpolige, mehrphasige Wechselstrommaschine mit transversaler Flussführung, mit einem Stator (2) und einem Rotor (3) mit einer Rotorwelle (8), wobei
– der Rotor (3) je Phase (L1, L2, L3) einen zylindrischen Ferritkern (4) aufweist, der aus zwei einstückigen Ferritkernschalen (5) mit jeweils einem mit der Rotorwelle (8) verbundenen Basisteil (5a), einem Seitenteil (5b), einem Außenteil (5c) und einem Wickelraum (5d) besteht, deren Wickelräume (5d) zueinander zeigen, deren Basisteile (5a) axial aneinander stoßen, deren Außenteile (5c) sich axial unter Bildung eines Spaltes (5e) gegenüber liegen und auf ihrer radialen Oberfläche eine erste Anzahl (n) von Ferritpolen (9) mit dazwischen liegenden Nuten aufweisen, wobei die Ferritpole (9) der beiden Ferritkernschalen (5) um eine halbe Polteilung zueinander versetzt sind,
– der Stator (2) ein Gehäuseaußenrohr (16) aufweist, an dessen Innenumfang je Phase (L1, L2, L3) eine zur ersten Anzahl (n) doppelte Anzahl (2n) von Weicheisenpolen (11) und Dauermagneten (12) sowie eine...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hochpolige, mehrphasige Wechselstrommaschine mit transversaler Flussführung, mit einem Stator und einem Rotor mit einer Rotorwelle.
  • Der mechanische Antrieb mit Wechselstrommaschinen für Geräte und Maschinen erfolgt zunehmend über elektronische Systeme, wie Frequenzumrichter, welche vom Netz gespeist werden. Ebenso werden vermehrt Frequenzumrichter für Asynchronmotoren eingesetzt, um drehzahlregelbare Gleichstrommotoren und ungeregelte Antriebslösungen zu ersetzen.
  • Von der Entwicklungsgeschichte her betrachtet wurden elektronische Frequenzumrichter erst mit der Einführung von Leistungshalbleitern für hohe Spannungen möglich, und, für die seit langem bestehenden Drehstrommotoren, welche für 50Hz oder 60Hz dimensioniert wurden, entwickelt. Der Frequenzbereich der Frequenzumrichter umfasst dabei nur 0 bis ca. 120Hz entsprechend Stillstand bis ca. doppelte Nenndrehzahl eines Drehstrommotors. Die elektronischen Bauteile und die Leistungshalbleiter der Endstufen sind frequenzmäßig unterfordert; FET und IGBT Leistungshalbleiter können bei Frequenzen über 50kHz die notwendigen Spannungen und Ströme schalten, und sogar nach dem Pulsweiten- Modulationsverfahren (PWM) den Motorwechselstrom steuern und regeln.
  • Durch die grundsätzliche Beziehung der Drehfelddrehzahl n und der Polpaarzahl p zur Frequenz: (ausgenommen Schrittmotoren) n = 60 × f/p
  • n
    = Drehfelddrehzahl in Umdr./Min.
    f
    = Frequenz in Hz
    p
    = Polpaarzahl einer Phase der Maschine
    ergeben sich bei höheren Frequenzen und den niedrigen Polzahlen von Motoren nach dem heutigen Stand zu hohe, in der Praxis wenig benötigte hohe Drehzahlen. Hochpolige Maschinen für niedrige Drehzahlen bei höheren Umrichterfrequenzen sind wegen des hohen Fertigungsaufwand selten. Anders bei Schrittmotoren:
    Schrittmotoren drehen pro Flankenstromänderung nur um einen Schritt weiter. Bei 500 Vollschritten pro Umdrehung am Beispiel eines 5-Phasenschrittmotors wäre bei 1000 Umdr./Min. eine Umrichterfrequenz von 833,3 Hz notwendig. Der tatsächlich nur 2-polige 5-Phasenschrittmotor hat dabei eine Drehfelddrehzahl von 50'000 Umdr./Min. Die Untersetzung von 50'000 auf 1000 Umdr./Min. wird durch die Polzahnung von Stator und Rotor (50 Zähne) gemacht, indem der Rotor bei einer Drehfeldumdrehung nur um einen Rotorzahn weiterdreht. Das Drehmoment wird jedoch durch die Untersetzung von 50/1 nicht erhöht, wie beispielsweise bei einem Getriebe, im Gegenteil, das Drehmoment ist eher kleiner als bei „echten" zweipoligen Motoren gleicher Größe. Durch hohe Ummagnetisierungsverluste und Wirbelstromverluste nimmt das Drehmoment bei zunehmender Drehzahl schon vor ca. 1000 Umdr./Min. stark ab.
