DE4430139A1

DE4430139A1 - Transversal-flux sync machine with passive rotor

Info

Publication number: DE4430139A1
Application number: DE19944430139
Authority: DE
Inventors: Herbert Prof Dr Ing Dr Weh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2014-08-26
Also published as: DE4430139C2

Abstract

The permanent magnets (PM) spaced in accordance with the pole distribution are arranged with alternate polarity so that their flux passes through soft iron parts (We) between the mutually offset teeth of upper and lower rotor portions (Ra, Ri) and the magnetic circuit element (C) of the stator. The flux varies between maxima of opposite polarity during movement of the rotor portions fixed to a plate (R). An additional field component proportional to the current is produced when both parts (Wi1, Wi1') of the winding are fed with AC in synchronism with the rotation.

Description

Task

Gegenüber allen anderen Arten elektrischer Maschinen bestehen bei der Transversalflußmaschine Vorteile darin, daß sie Entwürfe mit einer mehrfach größeren Kraftdichte und gleichzeitig nennenswert kleineren Verlusten ermöglicht. Die transversale Anordnung der Magnetkreise erfolgt in Kombination mit einer in Umfangsrichtung verlaufender Wicklung (Ringwicklung). Das Maximum der Kraftdichte wird für kleine Polteilungen etwa im Bereich zwischen 0,5 und 2,0 cm verwirklicht, wobei die größeren Polteilungen größeren Werten der Luftspaltlänge entsprechen. Die aus gleichartigen Anordnungen von Magnetkreisen aufgebauten Teilmaschinen sind als Wechselstrommaschinen mit pulsierendem Kraftverlauf zu verstehen. Durch das Zusammenwirken gleichartiger aber geometrisch versetzter Teilmaschinen, deren Ströme zeitlich verschoben zugeführt werden (symmetrische Drehstromsysteme), entstehen am gemeinsamen Rotor Drehmomente geringer Schwankung. Die Maschinenerregung wird zweckmäßig mit Hilfe von Permanentmagneten in Sammleranordnung erzeugt; die Anordnung besteht somit aus weichmagnetischem Material, das wechselweise mit Permanentmagneten geschichtet wird. Wie die Patentliteratur der Transversalflußmaschine zeigt, gilt für fast alle bisher beschriebenen Bauformen, daß die Erregeranordnung im Läufer untergebracht ist. Diese bestimmt damit die Läuferkonstruktion, die in Anbetracht der verwendeten unterschiedlichen Materialarten sowie der auftretenden Beanspruchung durch die Fliehkräfte einer besonders sorgfältigen Herstellung bedarf. Die hierzu erfindungsgemäß verfolgte Zielsetzung besteht darin, daß ein wesentlicher Beitrag zur Vereinfachung der Maschinenkonstruktion geleistet wird, ohne die vorteilhaften Merkmale außer Acht zu lassen. Da die Rotorelemente nicht nur der Wirkung der magnetischen Kräfte, sondern auch dem Angriff der Fliehkräfte und evtl. äußerer mechanischer Anregung ausgesetzt sind, unterliegt der Rotoraufbau einer größeren Zahl einschränkender Bedingungen. Neben der im Hinblick auf mechanische Kraftwirkungen robusten Anordnung werden weiter kleine Verluste, geringe Masse, günstige Bearbeitbarkeit, möglichst zylindrische Eingriffsflächen gegenüber dem Stator, weitgehender Verzicht auf Klebevorgänge zur Verbindung von Teilelementen und kleiner Umfang an nichtmagnetischem Material gefordert.Compared to all other types of electrical machines, the Transverse flux machine advantages in that it designs with a multiple larger Force-tight and at the same time noticeably smaller losses. The transverse The magnetic circuits are arranged in combination with one in the circumferential direction running winding (ring winding). The maximum force density is small Pole pitches realized in the range between 0.5 and 2.0 cm, the larger ones Pole pitches correspond to larger values of the air gap length. The like Arrangements of magnetic circuits constructed sub-machines are as AC machines to understand with a pulsating force curve. By working together of the same kind geometrically offset sub-machines, the currents of which are supplied with a time shift (symmetrical three-phase systems), lower torques occur at the common rotor Fluctuation. The machine excitation is expedient with the help of permanent magnets Collector arrangement generated; the arrangement thus consists of soft magnetic material, which is alternately layered with permanent magnets. Like the patent literature of the Transversalflussmaschine shows, applies to almost all designs described so far that the Exciter arrangement is housed in the runner. This determines the rotor construction, considering the different types of materials used and the ones that occur Stress caused by centrifugal forces requires particularly careful manufacture. The the objective pursued according to the invention is that an essential contribution to Simplification of the machine design is done without the advantageous features disregard. Because the rotor elements are not just the effect of magnetic forces, but also exposed to the attack of centrifugal forces and possibly external mechanical excitation rotor structure is subject to a number of restrictive conditions. In addition to the The arrangement, which is robust with regard to mechanical force effects, continues to be small Losses, low mass, favorable machinability, preferably cylindrical engagement surfaces compared to the stator, largely dispensing with adhesive processes for connecting Sub-elements and small amount of non-magnetic material required.

