DE19522382C1 - Transversalflußmaschine zum Einsatz in einem Direktantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Bahnantrieb - Google Patents
Transversalflußmaschine zum Einsatz in einem Direktantrieb für Fahrzeuge, insbesondere BahnantriebInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Transversalflußmaschine zum Einsatz in einem Di
rektantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Bahnantrieb mit den
Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE 43 14 513 A1).
Beim Einsatz von Fahrmotoren als Direktantrieb ist der zulässige Außendurch
messer des Motors in erster Linie durch die Bodenfreiheit, d. h. den zur Verfü
gung stehenden Bauraum zwischen Achse und Radaufsatzfläche gegeben.
Ein Beispiel dafür ist der Direktantrieb einer Achse in einem Schienenfahr
zeug. Es ist bekannt, daß ein großer Vorteil hinsichtlich der übertragbaren
Leistung erzielt werden kann, wenn es möglich ist, den Fahrmotor im Boden
bereich abzuplatten. Bei Direktantrieben mit Drehfeldmotoren geht eine Ab
plattung mit einem massiven Eingriff in den magnetischen Kreis einher. Der
Grund dafür ist die räumliche Bewegung des magnetischen Flußvektors im
Rückenbereich.
Bei den üblicherweise als Bahnmotoren zur Anwendung kommenden Asyn
chron- oder Reihenschlußmotoren wird der magnetische Rückenbereich dabei
in einer Weise abgeplattet, daß das magnetische Drehfeld des Motors auch in
diesem Bereich nicht gestört wird. Die erhöhte thermische Belastung in den
abgeplatteten Randbereichen wird durch geeignete Kühlmaßnahmen, bei
spielsweise durch die Durchzugsbelüftung mit ihren Bohrungen im Stator
blechpaket, kompensiert. Geht jedoch die Kühlart der Maschine nicht in den
Durchmesser der Maschine ein, werden dieser Abplattung aufgrund der elek
tromagnetischen Anforderungen enge Grenzen gesetzt.
Elektrische Maschinen der Transversalflußbauart sind beispielsweise aus den
Druckschriften DE 43 14 513 A1 und DE 35 36 538 A1 für verschiedenartige
Antriebskonzepte bekannt. Die DE 43 14 513 A1 offenbart eine Transversal
flußmaschine mit Permanenterregung. Diese umfaßt einen Innen- und einen
Außenstator mit einer Mehrzahl von Statorweicheisenelementen, die im wesentlichen
mit gleichmäßiger Teilung zueinander angeordnet sind. Anstatt der
ansonsten zweiseitig symmetrischen Anordnung ist der Stator hier unsymme
trisch mit einer Wicklung, in dem gezeigten Fall nur auf der Seite des Innenstators, und mit unglei
chen Statorweicheisenelementen ausgeführt. Bei einer derartig gestalteten
Transversalflußmaschine bemißt sich der Bauraum stets nach dem Außen
durchmesser bzw. nach den Abmessungen des Außenstators.
Die DE 35 36 538 A1 offenbart eine Transversalflußmaschine mit Permanent
erregung, umfassend wenigstens einen beweglichen und einen feststehenden
Teil mit mindestens einer Wicklung, eine Anzahl von Permanentmagneten
sowie aus Weicheisen bestehenden Polelementen. Die dargestellten Ausfüh
rungsformen weisen dabei einen Außenstator mit entsprechender Ankerwick
lung auf. Aus dieser Druckschrift ist bekannt, daß der Stator in mehrere An
kerelemente mit jeweils einer gemeinsamen Spule aufgeteilt werden kann. Die
Spulen werden mit Strömen unterschiedlicher Phasenlage betrieben und
sind gegenüber den Läuferelementen räumlich versetzt angeordnet. Ein Be
trieb der Maschine ist ohne einseitigen magnetischen Zug auf die Welle auch
dann möglich, wenn einzelne Segmente durch einen Wechselrichter abge
schaltet oder durch eine Störung nicht betriebsbereit sind. Es ist ebenso mög
lich, ein Tellsegment oder auch mehrere radial zu entfernen, ohne daß der
Läufer ausgebaut und die gesamte Maschine demontiert werden muß. Die
restlichen Segmente sind dann auch ohne Änderung ihrer Stromspeisung
weiterhin betriebsfähig. Auch bei derartig ausgeführten Transversalflußmaschi
nen bemißt sich der erforderliche Bauraum stets nach dem Durchmesser des
Außenstators.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Direktantrieb derart
zu gestalten, daß die genannten Nachteile vermieden werden. Dabei soll bei
effektiver Ausnutzung des vorhandenen Bauraumes die übertragbare Leistung
erhöht werden.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des An
spruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran
sprüchen wiedergegeben.