  • Statoren und Statorwicklungen von Schrittmotoren und Synchronmaschinen sind ähnlich aufgebaut, wie bei Asynchronmaschinen. Die runden, gestanzten Statorbleche mit den Nuten werden zum Statoreisenpaket aufeinandergeschichtet und dann bewickelt. Die Spulen müssen weitgehend in Handarbeit in die Statornuten eingelegt oder eingezogen werden und die Spulenenden mit den anderen Wicklungen und Polen der gleichen Phase verschaltet werden. Je höher die Nutenzahl, die Polpaarzahl oder die Statorlänge, desto aufwändiger und schwieriger ist die Herstellung. Grundsätzlich ist die wirksame Drahtrichtung und Stromrichtung im Eisenpaket zur Erzeugung der Durchflutung axial. In den Wickelköpfen, welche für die Magnetisierung nutzlos sind, ergeben sich zusätzliche Kupferverluste, insbesondere bei zweipoligen Maschinen mit großem Wickelschritt. Die teuren Stanzwerkzeuge für die Statorbleche ergeben keine Flexibilität (außer der Dahlanderschaltung) für die Polzahl, und sind nur für einen Rotordurchmesser geeignet.
  • Bezüglich der magnetischen Energiedichte von Elektro- und den verschiedenen Permanentmagneten haben sich im laufe der Zeit Veränderungen ergeben. So sind Seltene- Erden- Magnete (Neodym) und Hartferrite bei gleicher Haftkraft viel leichter als Elektromagnete mit vergleichbarer Haftkraft. Antriebe mit Schrittmotoren oder Servomotoren nach dem Stand der Technik haben meistens einen außen liegenden Stator mit der Wicklung, wobei die Statorbleche einen Teil des Gehäuses bilden und einen, mit permanent Magneten und magnetleitfähigen Eisenteilen bestückten Rotor. Durch diese ungünstige Anordnung bedingt ist der Rotordurchmesser, bei welchem durch die magnetischen Tangentialkräfte das Drehmoment erzeugt wird, verhältnismäßig klein zum Motoraußendurchmesser. Ein höheres Drehmoment würde erreicht, wenn der Rotordurchmesser möglichst groß im Vergleich zum Außendurchmesser wäre, was zudem eine größere Polfläche ergäbe.
  • Aus den genannten Gründen besteht die Aufgabe darin, elektrische Maschinen zu entwickeln, welche folgende Verbesserungen aufweisen:
    • – eine hohe Leistung pro Gewichtseinheit.
    • – eine hohe Polpaarzahl, zum Beispiel ab 8 Polpaare (16 Pole)
    • – ein geringer Verdrahtungsaufwand trotz hoher Polpaarzahl
    • – eine hohe Luftspaltinduktion
    • – einen hohen Wirkungsgrad, wenig Stromwärme- und wenig Eisenverluste
    • – ein großer Rotordurchmesser im Verhältnis zum Außendurchmesser
    • – ein kleines Rotormassenträgheitsmoment und bei denen eine automatisierte Wickeltechnik möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die hochpolige Wechselstrommaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und des nebengeordneten Patentanspruchs 2 gelöst.
  • Aus der EP 1 005 136 A1 ist eine mehrphasige Transversalflussmaschine bekannt. Diese hochpolige Maschine weist einen Stator und einen mit Permanentmagneten versehenen Rotor auf. Pro Phase ist ein geteilter Statorkern aus einem Weichmagnetischen Press- oder Sintermaterial vorgesehen, der eine zentrale Wicklung enthält und n Pole zum radial außen liegenden Luftspalt hin ausbildet. Auf der anderen Seite des Luftspalts befindet sich der Rotor mit 2n Permanentmagneten. Weiterhin sind in axialer Richtung drei getrennte Wicklungen mit entsprechenden Statorteilen vorhanden, wobei der notwendige Phasenversatz rotorseitig realisiert wird. Die Permanentmagnete sind in Umfangsrichtung magnetisiert, da der Luftspalt radial und nicht axial verläuft. Außerdem ist das Verhältnis Rotordurchmesser zu Außendurchmesser nicht optimal.