Ein Lösungsvorschlag für einen passiven Rotor ist in DE 39 15 623 enthalten. Es ist dort als Zielsetzung allerdings eine schwingungsarme Statorausführung verfolgt worden. Die Frage eines ausreichend einfachen Aufbaues, günstige Herstellbarkeit der Läuferteilelemente, geringe Masse und Verluste standen dabei nicht im Vordergrund.A proposed solution for a passive rotor is contained in DE 39 15 623. It is there as The objective, however, was to pursue a low-vibration stator design. The question a sufficiently simple structure, inexpensive manufacturability of the rotor sub-elements, low Mass and losses were not in the foreground.

Es ergibt sich somit die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe, eine Transversalflußmaschine mit passivem Rotor in der Form zu konzipieren, daß die magnetflußführende Materialmenge des Rotors gering, die gesamte Maschine kompakt und die Größe der Verluste niedrig ist, daß weiterhin zur Herstellungserleichterung zylindrische Eingriffsflächen gegenüber dem Stator vorliegen und ebene Stanzteile für das magnetflußführende Material in Stator und Rotor angewendet werden können und dabei die Erregung in Sammleranordnung mit radialen Magneten erfolgt.The object of the invention, a transverse flux machine, thus arises to design a passive rotor in such a way that the quantity of material carrying the magnetic flux Rotors small, the entire machine is compact and the size of the losses is low furthermore cylindrical engagement surfaces with respect to the stator to facilitate manufacture are available and flat stamped parts for the magnetic flux-carrying material in the stator and rotor can be applied and the excitation in collector arrangement with radial Magnet is done.

Die nachfolgende Beschreibung mit den durch die Bilder 1 bis 7b gegebenen zusätzlichen Erläuterungen sowie die Formulierung der Schutzansprüche stellen die erfindungsgemäße Lösung für die gestellte Aufgabe ausführlich dar.The following description with the additional explanations given by Figures 1 to 7b and the formulation of the protection claims represent the solution according to the invention for the task in detail.

Picture descriptions

Fig. 1 Perspektivische Darstellung einer Maschinenseite mit Stator- und Läuferteilen, linearisiert gezeichnet, Läufer passiv. Fig. 1 perspective view of a machine side with stator and rotor parts, drawn linearized, rotor passive.

Fig. 2 Schnittzeichnung einer rotierenden Maschine mit 2 Wicklungssträngen. Fig. 2 sectional drawing of a rotating machine with 2 winding strands.

Fig. 3 Zeichnung einer rotierenden Maschine mit 2 Erregerteilen je Läuferseite und Statorkreis. Fig. 3 drawing of a rotating machine with 2 exciter parts per rotor side and stator circuit.

Fig. 4 Zeichnung einer rotierenden Maschine mit 2 Erregerteilen und 2 Wicklungssträngen je Statorkreis. Fig. 4 drawing of a rotating machine with 2 excitation parts and 2 winding strands per stator circuit.