Die Erfinder haben erkannt, daß der Einsatz einer Transversalflußmaschine für
einen Direktantrieb, beispielsweise einen Bahnantrieb, aufgrund ihrer Eigenart,
nämlich dem Fehlen eines magnetischen Drehfeldes, eine Abplattung der
Maschine mit geringem Aufwand zur Beseitigung der damit verbundenen ma
gnetischen Endeffekte ermöglicht. Erfindungsgemäß kann die Abplattung im
wesentlichen durch folgende Maßnahmen erreicht werden:
- 1. bei Anordnung von Statorweicheisenelementen mit im wesentlichen gleichen Abständen bzw. gleicher Teilung am Außenumfang des Rotors unter Berücksichtigung des Luftspaltes durch Fehlen von Statorweich eisenelementen bzw. Polschuhen am Außendurchmesser in Einbaulage der Transversalflußmaschine im Bodenbereich oder/und
- 2. Ausschwenken von Statorweicheisenelementen bzw. Polschuhen des Außenstators im Bodenbereich aus ihrer zum Luftspalt zwischen Stator und Rotor orthogonalen Achse.
Aufgrund dieser Maßnahmen entsteht ein Bereich mit einem vergrößerten
Zwischenraum als durch die Teilung bedingt zwischen zwei einander benach
barten Statorweicheisenelementen, welcher als magnetische Bodenlücke be
zeichnet werden kann. Der Rotor trägt nach wie vor in bekannter Weise sämt
liche Pole bzw. Polstrukturen, der Stator dementsprechend weniger, so daß
der Zwischenraum zwischen zwei einander benachbarten Statorweicheisen
elementen in Einbaulage im Bodenbereich gegenüber den restlichen wesent
lich vergrößert ist. Dadurch wird erreicht, daß die Transversalflußmaschine im
allgemeinen größer gebaut werden kann, da der Außendurchmesser des Ro
tors sich bis in den Grenzbereich des maximal zulässigen Bauraumes erstrec
ken kann. Die im allgemeinen übliche Ankerwicklung am Außenstator entfällt,
was mit einer Verringerung der thermischen Belastung einhergeht. Der Vorteil
besteht des weiteren darin, daß in dem beschriebenen Bereich der Bodenlüc
ke keine Überlagerung von Anker- und Erregerfeld stattfindet, da die magneti
schen Pfade hierfür aufgrund des Fehlens der Statorweicheisenelemente im
Innen- und Außenstator nicht vorhanden sind. Es ist somit in einfacher Weise
möglich, und zwar durch Messung des Rotorfeldes, z. B. mittels Hall-Sonden, die
Pollageerfassung zu realisieren. Auf extreme zusätzliche Elemente, wie Resol
ver und Inkrementalgeber, kann dabei verzichtet werden. Dies bietet einen
enormen Vorteil bei der Verwendung von Hohlwellenmotoren, welche nach
dem Transversalflußprinzip arbeiten.
Zusätzlich zum Fehlen von Statorweicheisenelementen können die der Lücke
benachbarten Statorweicheisenelemente bzw. Polschuhe des Außenstators
aus ihrer zum Luftspalt orthogonalen Achse von der Bodenlücke weg ver
schwenkt werden. Es kann somit ein günstiger Kompromiß zwischen der Grö
ße der Lücke und dem störenden Einfluß dieser realisiert werden. Die ver
schwenkten Statorweicheisenelemente bzw. Polschuhe im Einlaufbereich der
Lücke können bei alleinigem oder zusätzlichem Verschwenken mit geringerer
Breite als der Rotor ausgeführt werden. Durch Anfasungen an den Flanken
werden Wirbelstromverluste beim Eindringen des Rotorfeldes vermieden. Des
weiteren sind erfindungsgemäß Mittel vorgesehen, welche die mit der Boden
lücke einhergehenden magnetischen Endeffekte in einfacher Weise ausglei
chen.
Zur Vermeidung des Skineffektes in den Leitern der Wicklungen wird die Ankerwicklung
am Innenstator im Lückenbereich vorzugsweise gekröpft ausge
führt, um damit einen vergrößerten Abstand des Leiters vom Rotor zu errei
chen.