  • Aus der US 5 942 828 A ist ebenfalls eine Transversalflussmaschine bekannt, deren flussführende Teile in Rotor und Stator aus weichmagnetischen Blechen bestehen. Der Rotor weist achsial magnetisierte Permanentmagnete auf, und der Stator ist in einem Gehäuseaußsenrohrmit seitlichen Gehäusedeckel angeordnet.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine hochpolige, mehrphasige Wechselstrommaschine mit transversaler Flussführung mit einem Rotor aus Ferritkernschalen.
  • 2 eine hochpolige, mehrphasige Wechselstrommaschine mit transversaler Flussführung mit einem Rotor aus Weicheisenelementen.
  • 1 zeigt eine 55-polige 3-phasige Wechselstrommaschine mit axialen Nuten auf dem Ferritkern 4, wobei große (lange und schmale) Polflächen erreicht werden. Der Stator 2 braucht außer den Statormagneten 12 trapezförmige Weicheisenpole 11, um den magnetischen Fluss 13 vom linken Rotor Ferritpol 9, radial über den Luftspalt 10 auf den ersten Weicheisenpol 11, über den Dauermagneten 12 zum zweiten Weicheisenpol 11 und von dort wieder über den Luftspalt 10 zum rechten Rotor-Ferritpol 9 zu leiten. Durch den phasenweisen Aufbau kann diese Maschine ein- oder mehrphasig aufgebaut werden. Die Polzahl am Umfang kann variabel gestaltet werden und sogar noch weiter erhöht werden, indem schmale Dauermagnete 12 und schmale, trapezförmige Weicheisenpole 11, welche die Länge aller Statorphasen einschließen, verwendet werden. Bei einer Nutzung eines großen Drehzahlbereiches zum Beispiel vom kleinsten Schrittwinkel bis zu 10 000 Umdr./Min sollten die Spulen der einzelnen Phasen in zwei oder mehrere Wicklungen 7 aufgeteilt werden, um die Spannungsfestigkeit der Leistungsansteuerung nicht zu überfordern: Die EMK (Elektro-Motorische Kraft) oder die induzierte Spannung an den Wicklungen 7 ergibt sich aus der Windungszahl N mal die magnetische Flussänderung dΦ pro Zeiteinheit dt oder u = –N × dΦ/dt.und da die Flussänderung proportional zur Drehzahl oder Frequenz ist, ergibt sich beispielsweise bei einer Wicklung pro Phase: 1V bei 1 Umdr./Min. und 10 000V bei 10 000 Umdr./Min. Und bei zwei Wicklungen: erste Wicklung 2V bei 1 Umdr./Min. und 200V bei 100 Umdr./Min., zweite Wicklung 2V bei 100 Umdr./Min. und 200V bei 10 000 Umdr./Min., wobei die erste Wicklung und die Schaltelemente bei der hohen Drehzahl für über 20kV zu dimensionieren sind.
  • Im Gegensatz zu Maschinen nach dem Stand der Technik bei welchen für ein Magnetpolpaar mindestens eine oder mehrere Wicklungen benötigt werden, ist in den hochpoligen Wechselstrommaschinen nach der Erfindung für eine beliebige Polpaarzahl nur eine Wicklung pro Phase notwendig. Die Durchflutung Θ; von dieser Wicklung N × i führt zu einem magnetischen Gesamtfluss Φ, welcher erst dann verzweigt und zu einer beliebigen Anzahl Polpaare geleitet wird. Die Durchflutung jedes einzelnen Polpaares entspricht dabei wieder der Durchflutung der Wicklung N × i, was durch eine Wicklung pro Pol aus Platzgründen gar nicht möglich wäre.