Fig. 5 Formgebung der Rotorelemente aus Weicheisenmaterial und nichtmagnetischem Werkstoffe Außenrotor entsprechend Fig. 2. Fig. 5 shaping the rotor elements of a soft iron material and non-magnetic materials outer rotor according to FIG. 2.

Fig. 6 Formgebung der Rotorelemente für den Mittelrotor nach Fig. 3. Fig. 6 shaping the rotor elements for the rotor means of FIG. 3.

Fig. 7a Schnittzeichnung für Maschine mit gemeinsamem Magnetkreis für 2-strängige Wicklung. Fig. 7a sectional drawing for machine with a common magnetic circuit for 2-strand winding.

Fig. 7b Seitenansicht zu Fig. 7a; Magnetkreisunterteilung in Umfgangsrichtung, Über deckung durch Rotorelemente. Fig. 7b side view of Fig. 7a; Magnetic circuit subdivision in circumferential direction, covered by rotor elements.

description

Die Unterteilung des magnetischen Kreises einer Transversalflußmaschine in Läufer- und Statorkreis kann in unterschiedlicher Weise vollzogen werden. Da die Kraftbildung als Folge einer Überlagerung zwischen einer durch das Erregersystem M zu erzeugenden Feldkomponente und einer durch die Ankerwicklung Wi an einem beweglichen Teil des Magnetkreises hervorgerufenen Feldkomponente entsteht, sind unterschiedliche Schnittflächen zwischen feststehenden und beweglichen Magnetkreisteilen möglich. Auch die Lage der Permanentmagnete ist nicht von vornherein stator- oder läuferseitig festgelegt. Anders als für konventionelle Synchronmaschinen in Longitudinalfluß-Ausführung birgt die Verlegung der Permanentmagnet-Anordnung in den Stator keine grundsätzlichen Nachteile für den Kraftbildungsvorgang. Daß bislang alle ausgeführten Transversalflußmaschinen mit läuferseitiger Magnetanordnung ausgestattet wurden, ist durch die engere Verwandtschaft dieser Bauformvariante mit der konventionellen (permanenterregten) Synchronmaschine zu erklären. Die gewünschten Anpassungen an Einsatzfälle mit erhöhten Läuferumfangsgeschwindigkeiten und der Bau von Maschinen mit größerem Durchmesser zwingen jedoch zu weiteren Entwicklungsschritten und insbesondere zur Vereinfachung des Rotoraufbaus.The division of the magnetic circuit of a transverse flux machine into rotor and The stator circuit can be implemented in different ways. Because the force buildup as a result an overlay between one to be generated by the excitation system M. Field component and one through the armature winding Wi on a moving part of the Magnetic circuit caused field component arises are different cut surfaces possible between fixed and moving magnetic circuit parts. The location of the Permanent magnets are not fixed on the stator or rotor side from the outset. Different than for conventional synchronous machines in the longitudinal flow version hide the laying of Permanent magnet arrangement in the stator no fundamental disadvantages for the Force building process. That so far all of the transverse flux machines that have been implemented rotor-side magnet arrangement, is due to the closer relationship this type of construction with the conventional (permanently excited) synchronous machine to explain. The desired adjustments to use cases with increased Runner peripheral speeds and the construction of larger diameter machines however, force further development steps and in particular to simplify the Rotor construction.