Zur Führung des Rotorfeldes ist ein Flußleitstück im Bereich der Lücke vor
gesehen. Dieses kann sich axial auf beiden Seiten der Ankerwicklung des
Innenstators, im wesentlichen über einen Bereich, welcher dem des Erstrec
kungswinkels in Umfangsrichtung des Bereiches mit vergrößertem Zwischen
raum am Außenstator entspricht, erstrecken. Das Flußleitstück kann dabei aus
geblechtem Trafoeisen oder aber aus Pulververbundwerkstoff hergestellt sein.
Es dient neben der Gewährleistung eines definierten Arbeitspunktes der Per
manentmagneten auch der magnetischen Abschirmung gegenüber der kon
struktiven Umgebung.
Des weiteren besteht die Möglichkeit, ein weiteres Flußleitstück in Form eines
dünnwandigen Schirmes ebenfalls aus geblechtem Trafoeisen oder aus Pul
ververbundwerkstoff im Bereich der Lücke am Außendurchmesser des Rotors
vorzusehen. Dies bietet den Vorteil, daß das Eindringen des Rotorstreufeldes
in die Gehäuseteile weitgehendst vermieden werden kann. In Analogie gilt
diese Aussage auch für das Vorsehen eines in axialer Richtung in Höhe der
Lücke neben dem Rotor angeordneten axialen Flußleitstückes. Da üblicherweise
der Rotor bzw. die Polkörperstrukturen in axialer Richtung zur Festi
gung von einem Endring begrenzt werden, ist das axiale Flußleitstück in möglichst
geringem Abstand neben diesem anzuordnen.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird nachfolgend anhand von
Figuren erläutert. Darin ist im übrigen folgendes dargestellt:
Fig. 1a und 1b verdeutlichen anhand einer konventionell
ausgeführten Transversalflußmaschine die in einem Direktantrieb
auftretenden Probleme;
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Bodenlücke im Querschnitt mit ge
kröpfter Wicklung und verschwenkten Außenstatorweicheisen
elementen;
Fig. 3 verdeutlicht eine Ausführung eines der Lücke benachbarten Statorweicheisenelementes;
Fig. 4 verdeutlicht eine Bodenlücke im Querschnitt mit zusätzlichem
Flußleitstück und außenliegendem Schutzschirm;
Fig. 5 verdeutlicht eine Bodenlücke im Querschnitt mit zusätzlichem
axialen Flußleitstück.
In den Fig. 1a und 1b ist nochmals der Grundaufbau einer konventionell
ausgeführten Transversalflußmaschine und die Problematik beim
Einsatz in einem Direktantrieb erläutert.
In der Fig. 1a ist ein Längsschnitt durch eine Transversalflußmaschine dar
gestellt, bei der in einem Gehäuse ein Rotor 1 mit einer Rotorwelle 2 und
einem Abtriebsflansch drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle 2 weist im zentralen
Teil einen Bund auf, an der eine kreisrunde zentrale Trägerscheibe 3 befestigt
ist. Am radial äußeren Umfang dieser Trägerscheibe 3 erstrecken sich beidsei
tig in axialer Richtung ringförmige bzw. trommelförmige Polkörperstrukturen,
hier 4a und 4b. Diese Polkörperstrukturen 4a und 4b umfassen jeweils in zwei
Reihen angeordnete und wechselweise in Umfangsrichtung polarisierte Perma
nentmagnete 5, für die Polkörperstruktur 4a, 5a und die Polkörperstruktur 4b,
5b, sowie Weicheisenelemente. Die Weicheisenelemente sind hier für die Pol
körperstruktur 4a mit 6a1 und 6a2 bezeichnet und für die Polkörperstruktur 4b
ebenfalls mit 6b1 und 6b2, jedoch nicht dargestellt. In axialer Richtung ist die
jeweilige Polkörperstruktur 4a und 4b wie folgt aufgebaut: Von der Träger
scheibe 3 aus erstreckt sich zunächst eine erste Reihe von Permanentmagne
ten 5 bzw. Weicheisenelementen 6, woran sich ein Zwischenring 7 anschließt,
sowie eine zweite Reihe von Permanentmagneten 5 bzw. Weicheisenelemente
6, daran anschließend ein Endring 8.