  • Ein weiterer Vorteil dieser Wicklungsart 7 ist, dass diese nicht mitdrehen muss und deshalb außen an den Stator-Weicheisenpolen 11 befestigt werden kann. Die stehenden Stator-Wicklungen 7 erzeugen in den drehenden Ferritpolen 9 dieselbe Durchflutung, gleichgültig ob die Wicklung 7 steht oder mitdreht. Die Spulenkörper 6 der drei Phasen werden mit Kunststoffhalterungen 6a an den äußeren Weicheisenpolen 11 eingerastet und die zwei Spulenenden nach außen geführt. Eine Stromzuführung über Schleifringe entfällt. Aus diesem Grunde der Begriff „Leiterloser Rotor", wobei der Rotor 3 ebenfalls keine Dauermagnete enthält.
  • Weitere Vorteile sind:
    • • Nur Radiallagerung, keine besondere Axiallagerung notwendig.
    • • Einfach, und kann auch als Außenläufermaschine, mit Ferritkernen, Spulenkörper und Wicklungen als Stator und den Dauermagneten und Weicheisenpolen als Rotor konstruiert werden.
    • • Höherer magnetischer Leitwert im Luftspalt wegen der größeren Fläche und damit höhere Luftspaltinduktionen.
    • • Höherer magnetischer Leitwert im Stator durch die langen, über alle Phasen verlaufenden Weicheisenpole. (Die relative Permeabilität der Dauermagnete ist nur ca. 1–1,5 was den magnetischen Fluss stark behindert.) Bei einer 3-phasigen Maschine wird der magnetische Leitwert dadurch etwa 3 mal höher.
    • • Erhöhung der Luftspaltinduktion durch die trapezförmigen Weicheisenpole zwischen den rechteckförmigen Magneten, durch Querschnittverkleinerung der Dauermagnetoberfläche zur Polfläche am Luftspalt.
    • • Geringerer Streufluss rotorseitig. Da die Tangentialkräfte quadratisch mit der Luftspaltinduktion zunehmen, ergibt sich eine wesentliche Erhöhung des Drehmomentes.
    • • Das Verhältnis von Außendurchmesser zum Rotordurchmesser ist mit 1,2 sehr gut. Der große Rotordurchmesser ergibt auch zusätzliche Pole am größeren Umfang.
    • • Als Magnete können Rechteckmagnete aus verschiedenen Materialien oder auch Kunststoff gebundene Hartferritmagnete eingesetzt werden.
  • 2 zeigt eine elektrisch erregte 144-polige 3-phasige Synchronmaschine in Transversalflussausführung. Die drei Phasen sind nebeneinander angeordnet. Der leiterlose Rotor 3 besteht aus den axial angeordneten und geteilten Blechpaketen 8, um bei der Montage den vorgefertigten Spulenkörper 9 mit der Hauptwicklung 10 einzusetzen. Die einzelnen Bleche sind zu Blechpaketen zusammen geklebt oder genietet und leiten den, durch die Hauptwicklung 10 erzeugten magnetischen Fluss sternförmig radial zu den Polen 7. Die Halterung der Blechpakete 8 auf den geteilten Alurohren 5 erfolgt durch die einlagige Haltewicklung 24 unter der Hauptwicklung 10 und durch die Schwalbenschwanzringe 6 außen und zwischen den Phasen.
  • Für die Erregung sind zwei Spulenkörper 14 mit gleichen, in Reihe oder parallel geschalteten Wicklungen 15 notwendig, damit ein symmetrischer magnetischer Leitwert entsteht und somit auch der Fluss und die induzierte Spannung symmetrisch ist. Durch die Verbreiterung der Pole 7, 12 zum Luftspalt 11 hin wird der hohe magnetische Widerstand des Luftspaltes 11 verkleinert, was zu einem größeren magnetischen Fluss führt. Die Pole 12 der Erregerseite können aus dicken gestanzten Blechen mit guten magnetischen Eigenschaften sein. Vom linken Luftspalt aus leiten die Pole 12 den magnetischen Fluss schließlich über das äußere Eisenrohr 13 axial weiter über den mittleren Pol 12 zum rechten Luftspalt 11, wie in 2 dargestellt. Bewegt sich der Rotor 3 um eine Polteilung oder um 1/144 Umdrehungen weiter, fließt der magnetische Fluss im Rotorkern 8 entgegengesetzt. In der Mitte der Figur sind alle Pole 7, 12 von oben gesehen dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Rotorpole 7 der drei Phasen tangential um 1/3 Polteilung versetzt montiert sind damit ein gleichmäßiges Drehmoment entsteht, oder im Generatorbetrieb eine 3-phasige, um 120° versetzte Wechselspannung.