Hierbei wird mit Fig. 1 gegenüber den bislang vorgeschlagenen Lösungen eine Magnetkreis- Modifikation verbunden. In der Fig. 1 ist eine Teilmaschine in linearisierter Darstellung mit mehreren Einzelelementen des Stators , mit der Erregeranordnung M und dem Rotor R gezeichnet. Der Abstand der Permanentmagnete PM entspricht der Polteilung. Die Magnete sind in wechselnder Polarität angeordnet und vermitteln den von ihnen erzeugten Fluß über die Weicheisenteile We den angrenzenden Zähnen zweier Teilrotoren Ra und Ri, die im Abstand der doppelten Polteilung stehen und um eine Teilung versetzt sind. In der gezeichneten Stellung erfährt der Erregerfluß, der sich über das ruhende Magnetkreiselement des Stators C schließt, einen Maximalwert. Nach Bewegung der an der Scheibe R befestigten Teilrotoren um eine Polteilung erreicht der Magnetfluß den Extremwert der entgegengesetzten Polarität. Wird die Wicklung, die aus den Teilen Wi1 und Wi1′ besteht, im Takt der Rotorbewegung mit Wechselstrom gespeist, so entsteht eine zusätzliche Feldkomponente, die (im ungesättigten Bereich) eine dem Strom proportionale Kraft in Bewegungsrichtung zur Folge hat. Die Kraft erreicht ihren Größtwert, wenn das Strommaximum mit der Magnetstellung unter der Zahnmitte zusammenfällt. Zur Erzielung einer möglichst großen Kraftausbeute sind die erforderlichen vertikalen (radialen) Abmessungen der Rotorzähne mindestens so groß wie die Magnethöhe zu wählen. Die Kraftwirkung selbst tritt hauptsächlich im Bereich der Zahnkante gegenüber der Magnetanordnung auf. Zur Erzielung günstiger Kraftdichten sind Polteilungen anzustreben, die etwa beim zehnfachen Wert der Luftspaltlänge liegen. An den Zahnenden, die dem Stator-Magnetkreisteil C zugewendet sind, treten keine nutzbaren Kraftwirkungen auf. Um den Einfluß dieser Luftspalte auf den Magnetkreis klein zu halten, ist deren Länge auf den mechanisch zulässigen Kleinstwert reduziert und außerdem die in Fig. 1 gezeichnete Zahnverbreiterung (bezw. Verbindung in Umfangsrichtung) vorgenommen. Entsprechend der dadurch erzielten Flußdichte-Ausdünnung entsteht eine Verringerung des magnetischen Luftwiderstandes. Zu einer zusätzlichen Wirksamkeitssteigerung trägt bei, daß der Querschnitt des Magnetkreisteils C in Bewegungsrichtung zur Flußführung mit verstärkter Raumnutzung herangezogen wird. Die Teilung der radial stehenden Magnetkreiseinheiten (Pakete) entspricht nun der Polteilung. Es entsteht hierdurch ein Minimum an erforderlichem Magnetkreis-Material und gegenüber einem Magnetkreis mit Polelementen im Abstand 2-facher Polteilung eine geringere Länge des magnetischen Kreises. Minimale Abmessungen quer zur Bewegungsrichtung tragen zur Verringerung der Magnetkreismasse bei. In Fig. 7b sind die im Abstand der Polteilung radial stehenden Polelemente von C gezeichnet.Here, a magnetic circuit modification is associated with FIG. 1 compared to the solutions previously proposed. In Fig. 1 is a partial machine in a linearized representation with a plurality of individual elements of the stator, drawn with the exciter arrangement M and the rotor R. The distance between the permanent magnets PM corresponds to the pole pitch. The magnets are arranged in alternating polarity and convey the flux they generate via the soft iron parts We to the adjacent teeth of two partial rotors Ra and Ri, which are at a distance of twice the pole pitch and are offset by one pitch. In the position shown, the excitation flux, which closes via the static magnetic element of the stator C, experiences a maximum value. After moving the partial rotors attached to the disk R by one pole pitch, the magnetic flux reaches the extreme value of the opposite polarity. If the winding, which consists of the parts Wi1 and Wi1 ', is fed with alternating current in time with the rotor movement, an additional field component is created which (in the unsaturated region) results in a force proportional to the current in the direction of movement. The force reaches its maximum value when the current maximum coincides with the magnet position below the center of the tooth. To achieve the greatest possible power yield, the required vertical (radial) dimensions of the rotor teeth must be selected at least as large as the magnet height. The force effect itself mainly occurs in the area of the tooth edge in relation to the magnet arrangement. In order to achieve favorable force densities, pole pitches should be aimed for, which are approximately ten times the length of the air gap. No usable force effects occur at the tooth ends facing the stator magnetic circuit part C. In order to keep the influence of these air gaps on the magnetic circuit small, their length is reduced to the mechanically permissible minimum value and the tooth widening (or connection in the circumferential direction) shown in FIG. 1 is also carried out. The magnetic air resistance is reduced in accordance with the flux density thinning achieved thereby. For an additional increase in effectiveness, the cross section of the magnetic circuit part C in the direction of movement is used to guide the flow with increased use of space. The division of the radial magnetic circuit units (packages) now corresponds to the pole division. This results in a minimum of required magnetic circuit material and, compared to a magnetic circuit with pole elements at a distance of 2 times the pole pitch, a shorter length of the magnetic circuit. Minimum dimensions transverse to the direction of movement help to reduce the magnetic circuit mass. In Fig. 7b the radially spaced pole elements are drawn by C.