Radial innerhalb und außerhalb der Polkörperstrukturen 4a und 4b sind ein
Innen- und ein Außenstator 13a und 13b, umfassend eine Vielzahl von in Um
fangsrichtung der Polkörperstrukturen angeordneten Statorweicheisenelemen
ten 10, am Statorgehäuse vorgesehen. Die radial außerhalb liegenden Stator
weicheisenelemente sind dabei mit 10a und die radial innerhalb liegenden
Statorweicheisenelemente mit 10b bezeichnet. Die einzelnen Statorweichei
senelemente 10 sind derart angeordnet, daß zu den Polkörperstrukturen 4a und
4b radiale Luftspalte 11 entstehen. Dabei sind wieder die radial innerhalb lie
genden Luftspalte mit 11b und die radial außerhalb liegenden Luftspalte mit
11a bezeichnet. Die Statorweicheisenelemente 10b und 10a sind über den
ganzen Umfang verteilt und von Ankerwicklungen 12 durchsetzt. Sie bilden einen
im Statorgehäuse fest angeordneten Stator 13 des Motors.
Die Fig. 1b zeigt einen Teilschnitt I-I durch eine in Fig. 1a dargestellte kon
ventionelle Transversalflußmaschine. Aus Vereinfachungsgründen ist die An
kerwicklung 12 nicht vollständig dargestellt. Hierbei wird die Problematik eines
Einsatzes einer Transversalflußmaschine in einem Direktantrieb verdeutlicht.
Die Grenzen werden dabei durch den Abstand zwischen einer Ebene E1,
welche durch die Achse A1, die im allgemeinen der Antriebsachse entspricht,
und einer Horizontalen beschrieben werden kann, und einer Ebene E3, deren
Lage unter Berücksichtigung der möglichen auftretenden Schwingungen ge
genüber einer Ebene E2 festgelegt werden kann, welche bei Fahrzeugen der
Aufstandsebene der Räder entspricht, bestimmt. Der Abstand zwischen der
Ebene E1 und der Ebene E3 in vertikaler Richtung begrenzt die Größe der
einzusetzenden Transversalflußmaschine. Der Abstand zwischen der Ebene
E1 und der Ebene E3 bildet den Bereich, welcher den Einbau einer Trans
versalflußmaschine in einem Direktantrieb erlaubt, ohne daß bei Erschütterun
gen oder dergleichen ein Aufsetzen der Transversalflußmaschine an deren
Außenumfang am Boden erfolgt. Daraus wird ersichtlich, daß sowohl Stator-
und Rotorgröße berücksichtigt werden müssen. Eine Auslegung der Trans
versalflußmaschine kann deshalb nur hinsichtlich ihrer Außenabmessung erfol
gen, wodurch deren Einsatz hinsichtlich der Randbedingung Größe und damit
auch der Leistung begrenzt ist.
Die Fig. 2 bis 4 verdeutlichen eine erfindungsgemäße Ausführung einer
Transversalflußmaschine in einem Teilschnitt durch die Transversalflußmaschi
ne in axialer Richtung mit sogenannter Bodenlücke. Der Grundaufbau der
Transversalflußmaschine entspricht dabei dem einer konventionellen, wie in
Fig. 1 beschrieben. Für gleiche Elemente werden deshalb die gleichen Be
zugszeichen verwendet.
Der Teilschnitt ist in Einbaulage der Transversalflußmaschine dargestellt, wo
bei die Ebene E1 die Ebene verdeutlicht, in welcher die Antriebswelle ange
ordnet ist. Der Rotor trägt in bekannter Weise sämtliche Pole, die Polkörper
strukturen 4a und 4b, bezogen auf die Fig. 1a, hier jedoch nur 4a darge
stellt, bleiben somit in ihrem Aufbau unverändert. Erfindungsgemäß erfolgt
eine Abplattung der Transversalflußmaschine, in Einbaulage betrachtet, in Bo
dennähe. Zu diesem Zweck werden am Außenstator 13a in radialer Richtung
außerhalb der Polkörperstruktur 4a angeordnete Statorweicheisenelemente
weggelassen, d. h. die Anordnung von Statorweicheisenelementen erfolgt der
art, daß am Außenstator 13a wenigstens ein Bereich 20 (Lücke) mit einem
größeren als durch die Teilung bedingten Zwischenraum zwischen zwei ein
ander benachbarten Statorweicheisenelementen, hier der Statorweicheisen
elemente 10a1 und 10a2, entsteht.