  • Vorteile dieser Wechselstrommaschine gegenüber Synchronmaschinen mit elektrischer Erregung nach dem Stand der Technik:
    • • Kollektor- und schleifringlos und auch keine mitdrehende Gleichrichter, keine Erregermaschine notwendig.
    • • Leiterloser Rotor. Nur mindestens drei einfache Wicklungen (1 Hauptwicklung und 2 Erreger-Wicklungen) pro Phase notwendig. Keine Wickelköpfe.
    • • Mit verschiedenen Polzahlen ausführbar. Bei 50Hz und 144-poliger Maschine ist die Drehzahl nur 41,7 Umdr./Min.
    • • Als Motor oder Generator für langsam laufende Antriebe oder Maschinen ohne Getriebe auch im 4-Quadrantenbetrieb anwendbar
    • • Enorme Leistung pro Gewichtseinheit bei Anwendungen über Frequenzumrichter mit höheren Frequenzen. (Fast 8-fache Leistung bei 400Hz und 333 Umdr./Min. als bei 50Hz.) Bei 1500 Umdr./Min. ist die Frequenz 1800Hz.
    • • Sehr wenig Streufluss rotorseitig. An der Stelle des größten Sreuflusses der Statorseite können zur Erhöhung des Erregerflusses Dauermagnete 16 eingesetzt werden. (Höhere Remanenz für Generatoren im Inselbetrieb.)
  • Fig.1
  • 1
    Hochpolige Wechselstrommaschinen
    2
    Stator
    3
    Rotor
    4
    Ferritkern
    5
    Ferritkernschalen
    5a
    Basisteil
    5b
    Seitenteil
    5c
    Außenteil
    5d
    Wickelraum
    5e
    Spalt
    6
    Spulenkörper
    6a
    Spulenträgerelement
    7
    Wicklungen
    8
    Rotorwelle
    9
    Ferritpole
    10
    Luftspalt
    11
    Weicheisenpole
    12
    Dauermagnete
    13
    Magnetkreis
    14
    Gehäusedeckel vorne
    15
    Gehäusedeckel hinten
    16
    Gehäuseaußenrohr
    17
    Radiale Lagerung
    18
    Keilnute
    19
    Lagerdeckel
    L1
    Phase 1
    L2
    Phase 2
    L3
    Phase 3
  • Fig.2
  • 1
    Hochpolige Wechselstrommaschinen
    2
    Stator
    3
    Rotor
    4
    Rotorwelle
    5
    Abstandsringe
    6
    Halteringe
    7
    Rotorpole
    8
    Weicheisenbleche
    9
    Spulenkörper
    9a
    Spulenträgerelement
    10
    Wicklungen
    11
    Luftspalt
    12
    Statorpole
    13
    Außengehäuse
    14
    Statorspulenkörper
    15
    Erregerwicklung
    16
    Dauermagnete
    17
    Lagerschalen
    18
    Lagerdeckel
    19
    Lüfterflügel
    20
    Luftumleit und Schutzblech
    21
    Kühlrippengehäuse
    22
    Lager
    23
    Montageboden
    24
    Einlagige Haltewicklung
    25
    Keilnute
    26
    Magnetischer Fluss
    L1
    Phase 1
    L2
    Phase 2
    L3
    Phase 3

Claims (14)

  1. Hochpolige, mehrphasige Wechselstrommaschine mit transversaler Flussführung, mit einem Stator (2) und einem Rotor (3) mit einer Rotorwelle (8), wobei – der Rotor (3) je Phase (L1, L2, L3) einen zylindrischen Ferritkern (4) aufweist, der aus zwei einstückigen Ferritkernschalen (5) mit jeweils einem mit der Rotorwelle (8) verbundenen Basisteil (5a), einem Seitenteil (5b), einem Außenteil (5c) und einem Wickelraum (5d) besteht, deren Wickelräume (5d) zueinander zeigen, deren Basisteile (5a) axial aneinander stoßen, deren Außenteile (5c) sich axial unter Bildung eines Spaltes (5e) gegenüber liegen und auf ihrer radialen Oberfläche eine erste Anzahl (n) von Ferritpolen (9) mit dazwischen liegenden Nuten aufweisen, wobei die Ferritpole (9) der beiden