Das Erregerteil M ist mit dem Magnetkreis C über ein Befestigungselement T aus nichtmagnetischem Material verbunden. Im Gegensatz zur Anordnung von M im Rotor ist der mechanische Verbund der Elemente PM, We und T nur der Beanspruchung durch magnetisch erzeugte Kräfte ausgesetzt und damit geringer belastet.The excitation part M is made with the magnetic circuit C via a fastening element T. non-magnetic material. In contrast to the arrangement of M in the rotor, the mechanical connection of the elements PM, We and T only due to magnetic stress generated forces exposed and thus less stressed.

Fig. 2 zeigt eine der rotierenden Maschine entsprechende Schnittzeichnung, wobei die Teilrotoren mit der auf der Welle W befestigten Rotorscheibe R verbunden sind. Letztere ist für eine doppelseitige Motoranordnung symmetrisch ausgeführt. Das Magnetkreisteil C ist im Gehäuseteil G1 befestigt und über das Mittelteil G2 mit dem rechtsseitigen Motorgehäuse verbunden. Die radial wirkende Fliehkraftberanspruchung auf das Weicheisen der Rotorteile Ra und Ri wird im Mittelbereich von der Rotorscheibe R, im äußeren Bereich jeweils von nichtmagnetischen Stützringen F und F′ aufgenommen. In Anbetracht der geringen notwendigen Weicheisenmasse der Rotorstruktur ist auch nur eine sehr begrenzte Stützringmasse zur Aufnahme der Fliehkraftbeanspruchung erforderlich. Es entstehen somit sehr kleine Rotor-Schwungmassen, was für den Betrieb der Motoren bei hohen dynamischen Anforderungen günstig ist. Der Rotor verursacht in dieser Bauform mit nur zwei unterschiedlichen Materialarten geringe Herstellprobleme. Fig. 2 shows a corresponding sectional drawing of the rotating machine, wherein the part with the rotors mounted on the shaft W rotor disc R are connected. The latter is designed symmetrically for a double-sided motor arrangement. The magnetic circuit part C is fastened in the housing part G1 and connected to the right-hand motor housing via the middle part G2. The radial centrifugal force on the soft iron of the rotor parts Ra and Ri is absorbed in the central area by the rotor disk R, in the outer area by non-magnetic support rings F and F '. In view of the low required soft iron mass of the rotor structure, only a very limited support ring mass is required to absorb the centrifugal force. This results in very small rotor flywheels, which is favorable for the operation of the motors with high dynamic requirements. The rotor in this design with only two different types of material causes minor manufacturing problems.

In Fig. 5 und Fig. 6 wird gezeigt, daß die Weicheisenteile zur Flußführung im Rotor aus einzelnen Elementen (mit der Teilung des zweifachen Polabstandes) und aus ebenen Blechen hergestellt werden können. Die Elemente werden senkrecht zur Bildebene aufeinandergeschichtet, mit Lack verklebt und gepreßt. Sie sind in Umfangsrichtung mit nichtmagnetischen Teilen in Verbindung und bilden so einen festen Verbund, der in axialer Richtung über die äußeren Stützringe eine Vorspannung erfährt. Auf eine Klebung zur Aufnahme mechanischer Beanspruchungen kann verzichtet werden.In Fig. 5 and Fig. 6 is shown that the soft iron parts can be made (with the division of the double pole pitch) and from flat sheets to the flux guide in the rotor of individual elements. The elements are stacked on top of each other perpendicular to the image plane, glued with varnish and pressed. They are connected to non-magnetic parts in the circumferential direction and thus form a firm bond which is preloaded in the axial direction via the outer support rings. An adhesive for absorbing mechanical stresses can be dispensed with.