Des weiteren ist der Außenstator 13a frei von Ankerwicklungen. Der Außen
stator 13a erfährt somit im Bodenbereich eine hinsichtlich der magnetischen
Eigenschaften wirksame Unterbrechung, die sich beidseitig gegenüber einer
Vertikalen V in Einbaulage beispielsweise über einen Winkel α1 betrachtet
erstreckt. In diesem Bereich findet dann keine Überlagerung von Anker- und
Erregerfeld statt, da die magnetischen Pfade hierfür fehlen. Dies bietet den
Vorteil, daß der im Vergleich beim Einsatz einer konventionellen Transversal
flußmaschine zur Verfügung stehende Bauraum, welcher dem Abstand zwi
schen den beiden Ebenen E1 und E3 entspricht, fast vollständig für den Rotor
ausgenutzt werden kann. Daraus resultiert eine in ihrer Baugröße größere
Transversalflußmaschine, welche höhere Leistungen erzeugen kann.
Die Fig. 2 verdeutlicht jedoch neben der erfindungsgemäßen Bodenlücke
eine Reihe weiterer vorteilhafter Ausgestaltungsmöglichkeiten. So ist es bei
spielsweise möglich, die der Bodenlücke benachbarten Statorweicheisenele
mente 10a1 und 10a2, d. h. Polschuhe des Außenstators 13a aus ihrer zum
Luftspalt 11a orthogonalen Achse OH um einen Winkel α zu verschwenken.
Im dargestellten Fall sind dies die Statorweicheisenelemente bzw. Polschuhe 10a1 und 10a2
des Außenstators 13a. Dies bietet den Vorteil einer verringerten
Bodenlücke bei gleichbleibender Bodenfreiheit.
In diesem Zusammenhang besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Polschuhe
10a1 und 10a2 mit geringerer Eisenbreite als der des Rotors auszuführen.
Durch entsprechende Anfasungen an den Flanken werden Wirbelstromverlu
ste beim Eindringen des Rotorfeldes vermieden. Eine Möglichkeit einer der
artigen Gestaltung eines Polschuhes ist nicht maßstäblich in der Fig. 3 als
Ansicht II-II aus Fig. 2 dargestellt. Das Statorweicheisenelement 10a2 weist
angeschrägt ausgeführte Kanten 21 aus.
Um den Skineffekt in den Leitern aufgrund des Rotorfeldes zu vermeiden,
kann die Ankerwicklung 12 im Lückenbereich am Innenstator 13b gekröpft aus
geführt werden. Damit wird ein vergrößerter Abstand der Leiter, d. h. der ein
zelnen Bestandteile der Ankerwicklung 12 vom Rotor 1 erzielt und die Beein
flussung der Ankerwicklung 12 durch den Rotor 1 verringert.
Die Fig. 4a verdeutlicht eine Möglichkeit der Leitung des Rotorfeldes, indem
im Bereich der Lücke am Innenstator 13b ein Flußleitstück 15, welches bei
spielsweise aus geblechtem Trafoeisen oder aus einem Pulververbundwerk
stoff hergestellt sein kann, zur Führung des Rotorfeldes angeordnet ist. Das
Flußleitstück 15 ist dabei im wesentlichen im Bereich des Außenumfanges des
Innenstators 13b angeordnet. Die Wicklungen werden normal geführt. Auf die
Darstellung der Wicklungen, die gekröpft ausgeführt sein können, am Innen
stator 13b im Erstreckungsbereich der Lücke 20 wurde aus Gründen einer
übersichtlichen Darstellung verzichtet. Zusätzlich kann, wie in Fig. 4b dar
gestellt, zur Verhinderung des Eindringens des Rotorstreufeldes in die Gehäu
seteile im Bereich des Innendurchmessers des Außenstators 13a im Bereich
der Bodenlücke ein dünnwandiger Schirm 16 aus ähnlichen Materialien einge
setzt werden.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Möglichkeiten sind auch für die in
der Fig. 2 dargestellten Varianten einsetzbar.
In den Fig. 5a und 5b ist die Verwendung eines axialen Flußleitstückes 17
schematisch verdeutlicht. Der Grundaufbau von Rotor 1 und Stator 13 ent
spricht dem in den Fig. 1, 2 und 4, weshalb für gleiche Elemente die glei
chen Bezugszeichen verwendet werden. In axialer Richtung neben dem Rotor
1 ist ein Flußleitstück 17 radial in Höhe der Lücke bzw. des vergrößerten Zwi
schenraumes 20 zwischen zwei einander benachbarten Statorweicheisenele
menten, hier der Statorweicheisenelemente 10a5 und 10a6, angeordnet.
Die Fig. 5b verdeutlicht in einer Ansicht III entsprechend Fig. 5a eine Drauf
sicht auf eine Polkörperstruktur 4a eines Rotors 1 einer Transversalflußmaschine.