Ferritkernschalen (5) um eine halbe Polteilung zueinander versetzt sind, – der Stator (2) ein Gehäuseaußenrohr (16) aufweist, an dessen Innenumfang je Phase (L1, L2, L3) eine zur ersten Anzahl (n) doppelte Anzahl (2n) von Weicheisenpolen (11) und Dauermagneten (12) sowie eine ringförmige Wicklung (7) auf einem Spulenkörper (6) angeordnet sind, wobei – die Weicheisenpole (11) und Dauermagnete (12) in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, die Dauermagnete (12) in Umfangsrichtung magnetisiert sind und die Magnetisierungsrichtung jeweils von Dauermagnet zu Dauermagnet wechselt und – die Wicklung (7) mit dem Spulenkörper (6) in dem Wickelraum (5d) des Rotors (3) angeordnet ist und durch ein durch den Spalt (5e) zwischen den Außenteilen (5c) der Ferritkernschalen (5) des Rotors (3) ragendes Spulenträgerelement (6a) des Spulenkörpers (6) mit dem Gehäuseaußenrohr (16) verbunden ist.(1)
  2. Hochpolige, mehrphasige Wechselstrommaschine mit transversaler Flussführung, mit einem Stator (2) und einem Rotor (3) mit einer Rotorwelle (4), wobei – der leiterlose Rotor (3) aus mit der Rotorwelle (4) verbundenen Abstandsringen (5) und Halteringen (6), welche eine hohe erste Anzahl (n) von Rotorpolen (7) in sternförmiger Anordnung, die aus mehreren dünnen gestanzten L- oder U-förmigen Weicheisenblechen (8) bestehen, halten und die Weicheisenbleche (8) zur radialen Oberfläche des Rotors (3) hin einen Raum zur Aufnahme einer Wicklung (10) aufweisen, – der Stator (2) ein aus Weicheisen bestehendes Außengehäuse (13) aufweist, an dessen Innenumfang je Phase (L1, L2, L3) zwei Erregerwicklungen (15), eine zur ersten Anzahl (n) doppelte Anzahl (2n) von Statorpolen (12) pro Erregerwicklung (15) sowie eine ringförmige Wicklung (10) auf einem Spulenkörper (9) und einem Spulenträgerelement (9a) angeordnet sind, wobei – die Statorpole (12) und Dauermagnete (16) in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, die Dauermagnete (16), von dem Elektromagneten der Erregerwicklung (15) unterstützt, in Umfangsrichtung magnetisiert sind und die Magnetisierungsrichtung jeweils von Dauermagnet (16) zu Dauermagnet (16) wechselt, und – die Wicklung (10) mit dem Spulenkörper (9) und dem Spulenträgerelement (9a) in dem Wickelraum des Rotors (3) angeordnet ist und über die Weicheisenpole (12) mit dem Außengehäuse (13) des Stators (2) verbunden ist.(2)
  3. Wechselstrommaschine nach Anspruch 1, wobei das antimagnetische Gehäuseaußenrohr (16) an seinen beiden axialen Enden mit einem Gehäusedeckel vorne (14) und einem Gehäusedeckel hinten (15) verbunden ist, und jeweils einen Lagerdeckel (19) und eine Lagerung (17) zu der Rotorwelle (8) hin aufweisen.
  4. Wechselstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei die Anzahl der Phasen (L1, L2, L3) drei beträgt und die Weicheisenpole (11) des Stators (2) durchgehend über alle Phasen (L1, L2, L3) von dem Gehäusedeckel vorne (14) bis zu dem Gehäusedeckel hinten (15) ragen.
  5. Wechselstrommaschine nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, wobei die Ferritpole (9) der Ferritkernschalen (5) durch ausschleifen herstellbar sind.
  6. Wechselstrommaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, wobei die Anzahl der Ferritpole (9) des Rotors (3) gleieh 110 ist.