Die Herstellung des magnetischen Kreisteils C (z. B. Fig. 2) für rotierende Anordnungen kann auch durch kombinierte Anwendung von gestanzten Blechteilen, die zu dünnen Paketen geschichtet und in gleichmäßigem Abstand der Polteilung radial angeordnet sind und dazwischen positionierten keilförmigen Füllstücken erfolgen. Es erscheint besonders zweckmäßig, die keilförmigen Füllstücke als Eisenpulver-Preßteile zu fertigen. Diese weisen in allen drei Hauptrichtungen gleichgute magnetische Eigenschaften bei verhältnismäßig kleinen Eisenverlusten auf. Durch ihre mechanische Festigkeit ermöglichen sie einen ausreichend steifen mechanischen Verbund mit den Blechpaketen sowie dem umgebenden Gehäuseteil G. Die Wärmeleitfähigkeit des Magnetkreisteils C ermöglicht eine hohe spezifische Verlustbelastung. Es reicht im allgemeinen aus, eine indirekte Kühlung, wie in Fig. 2 gezeichnet, durch Kühlkanäle mit Flüssigkeitsumlauf im Gehäuse (Kühlkanäle K und K′) vorzusehen. Auch das Befestigungsteil T kann zur Aufnahme eines Kühlkanals zwischen Wicklung und Magnetisierungsteil M herangezogen werden. Für die Wärmeabfuhr der nur verhältnismäßig gering belasteten Eisenteile des Rotors ist normalerweise die konvektive Wärmeabgabe an die umgebende Luft und die Ableitung der Wärme zur Welle als ausreichend anzusehen. Durch die Eigenschaft des rein passiven Rotors ist seine Temperaturempfindlichkeit weitgehend unproblematisch.The magnetic circular part C (e.g. FIG. 2) for rotating arrangements can also be produced by combined use of stamped sheet metal parts which are layered into thin packets and are arranged radially at a uniform spacing of the pole pitch and wedge-shaped filler pieces positioned in between. It appears particularly expedient to manufacture the wedge-shaped filling pieces as iron powder pressed parts. These exhibit equally good magnetic properties in all three main directions with relatively small iron losses. Due to their mechanical strength, they enable a sufficiently rigid mechanical bond with the laminated cores and the surrounding housing part G. The thermal conductivity of the magnetic circuit part C enables a high specific loss load. It is generally sufficient to provide indirect cooling, as shown in Fig. 2, through cooling channels with liquid circulation in the housing (cooling channels K and K '). The fastening part T can also be used to receive a cooling channel between the winding and the magnetization part M. For the heat dissipation of the iron parts of the rotor, which are only loaded comparatively little, the convective heat emission to the surrounding air and the dissipation of the heat to the shaft are normally to be regarded as sufficient. Due to the property of the purely passive rotor, its temperature sensitivity is largely unproblematic.