Daraus wird ersichtlich, daß das axiale Flußleitstück 17 zur Gewährleistung der
diesem zugedachten Funktion nur in einem sehr geringen Abstand neben
einem der Polstruktur 4a zugeordneten Endring 8 angeordnet sein darf.
Claims (13)
1. Transversalflußmaschine
mit einem Außenstator (13a), umfassend eine Mehrzahl von äußeren Statorweicheisenelementen (10a), die im wesentlichen mit gleichmäßi ger Teilung zueinander angeordnet sind, wobei der Außenstator (13a) keine Ankerwicklung aufweist;
mit einem Innenstator (13b), umfassend eine Mehrzahl von inneren Statorweicheisenelementen (10b), wobei der Innenstator (13b) wenigstens eine Ankerwicklung (12) umfaßt;
mit einem Rotor (1), der - in einem achssenkrechten Schnitt gesehen - aus miteinander abwechselnden Permanentmagneten (5) und Weich eisenelementen (6) aufgebaut ist;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
die äußeren Statorweicheisenelemente (10a) sind derart angeordnet, daß am Außenstator (13a) wenigstens ein Bereich (20) mit einem grö ßeren als durch die Teilung bedingten Zwischenraum zwischen zwei einander benachbarten Statorweicheisenelementen (10a1, 10a2; 10a3, 10a4; 10a5, 10a6) vorgesehen ist;
dem Bereich (20) sind wenigstens mittelbar Mittel (15; 16; 17) zur Kom pensation magnetischer Endeffekte zugeordnet.
mit einem Außenstator (13a), umfassend eine Mehrzahl von äußeren Statorweicheisenelementen (10a), die im wesentlichen mit gleichmäßi ger Teilung zueinander angeordnet sind, wobei der Außenstator (13a) keine Ankerwicklung aufweist;
mit einem Innenstator (13b), umfassend eine Mehrzahl von inneren Statorweicheisenelementen (10b), wobei der Innenstator (13b) wenigstens eine Ankerwicklung (12) umfaßt;
mit einem Rotor (1), der - in einem achssenkrechten Schnitt gesehen - aus miteinander abwechselnden Permanentmagneten (5) und Weich eisenelementen (6) aufgebaut ist;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
die äußeren Statorweicheisenelemente (10a) sind derart angeordnet, daß am Außenstator (13a) wenigstens ein Bereich (20) mit einem grö ßeren als durch die Teilung bedingten Zwischenraum zwischen zwei einander benachbarten Statorweicheisenelementen (10a1, 10a2; 10a3, 10a4; 10a5, 10a6) vorgesehen ist;
dem Bereich (20) sind wenigstens mittelbar Mittel (15; 16; 17) zur Kom pensation magnetischer Endeffekte zugeordnet.
2. Transversalflußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich (20) durch das entgegengesetzte Verschwenken we
nigstens zweier einander benachbarter äußerer Statorweicheisenele
mente (10a1, 10a2) aus deren orthogonalen Lage (OH) zu einem zwi
schen Rotor (1) und Außenstator (13a) gebildeten Luftspalt gebildet
wird.
3. Transversalflußmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens die dem Bereich (20) unmittelbar benachbarten Stator
Weicheisenelemente (10a1, 10a2) eine geringere Stärke aufweisen.
4. Transversalflußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich (20) durch das Fehlen wenigstens eines äußeren Sta
torweicheisenelementes erzeugt wird.
5. Transversalflußmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens die dem Bereich (20) benachbarten äußeren Stator
weicheisenelemente (10a1, 10a2) aus deren orthogonalen Lage (OH)
zu einem zwischen Rotor (1) und Außenstator (13a) gebildeten Luftspalt
ausgeschwenkt werden.
6. Transversalflußmaschine nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens die dem Bereich (20) unmittelbar be
nachbarten Statorweicheisenelemente (10a1, 10a2) eine geringere Stär
ke aufweisen.
7. Transversalflußmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ankerwicklung (12) des Innenstators (13b)
wenigstens in einem Teil eines Wicklungsbereiches, welcher durch ei
nen Erstreckungswinkel, der dem des Bereiches (20) in Umfangsrich
tung des Außenstators (13a) entspricht, am Innenstator (13b) beschrie
ben werden kann, gekröpft ausgeführt ist.
8. Transversalflußmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Bereich (20) wenigstens mittelbar minde
stens ein Flußleitstück (15, 17) zugeordnet ist.
9. Transversalflußmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Flußleitstück (15) zwischen der Ankerwicklung (12) des Innen
stators (13b) und dem Rotor (1) angeordnet ist.
10. Transversalflußmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Flußleitstück (17) in geringem Abstand in axialer
Richtung neben dem Rotor (1) angeordnet ist.
11. Transversalflußmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß in radialer Richtung am Außenumfang des Rotors (1) im
Bereich (20) ein Schirm (16) angeordnet ist.
12. Transversalflußmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Flußleitstück (15, 17) aus geblechtem Trafoei
sen besteht.
13. Transversalflußmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Flußleitstück (15, 17) aus einem Pulverver
bundwerkstoff besteht.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19522382A DE19522382C1 (de) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Transversalflußmaschine zum Einsatz in einem Direktantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Bahnantrieb |
DE59600123T DE59600123D1 (de) | 1995-06-23 | 1996-05-25 | Transversalflussmaschine zum Einsatz in einem Direktantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Bahnantrieb |
AT96108378T ATE164354T1 (de) | 1995-06-23 | 1996-05-25 | Transversalflussmaschine zum einsatz in einem direktantrieb für fahrzeuge, insbesondere bahnantrieb |
EP96108378A EP0749877B1 (de) | 1995-06-23 | 1996-05-25 | Transversalflussmaschine zum Einsatz in einem Direktantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Bahnantrieb |
US08/664,826 US5777418A (en) | 1995-06-23 | 1996-06-17 | Transverse flux motor with magnetic floor gap |
JP8163022A JPH09149610A (ja) | 1995-06-23 | 1996-06-24 | 横方向磁束モータ |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19522382A DE19522382C1 (de) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Transversalflußmaschine zum Einsatz in einem Direktantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Bahnantrieb |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0858149A1 (de) * | 1997-02-06 | 1998-08-12 | Voith Turbo GmbH & Co. KG | Verwendung einer Transversalflussmaschine zum Einsatz in einem Einzelradantrieb für Fahrzeuge und Einzelradantrieb für Fahrzeuge |
DE102005030616B3 (de) * | 2005-06-30 | 2007-02-15 | Michels, Klaus, Prof. Dr. | Elektrische Maschine nach dem Reluktanzprinzip |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6384496B1 (en) | 1999-05-17 | 2002-05-07 | Wavecrest Laboratories, Llc | Multiple magnetic path electric motor |
SE521607C2 (sv) * | 2000-04-07 | 2003-11-18 | Abb Ab | En linjär elektrisk maskin |
US6952068B2 (en) * | 2000-12-18 | 2005-10-04 | Otis Elevator Company | Fabricated components of transverse flux electric motors |
US6664704B2 (en) * | 2001-11-23 | 2003-12-16 | David Gregory Calley | Electrical machine |
US20040021437A1 (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-05 | Maslov Boris A. | Adaptive electric motors and generators providing improved performance and efficiency |
US20050045392A1 (en) * | 2002-07-31 | 2005-03-03 | Maslov Boris A. | In-wheel electric motors |
US20050127856A1 (en) * | 2002-07-31 | 2005-06-16 | Wavecrest Laboratories | Low-voltage electric motors |
US20040263099A1 (en) * | 2002-07-31 | 2004-12-30 | Maslov Boris A | Electric propulsion system |
US20050046375A1 (en) * | 2002-07-31 | 2005-03-03 | Maslov Boris A. | Software-based adaptive control system for electric motors and generators |
US7868511B2 (en) * | 2007-05-09 | 2011-01-11 | Motor Excellence, Llc | Electrical devices using disk and non-disk shaped rotors |
WO2008141224A1 (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Motor Excellence, Llc. | Generators using electromagnetic rotors |
TWI446689B (zh) | 2007-07-09 | 2014-07-21 | Clearwater Holdings Ltd | 具有獨立可移除線圈、模組部分與自持被動磁性軸承的電磁機 |
US7830057B2 (en) * | 2008-08-29 | 2010-11-09 | Hamilton Sundstrand Corporation | Transverse flux machine |
US10230292B2 (en) | 2008-09-26 | 2019-03-12 | Clearwater Holdings, Ltd | Permanent magnet operating machine |
EP2342800A2 (de) | 2008-11-03 | 2011-07-13 | Motor Excellence, LLC | Mehrphasige quer- oder mischflusssysteme |