  7. Wechselstrommaschine nach Anspruch 2, wobei das Außengehäuse (13) mit zwei Lagerschalen (17) und zwei Lagerdeckeln (18) verbunden ist die ein Lager (22) zu der Rotorwelle (4) hin aufweisen.
  8. Wechselstrommaschine nach Anspruch 2 und 7, wobei das Außengehäuse (13) mit einem Kühlrippengehäuse (21) und dieses mit einem Montageboden (23) und einem Luftumleit- und Schutzblech (20) verbunden ist.
  9. Wechselstrommaschine nach Anspruch 2, 7 und 8, wobei mit der Rotorwelle (4) ein Lüfterflügel (19) verbunden ist.
  10. Wechselstrommaschine nach Anspruch 2 und 7 bis 9, wobei sich die Rotorpole (7) pro Phase (L1, L2, L3) axial gegenüberliegen und von Phase zu Phase um eine Rotorpolteilung dividiert durch die Anzahl Phasen, tangential verschoben sind.
  11. Wechselstrommaschine nach Anspruch 2 und 7 bis 10, wobei am Außengehäuse (13) je zwei axial gegenüberliegende L-förmige Statorpole (12) pro Phase (L1, L2, L3) und pro Erregerwicklung (15) befestigt sind, wobei die Richtung der L-Form der Statorpole (12) von der linken Erregerwicklung (15) nach rechts zeigt und die Richtung der L-förmigen Statorpole (12) der rechten Erregerwicklung (15) nach links zeigt.
  12. Wechselstrommaschine nach Anspruch 2 und 7 bis 9, wobei sich die Roorpole (7) pro Phase (L1, L2, L3) tangential um eine halbe Rotorpolteilung versetzt gegenüberliegen und von Phase zu Phase um eine Rotorpolteilung dividiert durch die Anzahl Phasen, tangential verschoben sind.
  13. Wechselstrommaschine nach Anspruch 2 und 7 bis 9, und 12 wobei am Außengehäuse (13) axial gegenüberliegende, T-förmige Statorpole (12) gleicher magnetischer Polarität zwischen den Erregerwicklungen (15) angeordnet sind und nur an den rechten und linken Außenseiten der Phasen (L3, L1) L-förmige Statorpole (15) befestigt sind, wobei die magnetische Polarität der Statorpole (12) in tangentialer Richtung immer wechselt
  14. Wechselstrommaschine nach Anspruch 2 und 7 bis 13 wobei die zwei Erregerwicklungen (15) pro Phase (L1, L2, L3) insgesamt oder pro Phase (L1, L2, L3), parallel oder in Reihe, mit Gleichstrom oder über einen Gleichrichter vom Hauptstrom der Wicklungen (10), versorgt oder kurzgeschlossen werden können.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006036707B3 (de) * 2006-08-05 2008-02-28 Marquardt, Rainer, Prof.-Dr.-Ing. Trägheitsarmer Direktantrieb
DE102007009626A1 (de) * 2007-03-03 2008-09-04 Tirron-Elektronik Gmbh Linearantrieb mit einer Gewindespindel und einer Wälzlagermutter

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101213729B (zh) 2005-04-28 2013-06-12 株式会社电装 交流电动机
JPWO2006126552A1 (ja) 2005-05-24 2008-12-25 株式会社デンソー モータとその制御装置
DE102006038576B4 (de) * 2006-08-20 2008-07-03 Tirron-Elektronik Gmbh Hochpoliger, permanentmagneterregter Synchronmotor mit transversaler Flussführung, hohem Drehmoment und kleiner Drehmassenträgheit
DE102009004474B4 (de) 2009-01-13 2014-09-25 Tirron-Elektronik Gmbh Transversalflussmaschine mit scheibenförmigen Rotoren
DE102013211971A1 (de) * 2013-06-25 2015-01-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Transversalflussmaschine sowie Außenrotor und Innenrotor für eine solche Maschine
SE539016C2 (en) * 2015-07-17 2017-03-21 Hagnestål Anders A generator for generating electric energy from movements of sea water
JP6974036B2 (ja) 2017-05-29 2021-12-01 シマノ(シンガポール)プライベートリミテッド 自転車用発電装置