Die Fig. 3 weist auf eine Bauform für dreiteilige Rotoren mit den Teilrotoren Ri, Ra und Rm hin. Die Aufteilung der Wicklung ist hier in drei Einheiten Wi1, Wi1′ und Wi1" vorgenommen, die sich aus der Anordnung von zwei gleichartigen Erregersystemen M1 und M2 ergibt. Hierbei ist vorausgesetzt, daß alle drei Teilwicklungen mit phasengleichen Wechselströmen gespeist werden. Linke und rechte Maschinenseite bilden ein zweisträngiges Drehstromsystem. Der mittlere Teilrotor Rm wird wie in Fig. 6 gezeichnet aus einzelnen Weicheisenelementen RE geschichtet und in der Einzelpaketform hergestellt. Die Zahnlamellen stehen im Abstand der doppelten Polteilung. Ihre Ausdehnung in Umfangsrichtung beträgt etwa 0,8-fache Polteilung. Durch nichtmagnetische Balken B, die in axialer Richtung im Mittelbereich der Elemente RE verlaufen, kann eine Sicherung gegen die Wirkung radial gerichteter Fliehkräfte vorgenommen werden. Es erfolgt zusätzlich eine axiale Pressung der Elemente RE. Die nichtmagnetischen Verbindungselemente V dienen der Herstellung eines kraftschlüssigen Rotorverbunds.The Fig. 3 indicates a version for three-piece rotors with the rotors part Ri, Ra and Rm. The winding is divided here into three units Wi1, Wi1 ′ and Wi1 ", which results from the arrangement of two identical excitation systems M1 and M2. It is assumed that all three partial windings are supplied with in-phase alternating currents. Left and right machine side The middle partial rotor Rm is layered from individual soft iron elements RE and drawn in the individual package form as shown in Fig. 6. The toothed lamellae are spaced at twice the pole pitch, and their extent in the circumferential direction is approximately 0.8 times the pole pitch Non-magnetic beams B, which run in the axial direction in the central region of the elements RE, can be secured against the action of radially directed centrifugal forces. The elements RE are additionally pressed axially. The non-magnetic connecting elements V are used to produce a force-locking rotor assembly.

Ein grundsätzlich ähnlicher Aufbau aus einzelnen Elementen ist nach Fig. 5 für die beiden Rotoranordnungen Ra und Rt entsprechend Fig. 2 bzw. Fig. 3 vorgesehen. Die zur Querschnittsverbreiterung herangezogene Elementform erlaubt die Unterbringung eines ausreichend großen Querschnitts z. B. für einen kreisförmigen Stützbalken B. Die Zwischenelemente V sind hier T-förmig ausgeführt. Fig. 5 entspricht dem Läufer Ra nach den Fig. 2 und 3. Der Läufer Ri weist Eisenelemente RE gleicher Art wie in Fig. 5 auf, allerdings ist die Verbreiterung der Elemente nach unten (radial nach innen) gerichtet. Es liegt nahe, bei der Herstellung der Teilrotoren die aus einzelnen Lamellen hergestellten Pakete mit der im Elektromaschinenbau üblichen Technik aufzubereiten und sie anschließend mit den nichtmagnetischen Bauteilen und der Läuferscheibe zu integrieren.A basically similar construction of individual elements is provided in FIG. 5 for the two rotor assemblies Ra and Rt corresponding to FIG. 2 and FIG. 3. The element shape used for widening the cross-section allows a sufficiently large cross-section to be accommodated e.g. B. for a circular support beam B. The intermediate elements V are T-shaped here. Fig. 5 corresponds to the rotor Ra of FIGS. 2 and 3. The rotor R comprises iron elements RE same kind as in Fig. 5 on, however, the widening of the Elements is directed downward (radially inward). In the manufacture of the partial rotors, it makes sense to prepare the packages made from individual lamellae using the technology customary in electrical machine construction and then to integrate them with the non-magnetic components and the rotor disk.