US8395291B2 (en) | 2010-03-15 | 2013-03-12 | Electric Torque Machines, Inc. | Transverse and/or commutated flux systems for electric bicycles |
JP5748161B2 (ja) | 2010-03-15 | 2015-07-15 | エレクトリック トルク マシーンズ インコーポレイテッド | 位相オフセットを有する横方向および/または整流磁束システム |
WO2011115632A1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-22 | Motor Excellence Llc | Transverse and/or commutated flux systems configured to provide reduced flux leakage, hysteresis loss reduction, and phase matching |
US8854171B2 (en) | 2010-11-17 | 2014-10-07 | Electric Torque Machines Inc. | Transverse and/or commutated flux system coil concepts |
US8952590B2 (en) | 2010-11-17 | 2015-02-10 | Electric Torque Machines Inc | Transverse and/or commutated flux systems having laminated and powdered metal portions |
EP2641316B1 (de) | 2010-11-17 | 2019-02-13 | Motor Excellence, LLC | Quer- oder mischflusssysteme mit segmentierten statorlamellen |
DE102011089985A1 (de) | 2011-12-27 | 2013-06-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines Rotors einer Transversalflussmaschine |
US10505412B2 (en) | 2013-01-24 | 2019-12-10 | Clearwater Holdings, Ltd. | Flux machine |
ES2746566T3 (es) * | 2016-04-26 | 2020-03-06 | Abb Schweiz Ag | Máquina eléctrica giratoria de doble estátor |
JP7052017B2 (ja) | 2017-09-08 | 2022-04-11 | クリアウォーター ホールディングス,リミテッド | 蓄電を改善するシステム及び方法 |
CN116436188A (zh) | 2017-10-29 | 2023-07-14 | 清水控股有限公司 | 模块化电磁机器及其使用和制造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3536538A1 (de) * | 1985-10-12 | 1987-04-23 | Weh Herbert | Transversalfluss-maschine mit permanenterregung |
DE4314513A1 (de) * | 1993-05-03 | 1994-11-17 | Weh Herbert | Transversalflußmaschinen mit kombinierter PM-Erregung |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR568856A (fr) * | 1923-04-11 | 1924-04-03 | Electricite Ganz Sa D | Moteur pour chemins de fer électriques |
US5233252A (en) * | 1985-11-20 | 1993-08-03 | Allied-Signal | Motor having integral detent |
DE3705089A1 (de) * | 1987-02-13 | 1988-08-25 | Weh Herbert | Transversalflussmaschine in sammleranordnung |
DE3904516C1 (de) * | 1989-02-15 | 1990-06-13 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
DE3927311A1 (de) * | 1989-08-18 | 1991-02-21 | Magnet Motor Gmbh | Elektromotorischer schienenfahrzeug-direktantrieb |
SE463061B (sv) * | 1989-11-20 | 1990-10-01 | Svante Gustav Adolf Von Zweygb | Permanentmagnetiserad synkronmaskin utformad enligt transversalfloedesprincipen |
IT1244276B (it) * | 1990-07-03 | 1994-07-08 | Elettromeccanica Parizzi Spa | Gruppo ruota-motore elettrico per carrelli di veicoli ferrotranviari |
WO1992010023A1 (de) * | 1990-11-23 | 1992-06-11 | J.M. Voith Gmbh | Elektrische maschine |
TW212240B (de) * | 1991-03-19 | 1993-09-01 | Hitachi Seisakusyo Kk | |
JP3152405B2 (ja) * | 1992-06-10 | 2001-04-03 | オークマ株式会社 | 電動機 |
-
1995
- 1995-06-23 DE DE19522382A patent/DE19522382C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-05-25 AT AT96108378T patent/ATE164354T1/de active
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3536538A1 (de) * | 1985-10-12 | 1987-04-23 | Weh Herbert | Transversalfluss-maschine mit permanenterregung |
DE4314513A1 (de) * | 1993-05-03 | 1994-11-17 | Weh Herbert | Transversalflußmaschinen mit kombinierter PM-Erregung |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0858149A1 (de) * | 1997-02-06 | 1998-08-12 | Voith Turbo GmbH & Co. KG | Verwendung einer Transversalflussmaschine zum Einsatz in einem Einzelradantrieb für Fahrzeuge und Einzelradantrieb für Fahrzeuge |
DE102005030616B3 (de) * | 2005-06-30 | 2007-02-15 | Michels, Klaus, Prof. Dr. | Elektrische Maschine nach dem Reluktanzprinzip |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09149610A (ja) | 1997-06-06 |
ATE164354T1 (de) | 1998-04-15 |
US5777418A (en) | 1998-07-07 |
DE59600123D1 (de) | 1998-04-30 |
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EP0749877B1 (de) | 1998-03-25 |
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