CA3154968A1 (en) 2019-11-15 2021-05-20 P Mudiyanselage Nilantha Prasad Dhammika Gunaratne Ac machine controlled via amplitude modulation
CN116388417B (zh) * 2023-02-10 2024-06-07 张勇 可变径向环绕绕组分布结构的无槽型超高速永磁电机
CN118336948B (zh) * 2024-06-12 2024-09-13 瑞声光电科技(常州)有限公司 步进电机

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2938771A1 (de) * 1979-09-25 1981-04-02 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Elektrisch-mechanischer wandler
DE2938379A1 (de) * 1979-09-22 1981-04-09 Herbert Prof. Dr.-Ing. 3300 Braunschweig Weh Synchronmaschinen mit zweifacher erregung und wechselmagnetisierung fuer lineare und rotatorische anordnung
DE4443999C1 (de) * 1994-12-10 1996-04-25 Weh Herbert Prof Dr Ing Dr H C Permanenterregte Transversalflußmaschine mit einfachem Rotor
DE19532614A1 (de) * 1995-04-27 1996-10-31 Blum Gmbh Mehrphasige Transversalflußmaschine
EP0763880A1 (de) * 1995-08-11 1997-03-19 ROLLS-ROYCE POWER ENGINEERING plc Elektrische Maschine
US5942828A (en) * 1995-12-16 1999-08-24 Hill; Wolfgang Transverse flux machine
WO1999048190A1 (de) * 1998-03-19 1999-09-23 Daimlerchrysler Ag Mehrsträngige transversalflussmaschine
EP0998010A1 (de) * 1998-10-30 2000-05-03 DaimlerChrysler AG Transversalfussmaschine
EP1005136A1 (de) * 1998-11-27 2000-05-31 DaimlerChrysler AG Ein- oder mehrphasige Transversalflussmaschine
DE19800667C2 (de) * 1998-01-10 2000-10-12 Herbert Weh Transversalflußmaschine mit massearmem passiven Rotor
EP1063754A2 (de) * 1999-06-22 2000-12-27 DaimlerChrysler AG Transversalflussmaschine

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2938379A1 (de) * 1979-09-22 1981-04-09 Herbert Prof. Dr.-Ing. 3300 Braunschweig Weh Synchronmaschinen mit zweifacher erregung und wechselmagnetisierung fuer lineare und rotatorische anordnung
DE2938771A1 (de) * 1979-09-25 1981-04-02 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Elektrisch-mechanischer wandler
DE4443999C1 (de) * 1994-12-10 1996-04-25 Weh Herbert Prof Dr Ing Dr H C Permanenterregte Transversalflußmaschine mit einfachem Rotor
DE19532614A1 (de) * 1995-04-27 1996-10-31 Blum Gmbh Mehrphasige Transversalflußmaschine
EP0763880A1 (de) * 1995-08-11 1997-03-19 ROLLS-ROYCE POWER ENGINEERING plc Elektrische Maschine
US5942828A (en) * 1995-12-16 1999-08-24 Hill; Wolfgang Transverse flux machine
DE19800667C2 (de) * 1998-01-10 2000-10-12 Herbert Weh Transversalflußmaschine mit massearmem passiven Rotor
WO1999048190A1 (de) * 1998-03-19 1999-09-23 Daimlerchrysler Ag Mehrsträngige transversalflussmaschine
EP0998010A1 (de) * 1998-10-30 2000-05-03 DaimlerChrysler AG Transversalfussmaschine
EP1005136A1 (de) * 1998-11-27 2000-05-31 DaimlerChrysler AG Ein- oder mehrphasige Transversalflussmaschine
EP1063754A2 (de) * 1999-06-22 2000-12-27 DaimlerChrysler AG Transversalflussmaschine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 59037870 A, engl. Abstract aus PAJ *
JP 59-037870 A, engl. Abstract aus PAJ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006036707B3 (de) * 2006-08-05 2008-02-28 Marquardt, Rainer, Prof.-Dr.-Ing. Trägheitsarmer Direktantrieb
DE102007009626A1 (de) * 2007-03-03 2008-09-04 Tirron-Elektronik Gmbh Linearantrieb mit einer Gewindespindel und einer Wälzlagermutter

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DE10240704A1 (de) 2004-04-08

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