Fig. 4 zeigt eine Maschinenseite im Schnitt, bei der die Unterteilung gegenüber der Fig. 3 um einen weiteren Schritt fortgesetzt wurde. Durch die E-förmige Gestaltung des Magnetkreis- Außenteils CE entsteht eine für die Erregerzentren M1 und M2 symmetrische Anordnung mit je zwei Teilrotoren analog zu Fig. 1 bzw. Fig. 2. Es entspricht nun das Rotorpaar R1, R1′ den beiden Teilrotoren Ra und Ri von Fig. 1. Die Wicklungen Wi1 und Wi2 lassen sich nun phasenversetzt betreiben. Hierzu sind die Teilrotoren 2 gegenüber 1 um einen entsprechenden Betrag geometrisch zu versetzen. Bei 90° Phasenverschiebung der Ströme beträgt der geometrische Versatz eine halbe Polteilung. Für Maschinen größerer Leistung lassen sich bei einer viersträngigen Motoranordnung entsprechend Fig. 4 damit sehr gleichmäßige Momentenverläufe erzielen. FIG. 4 shows a machine side in section, in which the subdivision compared to FIG. 3 has been continued by a further step. The E-shaped design of the magnetic circuit outer part CE creates a symmetrical arrangement for the excitation centers M1 and M2, each with two partial rotors analogous to FIG. 1 and FIG. 2. It now corresponds to the rotor pair R1, R1 'the two partial rotors Ra and Ri of Fig. 1. The windings Wi1 and Wi2 can now be operated out of phase. For this purpose, the partial rotors 2 are geometrically offset by 1 by a corresponding amount. With a 90 ° phase shift of the currents, the geometric offset is half a pole pitch. For machines with higher power, very even torque profiles can be achieved with a four-strand motor arrangement according to FIG. 4.

Wie Fig. 7a darstellt, empfiehlt sich eine Doppel-C-Anordnung (CD) der Statorelemente als besonders massearm. Das Mittelstück von CD wird zeitversetzt von den Flußkomponenten beider Wicklungsstränge Wi1 und Wi2 genutzt und ist geringfügig stärker ausgeführt. Fig. 7b zeigt eine mögliche (die optimale) Zuordnung von M1 zu den Statorpolelementen CD. Um für M2 gleichgünstige Überdeckungsbedingungen zu erreichen, sind M1 und M2 gegenüber der Optimalposition geringfügig verschoben. Fig. 7b ist ohne keilförmige Zwischenraumfüller gezeichnet.As FIG. 7a shows, a double-C arrangement (CD) of the stator elements is recommended as being particularly low in mass. The center piece of CD is used with a time delay by the flux components of both winding strands Wi1 and Wi2 and is slightly stronger. Fig. 7b shows a possible (optimal) Assignment of M1 to the Statorpolelementen CD. In order to achieve covering conditions that are equally favorable for M2, M1 and M2 are slightly shifted compared to the optimal position. FIG. 7b is drawn without wedge-shaped gap filler.

Die den Fig. 3 und 4 entsprechenden Erweiterungen des Erfindungsgedankens lassen sich sinngemäß auf die Anordnung mit gemeinsamem Magnetkreis CD übertragen.The Figs. 3 and 4 corresponding extensions of the inventive concept can be applied analogously to the arrangement with a common magnetic circuit CD transmitted.

Claims

1. Transversal flux machine with ring winding and arranged transversely to the direction of movement (radially standing) magnetic circuit elements as well as radial permanent magnets used for excitation in collector form, characterized in that the rotor parts consisting of soft iron parts in cylindrical recesses between the fixed excitation part and iron yoke ( Fig. 1) or between excitation parts ( Fig. 3) are arranged and facing the excitation part about the dimension of the adjacent soft iron parts (0.8 times the pole pitch) and the (radial) length of at least the stomach width (about 0.4 times the pole pitch), at the same distance from Double pole pitch are positioned, the different rotor units act on a common rotor arrangement and are offset by one pole pitch with respect to the same excitation system.

2. Transverse flux machine according to claim 1, characterized in that the rotor elements consist of soft iron stamped parts in sheet metal form, which are layered in the machine transverse plane and wedge-shaped widenings up to double division on the side facing away from the exciter part ( Fig. 5, Fig. 7b ).

3. Transversal flux machine according to the above claims, characterized in that the soft iron elements of the rotor units are combined by non-magnetic components under prestress to form a fixed association ( Fig. 2, Fig. 7a, Fig. 7b).

4. Transverse flux machine according to the above claims, characterized in that the stator magnetic circuit arrangement C is formed exclusively or primarily from radially standing laminated cores at the same distance from the pole pitch, the width of which uses the space in the circumferential direction as fully as possible ( Fig. 7b).

5. Transversal flux machine according to the above claims, characterized in that multi-strand arrangements have stators which use the central part of the C-shaped magnet circles together for different strand parts ( Fig. 7a).